CN102689872A - 一种超材料的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超材料的加工方法，包括以下步骤：101.设计人造微结构，利用化学蚀刻工艺或电镀工艺，得到具有预定排列规律的铜人造微结构板材；102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜，打磨抗电镀干膜至露出铜人造微结构的上表面；103.将铜人造微结构的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构，得到具有预定厚度的超材料。该加工方法有效克服了人造微结构蚀刻过程中产生的过蚀刻问题，提高了超材料的加工精度，加工方法生产工艺简单、大大减轻铜对水体的污染，具有良好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及超材料领域，具体地涉及一种超材料的加工方法。
背景技术
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。
超材料是融合了电磁、微波、太赫兹、光子、先进工程设计、通信等科学的高度交叉的新型领域。作为当今尖端的新兴交叉科学技术，超材料科技因其突出的物理特性多次被评为“世界十大科技进展”。超材料在航天、航空、电子、通信、物联网、生物医疗器械、军事等领域里均存在大量的潜在应用。超材料的核心理论是描述电磁波轨迹和超材料特性的变形光学，该技术的一大核心在于设计成千上万互相不同的人造复杂微结构并按照合理的排布组成一个具有特殊功能性的超材料器件。
超材料人造微结构可以使用传统的PCB加工工艺进行加工，但在使用PCB减去法加工工艺加工人造微结构的过程中，由于必须经过蚀刻过程，蚀刻出的人造微结构尖角处不可避免的存在过蚀刻现象，这使得加工后的产品和实际设计的人造微结构尺寸精度差距很大，大大降低了超材料的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种超材料的加工方法，该方法工艺简单、无污染，能有效克服超材料加工过程中产生的过蚀刻问题，加工的超材料精度较高，具有良好的发展前景。
本发明实现发明目的采用的技术方案，提供一种超材料的加工方法，包括以下步骤：
101.设计人造微结构，利用化学蚀刻工艺或电镀工艺，得到具有预定排列规律的铜人造微结构板材；
102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜，打磨抗电镀干膜至露出铜人造微结构的上表面；
103.将铜人造微结构的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构，得到具有预定厚度的超材料。
在本发明的实施方式中，重复步骤102和103至超材料的铜人造微结构整体达到预定厚度。
在本发明的实施方式中，步骤101中，铜人造微结构板材的铜厚度为3-12μm。
在本发明的实施方式中，步骤101中，铜人造微结构的预定排列规律为周期性阵列排布。
在本发明的实施方式中，步骤102中，抗电镀干膜的厚度为75-110μm。
在本发明的实施方式中，步骤102中，抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为25-50μm。
在本发明的实施方式中，步骤103中，超材料的铜人造微结构层预定厚度为10-80μm。
本发明的有益效果是：1、通过本发明的加工方法，克服了超材料人造微结构经过蚀刻过程后形成的过蚀刻问题，提高了超材料人造微结构的制造精度，进而提高超材料的性能。2、该超材料的加工方法生产工艺简单，大大减少铜对水体的污染，具有良好的发展前景。
附图说明
图1，人造微结构示意图；
图2，图1沿A-A剖面结构示意图；
图3，本发明超材料加工方法流程图；
图4，本发明超材料加工方法示意图；
图5，实施例1人造微结构示意图；
图6，实施例2人造微结构示意图；
图7，实施例3人造微结构示意图；
图中，1人造微结构，2覆铜板，3抗电镀干膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1为人造微结构示意图，即图1为人造微结构1的设计图形，图2为图1沿A-A剖面结构示意图，由图2可知，一般采用化学蚀刻方法制备人造微结构图形，由于蚀刻过程中的过蚀刻现象，人造微结构1的真实图形为图2中右图所示图形，真实图形与设计图形图1有较大误差，严重影响超材料的整体性能。
本发明提供一种超材料的加工方法，参见图3，包括以下步骤：
101.设计人造微结构，利用化学蚀刻工艺或电镀工艺，得到具有预定排列规律的铜人造微结构板材；
102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜，打磨抗电镀干膜至露出铜人造微结构的上表面；
103.将铜人造微结构的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构，得到具有预定厚度的超材料。
应当理解，若铜人造微结构设计厚度较厚，则重复步骤102和103至超材料的铜人造微结构整体达到预定厚度。
应当理解，步骤101中，铜人造微结构板材中的铜厚度为3-12μm。
应当理解，步骤101中，铜人造微结构的预定排列规律为周期性阵列排布。
应当理解，步骤102中，抗电镀干膜的厚度为75-110μm。
应当理解，步骤102中，抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为25-50μm。
应当理解，步骤103中，超材料的铜人造微结构层预定厚度为10-80μm。
由图4可知，将周期性阵列排布在覆铜板2上的人造微结构1涂覆抗电镀干膜3，保证抗电镀干膜3完全覆盖人造微结构1，如a所示，打磨抗电镀干膜至刚好露出铜人造微结构1的上表面，如b所示，将铜人造微结构1的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构1，重复b、c直到铜人造微结构达到设计厚度，得到超材料。
实施例1
101.设计人造微结构1，人造微结构1的形状如图5所示，超材料的铜人造微结构层预定厚度为18μm，利用化学蚀刻工艺，得到周期性阵列排布在覆铜板2表面的多个铜人造微结构1，铜厚度为3μm。
102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜3，抗电镀干膜3的厚度为75μm，抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为25μm，打磨抗电镀干膜3至露出铜人造微结构1的上表面。
103.将铜人造微结构1的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构1，重复步骤102和103各四次，得到具有铜厚度为18μm的超材料。
实施例2
101.设计人造微结构1，人造微结构1的形状如图6所示，超材料的铜人造微结构层预定厚度为36μm，利用化学蚀刻工艺，得到周期性阵列排布在覆铜板2表面的多个铜人造微结构1，铜厚度为12μm。
102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜3，抗电镀干膜3的厚度为90μm，抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为50μm，打磨抗电镀干膜3至露出铜人造微结构1的上表面。
103.将铜人造微结构1的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构1，重复步骤102和103各一次，得到具有铜厚度为36μm的超材料。
实施例3
101.设计人造微结构1，人造微结构1的形状如图7所示，超材料的铜人造微结构层预定厚度为80μm，利用化学蚀刻工艺，得到周期性阵列排布在覆铜板2表面的多个铜人造微结构1，铜厚度为10μm。
102.将铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜3，抗电镀干膜3的厚度为110μm，抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为50μm，打磨抗电镀干膜3至露出铜人造微结构1的上表面。
103.将铜人造微结构1的上表面电镀一层与之相同的铜人造微结构1，重复步骤102和103各六次，得到具有铜厚度为80μm的超材料。
应当理解，超材料人造微结构可以是铜、银，甚至是金，因此在步骤103中，可以电镀银，甚至是金。
通过本发明的加工方法，克服了超材料人造微结构经过蚀刻过程后不可避免的过蚀刻问题，提高超材料人造微结构的制造精度，进而提高超材料的性能。该超材料的加工方法是对现有覆铜板进行再加工，生产工艺简单，大大减少铜离子对水体的污染，具有良好的发展前景。
本发明中的上述实施例仅作了示范性描述，本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (7)
1.一种超材料的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
101.设计人造微结构，利用化学蚀刻工艺或电镀工艺，得到具有预定排列规律的铜人造微结构板材；
102.将所述铜人造微结构板材涂覆一层抗电镀干膜，打磨所述抗电镀干膜至露出所述铜人造微结构的上表面；
103.将所述铜人造微结构的上表面电镀一层与之相同的所述铜人造微结构，得到具有预定厚度的所述超材料。
2.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，重复步骤102和103至所述超材料的铜人造微结构整体达到预定厚度。
3.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，步骤101中，所述铜人造微结构板材的铜厚度为3-12μm。
4.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，步骤101中，所述铜人造微结构的预定排列规律为周期性阵列排布。
5.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，步骤102中，所述抗电镀干膜的厚度为75-110μm。
6.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，步骤102中，所述抗电镀干膜的光致抗蚀层厚度为25-50μm。
7.根据权利要求1所述超材料的加工方法，其特征在于，步骤103中，所述超材料的铜人造微结构层预定厚度为10-80μm。
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