Millimeterwellenfilter sind wesentliche Komponenten in Hochfrequenzsystemen und dienen als Spektralsperren, die gewünschte Frequenzbänder isolieren und gleichzeitig unerwünschte Signale unterdrücken. Bei Frequenzen, die weit über 100 GHz liegen, hängt die Filterleistung in hohem Maße von der Fertigungsqualität ab. Einfügungsdämpfung, Bandbreite, Abrollcharakteristik und der erreichbare Q-Faktor werden alle stark von der Maßgenauigkeit, der Oberflächenrauheit und der Genauigkeit der Geometrien der internen Resonatoren beeinflusst.
Die in dieser Arbeit vorgestellten Filter wurden von Horizon Microtechnologies unter Verwendung eines Hybridverfahrens hergestellt, das additive Fertigung mit hoher Präzision mit einer proprietären Metallisierung mit hoher Leitfähigkeit kombiniert. Die zugrunde liegenden Polymerfilterkörper wurden unter Verwendung der der mikropräzisen 3D-Drucktechnologie von Boston Micro Fabrication (BMF)hergestellt, die die Fertigung komplexer dreidimensionaler HF-Strukturen mit Maßtoleranzen im niedrigen zweistelligen Mikrometerbereich ermöglicht. Bei Millimeterwellenfrequenzen, wo selbst kleine geometrische Abweichungen zu einer erheblichen Leistungsminderung führen können, ist diese Genauigkeit entscheidend.
Die Mikro-AM-Plattform von BMF ermöglicht den Druck komplexer Resonatorhohlräume, Kopplungselemente und innerer Geometrien als monolithische Strukturen, die mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren nur schwer oder gar nicht zu realisieren sind. Dieser additive Ansatz ermöglicht kompakte, leichte Filterkonstruktionen und verhindert gleichzeitig Ausrichtungsfehler, wie sie bei Baugruppen aus geteilten Blöcken und mehrteiligen Konstruktionen auftreten. Die gedruckten Teile weisen außergewöhnlich glatte Innenflächen auf und bieten damit eine ideale Grundlage für die anschließende Metallisierung.
Tderselbe Ansatz der additiven Fertigung mit höchster Präzision ermöglicht auch eine kompakte HF-Integration auf Leiterplattenebene. Der metallisierte HF-Filter Filter auf Seite 9 wurde mithilfe der Mikropräzisionstechnologie von Boston Micro Fabrication im 3D-Druckverfahren hergestellt und anschließend von Horizon Microtechnologiesbeschichtet, wodurch die Struktur direkt auf eine Leiterplatte gelötet werden kann. Dies zeigt , wie der 3D-Druck im Mikromaßstab nicht nur leistungsstarke Alternativen zu hohlen auf Hohlleitern basierenden Filterkonstruktionen, sondern auch eng integrierte HF-Baugruppen, die die Komplexität der Baugruppen und die Integration auf Systemebene in Millimeterwellen-Hardware vereinfachen.
Nach dem Druck wendet Horizon sein eigenen konformen Metallisierungsverfahrenan, wodurch hochleitfähige Innenflächen mit Schichtdicken entstehen, die ein Vielfaches der Hauttiefe betragen. Diese Beschichtung bewahrt die geringe Oberflächenrauheit der gedruckten Strukturen und gewährleistet gleichzeitig eine gleichmäßige Leitfähigkeit über alle inneren Strukturen hinweg, einschließlich feiner Resonatoren und geschlossener Hohlräume. Die Kombination aus mikrometergenauer geometrischer Präzision durch die Drucktechnologie von BMF und der fortschrittlichen Metallisierung von Horizon ermöglicht Filter mit sehr geringem HF-Verlust und hervorragender elektromagnetischer Leistung.
Mit diesem integrierten Fertigungskonzept hat Horizon verschiedene Millimeterwellenfilter hergestellt, die in Frequenzbereichen von 4 GHz bis 270 GHz arbeiten. Gemessene Q-Faktoren von über 800 bei 260 GHz belegen, dass das kombinierte Verfahren aus BMF-Mikro-AM und Horizon-Metallisierung mit herkömmlichen High-End-Fertigungsmethoden konkurrieren kann und gleichzeitig erhebliche Vorteile hinsichtlich Designfreiheit, Gewichtsreduzierung und Markteinführungszeit bietet.
