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Title:
METHOD FOR SMOOTHING THE INNER SIDE OF A HIGH-FREQUENCY WAVEGUIDE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/078945
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for smoothing the inner side of a high-frequency waveguide, wherein the waveguide has a main body with an outer side and with an inner side and wherein the main body contains one or more clearances, which extend between the outer side and the inner side, wherein the smoothing of the inner side of the waveguide is performed by means of a galvanic process in which a layer generated by the galvanic process is formed on the inner side of the waveguide and has the effect of smoothing the inner side of the waveguide.

Inventors:
HUBERT FLORIAN (DE)
HOFMANN ANDREAS (DE)
SIPPEL MARK (DE)
LOMAKIN KONSTANTIN (DE)
GOLD GERALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/080575
Publication Date:
May 11, 2023
Filing Date:
November 02, 2022
Export Citation:
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Assignee:
UNIV FRIEDRICH ALEXANDER ER (DE)
International Classes:
H01P11/00
Foreign References:
CN109103556A2018-12-28
US20200161738A12020-05-21
JPH0659004B21994-08-03
Other References:
NEUBAUER B ET AL: "Light-Weight Antennae by Electroplating HF-Transparent Rigid Foam", 2021 ANTENNA MEASUREMENT TECHNIQUES ASSOCIATION SYMPOSIUM (AMTA), AMTA, 24 October 2021 (2021-10-24), pages 1 - 6, XP034039324, DOI: 10.23919/AMTA52830.2021.9620569
Attorney, Agent or Firm:
HERRMANN, UWE / LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg DE - Erlangen

Verfahren zur Glättung der Innenseite eines Hochfrequenz-Hohlleiters

Ansprüche Verfahren zur Glättung der Innenseite eines Hochfrequenz-Hohlleiters, wobei der Hohlleiter einen Grundkörper mit einer Außenseite und mit einer Innenseite aufweist und wobei sich in dem Grundkörper eine oder mehrere Durchbrechungen befinden, die sich zwischen der Außenseite und der Innenseite erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättung der Innenseite des Hohlleiters mittels eines galvanischen Verfahrens erfolgt, bei dem auf der Innenseite des Hohlleiters eine durch das galvanische Verfahren erzeugte leitfähige, metallische Schicht gebildet wird, durch die eine Glättung der Innenseite des Hohlleiters erfolgt. erfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Durchbrechungen um Schlitze handelt. erfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem galvanischen Verfahren ein Hohlleiter als einteiliger Grundkörper zugrunde gelegt wird. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Hohlleiters vor der galvanischen Schicht keinem Glättungsverfahren unterzogen wird. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode(n) zur Durchführung des galvanischen Verfahrens auf der Außenseite des Hohlleiters angebracht ist. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundkörper ein mittels eines additiven Verfahrens, insbesondere mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellter Grundkörper verwendet wird. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundkörper ein Hohlleiter mit einer Innenseite eingesetzt wird, die vor dem galvanischen Prozess elektrisch leitfähig ist, oder eine Beschichtung aufweist, die elektrisch leitfähig ist. erfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenbezogene Stromstärke, die bei dem galvanischen Verfahren verwendet wird, in Abhängigkeit des beabsichtigten Anwendungsfrequenzbereichs des Hohlleiters angepasst bzw. ausgewählt wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenbezogene Stromstärke umso geringer eingestellt wird, je höher der vorgegebene Frequenzbereich ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den galvanischen Verfahren verwendete auf die Fläche des zu glättenden Bauteils bezogene Stromstärke in einem Bereich 17 von kleiner gleich 0,1 mA/mm2, vorzugsweise in einem Bereich von kleiner oder gleich 0,05 mA/mm2 liegt Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem galvanischen Verfahren Glanzelektrolyte in dem galvanischen Bad eingesetzt werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem galvanischen Verfahren Metalle, bzw. die für die jeweilige Metallabscheidung erforderlichen Elektrolyte verwendet werden, so dass die galvanisch erzeugte Schicht eines oder mehrere der Metalle Gold, Kupfer, Silber, Aluminium, Indium, Nickel, Palladium, Rhodium, Zink, Zinn, Chrom enthält oder daraus besteht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Hohlleiters vor der Anwendung des galvanischen Verfahrens aufgeraut wird. Hochfrequenz-Hohlleiter, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Innenseite gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 geglättet ist. Hochfrequenz-Hohlleiter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hochfrequenz-Hohlleiter um einen Hochfrequenz-Hohlleiter als solchen, um eine Hochfrequenz-Hohlleiter-Komponente oder -um ein Hochfrequenz-Hohlleiter-System handelt. Hochfrequenz-Hohlleiter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter ein Schichtsystem insbesondere bestehend aus der Abfolge Kupfer-Nickel, Kupfer-Zink, Kupfer-Zinn, Kupfer- Chrom, Kupfer-Nickel-Silber, Kupfer-Nickel-Gold, Kupfer-Nickel-Zink, Kupfer-Nickel-Zinn, Kupfer-Nickel-Chrom, Silber-Gold, Nickel-Silber, Nickel- 18

Silber-Gold, Kupfer-Silber oder Kupfer-Silber-Gold aufweist, das durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 abgeschieden wurde.

Description:
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg DE - Erlangen

Verfahren zur Glättung der Innenseite eines Hochfrequenz-Hohlleiters

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Glättung der Innenseite oder Innenseiten eines Hochfrequenz-Hohlleiters, wobei der Hohlleiter einen Grundkörper mit einer Außenseite und mit einer Innenseite aufweist und wobei sich in dem Grundkörper eine oder mehrere Durchbrechungen befinden, die sich zwischen der Außenseite und der Innenseite erstrecken.

Unter dem Begriff „Hochfrequenz-Hohlleiter“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Hochfrequenz-Hohlleiter als solcher, sondern auch jede Komponente und jedes System zu verstehen, das einen oder mehrere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Hochfrequenz-Hohlleiter aufweist. Beispiele dafür sind Filter, Koppler, Resonatoren, Antennen etc. Der Begriff „Hochfrequenz-Hohlleiter“ ist somit weit zu verstehen.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für die Hochfrequenz-Technik Hohlleiter zu verwenden, die zerspanend aus Metall hergestellt werden. Auch ist der Einsatz sog. Split Blocks bekannt. Darunter werden Hohlleiter verstanden, die aus mehreren separat gefertigten Einzelteilen bestehen und passgenau zusammengefügt werden. Dies ermöglicht den Zugang zu den Innenseiten für Bearbeitungswerkzeuge.

Im Frequenz-Bereich ab 1 GHz weisen koaxiale Leitungen bei der Übertragung von hohen Leistungen, wie z.B. bei der Übertragung von Sendesignalen Nachteile auf, wie z.B. eine hohe Dämpfung, die zu erheblichen Verlusten führen kann. Zur Vermeidung dieses und anderer Nachteile werden beispielsweise in Radaranlagen zur Übertragung leistungsstarker HF-Signale sogenannte Hohlleiter eingesetzt. Hohlleiter sind üblicherweise metallische Rohre. Diese können beispielsweise einen (üblicherweise) rechteckigen Querschnitt oder auch andere Querschnittsformen, wie z.B. rund oder elliptisch aufweisen.

Wesentlich für die Performance von Hochfrequenz-Hohlleitern ist, neben der Leitfähigkeit, insbesondere bei hohen Frequenzen vor allem die Rauigkeit der leitfähigen Oberfläche der Innenseiten des Hohlleiters, wobei grundsätzlich eine geringe Rauigkeit angestrebt wird, um die Dämpfung gering zu halten.

Um dies zu erreichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine Glättung der Innenseite der Oberfläche z.B. durch Abrasion oder chemisch, z.B. durch Beizen herbeizuführen. Geschieht dies auf bereits leitfähigen, beziehungsweise metallischen Oberflächen, so geht dies oft mit der Erzeugung einer unerwünschten Mirkorauigkeit oder der Veränderung der Geometrie des Bauteils einher. Geschieht dies bei noch nicht leitfähigen Oberflächen, wie beispielsweise Kunststoffoberflächen, so kann diese Glättung zu Haftproblemen der anschließend aufgetragenen leitfähigen Schicht führen, sodass die leitfähige Beschichtung abblättert oder beispielsweise den Gitterschnitttest oder einen anderen Haftfestigkeitstest nicht erfüllt etc.

Mittels additiver Fertigung hergestellte Geometrien bringen den Vorteil mit sich, dass im wesentlichen beliebige Geometrien und diese vor allem monolithisch, also in einem Teil, herstellbar sind, was Passungsprobleme bei der Zusammensetzung / Zusammenfügung eliminiert. Allerdings ergeben sich insbesondere bei den mechanisch stabilen 3D-Druckverfahren, wie z.B. SLM (direkt Metall-3D-Druck), SLS (Selektives Lasersintern auf Kunststoffbasis), (S)EBM ((Selective-) Electron Beam Melting, Fused Deposition Modeling) etc. sehr raue Oberflächen mit RMS (Root-Mean-Square) -Rauigkeiten von Rq > 5pm, die erhebliche Performanceverluste mit sich bringen.

Einige dieser Verfahren (SLM, (S)EBM) können dafür direkt Metallkomponenten erzeugen, wodurch herkömmlich auf nachträgliche Beschichtungen verzichtet wird. Zwar ist es beispielsweise mittels stereolithographischer Verfahren möglich, Oberflächen mit Rauigkeiten im Bereich Rq kleiner/gleich 1 pm zu erzeugen. Mit konventionellen Verfahren (z.B. zusammengesetzte Splitblocks) können jedoch bei entsprechendem fertigungstechnischen Aufwand Werte von 200-600 nm erreicht werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Innenseite des Hohlleiters mechanisch stabil ist und eine sehr geringe Rauigkeit aufweist und somit eine sehr gute Performance in der HF-Anwendung bietet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Danach ist vorgesehen, dass die Glättung der Innenseite des Hohlleiters mittels eines galvanischen Verfahrens erfolgt, bei dem auf der Innenseite des Hohlleiters eine durch das galvanische Verfahren erzeugte, leitfähige/metallische Schicht gebildet wird, durch die eine Glättung der Innenseite des Hohlleiters erfolgt. Die Oberfläche der Innenseite des Hohlleiters wird somit (teilweise oder vollständig) durch die galvanisch aufgebrachte (glatte) Beschichtung gebildet.

Bei dieser auf diese Weise erzeugten Schicht handelt es sich um eine metallische, elektrisch leitende Schicht.

Unter „leitfähig“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfdindung „elektrisch leitfähig“ zu verstehen. llnter einer „Glättung der Innenseite des Hohlleiters“ ist zu verstehen, dass die Rauigkeit der Oberfläche der Innenseite des Hohlleiters nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geringer ist als zuvor.

Unter der „Innenseite des Hohlleiters“ kann dessen gesamte Innenseite bzw. dessen Oberfläche oder auch nur ein Teilbereich von dieser zu verstehen sein. Beides ist von der vorliegenden Erfindung umfasst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine galvanische Glättung, die eine Beseitigung von Unebenheiten darstellt, erreicht. Sowohl die Beseitigung grober Unebenheiten und tiefererliegender Bereiche der Oberfläche (Einebnung) als auch die Beseitigung der Mikrorauigkeit auf den äußersten Bereichen der Oberfläche sind hierunter zu verstehen. Die Mikrorauigkeit wirkt sich in HF-Messungen derart aus, dass eine Oberfläche mit vielen tiefliegenden Bereichen aufgrund der relativ glatten obersten Bereiche dennoch eine vernünftige Performance liefert.

Dadurch können deutlich bessere HF-Eigenschaften erzielt werden, als bei konventioneller Fertigung, was physikalisch ausschließlich mit einer verbesserten Oberflächenqualität erklärbar ist.

Das Verfahren bringt den Vorteil mit sich, dass auch Grundkörper verwendet werden können, die nach ihrer Herstellung eine raue Innenseite aufweisen, wie z.B. Grundkörper, die nach einem 3D-Druckverfahnren, wie z.B. SLS (selektives Lasersintern) oder SLM (Selective Laser Melting) hergestellt sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese rauen Innenseiten einer Glättung unterzogen, womit auch in einem 3D-Druckverfahren oder in einem sonstigen additiven Verfahren hergestellte Grundkörper nach der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hervorragende HF-Eigenschaften aufweisen. Auch ist es denkbar, dass der Grundkörper mit konventionellen Fertigungsverfahren (zerspanende Verfahren, zusammengesetzte Split-Blocks, Spritzguss, Funkenerosion, etc.) hergestellt wurde und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geglättet wird. Somit können nunmehr stabile, industrielle 3D-Druckverfahren (z.B. SLS, SLM, Fused Deposition Modeling (FDM), SLS-FDR (Fine Detail Resolution), eingesetzt werden, ohne hierbei einen technischen Nachteil aus der verfahrensinhärent sehr rauen Oberfläche in Kauf nehmen zu müssen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich diese wieder zu einer sehr hohen Performance "hinglätten". Somit lässt sich das Oberflächenprofil derart beeinflussen/ändern, dass sich eine HF-Performance wie bei einer von vornherein sehr glatten Oberfläche ergibt.

Der Vorteil einer rauen Oberfläche des Grundkörpers ist die gute Haftung der galvanisch aufgebrachten Schicht, die galvanische Glättung führt zu einer HF- Performance wie bei einer von vornherein sehr glatten Oberfläche des Grundkörpers.

Die eingangs beschriebene Haftproblematik stellt nun kein Problem dar, da die raue Oberfläche des Grundkörpers für die Haftung der aufgetragenen Schicht oder des aufgetragenen Schichtsystems positiv ist und da deren Rauigkeit für den finalen Hohlleiter keine Rolle spielt, da die Rauigkeiten durch die galvanische Glättung vollständig beseitigt oder zumindest verringert werden.

Vorzugsweise werden Grundkörper eingesetzt, die nur an den Stellen leitfähige Strukturen aufweisen, an denen es die HF-Funktionalität erfordert.

Vorzugsweise werden Grundkörper eingesetzt, die als Durchbrechungen auch oder ausschließlich Schlitze aufweisen.

Die Durchbrechungen des Grundkörpers begünstigen die galvanische Beschichtung der Innenseite des Grundkörpers.

Denkbar ist es, wenn der Grundkörper entsprechend der mechanischen und elektrischen Funktion aufgebaut ist (mechanische Funktion = Stützen). Elektrisch sind Durchbrechungen vorzugsweise entsprechend der Feldverteilung der späteren Anwendung so angebracht, dass diese gar nicht oder wenig beeinträchtigt wird.

Von der Erfindung sind jedoch auch andere Durchbrechungen, wie z.B. kreisförmige, elliptische etc. Durchbrechungen umfasst. Vorzugsweise wird eine Vielzahl von Schlitzen, insbesondere oder ausschließlich in den Seitenwänden, d.h. Mantelflächen des Hohlleiters verwendet. Die Schlitze (oder sonstigen Durchbrüche) erfüllen im Kontext dieser Erfindung explizit den Zweck, die Glättung der vorzugsweise leitfähigen Innenseiten des Hohlkörpers mittels galvanischer Verfahren zu begünstigen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dem galvanischen Verfahren ein einteiliger Hohlleiter zugrunde gelegt wird. In dem Moment, in dem der Grundkörper dem galvanischen Verfahren ausgesetzt wird, ist er somit vorzugsweise einteilig bzw. monolithisch. Die beispielsweise geschlitzten Hohlleiter werden vornehmlich als Monolithe (d.h. kein klassischer Splitblock) dem Verfahren unterzogen und erfordern keine besondere Positionierung der wenigstens einen Elektrode für gute Ergebnisse.

Vorzugsweise wird die Innenseite des Hohlleiters vor dem Aufbringen der galvanischen Schicht keinem Glättungsverfahren unterzogen, was die Herstellung entsprechend vereinfacht. Wie vorstehend ausgeführt, ist gerade eine raue Oberfläche der Innenseite des Hohlleiters bzw. des Grundkörpers positiv, um eine gute Haftung der/des (galvanisch) aufgetragenen einzelnen Schicht oder des (galvanisch) aufgetragenen Schichtsystems zu gewährleisten.

Denkbar ist es, dass die (wenigstens eine) Elektrode zur Durchführung des galvanischen Verfahrens auf der Außenseite des Hohlleiters angebracht ist, was eine Vereinfachung dahingehend darstellt, dass auf eine ggf. umständliche Positionierung der Elektrode an der unter Umständen schlecht zugänglichen Innenseite verzichtet werden kann.

Wie oben erwähnt, kann als Grundkörper ein mittels eines additiven Verfahrens, insbesondere mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellter Hohlleiter bzw. Hohlkörper verwendet werden. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung derartiger Grundkörper beschränkt.

Durch das Verfahren kann eine sehr hohe HF-Performance gewährleistet werden, ohne eine bereits glatte Ursprungsoberfläche des Grundkörpers zu haben. Vorzugsweise wird als Grundkörper ein Hohlleiter mit einer Innenseite eingesetzt, die vor dem galvanischen Prozess elektrisch leitfähig ist. Von der Erfindung sind jedoch auch Grundkörper mit einer nicht elektrisch leitfähigen Innenseite umfasst.

Durch Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch schlecht leitfähige, aber beispielsweise (korrosions-) beständigere Metalle, wie z.B. Nickel, Zink, oder Chrom, verwendet werden, wobei durch die galvanische Glättung dennoch bei hohen Frequenzen eine hohe, beziehungsweise mindestens akzeptable, HF-Performance ermöglicht wird. Dies liegt daran, dass bei hohen Frequenzen die Oberflächenqualität gegenüber der Gleichstrom leitfähigkeit entscheidend ist und dies nur mit dem erfindungsgemäßen Verfahren explizit angestrebt und ermöglicht wird.

Die Querschnittsabmessungen von Hohlleitern richten sich nach dem beabsichtigten Frequenzbereich. Je höher dieser angestrebt wird, desto kleiner müssen die Querschnittsabmessungen gewählt werden. Gleichzeitig spielt die Schichtdicke eine geringere und die Oberflächenrauigkeit eine deutlich größere Rolle.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die flächenbezogene Stromstärke, die bei dem galvanischen Verfahren verwendet wird, in Abhängigkeit des vorgegebenen Frequenzbereiches - und damit verbunden, mit den Querschnittsabmessungen des Hohlleiters - eingestellt wird. Denkbar ist es beispielsweise zum Erreichen einer besonders guten Performance, dass die galvanische Beschichtung bei einer flächenbezogenen Stromstärke von < 0,1 mA/mm 2 Bauteiloberfläche, vorzugsweise von < 0,05 mA/mm 2 durchgeführt wird.

So ist es exemplarisch denkbar, in einem Frequenzband (in dem der HF-Hohlleiter eingesetzt wird) von 60-90 GHz mit einer flächenbezogenen Stromstärke von I < 0,1 mA/mm 2 Bauteiloberfläche, insbesondere beim galvanischen Verfahren in sauren Kupferelektrolyten, zu beschichten. Für Frequenzen unterhalb von 50 GHz ist es denkbar, im gleichen Elektrolyten (sauren Kupferelektrolyt) mit I < 1 mA/mm 2 zu verfahren, um den Prozess zu beschleunigen.

Bei Frequenzen über 100 GHz können beispielsweise flächenbezogene Stromstärken von I < 0,05 mA/mm 2 vorteilhaft sein, um eine besonders gute Oberflächenqualität z.B. mit saurem Kupferelektrolyt im galvanischen Bad zu erzielen.

In sauren Nickelelektrolyten im galvanischen Bad ergibt sich ein ähnliches Muster für die flächenbezogenen Stromstärken, d.h. die vorgenannten Werte gelten entsprechend.

Bei Gold- oder Zinkelektrolyten kann es vorteilhaft sein, die vorstehend angegebenen Stromstärkenbereiche für den jeweiligen Frequenzbereich zu halbieren.

Bei höheren Frequenzen wird stets eine "glattere" Oberfläche benötigt, welche vorwiegend durch eine niedrigere Beschichtungsstromstärke erreicht wird.

Unter einer „flächenbezogenen Stromstärke“ ist die Stromstärke pro Oberfläche des Grundkörpers zu verstehen.

Sofern erforderlich, kann die geringe flächenbezogene Stromstärke und der damit einhergehende langsame Schichtaufbau der galvanischen Schicht dadurch kompensiert werden, dass die Schichtdicke mittels längerer Prozessdauer "kompensiert" wird. Denkbar ist z.B. ein Zeitraum der galvanischen Beschichtung von t > 5 min bei I < 0,1 mA pro mm 2 Grundkörperoberfläche. Bei besonders rauen Ausgangsoberflächen ist es denkbar, die Prozessdauer bei besagter, niedriger Stromstärke deutlich länger als 15 Minuten zu wählen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Stromstärke umso geringer eingestellt wird, je höher der vorgegebene, d.h. gewünschte Frequenzbereich ist, in dem das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtete HF-Bauteil eingesetzt wird. Abhängig vom angestrebten Frequenzbereich kann somit durch die erfindungsgemäße Anpassung der Prozessparameter eine - auf diesen Frequenzbereich optimierte - Performancesteigerung erreicht werden.

In dieser Ausführungsform der Erfindung bedeutet dies exemplarisch, dass bei sehr hohen Frequenzen (> 100 GHz) eine deutlich geringere flächenbezogene Stromstärke bei der Beschichtung angewandt wird, als dies für Frequenzen im niedrigeren Bereich (z.B. < 50 GHz) der Fall ist.

Vorzugsweise liegt die bei den galvanischen Verfahren verwendete flächenbezogene Stromstärke in einem Bereich von I < 0,1 mA/mm 2 oder in einem Bereich von I < 0,05 mA/mm 2 .

Denkbar ist beispielsweise die Anwendung einer flächenbezogenen Stromstärke von < 0,1 mA pro mm 2 Bauteilfläche für den Anwendungsbereich 60-90 GHz bei einem Cu-Elektrolyten, d.h. bei einem galvanischen Bad, das Cu-Ionen enthält.

In einer Ausgestaltung der Erfindung werden bei dem galvanischen Verfahren Glan- zelektrolyte in dem galvanischen Bad eingesetzt, wie z.B. ein Cu-Glanzelektrolyt, Zinn-Glanzelektrolyt, Zink-Glanzelektrolyt, Gold-Glanzelektrolyt oder ein Ni-Glan- zelektrolyt.

Denkbar ist es, dass das galvanische Bad eines oder mehrere der Metalle Zink, Chrom, Nickel oder Zinn bzw. deren Ionen enthält. Somit sind Elektrolyte und Abscheidungsmaterialien nutzbar, die zwar eine schlechtere Gleichstromleitfähigkeit aufweisen, dafür aber andere Eigenschaften, wie etwa Korrosionsbeständigkeit, chemische Beständigkeit oder Kratzfestigkeit aufweisen.

Durch das vorliegende Verfahren können diese Materialien derart glatt aufgebaut werden, dass eine nach wie vor gute HF-Performance erzielt wird. Hiermit sind insbesondere Metalle wie Zink, Chrom, Zinn, Nickel gemeint. Denkbar ist es, dass je nach Bedarf und Anwendungsfall bei dem galvanischen Verfahren Metalle verwendet werden, so dass die galvanisch erzeugte Schicht eines oder mehrere der Metalle Gold, Kupfer, Silber, Aluminium, Indium, Nickel, Palladium, Rhodium, Zink, Zinn, Chrom enthält oder daraus besteht.

Auch ist die Kombination unterschiedlicher Schichten zur Erzeugung einer Schichtfolge / bzw. eines Schichtsystems auf den inneren Oberflächen des Hohlleiters von der Erfindung umfasst, welche konkrete technische Vorteile aufweist (Diffusionssperren, Passivierung, Korrosionsschutz, Haftvermittlung etc.).

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenseite des Hohlleiters vor der Anwendung des galvanischen Verfahrens aufgeraut wird.

Bei dem Grundkörper kann es sich um einen vorzugsweise monolithischen Hohlleiter, insbesondere um einen geschlitzten Hohlleiter handeln, der nur auf seinen Schmalseiten, geschlitzt ist. Darunter ist zu verstehen, dass ein Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt vier Seitenwandungen aufweist, die den Hohlraum umgeben. Aufgrund der Rechteckform weisen zwei Seiten, nämlich die genannten Schmalseiten eine geringere Oberfläche auf, als die beiden anderen Seitenwandungen.

Denkbar ist es, dass der Grundkörper bereits über eine leitfähige Oberfläche verfügt, bevor auf dieser die galvanische Beschichtung aufgebracht wird. Zwingend ist dies nicht. Von der Erfindung ist auch die galvanische Beschichtung einer nicht elektrisch leitfähigen Oberfläche umfasst.

Von der Erfindung ist sowohl der Fall umfasst, dass ein bereits elektrisch leitfähiger Grundkörper eingesetzt wird, z.B. ein Grundkörper aus Metall, der beispielsweise durch SLM oder ein EBM-Verfahren hergestellt ist, sowie aber auch der Fall, dass ein nicht elektrisch leitfähiger Grundkörper eingesetzt wird. Dieser kann beispielsweise mit einer leitfähigen Beschichtung (z.B.: stromlos abgeschieden oder aber auch nach dem "Nanotinten-Verfahren") versehen sein, bevor er dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wird.

In einer Ausführungsform ist der Grundkörper mittels eines additiven Verfahrens hergestellt, das leitfähige Materialien verarbeitet, wie etwa das selektive Laserschmelzen (SLM) oder das Electron-Beam-Melting (EBM).

Der Grundkörper kann mit einem additiven Verfahren hergestellt sein, das relativ glatte Kunststoffoberflächen erzeugt, wie etwa SLA.

In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung wird der Grundkörper mit einem Vorbehandlungsverfahren zu dem Zwecke einer besseren Haftvermittlung aufgeraut und dann durch das vorliegende Verfahren galvanisch geglättet. Die initiale Verschlechterung der Oberfläche zum Zwecke der Haftvermittlung wird also durch das Verfahren "revidiert".

Die Erfindung betrifft ferner einen Hochfrequenz-Hohlleiter, dessen Innenseite gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 geglättet ist. Der Hohlleiter kann die Merkmale eines der Ansprüche 1 bis 13 aufweisen, z.B. als Monolith ausgestaltet sein etc.

Wie bereits eingangs ausgeführt, ist der Begriff „Hochfrequenz-Hohlleiter“ breit zu verstehen und umfasst einen Hochfrequenz-Hohlleiter als solchen, sowie auch eine Hochfrequenz-Hohlleiter-Komponente oder ein Hochfrequenz-Hohlleiter-System. Beispiele dafür sind Antennen, Koppler etc. Somit betrifft die Erfindung auch Hochfrequenz-Komponenten und -Systeme und deren Herstellung, die mindestens einen gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 hergestellten Hohlleiter beinhalten oder auf der Hohlleitertechnik basieren und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren galvanisch geglättet wurden.

Der erfindungsgemäß hergestellte HF-Hohlleiter kann ein Ein- oder Mehr-Schicht- system aufweisen. Dies kann beispielsweise aus der Abfolge Kupfer-Nickel, Kupfer- Nickel-Gold, Kupfer-Nickel-Zink, Kupfer-Nickel-Zinn, Kupfer-Nickel-Chrom, Silber- Gold, Nickel-Silber, Nickel-Silber-Gold, Kupfer-Silber oder Kupfer-Silber-Gold bestehen bzw. eine oder mehrere der genannten Beschichtungen aufweisen, wobei die Schichten durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 abgeschieden wurden. Ein solches Mehrschicht-System kann insbesondere zum Zwecke der Passivie- rung/bzw. Beständigkeitssteigerung, etc. vorteilhaft eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise führt das erfindungsgemäße Verfahren zur Verringerung der Oberflächenimpedanz im Anwendungsfrequenzbereich und/oder zur Reduzierung der Leiterverluste im Anwendungsbereich.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Traglastkurve des Oberflächenprofils derart verändert wird, dass es zu einer Verringerung der Oberflächenimpedanz im relevanten Frequenzbereich kommt

Denkbar ist es, dass das Verfahren so durchgeführt wird, dass die Endoberflächenqualität der Innenseite des Hohlleiters von effektiv Rq < 600 nm, vorzugsweise Rq < 400 nm erzielt wird. Damit ist der für die elektromagnetische Welle relevante Teil der Traglastkurve also der effektive Rauheitswert gemeint.

In einer bevorzugten, nicht beschränkenden Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kem der Erfindung in der Nutzung galvanischer Verfahren mit dem expliziten Ziel der Glättung, beziehungsweise der Herstellung äußerst glatter und/oder der Einebnung leitfähiger Oberflächen auf den Innenseiten geschlitzter Hohlleiter auf bereits vorhandene, mitunter auch sehr raue, leitfähige Oberflächen (Grundoberfläche/Initialober- fläche) des Grundkörpers.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur 1 zeigt die Dämpfung a in Abhängigkeit der Frequenz für nach dem Verfahren beschichtete Grundkörper für unterschiedliche Beschichtungsdauern mittels des galvanischen Verfahrens in einem sauren Kupferelektrolyt.

Der Grundkörper besteht aus einem per SLS gefertigten Hohlkörper, der per se eine hohe Oberflächenrauigkeit aufweist.

Die oberste Linie zeigt die Dämpfungseigenschaften nach einer vergleichsweise kurzen galvanischen Beschichtung dieses Grundkörpers gemäß der Erfindung, die mittlere Linie für eine demgegenüber längere galvanische Beschichtung und die unterste Linie die Dämpfungseigenschaften für einen Grundkörper, der einer noch längeren galvanischen Beschichtung gemäß der Erfindung unterzogen wurde.

Wie dies ohne weiteres aus der Figur hervorgeht, werden für den erfindungsgemäß hergestellten Hochfrequenz-Hohlleiter hervorragende, da geringe Dämpfungseigenschaften erzielt, was auf eine äußerst glatte Beschichtung der Innenseite des Hohlleiters zurückzuführen ist, die mittels der metallischen galvanischen Beschichtung erzielt wurde.

Es können aber auch bereits relativ glatte Oberflächen, die beispielsweise nasschemisch abgeschieden wurden durch das vorliegende Verfahren durch die beschriebene galvanische Glättung der innenliegenden Oberflächen erzielt werden. Dies wird in Figur 2 dargestellt. Hier ist zunächst als oberer Verlauf der Dämpfung a in Abhängigkeit der Frequenz die Einfügedämpfung des nasschemisch beschichteten geschlitzten Hohlleiters vor Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetragen.

Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem sauren Kupferelektrolyt wird trotz bereits relativ glatter Oberflächen eine dennoch deutlich gesteigerte HF-Performance erzielt (geringere Einfügedämpfung), was wiederum ein Resultat der durch das Verfahren verbesserten Oberflächenqualität ist. Diese ist in Form des unteren Verlaufs in Figur 2 gezeigt.