发明名称 小型射频及微波构件以及该等构件的制造方法
摘要 提供射频及微波辐射导引或控制构件,其可为单调性、可由复数项电沉积操作及/或由复数个沉积层材料形成、可包括开关、电感器、天线、传输线、滤器、混合耦合器、天线阵列及/或其他主动或被动构件。构件可包括可用来分离可牺牲材料与结构性材料之非辐射进入及非辐射离开通路。较佳的成形程序系使用电化学制造技术(譬如包括选择性沉积、体块沉积、蚀刻操作及平面化操作)以及后沉积程序(譬如选择性蚀刻操作及/或回填操作)。
申请公布号 TWI244799 申请公布日期 2005.12.01
申请号 TW093116127 申请日期 2004.06.04
申请人 微制造股份有限公司 发明人 布朗;艾凡斯;邦格;柯恩;洛卡德;史摩里;格洛瑟 摩顿
分类号 H01P5/22;H01P1/18 主分类号 H01P5/22
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种用于引导或控制辐射之同轴射频或微波构 件,包含: a.一传导结构中之至少一射频或微波辐射进入埠; b.该传导结构中之至少一射频或微波辐射离开埠; c.至少一通道,其大致在侧边被该传导结构所限定, 射频或微波辐射从该至少一进入埠移行到该至少 一离开埠时系穿过该传导结构; d.一中央导体,其沿着从该进入埠到该离开埠之一 段长度的该至少一通道而延伸;及 其中该传导结构包括从该通道延伸至一外区之一 或多个开孔,其中该等开孔具有不大于波长的1/10 或200微米其中较大者之尺寸且其预定不使显着的 射频辐射通过。 2.如申请专利范围第1项之构件,其中使用至少部分 的该等开孔来移除一可牺牲材料。 3.如申请专利范围第1项之构件,其中使用至少部分 的该等开孔来接收一有助于留置在该中央导体与 该传导结构之间的一所需要相对位置中之介电质 。 4.如申请专利范围第1项之构件,其中该传导结构及 该中央导体为单调性。 5.如申请专利范围第1项之构件,其中至少一部分的 该中央导体或该传导结构系含有自复数个连续沉 积的层所形成之材料。 6.如申请专利范围第1项之构件,其中至少一部分的 该中央导体或该传导结构系含有自复数项电沉积 操作所形成之材料。 7.如申请专利范围第1项之构件,其中与沿着该通道 的辐射传播方向呈垂直之该通道的一横剖面尺寸 系小于约1公厘。 8.如申请专利范围第1项之构件,其中与沿着该通道 的辐射传播方向呈垂直之该通道的一横剖面尺寸 系小于约0.5公厘。 9.如申请专利范围第1项之构件,其中与沿着该通道 的辐射传播方向呈垂直之该通道的一横剖面尺寸 系小于约0.2公厘。 10.如申请专利范围第1项之构件,其中该通道的至 少一部分具有一概呈长方形的形状。 11.如申请专利范围第1项之构件,其中该中央导体 的至少一部分具有一概呈长方形的形状。 12.如申请专利范围第1项之构件,其中该通道沿着 一立体路径延伸。 13.如申请专利范围第12项之构件,其中该立体路径 包含一立体螺旋形。 14.如申请专利范围第1项之构件,其中该构件包含 一混合耦合器。 15.如申请专利范围第1项之构件,其中该构件包含 一延迟线。 16.如申请专利范围第1项之构件,其中该构件包含 一天线。 17.如申请专利范围第16项之构件,其中该天线包含 一天线阵列。 18.如申请专利范围第16项之构件,其中该天线系由 一巴特勒矩阵(Butler matrix)所馈送或馈送一巴特勒 矩阵。 19.如申请专利范围第16项之构件,其中该天线阵列 包含一补缀天线阵列。 20.如申请专利范围第16项之构件,其中该天线阵列 系由传播经过一巴特勒矩阵的讯号所馈送且其中 对于该巴特勒矩阵的各输入系由一功率放大器加 以控制。 21.如申请专利范围第1项之构件,其中将至少一同 轴线排列成一蜿蜒形式。 22.如申请专利范围第21项之构件,其中该至少一蜿 蜒形式系包含位于该传导结构的至少两不同部分 之间之单一共用的传导性屏蔽结构。 23.如申请专利范围第1项之构件,其中将该等两通 道定位为彼此相邻,其中该等两通道系由单一传导 性屏蔽结构加以分离。 24.如申请专利范围第1项之构件,其至少利用一或 多项下列操作部份地形成: a.选择性电沉积一第一传导材料及电沉积一第二 传导材料,其中该第一或第二传导材料的一者为一 可牺牲材料而另一者为一结构性材料; b.电沉积一第一传导材料,选择性蚀刻该第一结构 性材料以生成至少一空隙,及电沉积一第二传导材 料以充填该至少一空隙; c.电沉积至少一传导材料,沉积至少一可流动的介 电材料,及沉积一籽晶层的传导材料以准备下一层 电沉积材料的成形,或 d.选择性电沉积一第一传导材料,然后电沉积一第 二传导材料,然后选择性蚀刻该第一或第二传导材 料的一者,及随后电沉积一第三传导材料,其中该 第一、第二及第三传导材料的至少一者为一可牺 牲材料而该等其余两传导材料的至少一者为一结 构性材料。 25.如申请专利范围第1项之构件,其利用一或多项 下列操作至少部份地形成: a.将至少一可牺牲材料自至少一结构性材料分离; b.将一第一可牺牲材料自(a)一第二可牺牲材料及(b )至少一结构性材料分离以生成一空隙,然后以一 介电材料来充填该空隙的至少一部分,随后将该第 二可牺牲材料自该结构性材料且自该介电材料分 离;或 c.藉由嵌置于一可流动的介电材料中之一磁性或 传导性材料来充填一结构性材料中之一空隙且随 后使该介电材料固体化。 26.如申请专利范围第1项之构件,其中该构件包含 下列一或多者:一低通滤器、一高通滤器、一带通 滤器、一基于反射式滤器、一基于吸附式滤器、 一漏壁(leaky wall)滤器、一延迟线、一用于连接其 他功能性构件之阻抗匹配结构、一天线、一馈电 器、一方向性耦合器、或一合成器(譬如一相位正 交混合件、一混合环、一威金森(Wilkinson)合成器 、一魔术TEE)。 27.如申请专利范围第1项之构件,其中该构件包含 下列一或多者:一微小型同轴构件、一传输线、一 低通滤器、一高通滤器、一带通滤器、一基于反 射式滤器、一基于吸附式滤器、一漏壁滤器、一 延迟线、一用于连接其他功能性构件之阻抗匹配 结构、一方向性耦合器、一功率合成器(譬如威金 森(Wilkinson))、一功率分割器、一混合合成器、一 魔术TEE、一频率多工器、或一频率解多工器、一 棱锥性(平滑壁)馈电器天线、及/或一鳞状(波褶壁 )馈电器天线。 28.一种用于制造一微装置之方法,包含: a.沉积复数个黏附层的材料,其中该各层材料的沉 积系包括, i.沉积至少一第一材料; ii.沉积至少一第二材料;及 b.在该等复数层沉积之后移除该第一或第二材料 的至少一部分; 其中从该沉积及该移除产生之一结构系提供可作 为一射频或微波控制、引导、传输或接收构件之 至少一结构,且包含 a.一传导结构中之至少一射频或微波辐射进入埠; b.该传导结构中之至少一射频或微波辐射离开埠; c.至少一通道,其大致在侧边被该传导结构所限定, 射频或微波辐射从该至少一进入埠移行到该至少 一离开埠时系穿过该传导结构; d.一中央导体,其沿着从该进入埠到该离开埠之一 段长度的该至少一通道而延伸;及 其中该传导结构包括从该通道延伸至一外区之一 或多个开孔,其中该等开孔具有不大于波长的1/10 或200微米其中较大者之尺寸且其预定不使显着的 射频辐射通过。 29.一种四埠混合耦合器,其包括含有四个微小型同 轴元件之复数个黏附层的材料,该等四个同轴元件 的第一者延伸于四个埠的两者之间,且该等同轴元 件的第二者延伸于该等四个埠的另两者之间,同时 该等其余两个同轴元件延伸于该第一及第二同轴 元件之间,其中至少一该等同轴元件的至少一部分 长度排列成一蜿蜒形式。 30.如申请专利范围第29项之四埠混合耦合器,其中 该蜿蜒形式包含位于一或多个同轴元件之至少部 分的相邻中央导体分段之间之单一共用的结构。 31.一种用于将讯号供应至一被动阵列的N天线元件 以产生复数个束之电路之制造方法,包含: a.沉积复数个黏附层的材料以形成(N/2)log2N个四埠 混合耦合器,其各包含四个微小型同轴元件,各同 轴元件延伸于该混合耦合器之个别的一对埠之间 以使一对同轴元件耦合至各埠;及 b.经由相位移构件将至少部分的该等混合耦合器 连接至其他混合耦合器以形成一巴特勒矩阵。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该各层材料 的沉积系包含: a.选择性沉积至少一第一材料; b.沉积至少一第二材料; c.将该沉积材料的至少一部分加以平面化, 其中将该等复数层加以沉积,及 其中在该等复数层沉积之后将该第一或第二材料 的至少一部分加以移除。 33.一种用于将讯号供应至一被动阵列的N天线元件 以产生复数个束之巴特勒矩阵,其包含(N/2)log2N个 四埠混合耦合器,其中各该等四埠混合耦合器包含 四个微小型同轴元件,该等四个同轴元件的第一者 延伸于四个埠的两者之间,而该等同轴元件的第二 者延伸于该等四个埠的另两者之间,且其余两个该 等同轴元件延伸于该第一与第二同轴元件之间,其 中至少一该等同轴元件的至少一部分长度排列成 一蜿蜒形式。 34.如申请专利范围第33项之巴特勒矩阵,其中该蜿 蜒形式系包含位于一或多个同轴元件的至少部分 相邻中央导体分段之间之单一共用的屏蔽结构。 图式简单说明: 第1A-1C图示意性描绘一CC罩幕镀覆程序的各种不同 阶段的侧视图,而第1D-1G图示意性描绘一种使用一 不同型CC罩幕之CC罩幕镀覆程序的各种不同阶段之 侧视图; 第2A-2F图示意性描绘一施用形成一特定结构之电 化学制造程序的各种不同阶段之侧视图,其中在毯 覆沉积一结构性材料的同时选择性沉积一可牺牲 材料; 第3A-3C图示意性描绘可用来人工式实行第2A-2F图所 描绘的电化学制造方法之各种不同范例次总成之 侧视图; 第4A-4I图示意性描绘利用黏附罩幕来形成第一层 的一结构,其中一第二材料的毯覆沉积物系铺覆于 第一材料的沉积位置之间的开口以及第一材料本 身; 第5A图描绘一包括短路轮辐之同轴滤器元件的立 体图; 第5B图描绘第4A图的同轴滤器沿着线5B-5B之平面图; 第5C图描绘第4A图的同轴滤3沿着线5(c)-5(c)之平面 图; 第5D图描绘一同轴滤器元件的中央部分之平面图, 其显示沿着滤器长度之五组过滤轮辐(每组两个); 第6A-6C图分别描绘各使用轮辐组(每组四个轮辐)之 长方形、圆形及椭圆形滤器元件之端视图; 第7A-7D图描绘可能使用在过滤构件中之替代性轮 辐组态之范例; 第8A及8B图显示弯曲状同轴滤器构件之立体图; 第9A-9C图描绘沿着内或外导体使用突部来帮助过 滤讯号之替代性同轴滤器构件; 第9D图描绘沿着一S形二极同轴滤器的长度之中央 部分的平面图; 第10A-10D图描绘沿着具有不同斜接程度的马蹄形同 轴传输线之中央部分的平面图; 第11A及11B图分别描绘沿着一同轴传输线及一同轴 滤器构件之中央部分的平面图,其中在同轴线的较 小半径侧的内侧表面上包括波状振荡部; 第12A图描绘沿着利用根段对来形成各极之一线性 三极带通同轴滤器的长度之中央部分的平面图(从 上方观看); 第12B图描绘第12A图的滤器之端视图,其中显示结构 的长方形组态; 第12C图描绘沿着一具有根段支撑件之弯曲状三极 带通同轴滤器的长度之中央部分的平面图(从上方 观看); 第13A图描绘沿着一具有根段支撑件之S形二极带通 同轴滤器的长度之中央部分的平面图(从上方观看 ); 第13B图描绘如同利用MEMGen的EFABTM电化学制造技术 所产生且已经移除可牺牲材料后之一略经修改版 本的第13A图滤器之立体图; 第13C图描绘一部份成形的滤器(类似第13B图所示者 且已经从结构性材料移除可牺牲材料之后)之立体 特写图; 第14A及14B图描绘嵌入可牺牲材料且从可牺牲材料 释放之同轴滤器元件之立体图,其中同轴构件的外 导体系包括有孔(预定的微波进入及离开开口除外 ); 第15A-15D图显示对于各种不同滤器设计根据数学模 型之传输vs.频率的绘图; 第16图描绘一在制造一所需要的装置/结构时使用 单一传导材料及单一介电材料之样本电化学制造 程序的流程图; 第17A图描绘可利用第16图的程序所产生之一同轴 结构的端视图; 第17B图描绘第17A图的同轴结构之立体图; 第18A-18J图显示应用第16图的程序流程来形成第17A 及17B图的结构; 第19图描绘一包括使用三种传导材料之样本电化 学制造程序的流程图; 第20A及20B图描绘包括传导元件之结构以及可根据 第19图的程序延伸所形成之介电支撑结构的立体 图; 第21A-21T图显示应用第19图的程序流程来形成一类 似于第20A图所示者之同轴结构,其中两种传导材料 系为形成结构层之后加以移除之可牺牲材料,且其 中利用一介电材料来取代所移除的可牺牲材料之 一者; 第22A-22C图显示第21R-21T图的移除及取代程序之延 伸部分; 第23A及23B图描绘一包含使用两传导材料及一介电 材料之样本电化学制造程序的流程图; 第24图显示一可利用第23A及23B图的程序延伸所形 成之结构的立体图; 第25A-25Z图显示根据第23A及B图的一样本层形成程 序之侧视图,其用以形成一具有一介电材料之同轴 结构,且其中该介电材料只支撑住内导体; 第26A-26F图显示当对于第四层结构沉积第一传导材 料之前需要一籽晶层时之对于第25H-25K图的程序之 一替代方式; 第27图描绘一同轴传输线之立体图; 第28图描绘一射频接触开关之立体图; 第29图描绘一对数周期天线(log-periodic antenna)之立 体图; 第30A及30B图描绘一相对于彼此旋转约180度之样本 超环面电感器的立体图,第30C图描绘根据一电化学 制造程序形成之一超环面电感器的立体图; 第31A及31B图描绘根据一电化学制造程序所形成之 一螺旋电感器设计及一堆积式螺旋电感器的立体 图; 第31C图描绘第31A及31B图的电感器之一变化例; 第32A及32B图以对比方式显示两种可能的设计,其中 第32B图的设计可提供比第32A图更小的欧姆电阻且 可能改变总电感; 第33A及33B图描绘尽量减少损失同时在电感器的线 圈之间维持高耦合水准之两替代性电感器组态之 示意图; 第34图描绘一电感器的立体图; 第35A及35B图分别描绘一可变电容器112的一范例之 立体图及侧视图; 第36A-36B图描绘两范例同轴结构之端视图,其中中 央导体设有一种可相对于其横剖面积增加表面积 之横剖面组态; 第37图描绘一积体电路之侧视图,其具有用来将内 部讯号(譬如时脉讯号)连接至低散布传输线以与 积体电路其他部分导通之连接垫; 第38A及38B图显示可用来实行此处所述程序之第一 及第二代电脑控制式电化学制造系统(亦即EFABTM微 制造系统); 第39图描绘一习知的四埠混合耦合器之平面图; 第40图描绘一同轴线中的一曲线及尺寸之平面图; 第41图描绘沿着传输线部分具有共用的外导体之 一段同轴线的平面图; 第42图显示可使一分支线混合件的各/4段制成蜿 蜒段以相较于习知直线版本显着地降低混合件占 用的整体面积; 第43A图显示来自一四元件线性阵列之一系列的四 正交束; 第43B图显示一巴特勒阵列,其具有包含利用混合分 支线耦合器及两相位移器藉由一电路产生的讯号 之天线元件; 第43C图提供一四元件巴特勒矩阵天线阵列之示意 图,其使用四个蜿蜒状混合耦合器、两个延迟线且 拥有两个跨接部(crossovers)、及四个输入部及四个 天线元件(譬如补缀天线); 第44图显示各具有一外导体及一内导体之窄化传 输线的一跨接点; 第45图提供一八输入部、八天线巴特勒矩阵阵列 之示意图,其使用12个混合部、16个相位移器(其中 八个实际产生位移)及八个天线; 第46图显示一补缀天线辐射元件可如何附接至一 同轴馈送元件; 第47图描绘一其上可供形成一批次四个8x8天线阵 列之基材。
地址 美国