JP7014907B2 - ロープロファイルフェーズドアレイ - Google Patents
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Description
本願は、2017年11月10日に出願された、LOW PROFILE PHASED ARRAYと題する、米国仮特許出願第62/584,300号及び2017年11月10日に出願された、ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY (AMT) LOW PROFILE RADIATORと題する、米国仮特許出願第62/584,264号の優先権を主張し、これらはいずれも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
当業者であれば、もちろん、任意のサイズのアレイが形成され得ることを理解するであろう。アレイアンテナ30は、相対的に大きなアレイアンテナ(例えば、特定の用途の必要に応じて、数十、数百又は数千のアンテナ要素からなるアレイアンテナ)を構築するための構築ブロックを形成し得る。したがって、図1に関連して上述したアンテナ要素の設計は、短時間でプリントし試作することができる全体的な(full)アンテナアレイに統合されることができる。
ファラデー壁は、グランドビアに代えて、隣接するマイクロ波回路及び高次モード抑制のためのより良いEMIシールドを提供する。アセンブリ全体を通して穴あけし、電気めっきする代わりに、あるグランド平面から別のグランド平面までトレンチが形成され、その後導体性インクで埋め戻される。ラジエータの場合、上述され示されるように、応答は、導体性材料のブロックを提供することによってチューニングされる。これらの導体性材料のブロックは、動作周波数範囲内で増加した帯域幅を提供するラジエータをダブルチューニングするように機能する。ビーム成形器ファラデー壁は、それらが連続的であるので、従来のグランドビアよりもビーム成形器層内に存在する高次モードをより効果的に減衰させ、したがって、ビアフェンスの電気的リーク及び周期的効果を排除する。ファラデー壁は、EMI遮蔽技術を提供し、電気めっきプロセスを必要とせずに実施される。
ファラデー壁がシールド技術から電気めっきを除去する一方で、層をブラインドビアと容易に接続するために、ビア(中心導体)から電気めっきを除去する新しい方法が提供される。これらは、多層プリント回路基板(PCB)中のストリップ線路とマイクロストリップ回路の異なる層間の横方向電気磁気(TEM)同軸インターフェースを提供する。これを行うために、ビーム成形器及びラジエータ層上のパッドは、ボンディングの前に予め錫メッキ(半田付け)され、その結果、半田バンプがトレースの表面に存在する。その後のミリング操作の間に、これらの中心導体孔は、穴あけされ、はんだ付けプロセスを使用して銅中心導体で充填される。はんだごてが活性マイクロストリップ層上の頂部トレースに中心導体を接続するために使用されるにつれて、熱は、中心導体の長さに沿って下の層に伝導され、予め堆積されたはんだバンプをリフローさせる。このはんだバンプは、ボンディング中にリフローするが、はんだバンプの上方の基板に予め穴あけされた孔のため、アセンブリ全体には移行しない。ボンディング後の後処理は、半田バンプまでミリングし、銅中心導体を挿入し、中心導体を両方のトレースにリフローすることを含む。これは、安価で、迅速で、電気めっきを必要とせず、かつ容易に自動化可能な効果的な解決策を作り出す。この方法は、将来、アセンブリのボンディングの前に中心導体を挿入するように拡張することができ、ボンディングプロセスの間に中心導体接続を形成することを可能にする。
LPAアレイ全体のトレース幅の多くは、5ミル(数千インチ)未満である。基板をエッチングする従来のPCBハウスは、一般に、線幅が5ミルを超えるPCBを安全に製造することができ、又は、その限界を下回るには追加の資金又は時間を必要とする。ラピッドプロトタイピングアーキテクチャに対して、それは、逆効果である。このチームは、Raytheon UMass Lowell Research Institute (RURI)の能力を活用することができ、それらを、2.7ミル(~70ミクロン)の銅トレースを作製するために使用することができた。精密なCNC機械は、非常に正確なガントリーシステムを有し、これらの非常に小さなトレースを許容可能なエッジ特性でミリングすることができる。抵抗性インクは、例えば、これらの小さなトレースの中に抵抗器を作るために、Nordson Pro4システムで非常に正確に分配することができる。最後に、ファラデー壁アセンブリは、Pro4マシン及びPico-Pulseスタンドオフディスペンサを使用して容易に分配されるので、スクリーン印刷する必要はない。小型フィーチャサイズ処理と正確な分配の組み合わせは、現在の技術の限界を押し広げる最先端のアセンブリの作製を可能にしながら、ラピッドプロトタイピングソリューションを提供して、市場投入までの時間を短縮できる。
従来のPCBプロセスでは、過去15~20年間にわたって変更をうまく導入し、経常的に大幅なコスト削減を実現してきた。EMIシールドを作製するために依然としてグランドビアが使用されていること、層を互いに接続するために中心導体が使用されていること、及びRF PCBがプロトタイプにかなりの時間を費やしていることから、主な設計方法はあまり変わっていない。プロトタイプが外部ボードハウスから要求されてから、我々のサイトのいずれかでテストの準備ができるまでに3~5か月かかることがある。以下は、従来のプロトタイピング法とAMTプロトタイピング法の重要な態様を比較した表である。
Claims (10)
- アレイアンテナであって、
複数のロープロファイルアレイ(LPA)を含み、
各LPAは、
少なくとも1つのファラデー壁を有するアンテナ要素アレイ層と、
前記アンテナ要素アレイ層に結合され、少なくとも1つのファラデー壁を有するビーム成形器回路層であって、前記ファラデー壁は、前記アンテナ要素アレイ層及び前記ビーム成形器回路層のうちの少なくとも1つに関連する複数のグランド平面の間に延在する、ビーム成形器回路層と、を備え、
前記LPAのうち4つの相互に分離したLPAは、第1LPAの第1組のチューニング要素と、第2LPAの第1組のチューニング要素とが、それぞれ、第3LPAの第2組のチューニング要素と、第4LPAの第2組のチューニング要素とに隣り合うように配置されている、アレイアンテナ。 - 前記LPAは約47ミル未満の総厚さを有する、
請求項1記載のアレイアンテナ。 - 前記アンテナ要素アレイ層はさらに、
基板と、
前記基板に適用された導体と、
ラジエータを作製するために、導体性材料を除去し、導体をプリントすることにより形成されたラジエータと、を有している、
請求項1記載のアレイアンテナ。 - 前記アンテナ要素アレイ層の前記少なくとも1つのファラデー壁は、導体性材料で埋め戻されたトレンチを形成することによって作製されている、
請求項3記載のアレイアンテナ。 - 前記ビーム成形器回路層の前記少なくとも1つのファラデー壁は、導体性材料で埋め戻されたトレンチを形成することによって作製されている、
請求項3記載のアレイアンテナ。 - 前記アンテナ要素アレイ層の前記ラジエータと前記ビーム成形器回路層とを通って延在する垂直ランチをさらに有する
請求項3記載のアレイアンテナ。 - 前記垂直ランチは、前記ビーム成形器回路層の表面上にはんだバンプが存在するようにボンディングすることに先だって、前記ラジエータ上及び前記ビーム成形器回路層上にパッドをはんだ付けし、中心導体孔を穴あけし、前記中心導体孔を銅で充填することによって、作製されている、
請求項6記載のアレイアンテナ。 - 前記ビーム成形器回路層の下方に配置された論理回路層をさらに有する、
請求項6記載のアレイアンテナ。 - 前記論理回路層の下方に配置された位相シフト層をさらに有する、
請求項8記載のアレイアンテナ。 - 前記垂直ランチは前記論理回路層及び前記位相シフト層を通って延在する、
請求項9記載のアレイアンテナ。
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