KR102545915B1 - 적층 제조 기술(amt) 저 프로파일 라디에이터 - Google Patents

적층 제조 기술(amt) 저 프로파일 라디에이터 Download PDF

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Abstract

적층 제조 기술(AMT)을 사용하여 제조된 저 프로파일 라디에이터(LPR)가 본 명세서에 설명된다. 이러한 AMT 라디에이터는 AMT 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있는 배열 안테나에 사용하기에 적합하다.

Description

적층 제조 기술(AMT) 저 프로파일 라디에이터
정부 권리
해당 사항 없음.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 11월 10일자로 출원된 첨가제 제조 기술(AMT) 저 프로파일 라디에이터라는 명칭의 미국 가출원 제62/584,264호 및 저 프로파일 위상 배열이라는 명칭의 미국 가출원 제62/584,300호를 우선권으로 주장하며, 이들은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되어 있다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 안테나 또는 (라디에이터) 설계는 일반적으로 다수의 공정 단계, 고가의 재료 및 느린 사이클 처리 시간에 의존하는 표준 인쇄 회로 기판(PCB) 제조 공정을 사용한다. 다수의 공정 단계는 고비용 및 느린 처리 시간의 원인이 될 수 있다.
또한, 안테나 조립체는 일반적으로 전체 안테나 조립체를 제조하는 인건비를 증가시키는 일련의 공정들(예를 들어, 라미네이션, 백필(backfill)을 통한 전도성)을 통해 제조된다. 이러한 추가 인건비 외에도, 여러 공정의 사용은 긴 빌드 시간을 초래하는 사이클 시간이 추가된다. 또한, 임의의 회로 조정이 필요한 경우, 여러 공정의 사용은 임의의 문제 해결 단계를 확장시킬 수 있다. 게다가, 전형적인 PCB 공정들은 공간 기반 어플리케이션을 위한 얇은 어레이를 생산하는데 필요한 작은 피쳐 크기를 허용하지 않는다.
약 0.020 인치 (20 밀) 범위의 두께를 갖는 라디에이터가 본 명세서에 설명된다. 이러한 라디에이터는 저 프로파일(low profile) 라디에이터라고 하며 이러한 저 프로파일 라디에이터로 구성된 배열 안테나(array antenna)에 사용하기에 적합하다. 본 명세서에 설명된 저 프로파일 라디에이터(LPR) 설계는 적층 제조 기술(additive manufacturing technology, AMT)을 사용하여 제공되므로 AMT 라디에이터로 언급될 수 있다. 이러한 AMT 라디에이터는 AMT 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있는 배열 안테나에 사용하기에 적합하다.
AMT 접근을 통해 제조될 수 있는 라디에이터 설계는 생산 비용이 현저히 낮고, 신속하게 프로토타입화될 수 있으며, 설계 요구 사항을 충족하도록 사용자 정의되는 것으로 인식되었다. 또한, 저 프로파일로 인해, 본 명세서에 설명된 라디에이터는 공간 기반 어플리케이션에 사용하기에 적합하다.
또한, 본 명세서에 설명된 라디에이터는 동일하거나 유사한 동작 특성을 갖는 종래 기술의 안테나에 의해 요구되는 비용 및 볼륨에 비해 감소된 런치 볼륨(launch volume)(즉, 발사체에 점유될 볼륨) 및 비용을 갖는 폴더블 어레이(foldable array)에 사용하기에 적합하다. 또한 본 명세서에 설명된 라디에이터는 저 지구 궤도(low earth orbit, LEO) 공간 환경에서 전개될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 유형의 라디에이터는 모바일 위성 시스템(mobile satellite systems, MSS)에 사용하기에 적합하다.
본 명세서에 설명된 라디에이터는 AMT를 사용하여 제조될 수 있기 때문에, 본 명세서에 설명된 라디에이터는 종래의 인쇄 회로 기판(PCB) 제조 기술을 사용하여 제공된 라디에이터와 관련된 문제를 해결한다. 전술한 바와 같이, AMT 기계의 밀링 및 프린팅 능력은 저 프로파일 배열(low profile array)에 필요한 더 작은 피쳐 크기를 허용하기 때문에, 본 명세서에 설명된 라디에이터의 전체 두께는 20 밀(508 미크론)로 한정될 수 있다. 피쳐 크기는 종래의 방법보다 작게 만들어질 수 있는 전송 라인(transmission lines)의 폭 및 패러데이 벽(faraday walls)(격리 요소)을 모두 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
또한, 본 명세서에 설명된 라디에이터는 라디에이터의 원하는 영역에 전기장을 제한하도록 배치되는 인쇄된 전도성 "패러데이 벽"을 이용한다. 이러한 패러데이 벽은 다른 피쳐들을 밀링하는 것과 동일한 제조 단계로 생산될 수 있다. 이는 조립체의 전체 비용을 절감시키는 상당한 인건비를 절약한다.
또한 본 명세서에 설명된 라디에이터 설계는 기계 제한 내에서 사실상 임의의 형상 및 크기의 전도성 요소를 인쇄하기 위해 AMT 능력을 이용한다. 이들은 저 프로파일 배열에 대해 원하는 성능을 달성하기 위해 튜닝 요소로 사용된다.
마지막으로, 표준 BMB 커넥터가 장치를 테스트하는데 사용될 수 있도록 사용자 정의 인쇄 커넥터 인터페이스(custom printed connector interface)가 사용된다.
패러데이 벽, 수직 런치 연결부, 소형(2 x 2 요소) 빌딩 블록 및 밀링된 구리 트레이스를 갖는 라디에이터를 생산하기 위해 AMT 단일 단계 밀링 및 충전 작업(mill and fill operations)으로부터 본 명세서에 설명된 라디에이터 설계가 제공된다.
유사한 작업 특성(예를 들어, 동작 주파수 범위, 대역폭, 등)을 갖는 종래의 라디에이터의 기하학적 구조와 비교하여 상대적으로 단순한 기하학적 구조를 갖는 AMT 안테나가 제공된다. 더욱이, AMT 제조 기술을 사용함으로써, 안테나는 이중 튜닝 성능을 생성하는데 필요한 형상 및/또는 크기를 갖는 인쇄된 튜닝 요소를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 설명된 안테나 설계는 짧은 시간 내에 인쇄되고 프로토타입화될 수 있는 풀 어레이(full arrays)에 통합될 수 있다.
본 개시의 일 양태는 적층 제조 기술(AMT)을 사용하여 제조된 안테나 요소에 관한 것이다. 일 실시예에서, 안테나 요소는 제1 표면에 제공된 밀링된 보타이 슬롯 개구(bowtie slot aperture)를 갖는 제1 및 제2 대향 표면을 갖는 기판, 및 보타이 슬롯 개구 근처에 배치된 적어도 하나의 패러데이 벽을 포함한다.
안테나 요소의 실시예는 복수의 패러데이 벽 중 제1 벽 및 제2 벽을 갖는 적어도 하나의 패러데이 벽을 더 포함할 수 있다. 복수의 패러데이 벽은 상기 보타이 슬롯 라디에이터의 어느 한 측에 대칭적으로 배치된 제1 세트의 튜닝 요소를 형성하는 상기 복수의 패러데이 벽 중 제1 벽 및 상기 보타이 슬롯 라디에이터의 어느 한 측에 대칭적으로 배치된 제2 세트의 튜닝 요소를 형성하는 상기 복수의 패러데이 벽 중 제2 벽으로 개구를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 안테나 요소는 상기 기판의 제1 표면에서 제2 표면으로 연장되는 수직 런치를 포함하는 공급 회로 및 상기 밀링된 개구의 슬롯 부분을 가로질러 배치된 공급 라인을 더 포함할 수 있다. 공급 회로는 제1 세트의 튜닝 요소 및 제2 세트의 튜닝 요소 사이에 배치될 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태는 제1 표면에 제공된 밀링된 개구를 갖는 제1 및 제2 대향 표면을 갖는 기판, 상기 밀링된 개구의 어느 한 측에 대칭적으로 배치되는 제1 세트의 튜닝 요소, 상기 밀링된 개구의 어느 한 측에 대칭적으로 배치되는 제2 세트의 튜닝 요소, 및 상기 기판의 제1 표면에서 제2 표면으로 연장되는 수직 런치를 포함하는 공급 회로 및 상기 밀링된 개구의 슬롯 부분을 가로질러 배치된 공급 라인을 포함하는 안테나 조립체에 관한 것이다.
실시예는 복수의 안테나 조립체를 갖는 배열 안테나를 더 포함할 수 있다. 안테나 조립체는 제1 안테나 조립체의 제1 세트의 튜닝 요소 및 제2 안테나 조립체의 제1 세트의 튜닝 요소가 각각 제3 안테나 조립체의 제2 세트의 튜닝 요소 및 제4 안테나 조립체의 제2 세트의 튜닝 요소에 인접하도록 배치된 4개의 안테나 조립체를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양태는 보타이 슬롯 안테나를 제조하기 위한 AMT 공정에 관한 것이다. 일 실시예에서, 방법은, (a) 개구를 형성하기 위해 이중 클래드 유전체 기판(double clad dielectric substrate)의 제1 표면으로부터 구리를 밀링하는 단계; (b) 개구를 위한 공급 라인을 형성하기 위해 이중 클래드 유전체 기판의 제2, 대향 표면으로부터 구리를 밀링하는 단계; (c) 본딩된 조립체를 위해 제2 표면 위에 배치된 접지면 도체를 갖는 제2 기판의 제1 표면에 이중 클래드 유전체 기판을 본딩하는 단계; (d) 개구에 근접한 패러데이 벽을 위한 적어도 하나의 개구를 형성하도록 본딩된 조립체를 밀링하는 단계; 및 (e) 패러데이 벽을 형성하기 위해 적어도 하나의 개구를 전도성 액체로 채우는 단계;를 포함한다.
방법의 실시예는 수직 신호 경로를 위한 적어도 하나의 개구를 형성하기 위해 본딩된 조립체를 밀링하는 단계 및 수직 신호 경로를 위한 적어도 하나의 개구를 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 전도성 액체는 전도성 잉크일 수 있다.
본 명세서에 개시되어 있다.
적어도 하나의 실시예의 다양한 양태들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 논의되며, 이는 스케일에 맞게 그려지도록 의도되지 않는다. 도면들은 설명 및 다양한 양태 및 실시예의 추가 이해를 제공하도록 포함되며, 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하지만, 본 개시의 한계의 정의로써 의도되지 않는다. 도면에서, 다양한 도면에 예시되어 있는 각각의 동일한 또는 거의 동일한 구성 요소는 유사한 숫자로 표시될 수 있다. 명확성을 위해, 모든 구성 요소들이 모든 도면에 표시되는 것은 아니다. 전술한 특징들은 이하의 도면의 설명으로부터 더욱 완전히 이해될 것이다.
도 1은 적층 제조 기술(AMT)을 사용하여 제조된 보타이 라디에이터의 평면도이다.
도 1a는 튜닝 요소를 통해 달성되는 소위 "이중 튜닝" 특성을 예시하는 라디에이터 입력/출력 포트에서의 반사 계수(S11)의 플롯이다.
도 1b는 2 x 2 배열 안테나를 형성하도록 배치된, 도 1에 도시된 보타이 라디에이터와 동일하거나 유사할 수 있는 복수의 보타이 라디에이터의 평면도이다.
도 2는 인쇄된 반응성 튜닝 요소의 사용을 통해 달성된 보타이 라디에이터 필드 구성의 모델이다.
도 3은 도 1과 관련하여 전술한 보타이 라디에이터와 동일하거나 유사할 수 있는 보타이 라디에이터의 등각도이다.
도 4는 도 3의 선 4-4를 가로질러 취한 도 3의 보타이 라디에이터의 단면도이다.
도 5 내지 도 5d는 공급 라인에 개구 안테나를 연결하는 공정을 예시하는 일련의 다이어그램이다.
본 명세서에 설명된 개념, 시스템 및 기술은 저 프로파일(즉, 약 15 밀 내지 약 25 밀 범위의 두께 (본 명세서에서 저 프로파일 위상 배열이라고 함)을 갖는 위상 배열 안테나(phased array antenna)를 제공하기 위해 적층 제조 기술을 사용하여 제공되는 위상 배열 안테나에 관한 것이다.
본 명세서에서 논의된 방법 및 장치의 실시예는 다음의 설명에서 설명되거나 첨부 도면에 예시된 구성의 세부사항 및 구성 요소의 배치에 적용되는 것으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 방법 및 장치는 다른 실시예에서 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 특정 구현의 예시는 단지 예시적인 목적으로 본 명세서에 제공되며 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 명세서에서 "포함하는", "구성하는", "갖는", "함유하는", "수반하는" 및 이들의 변형의 사용은 이후에 열거된 항목 및 그의 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포함하는 것으로 의도된다. "또는"에 대한 언급은 기재된 임의의 용어가 설명된 용어 중 임의의 하나, 하나 이상 및 모두를 나타낼 수 있도록 포괄적인 것으로 구성될 수 있다. 전방 및 후방, 좌측 및 우측, 상부 및 하부, 상측 및 하측, 단부, 측면, 수직 및 수평 등에 대한 언급은 설명의 편의를 위해 의도된 것이며, 본 시스템 및 방법 또는 그 구성 요소들을 임의의 하나의 위치 또는 공간적 방향으로 제한하는 것은 아니다.
이제 도 1을 참조하여, 적층 제조 기술(AMT) 제조 공정을 사용하여 제조된 라디에이터(10)는 제2 유전체 기판(15) 위에 배치되고 이에 결합된 (또는 연결된) 제1 유전체 기판(14)을 포함한다. 기판(14)의 제1 표면(14a)은 그 위에 배치된 전기 전도성 재료(16)(예를 들어, 구리 또는 등가의 전도성 재료)를 구비하여 제공된다(도체(16)의 일부는 여기서 유전체 기판 표면(14a)의 일부를 드러내도록 제거되었다).
일반적인 "보타이" 형상을 갖는 개구 안테나 요소(12)(또는 더 간단하게 "개구"(12))는 제1 유전체 기판(14)의 표면(14a)으로 밀링된다. 보타이 형상의 개구(12)는 보타이 형상 개구(12)를 형성하기 위해 기판 표면(14a)으로부터 전도성 재료(16)를 제고하는 AMT 밀링 작업에 의해 형성된다. 일부 실시예에서 전도성 재료(16)는 0.0007 인치의 두께를 갖는 구리(즉, ½ 온스 (oz) 구리)가 기판 표면 위에 배치되는 것으로 제공된다. 일 특정 실시예에서, 개구(12)의 중심 부분은 약 7 밀 (178 미크론)의 폭을 구비하여 제공된다. 보타이 개구를 적절하게 여기시키도록 선택될 필요가 있다는 점에서 개구(12)의 폭이 중요하다. 따라서 특정 개구 폭은 원하는 동작 주파수(또는 동작 주파수 대역폭), 라디에이터를 제공하는 기판의 두께 및 개구의 특정 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 요인들에 따라 선택된다.
또한, 이 예시적인 실시예에서 도체(16)는 ½ oz 구리로 제공되지만, 다른 실시예에서 다른 전도성 재료(즉, 구리 이외의 도체) 및 다른 두께(즉, 0.0007 인치 이외의 두께를 갖는 도체) 또한 사용될 수 있음이 당연히 이해되어야 한다.
보타이 라디에이터(10)는 제1 및 제2 세트의 튜닝 요소(18, 20)를 더 포함한다. 제1 세트의 튜닝 요소(18)는 한 쌍의 각 도체가 직사각형 형상을 갖는 2쌍의 도체(18a, 18b)를 포함한다. 제2 세트의 튜닝 요소(20)는 한 쌍의 각 도체가 정사각형 형상을 갖는 2 쌍의 도체(20a, 20b)를 포함한다.
일부 실시예에서, 튜닝 요소(18a, 18b, 20a, 20b)는 AMT 밀링 및 충전 작업에 의해 형성된다. AMT 작업의 세부 사항은 이하에서 설명될 것이다. 여기서는 밀링 작업에서 기판 재료(14)뿐만 아니라 전도성 재료(16)가 원하는 형상의 튜닝 요소(여기서, 직사각형 및 정사각형 형상의 쌍이 일반적으로 18, 20으로 각각 표시됨)를 갖는 기판 내에 개구를 형성하기 위해 제거된다는 것을 말하는 것으로 충분하다. 이어서, 튜닝 요소(18, 20)를 형성하기 위해 개구에 전도성 잉크(또는 보다 일반적으로 전도성 유체)가 배치된다.
이 기술에 의해, 유사한 동작 특성(예를 들어, 동작 주파수, 대역폭 특성, 이득 특성, 등)을 갖는 종래 기술의 라디에이터의 기하학적 구조에 비해 비교적 간단한 기하학적 구조를 갖는 라디에이터가 제공된다.
인쇄된 튜닝 요소는 이중 튜닝 성능을 생성하는데 필요한 형상 및/또는 크기일 수 있다. 즉, 도 2와 관련하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 2세트의 튜닝 요소는 단위 셀에서 원하는 필드 구성을 생성하기 위해 사용된다.
도 1a를 간단히 참조하면, 라디에이터 입력/출력 포트에서의 플롯 반사 계수(S11)는 튜닝 요소(18, 20)를 통해 달성된 소위 "이중 튜닝 특성을 예시한다. 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 튜닝 요소(18, 20)는 라디에이터(10)의 원하는 동작 주파수 대역 내에 있는 상이한 주파수(F1, F2)에서 2개의 공진을 생성하는데 사용될 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 복수의, 여기서는 4개의 보타이 라디에이터(10a - 10d)는 배열 안테나(30)를 형성 배치된다. 도 1a의 예시에서, 4개의 보타이 라디에이터(10a - 10d)는 2 x 2 배열을 형성하도록 배치된다. 물론 당업자는 라디에이터를 통해 임의의 크기 배열 또는 형상 배열이 형성될 수 있음을 이해할 것이다. 배열 안테나(30)는 비교적 큰 배열 안테나(예를 들어, 특정 적용의 요구에 따라 수십, 수백 또는 수천 개의 안테나 요소를 포함하는 배열 안테나)를 구축하기 위한 빌딩 블록으로 사용될 수 있다. 따라서, 도 1과 관련하여 전술한 라디에이터 설계는 짧은 시간 내에 인쇄되고 프로토타입화될 수 있는 전체 안테나 배열에 통합될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1과 관련하여 전술한 유형의 AMT 라디에이터의 시뮬레이션은 인쇄된 반응성 튜닝 요소(또는 튜닝 포스트)(18, 20)가 안테나 단위 셀 내에서 원하는 필드 구성을 생성하는 것을 예시한다. 따라서, 튜닝 요소(18, 20)는 소위 패러데이 벽으로써 기능하여 안테나 단위 셀 내에서 필드 구성을 제어하고 형성한다.
설계가 AMT 피쳐에 의존한다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 비교적 높은 전도도(예를 들어, 실질적으로 구리의 전도도 범위의 전도도)를 갖는 도체가 전류 운반 영역(예를 들어, 패러데이 벽과 비교한 전송 라인)에 사용된다.
공급 회로(32)는 인쇄된 수직 런치 신호 경로(33) 및 패드(34)를 포함한다. 신호는 공급 회로(32)를 통해 라디에이터(12)에/로부터 연결된다.
이제 도 1 및 도 2의 유사한 요소가 유사한 참조 명칭을 갖는 것으로 제공되는 도 3을 참조하여, 보타이 라디에이터는 개구(12), 튜닝 구조물(18, 20) 및 수직 런치 구조물(33), 공급 지점(또는 패드)(34) 및 보타이 개구(12)를 가로지르는 전송 라인 공급부(36)로 구성된 공급 회로(32)를 포함한다. 전송 라인 공급부(36)는 개구(12)가 배치되어 있는 기판 표면의 반대쪽에 있는 기판(14)의 표면 상에 배치된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 전송 라인 공급부 상의 전압은 아래로부터 개구를 여기시키는 전압 구배를 생성한다.
실시예에서, AMT 개구 라디에이터는 다음과 같이 형성될 수 있다. 안테나 기판(14)은 그 양면에 도체를 구비하여 제공된다(즉, 기판은 이중 클래드 기판으로 제공된다). 원하는 형상의 개구로 도체(예를 들어, 도 1의 도체(16))를 제거함으로써 개구가 형성되는 기판의 일면(예를 들어, 도 1의 도체(16))에서 밀링 작업이 수행된다. 기판의 제2의, 반대 면에서, 모든 구리는 공급 라인(예를 들어, 도 3에서 가장 명확하게 볼 수 있는 것과 같은 공급 라인(36))을 남기도록 밀링된다.
이어서 안테나 기판은 39에서 제2 기판(15)(때때로 접지면 기판이라고 함)에 본딩되어 본딩된 조립체를 형성한다(도 4에 도시됨). 제2 기판은 공급 라인 반대편의 표면 상에 배치된 도체(예를 들어, 접지면 도체(40))를 구비한다.
밀링 작업은 패러데이 벽(예를 들어, 튜닝 요소(18a, 18b, 20a, 20b))을 위한 개구를 제공하기 위해 수행된다. 현저하게, 밀링 작업 동안 기판 및 본딩 재료는 제거되지만, 접지면 도체(40)는 손상되지 않은 채로 남는다. 따라서, 밀링 작업은 본딩된 기판의 개구 측으로부터 수행될 수 있다(즉, 밀링은 개구 도체(16)가 배치되어 있는 본딩된 조립체의 동일한 면에서 행해진다).
밀링 작업은 또한 수직 런치 신호 경로(예를 들어, 수직 런치(33))를 위한 개구를 제공하기 위해 수행된다. 수직 런치 개구를 위한 밀링은 또한 본딩된 기판의 개구 면으로부터 수행된다(즉, 밀링은 개구 도체(16)가 배치되어 있는 본딩된 조립체의 동일한 면에서 행해진다).
또한 밀링 작업은 수직 런치 개구를 주변의 영역에서 접지면(40)에 패드를 형성하기 위해 수행된다. 이러한 밀링 작업은 본딩된 조립체의 접지면 측에서 수행된다(즉, 밀링은 접지면 도체(40)가 배치되어 있는 본딩된 조립체의 동일한 면에서 행해진다).
이어서 패러데이 벽 및 수직 런치를 위한 개구들은 패러데이 벽(18a, 18b, 20a, 20b) 및 수직 런치(33)를 형성하기 위해 전도성 잉크로 채워진다. 또 다른 실시예에서, 와이어 도체는 기판의 층 사이에서 "수직으로" 신호를 전달할 수 있으며, 다양한 다른 층들에 또는 층들로부터 신호를 공급하는데 사용될 수 있다. 이러한 수직 런치는 하나 이상의 기판에서 홀을 가공하고, 하나 이상의 도체 표면에 땜납을 적용하고, 홀에 와이어(예를 들어, 구리 와이어)의 세그먼트를 삽입하고, 연결을 기계적으로 및 전기적으로 고정하도록 땜납을 리플로우(reflowing)함으로써 형성될 수 있다.
이제 도 3의 유사한 요소들이 유사한 참조 명칭을 갖는 것으로 제공되는 도 4를 참조하면, 안테나는 그 안에 제공된 밀링된 보타이 슬롯 라디에이터를 구비하는 접지면을 포함한다. 보타이 라디에이터는 수직 런치에 연결된 전송 라인을 통해 공급된다. 구조는 약 10 밀의 두께를 갖는 유전체 기판에 형성된다. 기판은 그 안에 형성된 한 쌍의 밀링되고 인쇄된 패러데이 벽을 구비하여 제공된다.
이하에서 도 5-5d는 부가적이고, 저렴하며, PCB 제조 공정으로부터 구리의 전착(electro-deposition)을 제거하는 전도성 수직 런치를 제공하는 구조 및 기술을 설명한다.
이제 도 5-5d를 참조하면, AMT 개구 안테나(도 1과 관련하여 전술한 개구 안테나(12)와 같은)를 AMT 공급 회로(도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 공급 회로(36)와 같은)에 연결하기 위해 전도성(예를 들어, 구리) 수직 런치(도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 수직 런치(33)와 같은)를 형성하는 기술은 하부 트레이스(즉, 공급 회로 라인(36))를 이중 클래딩된 유전체의 일 측으로 밀링함으로써 시작된다(도 5 및 도 5a). 도 5는 이중 클래딩된 기판(개구 기판)을 예시한다.
도 5a는 이중 클래딩된 유전체 기판에 형성된 밀링 개구 및 공급 라인을 예시한다.
안테나 기판은 접지면 기판에 본딩된다(도 5b).
공급 라인으로 이어지는 개구 또는 공동은 밀링, 드릴링 또는 다른 방식으로 형성된다(도 5c).
개구를 형성한 후, 납땜 범프는 공급 라인 다시 개구에 배치되고 구리(또는 다른 전도성 재료)의 실린더는 아래의 납땜 범프에 닿을 때까지 삽입된다. 이러한 구리 실린더는 적어도 직경이 5 밀만큼 작을 수 있으며, 이는 종래의 공정이 생성할 수 있는 것보다 훨씬 더 작다는 것이 밝혀졌다(도 5d).
납땜 인두 또는 다른 열원은 삽입된 구리 조각의 상부에 적용된다. 짧은 거리 때문에, 열은 삽입된 구리 조각 및 공급 라인 사이에 연결을 형성하는 공급 층에서 솔더를 리플로우하는 구리의 길이만큼 전도된다(도 5d).
패러데이 벽은 기판을 통해 "수직으로" 전자기 경계를 제공하는 도체이다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 패러데이 벽은 기판을 통해 트렌치(trench)를 접지면까지 기계 가공하고 적층 제조 기술이 적용된 전도성 잉크와 같은 전도성 재료로 트렌치를 채움으로써 형성될 수 있다. 전도성 잉크가 설정되면, 실질적으로 전기적으로 연속적인 도체를 형성할 수 있다. 패러데이 벽이 형성된 트렌치는 접지면 뚫거나 관통할 필요가 없다. 패러데이 벽은 따라서 접지면과 전기적으로 접촉할 수 있다. 추가적으로, 패러데이 벽의 상부는 또 다른 접지면과 전기적으로 접촉할 수 있으며, 이는 예를 들어 전도성 잉크 및 접지면 사이의 접촉을 보장하도록 기계 가공된 트렌치를 약간 과충전함으로써 및/또는 납땜을 적용함으로써 달성될 수 있다. 패러데이 벽의 포지셔닝은 공급 회로에 의해 전달된 신호(들)에 대한 영향에 대하여 선택될 수 있다. 다양한 실시예에서, 패러데이 벽은 격리를 제공하는 것 이외의 임의의 특정 방식으로 신호에 영향을 미치지 않으면서 격리를 제공하도록 위치될 수 있다.
본 특허의 주제인 다양한 개념, 구조 및 기술을 예시하는 역할을 하는 바람직한 실시예를 설명하여, 이제 이러한 개념, 구조 및 기술들을 포함하는 다른 실시예들이 사용될 수 있음이 당업자에게 명백해질 것이다. 추가적으로, 본 명세서에 설명된 상이한 실시예의 요소들은 위에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들을 형성하기 위해 결합될 수 있다.
따라서, 본 특허의 범위가 설명된 실시예들에 제한되지 않아야 하며, 오히려 다음의 청구 범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 함을 제안한다.

Claims (11)

  1. 적층 제조 기술(AMT)을 사용하여 제조된 안테나 요소에 있어서,
    상기 안테나 요소는,
    반대되는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 기판으로서, 상기 기판은 상기 기판의 제 1 표면에 제공된 밀링된 보타이 슬롯 개구를 갖는, 상기 기판; 및
    상기 보타이 슬롯 개구 근처에 배치된 적어도 하나의 패러데이 벽
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 패러데이 벽은 복수 개의 패러데이 벽들 중 제 1 패러데이 벽 및 제 2 패러데이 벽을 포함하고,
    상기 복수 개의 패러데이 벽들은 상기 보타이 슬롯 라디에이터의 어느 일 사이드에 대칭적으로 배치된 제 1 세트의 튜닝 요소들을 형성하는 상기 복수 개의 패러데이 벽들 중 상기 제 1 패러데이 벽 및 상기 보타이 슬롯 라디에이터의 어느 일 사이드에 대칭적으로 배치된 제 2 세트의 튜닝 요소들을 형성하는 상기 복수 개의 패러데이 벽들 중 제 2 패러데이 벽으로 상기 개구에 대해 대칭적으로 배치되는 안테나 요소.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    공급 회로를 더 포함하고, 상기 공급 회로는, 상기 기판의 상기 제 1 표면으로부터 상기 제 2 표면으로 연장하는 수직 런치, 및 상기 밀링된 개구의 슬롯 부분을 가로질러 배치된 공급 라인을 포함하는 안테나 요소.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공급 회로는 상기 제 1 세트의 튜닝 요소들 및 상기 제 2 세트의 튜닝 요소들 사이에 배치되는 안테나 요소.
  6. 반대되는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 기판으로서, 상기 기판은 상기 기판의 상기 제 1 표면에 제공된 밀링된 개구를 갖는, 상기 기판;
    상기 밀링된 개구의 어느 일 사이드에 대칭적으로 배치된 제 1 세트의 튜닝 요소들;
    상기 밀링된 개구의 어느 일 사이드에 대칭적으로 배치된 제 2 세트의 튜닝 요소들; 및
    상기 기판의 상기 제 1 표면으로부터 상기 제 2 표면으로 연장하는 수직 런치 및 상기 밀링된 개구의 슬롯 부분을 가로질러 배치된 공급 라인을 포함하는 공급 회로
    를 포함하는 안테나 조립체.
  7. 배열 안테나에 있어서,
    복수 개의 안테나 조립체들을 포함하고, 각각의 안테나 조립체는 제6항의 안테나 조립체를 구현하는 배열 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 안테나 조립체의 제 1 세트의 튜닝 요소들 및 제 2 안테나 조립체의 제 1 세트의 튜닝 요소들이 각각 제 3 안테나 조립체의 제 2 세트의 튜닝 요소들 및 제 4 안테나 조립체의 제 2 세트의 튜닝 요소들에 인접하도록 배치된 4개의 안테나 조립체들을 포함하는 배열 안테나.
  9. 보타이 슬롯 안테나를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 개구를 형성하기 위해 이중 클래드 유전체 기판의 제 1 표면으로부터 구리를 밀링하는 단계;
    (b) 상기 개구를 위한 공급 라인을 형성하기 위해 상기 이중 클래드 유전체 기판의 반대되는 제 2 표면으로부터 구리를 밀링하는 단계;
    (c) 본딩된 조립체를 형성하기 위해 제 2 기판의 제 2 표면 위에 배치된 접지면 도체를 갖는 상기 제 2 기판의 제 1 표면에 상기 이중 클래드 유전체 기판을 본딩하는 단계;
    (d) 개구에 근접한 패러데이 벽을 위한 적어도 하나의 개구를 형성하도록 상기 본딩된 조립체를 밀링하는 단계로서, 상기 패러데이 벽을 위한 상기 적어도 하나의 개구를 형성하도록 밀링 동작 동안, 상기 기판 및 본딩된 재료들은 제거되지만, 상기 접지면 도체는 손상되지 않은 채로 남고, 상기 패러데이 벽을 위한 상기 적어도 하나의 개구를 형성하도록 밀링하는 동작은 개구 전도체가 배치되는 상기 본딩된 조립체의 동일한 측부 상에서 수행되는, 상기 본딩된 조립체를 밀링하는 단계; 및
    (e) 상기 패러데이 벽을 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 개구를 전도성 액체로 채우는 단계;
    를 포함하는 보타이 슬롯 안테나를 제조하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    수직 신호 경로를 위한 적어도 하나의 개구를 형성하기 위해 본딩된 조립체를 밀링하는 단계 및 상기 수직 신호 경로를 위한 상기 적어도 하나의 개구를 채우는 단계를 더 포함하는 보타이 슬롯 안테나를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전도성 액체는 전도성 잉크인 보타이 슬롯 안테나를 제조하기 위한 방법.
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