陣列裝置、電路材料、以及具有該材料的組件的製作方法

2023-05-07 13:33:47

背景技術：

本公開總體上涉及一種陣列裝置，並且特別涉及用於甚高頻天線的陣列裝置。

更新的設計和製造技術已經使得電子部件的尺寸越來越小，例如，電子集成電路晶片上的電感、電子電路、電子封裝、模塊和外殼、以及uhf、vhf、和微波天線。由於減小單個輻射器尺寸方面似乎存在的理論限制以及陣列中的最近鄰之間的信號耦合，天線陣列尺寸的減小特別成問題，並且天線尺寸上的減小程度還沒有與其他電子部件相當。

因此，在本領域中還存在對具有減小的陣列尺寸連同改進的束掃描的天線陣列的需求。如果材料能夠易於處理並且可以與現有的製造工藝集成，則更有優勢。

技術實現要素：

本發明的實施例包括陣列裝置，其具有多個間隔開的介電諧振器，以及以與多個諧振器中的相應諧振器一對一關係設置的多個間隔開的信號線。多個信號線中的相應信號線中的每個信號線被設置為與多個諧振器中的相應諧振器的第一部分進行離軸的電信號通信。

當結合附圖考慮時，根據下文中的詳細描述，以上特徵和優點以及其他的特徵和優點是顯而易見的。

附圖說明

參照示例性的非限制附圖，其中，相似的元素被類似地標記，在附圖中：

圖1a描繪了根據一個實施例的4×4陣列裝置的透明平面視圖；

圖1b描繪了根據一個實施例的圖1的4×4陣列的透明側視圖；

圖2描繪了根據一個實施例的與圖1a和圖1b中描繪的實施例有關的製造工藝；

圖3a描繪了根據一個實施例的圖1中的陣列裝置的2×2部分的透明平面視圖，示出了具有偏移信號饋送和非偏斜磁偶極子的所得磁偶極子的取向；

圖3b描繪了根據一個實施例的圖3a的陣列裝置的可替代陣列裝置，示出了具有偏移信號饋送和偏斜的磁偶極子的所得磁偶極子的取向；

圖4a和圖4b描繪了根據一個實施例的與圖3a中的非偏斜磁偶極子實施例有關的最近鄰諧振器之間的磁耦合的視覺解釋；

圖4c描繪了根據一個實施例的與圖3b中的偏斜磁偶極子實施例有關的最近鄰諧振器之間的磁耦合的視覺解釋；

圖5描繪了根據一個實施例的針對圖1中的實施例的最近鄰諧振器之間的回波損耗s11和耦合的仿真數據；

圖6描繪了根據一個實施例的針對圖1中的實施例的增益的仿真數據；

圖7描繪了根據一個實施例的針對圖3a中的實施例的最近鄰諧振器之間的相互作用的仿真數據；

圖8描繪了根據一個實施例的針對圖3b中的實施例的最近鄰諧振器之間的相互作用的仿真數據；

圖9描繪了針對與圖5相對比的更小的偏移信號饋送的仿真數據；

圖10描繪了針對與圖6相對比的更小的偏移信號饋送的仿真數據；

圖11描繪了與圖5和圖9相對比的仿真數據；以及

圖12描繪了與圖6和圖10相對比的仿真數據。

具體實施方式

本文描述了一種陣列裝置以及包含該陣列裝置的電子設備，例如電路材料和天線，其中，陣列裝置使用高介電常數的材料來形成可以例如在20-30ghz、30-70ghz、或70-100ghz頻率範圍內操作的諧振器的周期性陣列。到諧振器的偏移信號饋送的使用，以及輻射磁極之間的角度偏移，與沒有採用這樣的特徵的類似的陣列天線相比，預料不到地提供了改進的增益和束掃描。陣列裝置還可以由能容易地集成到用於電子設備的現有製造方法的方法來加工。

如由各附圖和相應的文本示出和描述的，陣列裝置具有多個間隔開的介電諧振器，這些介電諧振器被設置為與導電的接地層緊密接觸。多個間隔開的信號線以與多個諧振器中的相應諧振器一對一的關係被設置，其中，每個信號線被設置為與相應諧振器的邊緣部分進行離軸的電信號通信。在一個實施例中，到每個諧振器的信號線和接地層連接被相對於其他諧振器特別地定位，以使得形成相鄰諧振器的輻射磁極之間的角度偏移。陣列裝置形成了具有改進的束掃描的小型甚高頻天線的基本結構。

圖1a和1b描繪了陣列裝置100的實施例，陣列裝置100具有按照4×4陣列布置的多個間隔開的介電諧振器200以及多個間隔開的信號線300，信號線300以與多個諧振器200中的相應諧振器一對一的關係設置。儘管本文描繪和描述了4×4陣列布置，但應該理解的是，這僅出於說明目而不是要限制本發明的範圍，本發明涵蓋適合於本文公開的目的的任何尺度的陣列。儘管本文參照圓柱形三維形式以及圓形軸向剖面形狀描繪和描述了諧振器200，但應該理解的是，可以採用符合本文公開目的的其他三維形式以及其他軸向剖面形狀。例如，每個諧振器可以具有圓形、矩形、多邊形、環形、或適合於本文公開目的的任何其他形狀的軸向剖面，並且可以具有圓柱、多邊形箱、錐狀多邊形箱、圓錐、截錐、半超環面、半球形狀的三維實心形式或適用於本文公開目的的任何其他三維形式。多個信號線300中的相應信號線中的每一個可以被設置為與多個諧振器200中的相應諧振器的第一邊緣部分202進行離軸的電信號通信。參照圖1b，可以更好地看出離軸關係，其中附圖標記204描繪了代表性諧振器200的中軸204，附圖標記304描繪了代表性信號線300的中軸304，其中，兩軸204、304被分隔開(即離軸)一段距離104。在一個實施例中，每個信號線300被設置為與相應諧振器200的中軸204相比，更接近相應諧振器200的外周。在一個實施例中，提供了導電接地層400，多個諧振器200中的每個被設置在該導電接地層400上。在一個實施例中，接地層400具有如圖1a中描繪的矩形外周，然而，接地層400的外周的輪廓不僅限於矩形，並且可以是適合於本文公開的目的的任何其他形狀。在一個實施例中，封裝層800被設置在多個諧振器200上以相對於接地層400來封裝多個諧振器200。在一個實施例中，封裝層800是介電常數小於多個諧振器200的介電常數的低介電材料(示例性的介電材料在下文中進一步討論)。在一個實施例中，諧振器200由包括陶瓷、碳氫化合物、熱固性聚合物複合材料的熱固性微波材料製成，例如可以從羅傑斯公司(rogerscorporation)得到的tmm13。在一個實施例中，封裝層800可以是聚四氟乙烯(ptfe)，ptfe是四氟乙烯的合成含氟聚合物並且可以以商標名teflontm從dupont公司得到。在一個實施例中，多個諧振器200被均勻地間隔開距離「a」、「b」以形成周期性的結構，其中「a＝b」。在一個實施例中，每個諧振器200之間的距離「a」、「b」大約由環境中的輻射波長定義，振蕩器被嵌入在該環境中，該環境可以是空氣。然而，一個實施例將諧振器200嵌入在ptfe中。在一個實施例中，距離「a」、「b」大約是諧振器200的波長(諧振器200被設計和配置為在該波長上諧振)的一半，這提供了陣列裝置100的最佳增益(諧振器之間的幹涉)。然而，如將在下文中進一步描述的，在一個實施例中，通過相對於相鄰的最近鄰諧振器200來「偏斜」磁偶極子，可以實現對增益的進一步改進，由此使得「a」和「b」能夠被減小到小於輻射波長的一半而不損害性能，這將進一步減小陣列裝置100的整體尺寸。

儘管本文描繪和描述了具有以周期結構布置的諧振器200的實施例，但還考慮到，符合本文公開的實施例的但具有以非周期結構布置的諧振器的陣列裝置也將推動高頻輻射陣列領域的進展。

儘管本文中公開了使用ptfe作為封裝層800的實施例，但這僅出於說明目的並且不限制本發明的範圍，因為可以使用適合於本文公開的目的的其他材料作為封裝層800，這些材料將在下文中更詳細地描述。

現在參照圖2，其描繪了用於製造陣列裝置100的多步驟製造工藝600。在步驟602中，提供層壓板(laminate)604，其具有襯底606、形成導電接地層400的導電層608、以及形成多個諧振器200的高介電材料層610。在步驟612中，通過刻蝕、切削、或適合於本文公開的目的的任何方式來去除高介電材料層610的部分，以形成多個諧振器200。在步驟614中，通過刻蝕、切削、或適合於本文公開的目的的任何方式來去除襯底606的部分以及導電層608的部分，以形成通過襯底606和導電層608的非導電路徑616，以及形成信號線300，該信號線300與導電層608(以及接地層400)電絕緣，同時保持與相應諧振器200的第一(邊緣)部分202的信號通信。在步驟618中，通過適用於本文公開的目的的任何方式(例如，模塑)將封裝層800設置在多個諧振器200上。在一個實施例中，信號線300經由同軸電纜形成，該同軸電纜具有與設置在中心的信號線300絕緣並且被設置為與接地層400進行電接地通信的接地護套306，以及外絕緣套308。如在圖2中看到的，接地層400具有多個非導電路徑616，其可以是空氣或其他各種低介電常數材料，以與多個信號線300中的相應信號線一對一的關係設置，多個信號線300提供從接地層400的一側402到其上設置有多個諧振器200的另一側404的信號通信。在一個實施例中，多個非導電路徑616是從接地層400的一側402延伸到另一側404的通孔。

儘管圖2描繪了涉及分層、刻蝕或切削、以及模塑的多步驟製造工藝，但應該理解的是，這僅出於說明目的，並且本發明的範圍不限於此，而是包括適用於本文公開的目的的任何製造工藝，例如將諧振器200模塑到接地層400上以及將封裝層800模塑到諧振器200上。

儘管本文所描繪的多個附圖，特別是圖2中，僅描繪了三個材料層，但可以可選地存在額外的材料層(未示出)以提供符合本文公開的本發明的目的的期望特性。

儘管本文描述和說明的實施例描繪了用於信號線300的同軸電纜，但這僅出於說明目的並且不限制本發明的範圍，因為信號線300可以是適用於本文公開的目的的任何類型的信號饋線，例如，饋線帶、微帶、迷你同軸線、或集體類型(corporate-type)饋線等。

參照圖1a、1b以及圖2提供了陣列裝置100的示例尺寸(步驟618)。在一個實施例中，每個諧振器200是具有0.89mm的直徑210和0.4mm的高度212形狀的圓柱體，接地層400由銅製成並且具有0.1mm的厚度406，封裝層800由ptfe製成並且具有1mm的厚度802，並且陣列裝置100具有4.4mm×4.4mm的整體外部尺寸。然而，這些示例尺寸不被考慮為限制本發明的範圍，因為還考慮了符合本文公開的實施例和本發明目的的其他尺寸。

參照圖1b、圖2(在步驟618處)、圖3a、以及圖3b，多個諧振器200中的每個的第二部分206被設置為與接地層400電通信，該第二部分206與第一部分202不同，其在信號線300中的每個中存在電信號時，提供通過多個諧振器200中的每個的信號路徑208，該信號路徑208定義與多個諧振器200中的相應的諧振器相關聯的所得磁偶極子500的取向。

圖3a描繪了陣列裝置100，其中，水平配對的最近鄰諧振器200被相對彼此布置以使得每個相應諧振器200的中心以及每個相應信號線300的中心被設置為如由參考線106所指示地彼此線性對準，並且其中垂直配對的最近鄰諧振器200被相對彼此布置以使得相應的磁偶極子向量500被設置為如由參考線108所指示地彼此線性對準，這產生了相對彼此不偏斜的最近鄰磁偶極子500。如在圖3a中描繪的，所得的參考線106和108彼此正交。

圖3b描繪了陣列裝置100.1，其中，上述的參考線106、108的疊加將不具有上述的諧振器200、信號線300以及所得磁偶極子向量500的結構布置。或者，圖3b描繪了這樣的陣列裝置100.1，其中，第一對對角配對的非最近鄰諧振器200被相對彼此布置為使得每個相應諧振器200的中心以及每個相應信號線300的中心被配置為如由參考線110所指示地彼此線性對準，並且其中，第二對對角配對的非最近鄰諧振器200被相對彼此布置為使得相應磁偶極子矢量500被設置為如由參考線112所指示地彼此線性對準。

圖3b中描繪的陣列裝置100.1在本文中被稱為具有相對最近鄰諧振器200「偏斜」的磁偶極子500。而圖3a中描繪的陣列裝置100在本文中被稱為具有「非偏斜」的磁偶極子500，或者稱為具有「對準的」垂直配對的最近鄰磁偶極子500。與在圖3b中描繪的相對而言具有偶極子500之間的弱相互作用的偏斜布置相比，圖3a中描繪的「非偏斜」布置產生偶極子500之間的強相互作用。

圖3b中描繪的「偏斜」關係可以以這樣一種方式來描述，即使所得磁偶極子500中的每對最近鄰磁偶極子相對彼此失準地或離軸地取向。換言之，所得磁偶極子500中的每對最近鄰磁偶極子，無論垂直地還是水平地，都不彼此線性對準。

參照一對對角配對的非最近鄰諧振器200的第一和第二部分202、206，圖3b中描繪的偏斜的關係可以以另一種方式來描述，其中，第一非最近鄰諧振器200.1的第一部分和第二部分202.1、206.1與相應的第二非最近鄰諧振器200.2的對角設置的第一部分和第二部分200.2、206.2線性對準地取向，如參照參考線110可見的。

參照通過多個諧振器200中的每個的信號路徑208，圖3b中描繪的偏斜關係可以以另一種方式來描述，如上文描述的，當多個信號線300中的每個中存在電信號時，該信號路徑208定義了與多個諧振器200中的相應諧振器相關聯的所得的相應磁偶極子500的取向。在偏斜的布置中，給定諧振器200.1的信號路徑208.1相對於相應的最近鄰諧振器200.3的另一個信號路徑208.3非線性對準地取向。在偏斜關係中，對於每對最近鄰諧振器200，信號路徑208的這種非線性對準同樣適用。

偏斜關係可以以另外一種方式被描述為試圖通過保持磁偶極子的源(輻射器)的相同「物理」距離來增加磁偶極子的「電磁」距離。因此，諧振器保持相同的距離，但它們的相應的偶極子被「推」得分開的更遠。這是通過將饋送機制的方向以及由最近鄰定義的(垂直的和水平的)方向在零度與九十度之間「偏移」某個角度來完成的。從偶極子-偶極子相互作用的視點來看，「偏斜」配置中的最強耦合應該是圖3b中由諧振器200.3和200描繪的對角耦合。然而，清楚的是，該「物理」距離(由輻射器定義的方形的對角線)更大。

另一種描述「偏斜」效果的方式是通過再次考慮陣列中的輻射器之間的最小標準距離。我們提到，為了遠場中的最佳相長幹涉(增益)，該距離應該約為波長的一半。其原因在於輻射「分離」機制，該機制描述em場線與源的分離並且在t/2期間發生，其中，t是輻射周期。在該時間量中，場線仍然連接到源(輻射器)並且與另外一個源(另一個輻射器)的相互作用應該被最小化。「偏斜」效果正實現了這點。它有效地增加了「電」距離，而不需要改變任何「物理」距離。

現在參照圖4a、圖4b、以及圖4c，其中，圖4a和圖4b描繪了根據上文描述的圖3a的非偏斜布置的磁偶極子布置500(被描繪為環)的視覺解釋，以及其中，圖4c描繪了根據上文描述的圖3b的偏斜布置的磁偶極子布置的視覺解釋。在圖4a、圖4b的布置中，最近鄰諧振器之間存在強耦合，這是因為，通過由最近鄰的環限定的區域的、來自一個環的所有磁場線502都以相同的方向通過該區域。然而在圖4c的布置中，最近鄰諧振器200之間存在弱耦合，這是因為，不是所有通過由最近鄰的環限定的區域的、來自一個環的磁場線都以相同的方向通過，如由以相反方向通過最近鄰的環的磁場線502.1、502.2所描繪的，這導致磁通量的抵消，以及最近鄰諧振器200之間的非常弱的相互作用或零相互作用。

現在參照圖5至圖8，其示出了本文公開的本發明的一個實施例的仿真性能特點。所有的仿真都使用77ghz下對每個諧振器200進行同相激勵的4×4陣列(見圖1a)來實現。

圖5描繪了針對符合參照圖1a、圖1b以及圖3a描繪和描述的陣列裝置100(即，具有到諧振器200的偏移信號饋送，但磁偶極子500不偏斜的陣列裝置100)的最近鄰諧振器200之間的耦合和回波損耗s11的仿真數據。這裡，可以看到77ghz處的回波損耗s11為-31db。作為比較，本來類似但沒有如本文公開和描述的偏移信號饋送的陣列裝置將具有大約-10db的回波損耗s11(見在下文中參照圖9討論的比較數據)，這導致多出很多的磁能被反射回到來源的諧振器200而不是向外輻射。如下文中將要參照圖7和圖8描述的，還通過實現其中磁偶極子500被偏斜的布置，最近鄰諧振器200之間的相互作用可以從-18db降低到-26db。

圖6描繪了針對如本文描述的具有到諧振器200的偏移信號饋送並且磁偶極子500沒有偏斜(見圖3a)的4×4陣列裝置100的增益的仿真數據。這裡，可以看到在77ghz，視軸(boresight)處的增益是17db。具有10毫米×10毫米的整體外部尺寸的8×8陣列裝置100的增益被計算為23-24db。下文中參照圖9至圖12提供了與沒有偏移、或僅稍微偏移的信號饋送的比較。

圖7描繪了針對具有到諧振器200的偏移信號饋送並且磁偶極子500沒有偏斜(見圖3a)的陣列裝置100的最近鄰諧振器200之間的相互作用的仿真數據。這裡，可以看到相互作用是-18db。

圖8描繪了針對具有到諧振器200的偏移信號饋送並且磁偶極子被偏斜(見圖3b)的陣列裝置100的最近鄰諧振器之間的相互作用的仿真數據。這裡，可以看到相互作用是-26db，與圖7中的布置相比，有8db的改進。

通過減小耦合同時改進最近鄰諧振器200之間的相互作用，將會產生更大的磁相長幹涉，這將提供具有提高的束掃描性能的陣列尺寸的減小。

現在參照圖9至圖12，其提供了涉及與0.15mm的偏移而不是0.33mm的偏移(上文給出)相對應的沒有偏移、或僅稍微偏移的信號饋送的比較數據。如在圖9和圖10中所見，4×4陣列的回波損耗退化到-7.6db，並且相關聯的增益退化到約15db，比圖6的實施例多了2db的損耗。該比較表明本文公開的結構和操作模式是利用「邊緣」信號饋送、或「近邊緣」的信號饋送被改進的。圖11和圖12示出了將信號饋送偏移移動到零或接近零(在該情況下，0.15mm)的另一個結果。這裡，可以看到諧振頻率從77ghz移動到74ghz，在77ghz處產生的增益僅為13.8db，比圖6的實施例多了3db的損耗。

介電材料

選擇用於諧振器200和封裝層800中的介電材料被選擇以提供用於本文公開的目的的期望的電磁特性，並且這些介電材料一般包括熱塑性或熱固性聚合物基質以及介電填料，其中，用於諧振器200的介電填料具有相對高的介電常數，例如等於或大於10，優選地等於或大於15，或者更優選地等於或大於20，並且用於封裝層800的介電填料具有相對低的介電常數，例如等於或小於10，優選地小於10，或者更優選地等於或小於5。

基於介電結構的體積，介電材料可以包括30到99體積百分比(vol％)的聚合物基質，以及0到70vol％、特別地1到70vol％、更特別地5到50vol％的填料。

選擇用於諧振器200的聚合物和填料以提供具有符合上述值並且在10千兆赫茲(ghz)處等於或小於0.003、特別是等於或小於0.002的損耗角正切耗散因數的介電常數的介電材料。耗散因數可以通過ipc-tm-650x波段帶狀線方法或通過開口諧振器(splitresonator)方法來測量。

選擇用於封裝層800的聚合物和填料以提供具有符合上述值並且在10千兆赫茲(ghz)處等於或小於0.006、特別是等於或小於0.0035的損耗角正切耗散因數的介電材料。耗散因數可以通過ipc-tm-650x波段帶狀線方法或通過開口諧振器(splitresonator)方法來測量。

介電材料可以是熱固性的或熱塑性的。聚合物可以包括1,2-聚丁二烯(pbd)、聚異戊二烯、聚丁二烯-聚異戊二烯共聚物、聚醚醯亞胺(pei)、諸如聚四氟乙烯(ptfe)等的含氟聚合物、聚醯亞胺、聚醚醚酮(peek)，聚醯胺醯亞胺(polyamidimide)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環己二酯、聚丁二烯-聚異戊二烯共聚物、聚苯醚、基於烯丙基化聚苯醚的那些聚合物、或者包括上述聚合物中的至少一種的組合。還可以使用低s極性聚合物和較高s極性聚合物的組合，非限制性的示例包括環氧類和聚(亞苯基醚)，環氧類和聚(醚醯亞胺)、氰酸酯和聚(亞苯基醚)、以及1,2-聚丁二烯和聚乙烯。

含氟聚合物包括氟化均聚物，例如ptfe和聚三氟氯乙烯(pctfe)，以及氟化共聚物，例如四氟乙烯或三氟氯乙烯與單體的共聚物，單體例如是六氟丙烯和全氟烷基乙烯基醚偏二氟乙烯、氟乙烯、乙烯或包含上述中至少一種的組合。含氟聚合物可以包括不同的至少一種這些含氟聚合物的組合。

聚合物基質可以包括熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯。如本文使用的，術語「熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯」包括包含從丁二烯、異戊二烯、或其混合物衍生的單元的均聚物和共聚物。從其他可共聚單體衍生的單元也可以例如以接枝的形式存在於聚合物中。示例性的可共聚單體包括但不限於乙烯基芳族單體，例如，諸如苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-正丙基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-甲基乙烯基甲苯、對-羥基苯乙烯、對-甲氧基苯乙烯、α-氯苯乙烯、α-溴苯乙烯、二氯苯乙烯、二溴苯乙烯、四氯苯乙烯等的取代和未取代的單乙烯基芳族單體；以及諸如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯等的取代和未取代的二乙烯基芳族單體。還可以使用包括上述可共聚單體中的至少一個的組合。示例性的熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯包括但不限於丁二烯均聚物、異戊二烯均聚物、諸如丁二烯-苯乙烯等的丁二烯-乙烯基芳族共聚物、諸如異戊二烯-苯乙烯共聚物等的異戊二烯-乙烯基芳族共聚物等。

熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯還可以被改性。例如，聚合物可以是羥基封端的、甲基丙烯酸酯封端的、羧酸酯封端的聚合物等。可以使用後反應聚合物，例如丁二烯或異戊二烯聚合物的環氧-、馬來酸酐-、或氨基甲酸酯-改性的聚合物。聚合物還可以例如由諸如二乙烯基苯等的二乙烯基芳族化合物交聯，例如與二乙烯基苯交聯的聚丁二烯-苯乙烯。示例性的聚合物由它們的製造商廣泛地分類為「聚丁二烯」，製造商例如是日本東京的nipponsoda公司以及pa州的exon的crayvalleyhydrocarbonspecialtychemicals公司。還可以使用聚合物的混合物，例如聚丁二烯均聚物和聚(丁二烯-異戊二烯)共聚物的混合物。還可以使用包括間同立構聚丁二烯的組合。

熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯在室溫下可以是液體或固體。液體聚合物可以具有大於或等於5,000g/mol的數均分子量(mn)。液體聚合物可以具有小於5,000g/mol的mn、特別是1,000至3,000g/mol的mn。熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯具有至少90wt％的1,2加成，由於可用於交聯的大量懸掛的乙烯基，其可以在固化時呈現更大的交聯密度。

聚丁二烯和/或聚異戊二烯可以以相對於總聚合物基質組合物的多達100wt％，特別地多達75wt％的量存在於聚合物組合物中，更特別地，基於總聚合物基質組合物，以10到70wt％的量，甚至更特別地，20到60或70wt％的量存在。

可以添加能夠與熱固性聚丁二烯和/或聚異戊二烯聚合物共固化的其他聚合物以用於特定性質或加工改性。例如，為了改進電襯底材料的介電強度和機械性能隨時間的穩定性，可以在系統中使用較低分子量的乙烯-丙烯彈性體。本文中使用的乙烯-丙烯彈性體是共聚物、三元共聚物、或主要包括乙烯和丙烯的其他聚合物。乙烯-丙烯彈性體可以進一步被分類為epm共聚物(即，乙烯和丙烯單體的共聚物)或epdm三元共聚物(即乙烯、丙烯和二烯單體的三元共聚物)。特別地，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠具有飽和主鏈、以及主鏈外的可用的不飽和性，以用於靈活的交聯。可以使用液態乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡膠，其中二烯是二環戊二烯。

乙烯-丙烯橡膠的分子量可以小於10,000g/mol粘均分子量(mv)。乙烯-丙烯橡膠可包括具有7200g/mol的mv的乙烯-丙烯橡膠，其可以以商品名trilenetmcp80從la州的batonrouge的lioncopolymer公司獲得；具有7,000g/mol的mv的液體乙烯-丙烯-二環戊二烯三元共聚物橡膠，其可以以商品名trilenetm65從lioncopolymer公司獲得；以及具有7,500g/mol的mv的液體乙烯-丙烯-亞乙基降冰片烯三元共聚物，其可以以名稱trilenetm67從lioncopolymer公司獲得。

乙烯-丙烯橡膠可以呈現能夠有效保持基質材料的性質(特別是介電強度和機械性能)隨時間的穩定性的量。通常，這樣的量相對於聚合物基質組合物的總重量多達20wt％，特別地，4到20wt％，更特別地，6到12wt％。

另一種類型的可共固化聚合物是不飽和的含聚丁二烯或聚異戊二烯的彈性體。該組分可以是主要為1,3-加成丁二烯或異戊二烯與烯鍵式不飽和單體的無規或嵌段共聚物，所述不飽和單體例如是諸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯等的乙烯基芳族化合物、丙烯酸酯或諸如甲基丙烯酸甲酯等的甲基丙烯酸酯、或丙烯腈。彈性體可以是固體的、熱塑性的彈性體，其包括具有聚丁二烯或聚異戊二烯嵌段和熱塑性嵌段的線性或接枝型嵌段共聚物，熱塑性嵌段可以衍生自諸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯等的單乙烯基芳族單體。這種類型的嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，例如可以以商品名vector8508mtm從dexcopolymers獲得、可以以商品名sol-t-6302tm從tx州的houston的enichemelastomersamerica公司獲得、以及可以以商品名calprenetm401從dynasolelastomers公司獲得的那些；以及苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物和包含苯乙烯和丁二烯的混合的三嵌段和二嵌段共聚物，例如可以以商品名kratond1118從kratonpolymers(houston，tx)獲得的那些。kratond1118是包含苯乙烯和丁二烯的混合的三嵌段/二嵌段共聚物，其包含33wt％的苯乙烯。

可選的包含聚丁二烯或聚異戊二烯的彈性體還可以包含類似於上文描述的共聚物第二嵌段共聚物，除了聚丁二烯或聚異戊二烯嵌段被氫化，由此形成聚乙烯嵌段(在聚丁二烯的情況下)或乙烯-丙烯共聚物嵌段(在聚異戊二烯的情況下)。當結合上文描述的共聚物來使用時，可以產生具有更大韌性的材料。一種該類型的示例性第二嵌段共聚物是kratongx1855(可從kratonpolymers商購)，其被認為是苯乙烯-高1,2-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物與苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的混合物。

包含不飽和聚丁二烯或聚異戊二烯的彈性體組分可以在於聚合物基質組合物中呈現相對於聚合物基質組合物的總重量的2到60wt％的量，特別地呈現5到50wt％的量，更具體地，呈現10到40或50wt％的量。

還可以添加其他可共固化的聚合物，以用於特定的性質或加工改性，這樣的聚合物包括但不限於諸如聚乙烯和環氧乙烷共聚物的乙烯的均聚物或共聚物、天然橡膠、諸如聚二環戊二烯等的降冰片烯聚合物、氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯共聚物和丁二烯-丙烯腈共聚物、不飽和聚酯等。在聚合物基質組合物中，這些共聚物的含量通常小於總聚合物的50wt％。

還可以添加可自由基固化的單體，以用於特定的性質或加工改性，例如增加固化後的系統的交聯密度。可以作為合適的交聯劑的示例性單體例如包括二、三-或更高的烯屬不飽和單體，例如二乙烯基苯、氰尿酸三烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、以及多官能丙烯酸酯單體(例如，可以從pa州的newtownsquare的sartomerusa公司得到的sartomertm聚合物)、或其組合，所有這些都是可商購的。當使用時，交聯劑可以基於聚合物基質組合物中的全部聚合物的總重量，在聚合物基質組合物中呈現多達20wt％，特別是1到15wt％的量。

可以向聚合物基質組合物添加固化劑以加速具有烯烴反應部位的多烯的固化反應。固化劑可以包括有機過氧化物，例如過氧化二異丙苯、過苯甲酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧)己烷、α,α-二-雙(叔丁基過氧)二異丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧)己炔-3、或包括上述中的至少一個的組合。可以使用碳-碳引發劑，例如2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。固化劑或引發劑可以單獨使用或組合使用。基於聚合物基質組合物中的聚合物的總重量，固化劑的量可以是1.5到10重量％。

在一些實施例中，聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物是羧基官能化的。官能化可以使用在分子中具有以下兩項的多官能化合物來完成：(i)碳-碳雙鍵或碳-碳三鍵，以及(ii)羧基中的至少之一，羧基包括羧酸、酸酐、醯胺、酯、或醯滷。特定的羧基是羧酸或酯。可以提供羧酸官能團的多官能化合物的示例包括馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、以及檸檬酸。特別地，與馬來酸酐加合的聚丁二烯可以用於熱固性組合物中。合適的馬來酸化聚丁二烯聚合物可以例如以商品名ricon130ma8、ricon130ma13、ricon130ma20、ricon131ma5、ricon131ma10、ricon131ma17、ricon131ma20、以及ricon156ma17從crayvalley商購。合適的馬來酸化的聚丁二烯-苯乙烯共聚物可以例如以商品名ricon184ma6從sartomer商購。ricon184ma6是與具有17到27wt％的苯乙烯含量和9,900g/mol的mn的馬來酸酐加合的丁二烯-苯乙烯共聚物。

聚合物基質組合物中的各種聚合物(例如聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物和其他聚合物)的相對量可以取決於所使用的特定的導電金屬層、電路材料和覆銅層壓板的期望性質、以及類似的考慮。例如，使用聚(亞芳基醚)可以提供到導電金屬層(例如銅)的增強的結合強度。使用聚丁二烯或聚異戊二烯聚合物可以提高層壓板的高溫抗性，例如當這些聚合物被羧基官能化時。使用彈性體嵌段共聚物可以起到使聚合物基質材料的組分相容的作用。取決於特定應用的期望性質，可以確定每個組分的適合的量，而不使用過度試驗。

介電材料中的至少一種還可以包括被選擇以調節介電常數、耗散因數、熱膨脹係數、以及介電層的其他性質的顆粒介電填料。介電填料例如可以包括二氧化鈦tio2(金紅石和銳鈦礦)、鈦酸鋇、鈦酸鍶、二氧化矽(包括熔融無定形二氧化矽)、剛玉、矽灰石、ba2ti9o20、實心玻璃球，合成玻璃或陶瓷中空球、石英、氮化硼、氮化鋁、碳化矽、氧化鈹、氧化鋁、三水合氧化鋁、氧化鎂、雲母、滑石、納米粘土、氫氧化鎂或包括上述中的至少一種的組合。可以使用單一填料或填料的組合來提供期望的性質平衡。

可選地，可以使用含矽的塗層(例如有機官能烷氧基矽烷偶聯劑)來對填料進行表面處理。可以使用鋯酸酯或鈦酸酯偶聯劑。這種偶聯劑可以改善填料在聚合物基質中的分散並降低成品複合電路襯底的吸水性。基於填料的重量，填料組分可以包括70到30vol％的熔融無定形二氧化矽。

介電材料還可以可選地包括用於使該層耐火的阻燃劑。這些阻燃劑可以是滷化或未滷化的。阻燃劑可以基於介電材料的體積以0到30vol％的量存在於介電材料中。

在一個實施例中，阻燃劑是無機的並且以顆粒的形式存在。示例性無機阻燃劑是金屬水合物，其例如具有1nm到500nm、優選地1到200nm，或5到200nm、或10到200nm的體積平均粒徑；可替代地，體積平均粒徑為500nm到15微米，例如1到5微米。金屬水合物是諸如mg、ca、al、fe、zn、ba、cu、ni等金屬或包含上述中的至少一種金屬的組合的水合物。特別優選mg、al、或ca的水合物，例如氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鐵、氫氧化鋅、氫氧化銅和氫氧化鎳；以及鋁酸鈣、二水合石膏、硼酸鋅和偏硼酸鋇的水合物。可以使用這些水合物的複合物，例如含有mg以及ca、al、fe、zn、ba、cu和ni中的一個或多個的水合物。優選的複合金屬水合物具有化學式mgmx.(oh)y，其中m是ca、al、fe、zn、ba、cu或ni，x為0.1至10，並且y為2至32。阻燃劑顆粒可以被塗覆或以其他方式被處理以改進分散性和其他性質。

作為無機阻燃劑的替代或除此之外，可以使用有機阻燃劑。無機阻燃劑的示例包括氰尿酸三聚氰胺、細粒度的聚磷酸三聚氰胺、諸如芳族次膦酸鹽、二膦酸鹽、膦酸鹽、以及磷酸鹽等的各種其他含磷化合物、某些聚倍半矽氧烷、矽氧烷、以及諸如六氯內亞甲基四氫鄰苯二甲酸(het酸)、四溴鄰苯二甲酸以及二溴新戊二醇等的滷化化合物。阻燃劑(例如含溴阻燃劑)可以以20phr(每一百份樹脂中的份數)到60phr的量，特別是以30到45phr的量存在。溴化阻燃劑的示例包括saytexbt93w(乙烯雙四溴鄰苯二甲醯亞胺)、saytex120(十四溴二苯氧基苯)、以及saytex102(十溴二苯醚)。阻燃劑可以與增效劑結合使用，例如滷化阻燃劑可以與諸如三氧化銻等的增效劑結合使用，以及，含磷阻燃劑可以與諸如三聚氰胺等的含氮化合物結合使用。

可以用於形成導電接地層400的導電材料例如包括不鏽鋼、銅、金、銀、鋁、鋅、錫、鉛、過渡金屬、以及包括上述中的至少一種金屬的合金。對導電層的厚度沒有特別限制，對導電層形狀、尺寸、或表面紋理也沒有任何限制。當存在兩個或更多個導電層時，兩個層的厚度可以是相同的或不同的。在示例性實施例中，導電層是銅層。本文使用的各種材料和製品可以通過本領域中公知的方法形成。

可以通過直接向諧振器200和接地層400上澆注來形成封裝層800，或者可以產生可以層壓到諧振器200和接地層400上的封裝層800。可以基於所選擇的聚合物來產生封裝層800。例如，在聚合物包括諸如ptfe等的含氟聚合物的情況下，聚合物可以與第一載液混合。混合物可以包括聚合物顆粒在第一載液中的分散體，即聚合物的液滴、或聚合物的單體或低聚物前體的液滴在第一載液中的乳液；或聚合物在第一載液中的溶液。如果聚合物是液體，則可以不需要第一載液。

如果存在第一載液，則對第一載液的選擇可以基於特定的聚合物以及聚合物被引入封裝層800的形式。如果期望將聚合物作為溶液引入，則選擇該特定聚合物的溶劑作為載液，例如，n-甲基吡咯烷酮(nmp)將是聚醯亞胺溶液的合適的載液。如果期望將聚合物作為分散體引入，則載液可以包括該聚合物在其中不能溶解的液體，例如水將是ptfe顆粒分散體的合適的載液，並且將是聚醯胺酸的乳液或丁二烯單體的乳液的合適載液。

介電填料組分可以可選地分散在第二載液中，或與第一載液(或在沒有使用第一載液時，與液體可固化聚合物)混合。第二載液可以是相同的液體，或者可以是除了第一載液之外的能夠與第一載液混溶的液體。例如，如果第一載液是水，則第二載液可以包括水或乙醇。第二載液可以包括水。

填料分散體可包含有效量的表面活性劑，以改變第二載液的表面張力，使得第二載液能夠潤溼填料。示例性的表面活性劑化合物包括離子表面活性劑和非離子表面活性劑。tritonx-100tm已經被發現是用於水性填料分散體的示例性表面活性劑。填料分散體可以包含10到70vol％的填料和0.1至10vol％的表面活性劑，其餘部分包括第二載液。

聚合物和第一載液的組合以及第二載液中的填料分散體可以被組合以形成澆注混合物。在一個實施例中，澆注混合物包括10到60vol％的組合的聚合物和填料，以及40到90vol％的組合的第一和第二載液。可以選擇澆注混合物中聚合物和填料組分的相對量，以在最終組合物中提供所需要的量，如下文所述。

澆注混合物的粘度可以通過添加粘度調節劑來調節，該粘度調節劑基於其在特定載液或載液的混合物中的相容性來選擇以延緩分離(即中空球形填料從介電複合材料的沉降和浮選)並且提供具有與常規層壓設備相兼容的粘度的介電複合材料。適合於在水性澆注混合物中使用的示例性粘度調節劑例如包括聚丙烯酸化合物、植物膠、以及基於纖維素的化合物。合適的粘度調節劑的具體示例包括聚丙烯酸、甲基纖維素、聚環氧乙烷、瓜爾膠、刺槐豆膠、羧甲基纖維素鈉、藻酸鈉、以及黃蓍膠。基於不同的應用，經粘度調節的澆注混合物的粘度可以進一步被增加，即超過最小粘度，以使介電複合材料適合於所選擇的層壓技術。在一個實施例中，經粘度調節的澆注混合物可以呈現10到100,000釐泊(cp)的粘度；特別地，在室溫值下測量的100cp和10,000cp。

或者，如果載液的粘度足以提供在感興趣的時間段中不會分離的澆注混合物，則可以省略粘度調節劑。具體地，在極小顆粒(例如，具有小於0.1微米的當量球徑的顆粒)的情況下，可以不需要使用粘度調節劑。

經粘度調節的澆注混合物層可以被澆注到磁性層上，或者可以被浸塗。澆注可以通過例如浸塗、流塗、逆輥塗布、刮刀輥塗、刮板塗布、計量棒塗布等來實現。

載液和加工助劑(即表面活性劑和粘度調節劑)可以例如通過蒸發和/或通過熱分解從澆鑄層中去除，以便於加固聚合物的介電層以及任何填料。

聚合物基質材料的層以及填料組分可以被進一步被加熱以改變該層的物理性質，例如燒結熱塑性材料或者固化和/或後固化熱固性材料。

在另一種方法中，ptfe複合介電層可以通過糊料擠塑和壓延工藝製備。

在又一個實施例中，介電層可以被澆注並且然後被部分固化(「b階化(b-staged)」)。這樣的b階化的層可以被保存和例如在層壓工藝中使用。

在一個實施例中，適用於諸如聚丁二烯和/或聚異戊二烯等的熱固性材料的多步驟過程可以包括在150到200℃溫度下的過氧化物固化步驟，隨後部分固化的疊層可以經受高能電子束輻照固化(電子束固化)或惰性氣氛下的高溫固化步驟。使用兩個階段的固化可以賦予所得的層壓板非常高的交聯度。在第二階段中使用的溫度可以是250到300℃，或聚合物的分解溫度。這樣的高溫固化可以在烘箱中進行，但也可以在壓機中進行，即作為初始層壓和固化步驟的延續。具體的層壓溫度和壓力將取決於特定的粘合劑組合物和襯底組合物，並且可以由本領域普通技術人員容易地確定，而無需過度的實驗。

儘管本文已經參照諧振器200和封裝層800的體積、厚度、介電常數和正切損耗因子的特定值描述了陣列裝置100的某些實施例，但是應當理解，這些特定值僅是示例值，並且可以採用符合本文公開的本發明的目的的其他值。此外，儘管本文已經將陣列裝置100描述為具有被專門選擇以在77ghz諧振的特定尺寸、以及材料特性，但應該理解的是，本發明的範圍不限於此，並且還涵蓋了具有不同的尺寸以在不同的頻率下諧振同時適合於本文公開的目的的陣列裝置。

可以預期，陣列裝置可以在電子設備中使用，所述電子設備例如是電子集成電路晶片上的電感器、電子電路、電子封裝、模塊和外殼、換能器、以及用於廣闊範圍的各種應用(例如電力應用、數據存儲、以及微波通信)的uhf、vhf和微波天線。此外，陣列裝置可以在頻率範圍20-100ghz上的天線設計中使用，取得非常好的結果(尺寸和帶寬)。

本文所使用的「層」包括平面膜、片等以及其他三維非平面形式。層還可以是在宏觀上連續或不連續的。使用的術語「一」和「一個」不表示對量的限制，而是表示至少一個所引用的項目的存在。本文公開的範圍包括所述的端點並且可獨立地組合。「組合」包括摻和物、混合物、合金、反應產物等。此外，「包括上述中的至少一個的組合」表示該列舉單獨地包括每個元素、以及該列舉的兩個或更多個元素的組合、以及該列舉的至少一個元素與指定的相似元素的組合。本文中的術語「第一」，「第二」等不表示任何順序、數量或重要性，而是用於將一個元素與另一個元素區分。如本文所使用的，術語「大體相等」表示兩個相比較的值是彼此的加或減10％，特別地，彼此的加或減5％，更特別地，彼此的加或減1％。

通過下文的實施例，進一步說明本發明：

實施例1：一種陣列裝置，包括：多個間隔開的介電諧振器；多個間隔開的信號線，其以與多個諧振器中的相應諧振器一對一的關係被設置；其中，多個信號線中的相應信號線中的每個信號線被設置為與多個諧振器中的相應諧振器的第一部分進行離軸的電信號通信

實施例2：實施例1的裝置，還包括：導電接地層，其中，多個諧振器中的每個諧振器設置在接地層上。

實施例3：實施例2的裝置，其中：接地層包括多個非導電路徑，多個非導電路徑以與多個信號線中的相應信號線一對一的關係被設置，多個信號線提供從接地層的一側到其上設置有多個諧振器的另一側的信號通信。

實施例4：實施例3的裝置，其中：多個非導電路徑是從接地層的一側延伸到另一側的通孔。

實施例5：實施例1至4中任一項的裝置，其中：多個諧振器被間隔開以形成周期性結構。

實施例6：實施例2至5中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器的第二部分被設置為與接地層進行電通信，第二部分與第一部分不同，以在多個信號線中的每個信號線中存在電信號時，提供通過多個諧振器中的每個諧振器的信號路徑，信號路徑定義與所述多個諧振器中的相應諧振器相關聯的所得磁偶極子的取向。

實施例7：實施例6中的裝置，其中：所得磁偶極子中的每對最近鄰磁偶極子相對彼此離軸地取向。

實施例8：實施例2至7中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器的第二部分被設置為與接地層進行電通信，第二部分與第一部分不同；相應的第一部分和第二部分的對與對角布置的相應第一部分和第二部分的對對準地取向。

實施例9：實施例2至8中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器的第二部分被設置為與接地層進行電通信，第二部分與第一部分不同；每個相應的第一部分和第二部分定義通過多個諧振器中的相應諧振器的信號路徑，信號路徑具有定義的取向；與多個諧振器中的第一諧振器相關聯的第一信號路徑和與多個諧振器中的第二最近鄰諧振器相關聯的第二信號路徑失準地取向。

實施例10：實施例1至9中任一項的裝置，其中：多個信號線中的每個信號線包括同軸電纜，同軸電纜具有與被設置為與多個諧振器中的相應諧振器信號通信的中心信號導體，以及被設置為與接地層進行電接地通信的接地護套。

實施例11：實施例2至10中任一項的裝置，其中：接地層具有矩形的外周。

實施例12：實施例1至11中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器具有圓形、矩形、多邊形、或環形形狀的軸向剖面。

實施例13：實施例1至12中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器具有圓柱、多邊形箱、錐狀多邊形箱、圓錐、截錐、半超環面、或半球形狀的三維實心形式。

實施例14：實施例1至13中任一項的裝置，其中：多個信號線中的相應信號線中的每個信號線被設置與多個諧振器中的相應諧振器的中軸相比，更接近多個諧振器中的相應諧振器的外周。

實施例15：實施例1至14中任一項的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器包括具有等於或大於10的介電常數以及等於或小於0.002的損耗角正切耗散因數的材料。

實施例16：實施例15中的裝置，其中：多個諧振器中的每個諧振器包括具有等於或大於20的介電常數以及等於或小於0.002的損耗角正切耗散因數的材料。

實施例17：實施例2至16中任一項的裝置，還包括：低介電材料，其相對於接地層封裝所述多個諧振器，低介電材料的介電常數小於多個諧振器的介電常數。

實施例18：實施例1至17中任一項的裝置，其中：當77ghz信號經由多個信號線中的相應信號線被同相傳送到多個諧振器中的每個諧振器時，裝置被配置為並且能夠以至少17db的主軸增益向自由空間中輻射77ghz的信號。

實施例19：實施例1至18中任一項的裝置，其中：當77ghz信號經由多個信號線中的相應信號線被同相傳送到多個諧振器中的每個諧振器時，裝置被配置為並且能夠以至少23db的主軸增益向自由空間中輻射77ghz信號。

實施例20：實施例1至19中任一項的裝置，其中：當77ghz信號經由多個信號線中的相應信號線被同相傳送到多個諧振器中的每個諧振器時，裝置被配置為並且能夠以至少-30db的回波損耗s11向自由空間中輻射77ghz信號。

儘管在本文中已經描述了與天線有關的特徵的特定組合，但應該理解的是，這些特定組合僅出於說明目的，並且這些特徵中的任何一個的任何組合可以明確地或等同地採用、被單獨地或與本文描述的任何其他特徵結合地採用、以任何組合採用、或完全根據實施例地採用。任何以及所有這樣的組合都在本文中考慮並且被認為是在本公開的範圍內。

儘管已經參照示例性的實施例描述了本發明，但本領域技術人員應該理解，可以進行各種改變並且等同方式可以取代實施例中的元素，而不偏離本公開的範圍。此外，可以根據教導進行許多修改以適應特定的環境和材料，而不偏離這些本發明的實質範圍。因此，期望的是，本發明不受限於作為最優實施例公開的特定實施例或僅為實施本公開所考慮的模式，而是本發明將包括落入所附的權利要求內的所有實施例。此外，在附圖和描述中，已經公開了示例性的實施例，以及，儘管已經採用了特定的術語，但除非另外陳述，否則它們僅在一般的和描述性的意義上使用，而不是用於限制目的。