[发明专利]聚合物基谐振器天线

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年7月29日提交的美国临时申请No.61/513,354的权益。美国临时申请No.61/513,354的整体作为参考包含在这里。

技术领域

本文描述的实施例涉及射频（RF）天线及其制造方法。具体地，描述的实施例涉及介质谐振器天线。

背景技术

当前的集成电路天线通常基于薄金属微带“贴片”结构，其占用大的侧面积。微带天线由布置在接地基板上的并且通常通过同轴探针或孔馈电的金属带或贴片组成。

最近，为了在微波和毫米波频段的小型化无线和传感器应用，介质谐振器天线（DRA）已经吸引了越来越多的关注。DRA是具有横向尺寸的三维结构，可以比传统的平面贴片天线小几倍，并且在辐射效率和带宽方面其可以提供优越性能。

从军事到医学用途，从低频到非常高的频段，并且从片上到大阵列应用，在各种各样的无线应用的设计中，DRA正变得越来越重要。相对于其它低增益或小的金属结构的天线，DRA提供更高的辐射效率（由于没有表面波和导体损耗）、较大的阻抗带宽和紧凑尺寸。DRA还提供了设计灵活性和通用性。可以利用各种几何形状或谐振模式实现不同的辐射图案，可以通过不同的介电常数提供宽带或小型天线，并且可以使用各种各样的馈电结构实现DRA的激励。

尽管DRA的电磁性能优良，微带天线仍广泛用于低增益微波和毫米波应用。广泛使用的微带天线可能主要基于用于制造这些天线的现代印刷电路技术的相对低的制造成本考虑。通过比较，陶瓷基DRA可能涉及更复杂和昂贵的制造工艺，部分原因是其三维结构，部分原因是陶瓷材料加工的难度。

这些制造困难限制了DRA的广泛使用，尤其是对于大批量商业应用。

另外，虽然微带贴片天线可以很容易地由光刻工艺制造成在各种复杂形状，但是DRA主要限于简单的结构（如矩形和圆形/圆柱形状）。

事实上，已知的DRA的制造特别具有挑战性，因为它们传统上使用高相对介电常数的陶瓷制造，这些陶瓷是天然硬且非常难加工。批量加工制造会很困难，因为陶瓷材料的硬度要求金刚石切割工具，由于陶瓷材料的研磨性质，切割工具可能磨损相对较快。另外，陶瓷通常是在900-2000℃范围内的高温下烧结，制造过程更复杂并且可能限制DRA其它元件的可获得材料的范围。由于独立元件放置以及与基板接合的要求，阵列结构会更加难以制造。因此，它们不能容易地用已知的自动化生产工艺制造。

另外的问题出现在毫米波频率，其中DRA的尺寸减小到毫米或亚毫米范围内，并且相应减小制造公差。这些制造困难迄今为止限制了DRA的广泛使用，尤其是用于大批量商业应用。

发明内容

在第一主要方面，提供一种介质谐振器天线，包括：基板，其具有至少第一平坦表面；馈线，其形成在基板的第一平坦表面上；聚合物基谐振器，其包括布置在基板的第一坦平表面上且至少部分在馈线上的至少第一本体部分，其中第一本体部分至少部分限定在基本平行于第一平坦表面的平面上延伸的腔，其中腔暴露馈线的第一馈线部分；传导馈电结构（conductive feed structure），其布置在腔内，该馈电结构电耦合到第一馈线部分并远离馈线延伸通过腔。

在一些实施例中，该馈电结构远离馈线延伸通过腔的量在腔高度的10%-100%之间。

在一些实施例中，第一本体部分介质材料构成，该介质材料在制造之后保留。

在一些实施例中，聚合物基谐振器本体包括紧邻第一本体部分提供的第二本体部分。

在一些实施例中，第二本体部分紧邻第一本体部分的外壁，并且馈电结构合适地接合在第一本体部分和第二本体部分之间。

在一些实施例中，第二本体部分提供在腔内，并且馈电结构合适地接合在第二本体部分的外壁和第一本体部分的内壁之间。

在一些实施例中，第二本体部分由与第一本体部分不同的材料构成。

在一些实施例中，第一本体部分具有小于10的相对介电常数。

在一些实施例中，聚合物基谐振器本体由纯聚合物光致抗蚀剂材料构成。

在一些实施例中，聚合物基谐振器本体由复合聚合物基光致抗蚀剂材料构成。

在一些实施例中，介质谐振器天线可以进一步包括锥形馈线部分，该锥形馈线部分具有带有第一宽度的第一侧和带有第二宽度的第二侧，其中第二宽度比第一宽度宽，其中传导馈电结构经由第二侧的锥形馈线部分电耦合到馈线，并且其中馈线经由第一侧的锥形馈线部分电耦合到传导馈电结构。