阵列装置、电路材料、以及具有该材料的组件的制作方法
背景技术：
本公开总体上涉及一种阵列装置，并且特别涉及用于甚高频天线的阵列装置。
更新的设计和制造技术已经使得电子部件的尺寸越来越小，例如，电子集成电路芯片上的电感、电子电路、电子封装、模块和外壳、以及uhf、vhf、和微波天线。由于减小单个辐射器尺寸方面似乎存在的理论限制以及阵列中的最近邻之间的信号耦合，天线阵列尺寸的减小特别成问题，并且天线尺寸上的减小程度还没有与其他电子部件相当。
因此，在本领域中还存在对具有减小的阵列尺寸连同改进的束扫描的天线阵列的需求。如果材料能够易于处理并且可以与现有的制造工艺集成，则更有优势。
技术实现要素：
本发明的实施例包括阵列装置，其具有多个间隔开的介电谐振器，以及以与多个谐振器中的相应谐振器一对一关系设置的多个间隔开的信号线。多个信号线中的相应信号线中的每个信号线被设置为与多个谐振器中的相应谐振器的第一部分进行离轴的电信号通信。
当结合附图考虑时，根据下文中的详细描述，以上特征和优点以及其他的特征和优点是显而易见的。
附图说明
参照示例性的非限制附图，其中，相似的元素被类似地标记，在附图中：
图1a描绘了根据一个实施例的4×4阵列装置的透明平面视图；
图1b描绘了根据一个实施例的图1的4×4阵列的透明侧视图；
图2描绘了根据一个实施例的与图1a和图1b中描绘的实施例有关的制造工艺；
图3a描绘了根据一个实施例的图1中的阵列装置的2×2部分的透明平面视图，示出了具有偏移信号馈送和非偏斜磁偶极子的所得磁偶极子的取向；
图3b描绘了根据一个实施例的图3a的阵列装置的可替代阵列装置，示出了具有偏移信号馈送和偏斜的磁偶极子的所得磁偶极子的取向；
图4a和图4b描绘了根据一个实施例的与图3a中的非偏斜磁偶极子实施例有关的最近邻谐振器之间的磁耦合的视觉解释；
图4c描绘了根据一个实施例的与图3b中的偏斜磁偶极子实施例有关的最近邻谐振器之间的磁耦合的视觉解释；
图5描绘了根据一个实施例的针对图1中的实施例的最近邻谐振器之间的回波损耗s11和耦合的仿真数据；
图6描绘了根据一个实施例的针对图1中的实施例的增益的仿真数据；
图7描绘了根据一个实施例的针对图3a中的实施例的最近邻谐振器之间的相互作用的仿真数据；
图8描绘了根据一个实施例的针对图3b中的实施例的最近邻谐振器之间的相互作用的仿真数据；
图9描绘了针对与图5相对比的更小的偏移信号馈送的仿真数据；
图10描绘了针对与图6相对比的更小的偏移信号馈送的仿真数据；
图11描绘了与图5和图9相对比的仿真数据；以及
图12描绘了与图6和图10相对比的仿真数据。
具体实施方式
本文描述了一种阵列装置以及包含该阵列装置的电子设备，例如电路材料和天线，其中，阵列装置使用高介电常数的材料来形成可以例如在20-30ghz、30-70ghz、或70-100ghz频率范围内操作的谐振器的周期性阵列。到谐振器的偏移信号馈送的使用，以及辐射磁极之间的角度偏移，与没有采用这样的特征的类似的阵列天线相比，预料不到地提供了改进的增益和束扫描。阵列装置还可以由能容易地集成到用于电子设备的现有制造方法的方法来加工。
如由各附图和相应的文本示出和描述的，阵列装置具有多个间隔开的介电谐振器，这些介电谐振器被设置为与导电的接地层紧密接触。多个间隔开的信号线以与多个谐振器中的相应谐振器一对一的关系被设置，其中，每个信号线被设置为与相应谐振器的边缘部分进行离轴的电信号通信。在一个实施例中，到每个谐振器的信号线和接地层连接被相对于其他谐振器特别地定位，以使得形成相邻谐振器的辐射磁极之间的角度偏移。阵列装置形成了具有改进的束扫描的小型甚高频天线的基本结构。
图1a和1b描绘了阵列装置100的实施例，阵列装置100具有按照4×4阵列布置的多个间隔开的介电谐振器200以及多个间隔开的信号线300，信号线300以与多个谐振器200中的相应谐振器一对一的关系设置。尽管本文描绘和描述了4×4阵列布置，但应该理解的是，这仅出于说明目而不是要限制本发明的范围，本发明涵盖适合于本文公开的目的的任何尺度的阵列。尽管本文参照圆柱形三维形式以及圆形轴向剖面形状描绘和描述了谐振器200，但应该理解的是，可以采用符合本文公开目的的其他三维形式以及其他轴向剖面形状。例如，每个谐振器可以具有圆形、矩形、多边形、环形、或适合于本文公开目的的任何其他形状的轴向剖面，并且可以具有圆柱、多边形箱、锥状多边形箱、圆锥、截锥、半超环面、半球形状的三维实心形式或适用于本文公开目的的任何其他三维形式。多个信号线300中的相应信号线中的每一个可以被设置为与多个谐振器200中的相应谐振器的第一边缘部分202进行离轴的电信号通信。参照图1b，可以更好地看出离轴关系，其中附图标记204描绘了代表性谐振器200的中轴204，附图标记304描绘了代表性信号线300的中轴304，其中，两轴204、304被分隔开(即离轴)一段距离104。在一个实施例中，每个信号线300被设置为与相应谐振器200的中轴204相比，更接近相应谐振器200的外周。在一个实施例中，提供了导电接地层400，多个谐振器200中的每个被设置在该导电接地层400上。在一个实施例中，接地层400具有如图1a中描绘的矩形外周，然而，接地层400的外周的轮廓不仅限于矩形，并且可以是适合于本文公开的目的的任何其他形状。在一个实施例中，封装层800被设置在多个谐振器200上以相对于接地层400来封装多个谐振器200。在一个实施例中，封装层800是介电常数小于多个谐振器200的介电常数的低介电材料(示例性的介电材料在下文中进一步讨论)。在一个实施例中，谐振器200由包括陶瓷、碳氢化合物、热固性聚合物复合材料的
尽管本文描绘和描述了具有以周期结构布置的谐振器200的实施例，但还考虑到，符合本文公开的实施例的但具有以非周期结构布置的谐振器的阵列装置也将推动高频辐射阵列领域的进展。
尽管本文中公开了使用ptfe作为封装层800的实施例，但这仅出于说明目的并且不限制本发明的范围，因为可以使用适合于本文公开的目的的其他材料作为封装层800，这些材料将在下文中更详细地描述。
现在参照图2，其描绘了用于制造阵列装置100的多步骤制造工艺600。在步骤602中，提供层压板(laminate)604，其具有衬底606、形成导电接地层400的导电层608、以及形成多个谐振器200的高介电材料层610。在步骤612中，通过刻蚀、切削、或适合于本文公开的目的的任何方式来去除高介电材料层610的部分，以形成多个谐振器200。在步骤614中，通过刻蚀、切削、或适合于本文公开的目的的任何方式来去除衬底606的部分以及导电层608的部分，以形成通过衬底606和导电层608的非导电路径616，以及形成信号线300，该信号线300与导电层608(以及接地层400)电绝缘，同时保持与相应谐振器200的第一(边缘)部分202的信号通信。在步骤618中，通过适用于本文公开的目的的任何方式(例如，模塑)将封装层800设置在多个谐振器200上。在一个实施例中，信号线300经由同轴电缆形成，该同轴电缆具有与设置在中心的信号线300绝缘并且被设置为与接地层400进行电接地通信的接地护套306，以及外绝缘套308。如在图2中看到的，接地层400具有多个非导电路径616，其可以是空气或其他各种低介电常数材料，以与多个信号线300中的相应信号线一对一的关系设置，多个信号线300提供从接地层400的一侧402到其上设置有多个谐振器200的另一侧404的信号通信。在一个实施例中，多个非导电路径616是从接地层400的一侧402延伸到另一侧404的通孔。
尽管图2描绘了涉及分层、刻蚀或切削、以及模塑的多步骤制造工艺，但应该理解的是，这仅出于说明目的，并且本发明的范围不限于此，而是包括适用于本文公开的目的的任何制造工艺，例如将谐振器200模塑到接地层400上以及将封装层800模塑到谐振器200上。
尽管本文所描绘的多个附图，特别是图2中，仅描绘了三个材料层，但可以可选地存在额外的材料层(未示出)以提供符合本文公开的本发明的目的的期望特性。
尽管本文描述和说明的实施例描绘了用于信号线300的同轴电缆，但这仅出于说明目的并且不限制本发明的范围，因为信号线300可以是适用于本文公开的目的的任何类型的信号馈线，例如，馈线带、微带、迷你同轴线、或集体类型(corporate-type)馈线等。
参照图1a、1b以及图2提供了阵列装置100的示例尺寸(步骤618)。在一个实施例中，每个谐振器200是具有0.89mm的直径210和0.4mm的高度212形状的圆柱体，接地层400由铜制成并且具有0.1mm的厚度406，封装层800由ptfe制成并且具有1mm的厚度802，并且阵列装置100具有4.4mm×4.4mm的整体外部尺寸。然而，这些示例尺寸不被考虑为限制本发明的范围，因为还考虑了符合本文公开的实施例和本发明目的的其他尺寸。
参照图1b、图2(在步骤618处)、图3a、以及图3b，多个谐振器200中的每个的第二部分206被设置为与接地层400电通信，该第二部分206与第一部分202不同，其在信号线300中的每个中存在电信号时，提供通过多个谐振器200中的每个的信号路径208，该信号路径208定义与多个谐振器200中的相应的谐振器相关联的所得磁偶极子500的取向。
图3a描绘了阵列装置100，其中，水平配对的最近邻谐振器200被相对彼此布置以使得每个相应谐振器200的中心以及每个相应信号线300的中心被设置为如由参考线106所指示地彼此线性对准，并且其中垂直配对的最近邻谐振器200被相对彼此布置以使得相应的磁偶极子向量500被设置为如由参考线108所指示地彼此线性对准，这产生了相对彼此不偏斜的最近邻磁偶极子500。如在图3a中描绘的，所得的参考线106和108彼此正交。
图3b描绘了阵列装置100.1，其中，上述的参考线106、108的叠加将不具有上述的谐振器200、信号线300以及所得磁偶极子向量500的结构布置。或者，图3b描绘了这样的阵列装置100.1，其中，第一对对角配对的非最近邻谐振器200被相对彼此布置为使得每个相应谐振器200的中心以及每个相应信号线300的中心被配置为如由参考线110所指示地彼此线性对准，并且其中，第二对对角配对的非最近邻谐振器200被相对彼此布置为使得相应磁偶极子矢量500被设置为如由参考线112所指示地彼此线性对准。
图3b中描绘的阵列装置100.1在本文中被称为具有相对最近邻谐振器200“偏斜”的磁偶极子500。而图3a中描绘的阵列装置100在本文中被称为具有“非偏斜”的磁偶极子500，或者称为具有“对准的”垂直配对的最近邻磁偶极子500。与在图3b中描绘的相对而言具有偶极子500之间的弱相互作用的偏斜布置相比，图3a中描绘的“非偏斜”布置产生偶极子500之间的强相互作用。
图3b中描绘的“偏斜”关系可以以这样一种方式来描述，即使所得磁偶极子500中的每对最近邻磁偶极子相对彼此失准地或离轴地取向。换言之，所得磁偶极子500中的每对最近邻磁偶极子，无论垂直地还是水平地，都不彼此线性对准。
参照一对对角配对的非最近邻谐振器200的第一和第二部分202、206，图3b中描绘的偏斜的关系可以以另一种方式来描述，其中，第一非最近邻谐振器200.1的第一部分和第二部分202.1、206.1与相应的第二非最近邻谐振器200.2的对角设置的第一部分和第二部分200.2、206.2线性对准地取向，如参照参考线110可见的。
参照通过多个谐振器200中的每个的信号路径208，图3b中描绘的偏斜关系可以以另一种方式来描述，如上文描述的，当多个信号线300中的每个中存在电信号时，该信号路径208定义了与多个谐振器200中的相应谐振器相关联的所得的相应磁偶极子500的取向。在偏斜的布置中，给定谐振器200.1的信号路径208.1相对于相应的最近邻谐振器200.3的另一个信号路径208.3非线性对准地取向。在偏斜关系中，对于每对最近邻谐振器200，信号路径208的这种非线性对准同样适用。
偏斜关系可以以另外一种方式被描述为试图通过保持磁偶极子的源(辐射器)的相同“物理”距离来增加磁偶极子的“电磁”距离。因此，谐振器保持相同的距离，但它们的相应的偶极子被“推”得分开的更远。这是通过将馈送机制的方向以及由最近邻定义的(垂直的和水平的)方向在零度与九十度之间“偏移”某个角度来完成的。从偶极子-偶极子相互作用的视点来看，“偏斜”配置中的最强耦合应该是图3b中由谐振器200.3和200描绘的对角耦合。然而，清楚的是，该“物理”距离(由辐射器定义的方形的对角线)更大。
另一种描述“偏斜”效果的方式是通过再次考虑阵列中的辐射器之间的最小标准距离。我们提到，为了远场中的最佳相长干涉(增益)，该距离应该约为波长的一半。其原因在于辐射“分离”机制，该机制描述em场线与源的分离并且在t/2期间发生，其中，t是辐射周期。在该时间量中，场线仍然连接到源(辐射器)并且与另外一个源(另一个辐射器)的相互作用应该被最小化。“偏斜”效果正实现了这点。它有效地增加了“电”距离，而不需要改变任何“物理”距离。
现在参照图4a、图4b、以及图4c，其中，图4a和图4b描绘了根据上文描述的图3a的非偏斜布置的磁偶极子布置500(被描绘为环)的视觉解释，以及其中，图4c描绘了根据上文描述的图3b的偏斜布置的磁偶极子布置的视觉解释。在图4a、图4b的布置中，最近邻谐振器之间存在强耦合，这是因为，通过由最近邻的环限定的区域的、来自一个环的所有磁场线502都以相同的方向通过该区域。然而在图4c的布置中，最近邻谐振器200之间存在弱耦合，这是因为，不是所有通过由最近邻的环限定的区域的、来自一个环的磁场线都以相同的方向通过，如由以相反方向通过最近邻的环的磁场线502.1、502.2所描绘的，这导致磁通量的抵消，以及最近邻谐振器200之间的非常弱的相互作用或零相互作用。
现在参照图5至图8，其示出了本文公开的本发明的一个实施例的仿真性能特点。所有的仿真都使用77ghz下对每个谐振器200进行同相激励的4×4阵列(见图1a)来实现。
图5描绘了针对符合参照图1a、图1b以及图3a描绘和描述的阵列装置100(即，具有到谐振器200的偏移信号馈送，但磁偶极子500不偏斜的阵列装置100)的最近邻谐振器200之间的耦合和回波损耗s11的仿真数据。这里，可以看到77ghz处的回波损耗s11为-31db。作为比较，本来类似但没有如本文公开和描述的偏移信号馈送的阵列装置将具有大约-10db的回波损耗s11(见在下文中参照图9讨论的比较数据)，这导致多出很多的磁能被反射回到来源的谐振器200而不是向外辐射。如下文中将要参照图7和图8描述的，还通过实现其中磁偶极子500被偏斜的布置，最近邻谐振器200之间的相互作用可以从-18db降低到-26db。
图6描绘了针对如本文描述的具有到谐振器200的偏移信号馈送并且磁偶极子500没有偏斜(见图3a)的4×4阵列装置100的增益的仿真数据。这里，可以看到在77ghz，视轴(boresight)处的增益是17db。具有10毫米×10毫米的整体外部尺寸的8×8阵列装置100的增益被计算为23-24db。下文中参照图9至图12提供了与没有偏移、或仅稍微偏移的信号馈送的比较。
图7描绘了针对具有到谐振器200的偏移信号馈送并且磁偶极子500没有偏斜(见图3a)的阵列装置100的最近邻谐振器200之间的相互作用的仿真数据。这里，可以看到相互作用是-18db。
图8描绘了针对具有到谐振器200的偏移信号馈送并且磁偶极子被偏斜(见图3b)的阵列装置100的最近邻谐振器之间的相互作用的仿真数据。这里，可以看到相互作用是-26db，与图7中的布置相比，有8db的改进。
通过减小耦合同时改进最近邻谐振器200之间的相互作用，将会产生更大的磁相长干涉，这将提供具有提高的束扫描性能的阵列尺寸的减小。
现在参照图9至图12，其提供了涉及与0.15mm的偏移而不是0.33mm的偏移(上文给出)相对应的没有偏移、或仅稍微偏移的信号馈送的比较数据。如在图9和图10中所见，4×4阵列的回波损耗退化到-7.6db，并且相关联的增益退化到约15db，比图6的实施例多了2db的损耗。该比较表明本文公开的结构和操作模式是利用“边缘”信号馈送、或“近边缘”的信号馈送被改进的。图11和图12示出了将信号馈送偏移移动到零或接近零(在该情况下，0.15mm)的另一个结果。这里，可以看到谐振频率从77ghz移动到74ghz，在77ghz处产生的增益仅为13.8db，比图6的实施例多了3db的损耗。
介电材料
选择用于谐振器200和封装层800中的介电材料被选择以提供用于本文公开的目的的期望的电磁特性，并且这些介电材料一般包括热塑性或热固性聚合物基质以及介电填料，其中，用于谐振器200的介电填料具有相对高的介电常数，例如等于或大于10，优选地等于或大于15，或者更优选地等于或大于20，并且用于封装层800的介电填料具有相对低的介电常数，例如等于或小于10，优选地小于10，或者更优选地等于或小于5。
基于介电结构的体积，介电材料可以包括30到99体积百分比(vol％)的聚合物基质，以及0到70vol％、特别地1到70vol％、更特别地5到50vol％的填料。
选择用于谐振器200的聚合物和填料以提供具有符合上述值并且在10千兆赫兹(ghz)处等于或小于0.003、特别是等于或小于0.002的损耗角正切耗散因数的介电常数的介电材料。耗散因数可以通过ipc-tm-650x波段带状线方法或通过开口谐振器(splitresonator)方法来测量。
选择用于封装层800的聚合物和填料以提供具有符合上述值并且在10千兆赫兹(ghz)处等于或小于0.006、特别是等于或小于0.0035的损耗角正切耗散因数的介电材料。耗散因数可以通过ipc-tm-650x波段带状线方法或通过开口谐振器(splitresonator)方法来测量。
介电材料可以是热固性的或热塑性的。聚合物可以包括1,2-聚丁二烯(pbd)、聚异戊二烯、聚丁二烯-聚异戊二烯共聚物、聚醚酰亚胺(pei)、诸如聚四氟乙烯(ptfe)等的含氟聚合物、聚酰亚胺、聚醚醚酮(peek)，聚酰胺酰亚胺(polyamidimide)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸环己二酯、聚丁二烯-聚异戊二烯共聚物、聚苯醚、基于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种的组合。还可以使用低s极性聚合物和较高s极性聚合物的组合，非限制性的示例包括环氧类和聚(亚苯基醚)，环氧类和聚(醚酰亚胺)、氰酸酯和聚(亚苯基醚)、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与单体的共聚物，单体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种的组合。含氟聚合物可以包括不同的至少一种这些含氟聚合物的组合。
聚合物基质可以包括热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯。如本文使用的，术语“热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯”包括包含从丁二烯、异戊二烯、或其混合物衍生的单元的均聚物和共聚物。从其他可共聚单体衍生的单元也可以例如以接枝的形式存在于聚合物中。示例性的可共聚单体包括但不限于乙烯基芳族单体，例如，诸如苯乙烯、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、对-羟基苯乙烯、对-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单乙烯基芳族单体；以及诸如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯等的取代和未取代的二乙烯基芳族单体。还可以使用包括上述可共聚单体中的至少一个的组合。示例性的热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯包括但不限于丁二烯均聚物、异戊二烯均聚物、诸如丁二烯-苯乙烯等的丁二烯-乙烯基芳族共聚物、诸如异戊二烯-苯乙烯共聚物等的异戊二烯-乙烯基芳族共聚物等。
热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯还可以被改性。例如，聚合物可以是羟基封端的、甲基丙烯酸酯封端的、羧酸酯封端的聚合物等。可以使用后反应聚合物，例如丁二烯或异戊二烯聚合物的环氧-、马来酸酐-、或氨基甲酸酯-改性的聚合物。聚合物还可以例如由诸如二乙烯基苯等的二乙烯基芳族化合物交联，例如与二乙烯基苯交联的聚丁二烯-苯乙烯。示例性的聚合物由它们的制造商广泛地分类为“聚丁二烯”，制造商例如是日本东京的nipponsoda公司以及pa州的exon的crayvalleyhydrocarbonspecialtychemicals公司。还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-异戊二烯)共聚物的混合物。还可以使用包括间同立构聚丁二烯的组合。
热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯在室温下可以是液体或固体。液体聚合物可以具有大于或等于5,000g/mol的数均分子量(mn)。液体聚合物可以具有小于5,000g/mol的mn、特别是1,000至3,000g/mol的mn。热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯具有至少90wt％的1,2加成，由于可用于交联的大量悬挂的乙烯基，其可以在固化时呈现更大的交联密度。
聚丁二烯和/或聚异戊二烯可以以相对于总聚合物基质组合物的多达100wt％，特别地多达75wt％的量存在于聚合物组合物中，更特别地，基于总聚合物基质组合物，以10到70wt％的量，甚至更特别地，20到60或70wt％的量存在。
可以添加能够与热固性聚丁二烯和/或聚异戊二烯聚合物共固化的其他聚合物以用于特定性质或加工改性。例如，为了改进电衬底材料的介电强度和机械性能随时间的稳定性，可以在系统中使用较低分子量的乙烯-丙烯弹性体。本文中使用的乙烯-丙烯弹性体是共聚物、三元共聚物、或主要包括乙烯和丙烯的其他聚合物。乙烯-丙烯弹性体可以进一步被分类为epm共聚物(即，乙烯和丙烯单体的共聚物)或epdm三元共聚物(即乙烯、丙烯和二烯单体的三元共聚物)。特别地，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶具有饱和主链、以及主链外的可用的不饱和性，以用于灵活的交联。可以使用液态乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶，其中二烯是二环戊二烯。
乙烯-丙烯橡胶的分子量可以小于10,000g/mol粘均分子量(mv)。乙烯-丙烯橡胶可包括具有7200g/mol的mv的乙烯-丙烯橡胶，其可以以商品名trilenetmcp80从la州的batonrouge的lioncopolymer公司获得；具有7,000g/mol的mv的液体乙烯-丙烯-二环戊二烯三元共聚物橡胶，其可以以商品名trilenetm65从lioncopolymer公司获得；以及具有7,500g/mol的mv的液体乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯三元共聚物，其可以以名称trilenetm67从lioncopolymer公司获得。
乙烯-丙烯橡胶可以呈现能够有效保持基质材料的性质(特别是介电强度和机械性能)随时间的稳定性的量。通常，这样的量相对于聚合物基质组合物的总重量多达20wt％，特别地，4到20wt％，更特别地，6到12wt％。
另一种类型的可共固化聚合物是不饱和的含聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体。该组分可以是主要为1,3-加成丁二烯或异戊二烯与烯键式不饱和单体的无规或嵌段共聚物，所述不饱和单体例如是诸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯等的乙烯基芳族化合物、丙烯酸酯或诸如甲基丙烯酸甲酯等的甲基丙烯酸酯、或丙烯腈。弹性体可以是固体的、热塑性的弹性体，其包括具有聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段和热塑性嵌段的线性或接枝型嵌段共聚物，热塑性嵌段可以衍生自诸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯等的单乙烯基芳族单体。这种类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从dexcopolymers获得、可以以商品名sol-t-6302tm从tx州的houston的enichemelastomersamerica公司获得、以及可以以商品名calprenetm401从dynasolelastomers公司获得的那些；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从kratonpolymers(houston，tx)获得的那些。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。
可选的包含聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体还可以包含类似于上文描述的共聚物第二嵌段共聚物，除了聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段被氢化，由此形成聚乙烯嵌段(在聚丁二烯的情况下)或乙烯-丙烯共聚物嵌段(在聚异戊二烯的情况下)。当结合上文描述的共聚物来使用时，可以产生具有更大韧性的材料。一种该类型的示例性第二嵌段共聚物是kratongx1855(可从kratonpolymers商购)，其被认为是苯乙烯-高1,2-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物与苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的混合物。
包含不饱和聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体组分可以在于聚合物基质组合物中呈现相对于聚合物基质组合物的总重量的2到60wt％的量，特别地呈现5到50wt％的量，更具体地，呈现10到40或50wt％的量。
还可以添加其他可共固化的聚合物，以用于特定的性质或加工改性，这样的聚合物包括但不限于诸如聚乙烯和环氧乙烷共聚物的乙烯的均聚物或共聚物、天然橡胶、诸如聚二环戊二烯等的降冰片烯聚合物、氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物和丁二烯-丙烯腈共聚物、不饱和聚酯等。在聚合物基质组合物中，这些共聚物的含量通常小于总聚合物的50wt％。
还可以添加可自由基固化的单体，以用于特定的性质或加工改性，例如增加固化后的系统的交联密度。可以作为合适的交联剂的示例性单体例如包括二、三-或更高的烯属不饱和单体，例如二乙烯基苯、氰尿酸三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、以及多官能丙烯酸酯单体(例如，可以从pa州的newtownsquare的sartomerusa公司得到的sartomertm聚合物)、或其组合，所有这些都是可商购的。当使用时，交联剂可以基于聚合物基质组合物中的全部聚合物的总重量，在聚合物基质组合物中呈现多达20wt％，特别是1到15wt％的量。
可以向聚合物基质组合物添加固化剂以加速具有烯烃反应部位的多烯的固化反应。固化剂可以包括有机过氧化物，例如过氧化二异丙苯、过苯甲酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、α,α-二-双(叔丁基过氧)二异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己炔-3、或包括上述中的至少一个的组合。可以使用碳-碳引发剂，例如2,3-二甲基-2,3二苯基丁烷。固化剂或引发剂可以单独使用或组合使用。基于聚合物基质组合物中的聚合物的总重量，固化剂的量可以是1.5到10重量％。
在一些实施例中，聚丁二烯或聚异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两项的多官能化合物来完成：(i)碳-碳双键或碳-碳三键，以及(ii)羧基中的至少之一，羧基包括羧酸、酸酐、酰胺、酯、或酰卤。特定的羧基是羧酸或酯。可以提供羧酸官能团的多官能化合物的示例包括马来酸、马来酸酐、富马酸、以及柠檬酸。特别地，与马来酸酐加合的聚丁二烯可以用于热固性组合物中。合适的马来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从crayvalley商购。合适的马来酸化的聚丁二烯-苯乙烯共聚物可以例如以商品名ricon184ma6从sartomer商购。ricon184ma6是与具有17到27wt％的苯乙烯含量和9,900g/mol的mn的马来酸酐加合的丁二烯-苯乙烯共聚物。
聚合物基质组合物中的各种聚合物(例如聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物和其他聚合物)的相对量可以取决于所使用的特定的导电金属层、电路材料和覆铜层压板的期望性质、以及类似的考虑。例如，使用聚(亚芳基醚)可以提供到导电金属层(例如铜)的增强的结合强度。使用聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以提高层压板的高温抗性，例如当这些聚合物被羧基官能化时。使用弹性体嵌段共聚物可以起到使聚合物基质材料的组分相容的作用。取决于特定应用的期望性质，可以确定每个组分的适合的量，而不使用过度试验。
介电材料中的至少一种还可以包括被选择以调节介电常数、耗散因数、热膨胀系数、以及介电层的其他性质的颗粒介电填料。介电填料例如可以包括二氧化钛tio2(金红石和锐钛矿)、钛酸钡、钛酸锶、二氧化硅(包括熔融无定形二氧化硅)、刚玉、硅灰石、ba2ti9o20、实心玻璃球，合成玻璃或陶瓷中空球、石英、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铍、氧化铝、三水合氧化铝、氧化镁、云母、滑石、纳米粘土、氢氧化镁或包括上述中的至少一种的组合。可以使用单一填料或填料的组合来提供期望的性质平衡。
可选地，可以使用含硅的涂层(例如有机官能烷氧基硅烷偶联剂)来对填料进行表面处理。可以使用锆酸酯或钛酸酯偶联剂。这种偶联剂可以改善填料在聚合物基质中的分散并降低成品复合电路衬底的吸水性。基于填料的重量，填料组分可以包括70到30vol％的熔融无定形二氧化硅。
介电材料还可以可选地包括用于使该层耐火的阻燃剂。这些阻燃剂可以是卤化或未卤化的。阻燃剂可以基于介电材料的体积以0到30vol％的量存在于介电材料中。
在一个实施例中，阻燃剂是无机的并且以颗粒的形式存在。示例性无机阻燃剂是金属水合物，其例如具有1nm到500nm、优选地1到200nm，或5到200nm、或10到200nm的体积平均粒径；可替代地，体积平均粒径为500nm到15微米，例如1到5微米。金属水合物是诸如mg、ca、al、fe、zn、ba、cu、ni等金属或包含上述中的至少一种金属的组合的水合物。特别优选mg、al、或ca的水合物，例如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铁、氢氧化锌、氢氧化铜和氢氧化镍；以及铝酸钙、二水合石膏、硼酸锌和偏硼酸钡的水合物。可以使用这些水合物的复合物，例如含有mg以及ca、al、fe、zn、ba、cu和ni中的一个或多个的水合物。优选的复合金属水合物具有化学式mgmx.(oh)y，其中m是ca、al、fe、zn、ba、cu或ni，x为0.1至10，并且y为2至32。阻燃剂颗粒可以被涂覆或以其他方式被处理以改进分散性和其他性质。
作为无机阻燃剂的替代或除此之外，可以使用有机阻燃剂。无机阻燃剂的示例包括氰尿酸三聚氰胺、细粒度的聚磷酸三聚氰胺、诸如芳族次膦酸盐、二膦酸盐、膦酸盐、以及磷酸盐等的各种其他含磷化合物、某些聚倍半硅氧烷、硅氧烷、以及诸如六氯内亚甲基四氢邻苯二甲酸(het酸)、四溴邻苯二甲酸以及二溴新戊二醇等的卤化化合物。阻燃剂(例如含溴阻燃剂)可以以20phr(每一百份树脂中的份数)到60phr的量，特别是以30到45phr的量存在。溴化阻燃剂的示例包括saytexbt93w(乙烯双四溴邻苯二甲酰亚胺)、saytex120(十四溴二苯氧基苯)、以及saytex102(十溴二苯醚)。阻燃剂可以与增效剂结合使用，例如卤化阻燃剂可以与诸如三氧化锑等的增效剂结合使用，以及，含磷阻燃剂可以与诸如三聚氰胺等的含氮化合物结合使用。
可以用于形成导电接地层400的导电材料例如包括不锈钢、铜、金、银、铝、锌、锡、铅、过渡金属、以及包括上述中的至少一种金属的合金。对导电层的厚度没有特别限制，对导电层形状、尺寸、或表面纹理也没有任何限制。当存在两个或更多个导电层时，两个层的厚度可以是相同的或不同的。在示例性实施例中，导电层是铜层。本文使用的各种材料和制品可以通过本领域中公知的方法形成。
可以通过直接向谐振器200和接地层400上浇注来形成封装层800，或者可以产生可以层压到谐振器200和接地层400上的封装层800。可以基于所选择的聚合物来产生封装层800。例如，在聚合物包括诸如ptfe等的含氟聚合物的情况下，聚合物可以与第一载液混合。混合物可以包括聚合物颗粒在第一载液中的分散体，即聚合物的液滴、或聚合物的单体或低聚物前体的液滴在第一载液中的乳液；或聚合物在第一载液中的溶液。如果聚合物是液体，则可以不需要第一载液。
如果存在第一载液，则对第一载液的选择可以基于特定的聚合物以及聚合物被引入封装层800的形式。如果期望将聚合物作为溶液引入，则选择该特定聚合物的溶剂作为载液，例如，n-甲基吡咯烷酮(nmp)将是聚酰亚胺溶液的合适的载液。如果期望将聚合物作为分散体引入，则载液可以包括该聚合物在其中不能溶解的液体，例如水将是ptfe颗粒分散体的合适的载液，并且将是聚酰胺酸的乳液或丁二烯单体的乳液的合适载液。
介电填料组分可以可选地分散在第二载液中，或与第一载液(或在没有使用第一载液时，与液体可固化聚合物)混合。第二载液可以是相同的液体，或者可以是除了第一载液之外的能够与第一载液混溶的液体。例如，如果第一载液是水，则第二载液可以包括水或乙醇。第二载液可以包括水。
填料分散体可包含有效量的表面活性剂，以改变第二载液的表面张力，使得第二载液能够润湿填料。示例性的表面活性剂化合物包括离子表面活性剂和非离子表面活性剂。tritonx-100tm已经被发现是用于水性填料分散体的示例性表面活性剂。填料分散体可以包含10到70vol％的填料和0.1至10vol％的表面活性剂，其余部分包括第二载液。
聚合物和第一载液的组合以及第二载液中的填料分散体可以被组合以形成浇注混合物。在一个实施例中，浇注混合物包括10到60vol％的组合的聚合物和填料，以及40到90vol％的组合的第一和第二载液。可以选择浇注混合物中聚合物和填料组分的相对量，以在最终组合物中提供所需要的量，如下文所述。
浇注混合物的粘度可以通过添加粘度调节剂来调节，该粘度调节剂基于其在特定载液或载液的混合物中的相容性来选择以延缓分离(即中空球形填料从介电复合材料的沉降和浮选)并且提供具有与常规层压设备相兼容的粘度的介电复合材料。适合于在水性浇注混合物中使用的示例性粘度调节剂例如包括聚丙烯酸化合物、植物胶、以及基于纤维素的化合物。合适的粘度调节剂的具体示例包括聚丙烯酸、甲基纤维素、聚环氧乙烷、瓜尔胶、刺槐豆胶、羧甲基纤维素钠、藻酸钠、以及黄蓍胶。基于不同的应用，经粘度调节的浇注混合物的粘度可以进一步被增加，即超过最小粘度，以使介电复合材料适合于所选择的层压技术。在一个实施例中，经粘度调节的浇注混合物可以呈现10到100,000厘泊(cp)的粘度；特别地，在室温值下测量的100cp和10,000cp。
或者，如果载液的粘度足以提供在感兴趣的时间段中不会分离的浇注混合物，则可以省略粘度调节剂。具体地，在极小颗粒(例如，具有小于0.1微米的当量球径的颗粒)的情况下，可以不需要使用粘度调节剂。
经粘度调节的浇注混合物层可以被浇注到磁性层上，或者可以被浸涂。浇注可以通过例如浸涂、流涂、逆辊涂布、刮刀辊涂、刮板涂布、计量棒涂布等来实现。
载液和加工助剂(即表面活性剂和粘度调节剂)可以例如通过蒸发和/或通过热分解从浇铸层中去除，以便于加固聚合物的介电层以及任何填料。
聚合物基质材料的层以及填料组分可以被进一步被加热以改变该层的物理性质，例如烧结热塑性材料或者固化和/或后固化热固性材料。
在另一种方法中，ptfe复合介电层可以通过糊料挤塑和压延工艺制备。
在又一个实施例中，介电层可以被浇注并且然后被部分固化(“b阶化(b-staged)”)。这样的b阶化的层可以被保存和例如在层压工艺中使用。
在一个实施例中，适用于诸如聚丁二烯和/或聚异戊二烯等的热固性材料的多步骤过程可以包括在150到200℃温度下的过氧化物固化步骤，随后部分固化的叠层可以经受高能电子束辐照固化(电子束固化)或惰性气氛下的高温固化步骤。使用两个阶段的固化可以赋予所得的层压板非常高的交联度。在第二阶段中使用的温度可以是250到300℃，或聚合物的分解温度。这样的高温固化可以在烘箱中进行，但也可以在压机中进行，即作为初始层压和固化步骤的延续。具体的层压温度和压力将取决于特定的粘合剂组合物和衬底组合物，并且可以由本领域普通技术人员容易地确定，而无需过度的实验。
尽管本文已经参照谐振器200和封装层800的体积、厚度、介电常数和正切损耗因子的特定值描述了阵列装置100的某些实施例，但是应当理解，这些特定值仅是示例值，并且可以采用符合本文公开的本发明的目的的其他值。此外，尽管本文已经将阵列装置100描述为具有被专门选择以在77ghz谐振的特定尺寸、以及材料特性，但应该理解的是，本发明的范围不限于此，并且还涵盖了具有不同的尺寸以在不同的频率下谐振同时适合于本文公开的目的的阵列装置。
可以预期，阵列装置可以在电子设备中使用，所述电子设备例如是电子集成电路芯片上的电感器、电子电路、电子封装、模块和外壳、换能器、以及用于广阔范围的各种应用(例如电力应用、数据存储、以及微波通信)的uhf、vhf和微波天线。此外，阵列装置可以在频率范围20-100ghz上的天线设计中使用，取得非常好的结果(尺寸和带宽)。
本文所使用的“层”包括平面膜、片等以及其他三维非平面形式。层还可以是在宏观上连续或不连续的。使用的术语“一”和“一个”不表示对量的限制，而是表示至少一个所引用的项目的存在。本文公开的范围包括所述的端点并且可独立地组合。“组合”包括掺和物、混合物、合金、反应产物等。此外，“包括上述中的至少一个的组合”表示该列举单独地包括每个元素、以及该列举的两个或更多个元素的组合、以及该列举的至少一个元素与指定的相似元素的组合。本文中的术语“第一”，“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元素与另一个元素区分。如本文所使用的，术语“大体相等”表示两个相比较的值是彼此的加或减10％，特别地，彼此的加或减5％，更特别地，彼此的加或减1％。
通过下文的实施例，进一步说明本发明：
实施例1：一种阵列装置，包括：多个间隔开的介电谐振器；多个间隔开的信号线，其以与多个谐振器中的相应谐振器一对一的关系被设置；其中，多个信号线中的相应信号线中的每个信号线被设置为与多个谐振器中的相应谐振器的第一部分进行离轴的电信号通信
实施例2：实施例1的装置，还包括：导电接地层，其中，多个谐振器中的每个谐振器设置在接地层上。
实施例3：实施例2的装置，其中：接地层包括多个非导电路径，多个非导电路径以与多个信号线中的相应信号线一对一的关系被设置，多个信号线提供从接地层的一侧到其上设置有多个谐振器的另一侧的信号通信。
实施例4：实施例3的装置，其中：多个非导电路径是从接地层的一侧延伸到另一侧的通孔。
实施例5：实施例1至4中任一项的装置，其中：多个谐振器被间隔开以形成周期性结构。
实施例6：实施例2至5中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器的第二部分被设置为与接地层进行电通信，第二部分与第一部分不同，以在多个信号线中的每个信号线中存在电信号时，提供通过多个谐振器中的每个谐振器的信号路径，信号路径定义与所述多个谐振器中的相应谐振器相关联的所得磁偶极子的取向。
实施例7：实施例6中的装置，其中：所得磁偶极子中的每对最近邻磁偶极子相对彼此离轴地取向。
实施例8：实施例2至7中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器的第二部分被设置为与接地层进行电通信，第二部分与第一部分不同；相应的第一部分和第二部分的对与对角布置的相应第一部分和第二部分的对对准地取向。
实施例9：实施例2至8中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器的第二部分被设置为与接地层进行电通信，第二部分与第一部分不同；每个相应的第一部分和第二部分定义通过多个谐振器中的相应谐振器的信号路径，信号路径具有定义的取向；与多个谐振器中的第一谐振器相关联的第一信号路径和与多个谐振器中的第二最近邻谐振器相关联的第二信号路径失准地取向。
实施例10：实施例1至9中任一项的装置，其中：多个信号线中的每个信号线包括同轴电缆，同轴电缆具有与被设置为与多个谐振器中的相应谐振器信号通信的中心信号导体，以及被设置为与接地层进行电接地通信的接地护套。
实施例11：实施例2至10中任一项的装置，其中：接地层具有矩形的外周。
实施例12：实施例1至11中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器具有圆形、矩形、多边形、或环形形状的轴向剖面。
实施例13：实施例1至12中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器具有圆柱、多边形箱、锥状多边形箱、圆锥、截锥、半超环面、或半球形状的三维实心形式。
实施例14：实施例1至13中任一项的装置，其中：多个信号线中的相应信号线中的每个信号线被设置与多个谐振器中的相应谐振器的中轴相比，更接近多个谐振器中的相应谐振器的外周。
实施例15：实施例1至14中任一项的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器包括具有等于或大于10的介电常数以及等于或小于0.002的损耗角正切耗散因数的材料。
实施例16：实施例15中的装置，其中：多个谐振器中的每个谐振器包括具有等于或大于20的介电常数以及等于或小于0.002的损耗角正切耗散因数的材料。
实施例17：实施例2至16中任一项的装置，还包括：低介电材料，其相对于接地层封装所述多个谐振器，低介电材料的介电常数小于多个谐振器的介电常数。
实施例18：实施例1至17中任一项的装置，其中：当77ghz信号经由多个信号线中的相应信号线被同相传送到多个谐振器中的每个谐振器时，装置被配置为并且能够以至少17db的主轴增益向自由空间中辐射77ghz的信号。
实施例19：实施例1至18中任一项的装置，其中：当77ghz信号经由多个信号线中的相应信号线被同相传送到多个谐振器中的每个谐振器时，装置被配置为并且能够以至少23db的主轴增益向自由空间中辐射77ghz信号。
实施例20：实施例1至19中任一项的装置，其中：当77ghz信号经由多个信号线中的相应信号线被同相传送到多个谐振器中的每个谐振器时，装置被配置为并且能够以至少-30db的回波损耗s11向自由空间中辐射77ghz信号。
尽管在本文中已经描述了与天线有关的特征的特定组合，但应该理解的是，这些特定组合仅出于说明目的，并且这些特征中的任何一个的任何组合可以明确地或等同地采用、被单独地或与本文描述的任何其他特征结合地采用、以任何组合采用、或完全根据实施例地采用。任何以及所有这样的组合都在本文中考虑并且被认为是在本公开的范围内。
尽管已经参照示例性的实施例描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，可以进行各种改变并且等同方式可以取代实施例中的元素，而不偏离本公开的范围。此外，可以根据教导进行许多修改以适应特定的环境和材料，而不偏离这些本发明的实质范围。因此，期望的是，本发明不受限于作为最优实施例公开的特定实施例或仅为实施本公开所考虑的模式，而是本发明将包括落入所附的权利要求内的所有实施例。此外，在附图和描述中，已经公开了示例性的实施例，以及，尽管已经采用了特定的术语，但除非另外陈述，否则它们仅在一般的和描述性的意义上使用，而不是用于限制目的。
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