CN111567148B - 射频电路中的增材制造技术（amt）法拉第边界 - Google Patents

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Abstract

一种射频电路，包括至少一个介电基板、形成在介电基板中的沟槽以及沟槽中的电连续导电材料。射频电路还可包括第一介电基板、第二介电基板，并且在第一介电基板和第二介电基板中形成沟槽。一种制造电磁电路的方法，包括：提供至少一个介电基板；在所述至少一个介电基板中机加工沟槽；以及采用导电材料填充沟槽以形成电连续导体。

Description

射频电路中的增材制造技术(AMT)法拉第边界
相关申请的交叉引用
此申请根据35U.S.C.119(e)，主张于2018年5月18日提交的题为“射频电路中的增材制造技术(AMT)法拉第边界(ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY(AMT)LOW PROFILERADIATOR)”的共同待决的美国临时专利申请第62/673,491号、于2017年11月10日提交的题为“螺旋天线及相关的制造技术(SPIRAL ANTENNA AND RELATED FABRICATIONTECHNIQUES)”的美国临时专利申请第62/584,260号、于2017年11月10日提交的题为“增材制造技术(AMT)薄型辐射器(ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY(AMT)LOW PROFILERADIATOR)”美国临时专利申请第62/584,264号、于2018年02月28日提交的题为“SNAP-RF互连(SNAP-RF INTERCONNECTIONS)”的美国临时专利申请第62/636,364号、于2018年2月28日提交的题为“增材制造技术(AMT)薄型信号分频器(ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGYTECHNOLOGY(AMT)LOW PROFILE SIGNAL DIVIDER)”的美国临时专利申请第62/636,375号，上述文献为了所有目的而将其全部内容以参考形式合并于本文中。
背景技术
可使用常规的印刷电路板(printed circuit board，PCB)工艺来制造射频(radiofrequency，RF)和电磁电路。常规的PCB制造工艺可能包括层压、电镀、掩模、蚀刻和其他复杂的工艺步骤，并且可能需要多个步骤、昂贵和/或有害的材料、多次反复、大量人工等，所有这些都会导致更高的成本和更慢的周转时间。另外，常规的PCB制造工艺允许诸如信号迹线(例如，带状线)的尺寸以及导体之间的介电材料的尺寸(例如，电介质的厚度、通孔间(inter-via)的间距等)这样的小特征尺寸的能力有限，因此限制了可由这样的电路支持的最高频率信号的范围。
发明内容
本文描述的各方面和实施例提供了用于在电路内传送电信号，尤其是射频信号的简化的电路结构及其制造方法，并且更具体地，通过在电路内提供连续的电磁边界(例如，电导体)来提供在部件之间且沿着信号线的进入微波和毫米波范围中的信号的增强的隔离。本文描述的电路、结构和制造方法使用减材和增材制造技术来提供填充有导电材料的垂直(例如，在层之间延伸)的沟槽作为电磁边界，以在电路内提供电磁隔离，从而实现基本上连续的边界以对与常规的技术(例如接地通孔(via))相比更高频率的操作提供增强的隔离。
与常规技术相比，可更简单且采用更小的特征尺寸来制造各种信号导体、法拉第边界和其他电路结构。这样的电路结构适于在微波和毫米波范围内操作。
下面将详细讨论其他方面、示例和优点。本文中公开的实施例可以以与本文公开的原理中的至少一个一致的任何方式与其他实施例组合，并且引用“实施例”、“一些实施例”、“替代实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”等不一定是互斥的，而是旨在表示所描述的特定特征、结构或特性可包括在至少一个实施例中。本文中这样的术语的出现不一定都指的是同一实施例。本文描述的各个方面和实施例可包括用于执行任何所描述的方法或功能的装置。
本申请的一个方面针对一种射频电路，其包括至少一个介电基板、形成于该介电基板中的沟槽以及该沟槽中的电连续导电材料。
射频电路的实施例还可包括第一介电基板和第二介电基板，其中在第一和第二介电基板中形成沟槽。射频电路还可包括：第一接地平面，其设置在第二基板的底表面上；以及第二接地平面，其设置在第二基板的顶表面上，其中第二接地平面的一部分形成包括端子焊盘(terminal pad)的信号迹线。射频电路还可包括固定到信号迹线的端子焊盘的垂直导体。电连续导电材料可至少部分地包围垂直导体。电连续导电材料可被配置为在射频电路的受限区域内至少部分地包含电磁场。所述电连续导电材料可被配置为至少部分地将设置在所述至少一个介电基板的层内的第一电路部分与设置在所述至少一个介电基板的层内的第二电路部分相隔离。第一电路部分和第二电路部分中的至少一个可被配置为在微波频率范围或毫米波频率范围中的至少一个中操作。第一电路部分可被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分可被配置为在与第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。第一电路部分可被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分可被配置为在第二频率范围内操作，其中第二频率范围内的至少一个频率在第一频率范围内的至少一个频率的八度音程(octave)范围内。
本申请的另一方面针对一种制造电磁电路的方法。在一个实施例中，该方法包括：提供至少一个介电基板；在至少一个介电基板中机加工沟槽；以及采用导电材料填充沟槽以形成电连续导体。
该方法的实施例还可包括：在第二基板的底表面上形成第一接地平面，并且在第二基板的顶表面上形成第二接地平面，第二接地平面的一部分形成包括端子焊盘的信号迹线。该方法还可包括将垂直导体固定到信号迹线的端子焊盘。电连续导电材料可至少部分地包围垂直导体。提供至少一个介电基板可包括提供第一介电基板和第二介电基板，在第一和第二介电基板中形成沟槽。
本申请的另一方面针对一种制造电磁电路的方法。在一个实施例中，该方法包括：铣削设置在第一基板上的导电材料以形成信号迹线，该信号迹线包括端子焊盘；将第二基板结合至第一基板，以基本上包封第一基板与第二基板之间的信号迹线和端子焊盘；对第二基板钻孔穿透以为端子焊盘提供接入孔；对第一和第二基板铣削穿透以形成沟槽，该沟槽至少部分地包围端子焊盘；将导体沉积到接入孔中，该导体形成与端子焊盘的电连接；以及将导电油墨沉积到沟槽中以在第一基板和第二基板内形成电连续导体。
该方法的实施例还可包括该电连续导体被配置为至少部分地将设置在第一基板内的第一电路部分与设置在第二基板内的第二电路部分相隔离。第一电路部分和第二电路部分中的至少一个可被配置为在微波频率范围或毫米波频率范围中的至少一个中操作。第一电路部分可被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分可被配置为在与第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。第一电路部分可被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分可被配置为在第二频率范围内操作，其中第二频率范围内的至少一个频率在第一频率范围内的至少一个频率的八度音程内。
附图说明
下面参考附图讨论至少一个实施例的各个方面，这些附图并非旨在按比例绘制。包括附图以提供对各个方面和实施例的说明和进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，但是不旨在作为对本公开的限制的定义。在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的部件可由相同的数字表示。为了清楚起见，并非每个部件都可在每个图中标记。
在图中：
图1是包括法拉第壁的电磁电路部分的一个示例的示意图；
图2是图1的电磁电路部分的制造阶段的示意图；
图3是图1的电磁电路部分的另一制造阶段的示意图；
图4是图1的电磁电路部分的另一制造阶段的示意图；
图5是图1的电磁电路部分的另一制造阶段的示意图；
图6是图1的电磁电路部分的另一制造阶段的示意图；
图7是包括法拉第壁的电磁电路的另一个示例的示意图；以及
图8是制造法拉第壁的方法的流程图。
具体实施方式
本文所述的方面和示例在各种电路中提供了适用于包括射频电路实施例的各种电路板制造的信号导体(例如，信号迹线、带状线、层间“垂直”馈线)以及参考表面和导体(例如，接地平面、法拉第边界或“壁”)。本文描述的方面和示例有利地应用增材和减材制造技术以提供用于传送和容纳各种信号，尤其是微波和毫米波范围(例如，高至300GHz或更高)中的射频信号的结构。
在一些实施例中，信号迹线(例如，导体)可通过从基板的表面机加工掉(例如，铣削)一部分包覆层(例如，电镀铜)而在介电基板上形成。
在一些实施例中，导线可在电路板内的各层之间(例如，到信号迹线/从信号迹线)“垂直”传送信号，并且可用于向或从各种其他层或例如波导、辐射器(例如，天线)、连接器或其他电路结构的电路部件馈送信号。这样的“垂直”层间信号馈送可通过在一个或多个介电基板上机加工孔，将焊料施加到一个或多个导体表面，将一段线(例如铜线)插入孔中并回流(reflow)焊料来机械地和电气地确保连接来形成。
在一些实施例中，可通过机加工沟槽并用导体，例如使用3D打印技术施加的导电油墨，来填充该沟槽来在一个或多个介电基板中形成连续的导电结构，以形成电磁边界。这样的电磁边界可强制执行电磁信号的边界条件，以例如控制或限制信号和/或特征阻抗的模式，或可提供隔离以将信号限制在电磁电路的区域，例如法拉第边界，以防止电路的一个区域的信号影响电路的另一区域，例如屏蔽。
本文所述的制造工艺可能特别适合于使用适当的减材(例如机加工、铣削、钻孔、切割、冲压)和增材(例如填充、流动、3D打印)制造设备来生产例如具有小电路特征的电路结构，这些电路结构能够支持例如在8至75GHz或更高，高至300GHz或更高范围内的电磁信号。根据本文描述的系统和方法的电磁电路结构可特别适于在包括毫米波通信、传感、测距等的28至70GHz系统中的应用。所描述的方面和实施例也可适于较低的频率范围，例如在S频段(2-4GHz)、X频段(8-12GHz)或其他频段。
应当理解，本文讨论的方法和装置的实施例在应用中不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造和部件的布置的细节。该方法和装置能够在其他实施例中实施并且能够以各种方式被实践或执行。本文提供的具体实施方式的示例仅出于说明性目的，并不旨在进行限制。同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被视为限制。本文中“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变体的使用意在涵盖下文列出的项目及其等同物以及其他项目。对“或”的引用可被解释为包括性的，使得使用“或”描述的任何术语可指示单个、超过一个以及所有所描述的术语中的全部。对正面和背面、左侧和右侧、顶部和底部、上部和下部、端部、侧面、垂直和水平等的任何引用旨在方便描述，而不是将本系统和方法或它们的部件限制为任何一种位置或空间取向。
除非上下文明确指出和/或具体指示，否则本文所使用的术语“射频”并不旨在限于特定的频率、频率范围、频带、频谱等。类似地，术语“射频信号”和“电磁信号”可互换使用，并且可指用于任何特定实现方式的、用于传播信息承载信号的各种合适频率的信号。这样的射频信号通常被千赫兹(kHz)范围内的频率在低端约束，而在高至数百吉赫兹(GHz)的频率处在高端约束，并且明确地包括微波或毫米波范围中的信号。通常，符合本文所述的系统和方法可适于以低于光学领域中常规处理的频率，例如低于例如红外信号的频率来处理非电离辐射。
射频电路的各种实施例可设计成具有选择的尺寸和/或标称制造的尺寸以在各种频率下操作。可由一般的电磁原理中选择合适的尺寸，并且在此不详细介绍。
本文描述的方法和装置可支持比常规过程所能支持的更小的布置和尺寸。这样的常规电路板可限于低于约30GHz的频率。本文描述的方法和装置可允许或容纳较小尺寸的电磁电路的制造，适于旨在以更高的频率操作的射频电路，其使用了更安全且较不复杂的制造工艺并且成本更低。
根据本文描述的电磁电路及其制造方法包括各种增材和减材制造技术，来以与常规电路和方法相比更低的轮廓、降低的成本、生产周期和设计风险来生产能够处理更高频率的电磁电路和部件。技术的示例包括从基板表面机加工(例如铣削)导电材料以形成其尺寸可能比常规PCB工艺所允许的尺寸小得多的信号迹线(例如信号导体、带状线)或孔隙，机加工一个或多个基板来形成沟槽，使用3D打印技术将打印的导电油墨沉积到沟槽中以形成连续的电势垒(例如法拉第壁)(以它们之间的最小间隔与一系列接地通孔相对)，通过机加工(例如铣削、钻孔或打孔)穿过基板一部分并在其中放置导线的孔而形成(和/或打印导电油墨)的“垂直发射(vertical launch)”信号路径以与设置在基板(或反向基板)的表面上的信号迹线电接触，并使用3D打印技术沉积已打印的电阻性油墨以形成电阻性部件。
以上示例技术和/或其他示例技术中的任何一个(例如，焊接和/或焊料回流)可被组合以制造各种电磁部件和/或电路。本文针对射频互连描述和示出了这样的技术的方面和示例，该射频互连用来在一个维度上沿着电磁电路的层并在另一维度上垂直地穿过而到达电路的其他层，以包含并传送电磁信号。本文描述的技术可被用于形成各种电磁部件、连接器、电路、组件和系统。
图1示出了电磁电路结构100的示例，其可以是较大的电磁电路的一部分。电路结构100包括结合在一起并且具有包封在它们之间的信号迹线120的一对介电基板110。信号迹线120是被配置为在电路内，例如在电路结构100内以传送电磁信号的电导体，并且可通过从任一基板110的表面机加工掉诸如电镀铜这样的包覆层来形成。信号迹线120还具有例如通过焊料在端子焊盘上形成的至“垂直”导体130的电连接，该“垂直”导体130可以是例如布置在基板110b中的被机加工的孔内的导线。因此，导体130和信号迹线120形成电连续的信号传送，并且每个都可在图1所示的部分的范围外传送和提供信号。
在一些实施例中，可提供接地平面140，并且其可由设置在基板110a的“底”表面上的导电包覆层来形成。可在基板110b的“顶”表面上提供附加的接地平面150。例如，接地平面150可由设置在基板110b上的导电包覆层形成。导电包覆层的一部分可通过机加工(例如铣削)来移除以提供具有适当物理尺寸、形状或范围的接地平面，例如以适于用作信号迹线120的接地平面150。
电路结构100还包括有时被称为“电连续导电材料”的法拉第壁160，其是提供“垂直”穿过基板110的电磁边界的导体。法拉第壁160可通过机加工穿过基板110向下到达接地平面140的沟槽，并采用导电材料填充沟槽来形成，所述导电材料例如是采用例如3D打印的增材制造技术来施加的导电油墨。当固化(set)时，导电油墨可形成基本上电连续的导体。如图所示，在其中形成有法拉第壁160的沟槽不刺穿或延伸穿过接地平面140。因此，法拉第壁160可与接地平面140电接触。另外，法拉第壁的“顶部”160可与接地平面150电接触，这可通过对被机加工的沟槽进行少量的过度填充以确保导电油墨与接地平面150之间的接触和/或例如通过施加焊料来实现。
如图1所示，接地平面140、接地平面150和法拉第壁160一起形成基本上电连续导体，该导体为由信号迹线120传送的信号提供边界。在一些实施例中，接地平面140、150和法拉第壁160的尺寸布置，可选择为控制或限制由信号迹线120传送的信号的传播模式和/或为由信号迹线120传送的信号建立特征阻抗。在某些实施例中，接地平面140、150和法拉第壁160可被定位成使得仅横向电磁(transverse electromagnetic，TEM)信号模式可沿着信号迹线120传播。在其他实施例中，法拉第壁160可被定位成将电路的一部分与电路的另一部分隔离，而不强制执行特定传播模式和/或不影响任何特定信号的阻抗。
如上所述，结构100仅是其中可提供电磁电路的结构的示例和一部分。所示的基板的进一步的范围可容纳各种电路部件，并且在各个实施例中可提供具有附加的层以容纳附加的电路部件的附加的基板。通常，电路的一部分可设置在特定的层上，并且可包括上方和/或下方的接地平面，并且整个电路(或系统)的其他部分可存在于同一层的不同区域或在其他层上。
图2示出了根据本文描述的系统和方法的各方面和实施例的，在制造的一个阶段中的电路结构100的部分结构100a。部分结构100a包括基板110a，该基板110a可在各个表面上设置有导电的(例如，铜)包覆层。在该示例中，基板110a在一个表面上具有导电包覆层112，该导电包覆层112用作形成信号迹线120的导电材料。同样在该示例中，基板110a在相反的表面上具有导电包覆层以用作接地平面140。信号迹线120可通过机加工掉包覆层112的至少部分122而形成，从而留下与包覆层112的其余部分不同的一部分导电材料来用作信号迹线120。各种示例可提供邻近基板110a的表面设置的其他类型的电路部件，并且可为该表面提供导体以传送信号，并且可为该表面提供法拉第边界以隔离去往或来自该电路部件的信号。如图所示，信号迹线包括端子焊盘124。
图3示出了在另一制造阶段的电路结构100的另一部分结构100b。对于该部分结构100b，基板110b与基板110a对准，以结合在一起。在一些示例中，可施加临时结合或固定，并且可在稍后的时间施加永久结合步骤，该结合(bonding)为例如可能需要加热或烘烤以固化或确保结合的永久性的结合。可机加工出穿过基板110b的孔132，该孔132定位成与信号迹线120的一部分对准。例如，孔132可与信号迹线120的端子端部对准。各种示例可具有与信号迹线的其他部分和/或与其他类型的电路部件的一部分对准的孔。在各种实施例中，基板110b的“顶”表面可包括：导电包覆层，如果需要的话，其可被用于提供接地平面；以及可被机加工掉以形成具有所需的形状或程度的各种其他结构、部件或接地平面的部分。
参考图2，形成信号迹线120(例如，通过机加工掉部分122)的导电包覆层112可等效地与基板110b相关联，例如，就图3来说在“底”侧上，而不是与基板110a相关联。换句话说，由其提供信号迹线120的导电材料可以是与任一基板110相关联的导电包覆层。此外，信号迹线120或其他电路部件(例如，存在于基板110之间)可以是在各种实施例中，由不同的材料和/或通过其他手段提供的。
图4示出了在另一制造阶段的电路结构100的另一部分结构100c。对于部分结构100c，在孔132中显示了导体130。可在导体130和/或信号迹线120(例如，导体130的相邻的一个端部)的端子端部(例如，端子焊盘124)上提供焊锡，并且，可将焊料回流以确保在信号迹线120和导体130之间的物理和电连接。例如，对导体130的裸露端部施加热量可传导穿过导体130，并至少部分熔化焊料以确保连接。可在制造过程中的各个点执行焊料回流。例如，用于将另一部件固定到导体的暴露端部的后续焊料施加可提供热量以完成焊料在信号线迹120和导体130之间的接合处的回流。
图5示出了在另一制造阶段中的电路结构100的另一部分结构100d。对于部分结构100d，沟槽162被铣削而穿过基板110。在该示例中，沟槽162被铣削而穿过基板110到达形成接地平面140的导电包覆层，而没有刺穿接地平面140。在一些实施例中，当沟槽为空时，完整的接地平面140可为结构100d的各部分提供一些结构支撑。
图6示出了在另一制造阶段的电路结构100的另一部分结构100e。在部分结构100e中，沟槽162填充有导电填充物164以形成法拉第壁160。导电填充物164可与接地平面140电接触以形成基本上电连续接地边界。如以上关于图1所描述的，可包括另外的接地平面150，并且可通过沿法拉第壁160的位置处的物理接触和/或通过进一步施加焊料来将导电填充物164电连接到该接地平面150，以与接地平面150电联接。在一些实施例中，完整的接地平面140和固化的(例如，冷却的、固体化的)导电填充物164可例如代替被机加工掉以形成沟槽162的材料来向结构100e提供结构支持。
如上所述，可根据法拉第壁160对信号迹线120所传送的信号的影响来选择其位置。在各种实施例中，可将法拉第壁定位为提供隔离而不考虑除了提供隔离之外的任何特定方式对信号的影响。例如，并且参考图7，示出了包括各种法拉第壁760的电路结构700，该法拉第壁被定位成减小或消除电路结构700的各个部分之间的信号泄漏(例如，射频能量)。换句话说，有时被称为作为电连续导电材料的法拉第壁760其被配置为在电路结构700的受限区域内至少部分地包含电磁场。在该示例中，电路结构700实现具有五个接入导体730的4：1信号组合器/分频器，它们中的每一个提供通向互连三个威尔金森分频器(Wilkinsondivider)724的各种信号迹线720的电接入。例如，信号迹线720和威尔金森分频器724可设置在电路板的中间层上。法拉第壁760可延伸入图的平面内，到“下面”的接地平面，并且向上到电路结构700的“顶”表面(例如，穿过存在信号迹线720和威尔金森分频器724的中间层)。每个接入导体730可以是诸如一段导线这样的导体，其穿过从“顶”表面向下延伸到中间层的孔，以实现与信号迹线720的电接触。如上所述，法拉第壁760通过对电路结构700的各部分进行机加工以形成沟槽，并采用诸如导电油墨的导电材料填充该沟槽来形成，该导电材料可使用增材制造技术来施加。
仍然参考图7，如图所示，法拉第壁760a被配置为至少部分地将设置在电路结构700的层内的第一电路部分770a与被设置在电路结构的层内的第二电路部分770b隔离。在一个实施例中，第一电路部分770a和第二电路部分770b被配置为在微波频率范围或毫米波频率范围中的至少一个中操作。在某个实施例中，第一电路部分770a被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分770b被配置为在与第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。在另一个特定实施例中，第一电路部分770a被配置为在第一频率范围内操作，并且第二电路部分770b被配置为在第二频率范围内操作，第二频率范围内的至少一个频率在第一频率范围中至少一个频率的八度音程内。
在一个实施例中，形成法拉第壁760(例如，形成电连续导体)不包括部分或全部浸入流体、电镀、掩模、蚀刻或溶解的步骤中的任一个。
图8示出了制造法拉第壁的方法800。方法800包括机加工掉电路结构的一个或多个基板的各部分以形成沟槽(框810)，并采用诸如导电油墨的导电材料填充沟槽(框820)。形成沟槽是材料上的减材步骤，而填充沟槽是材料上的增材步骤。在各种实施例中，可使用3D打印技术将导电油墨施加到沟槽中。
可实现本文描述的系统和方法的其他优点。例如，常规的PCB制造可能会限制诸如信号迹线的宽度这样的电路特征尺寸，从而限制了常规制造的电磁电路可适用的最高频率。此外，基板厚度会影响与迹线的宽度相关的特性阻抗(例如，由于到布置在相反表面上的接地平面的距离)。因此，常规PCB工艺所需的较宽的迹线导致选择较厚的基板(以保持特定的特性阻抗)，从而限制了可制造多薄的电路。例如，常规PCB制造下的一般建议包括约为60mil(0.060英寸)的总厚度。相比之下，根据所描述的方面和实施例的电磁电路，使用增材制造技术，可使电路板具有低至约10mil或更小的厚度的小的侧面(low profile)，而信号线迹线具有约为4.4mil，或2.7mil，或更小的宽度，并且互连几何形状与电路板的表面基本上齐平。
接地通孔通常提供接地平面之间(例如，在基板的相对表面上)的电连通性，并且提供迹线与可能在附近的其他迹线的信号的隔离。常规的接地通孔是直径约8mil或更大的钻孔，并且被要求隔开最小距离以保持板的结构完整性。因此，接地通孔是泄漏结构，尤其在较高频率下表现出电磁信号的损失。由于各种应用都需要支持更高频率的信号，因此接地通孔之间的最小间距起到类似较大的开口的作用，电磁能量相对较小的波长可通过其逸出。
相比之下，根据本文描述的方面和实施例的电磁电路和方法使用增材制造技术，允许电连续法拉第边界，该法拉第边界可进一步电耦接至接地平面。因此，提供了一种电连续结构，其被设置为垂直地穿过一个或多个基板(例如，在基板的相反的表面之间)，以形成限制电磁场的“法拉第壁”。在多个实施例中，这样的法拉第壁可电耦接两个或更多个接地平面。进一步在多个实施例中，这样的法拉第壁可限制电磁场并将其与相邻电路部件相隔离。在一些实施例中，这样的法拉第壁可实施边界条件以将电磁信号限制为局部横向电磁(TEM)场，例如，将信号传播限制为TEM模式。
在多个实施例中，可根据需要采用焊接和回流操作以各种顺序执行各种减材(机加工、铣削、钻孔)、增材(印刷、填充)和粘合(结合)步骤，以形成具有一层或任何数量的基底层的电磁电路，该电磁电路可包括本文所述的一个或多个法拉第边界。
用于制成各种电磁电路中的任何一种的通用方法包括铣削设置在基板上的导电材料以形成电路特征。该方法可包括印刷(或例如通过3D打印的沉积、增材制造技术)附加的电路特征，例如由电阻性油墨形成的电阻器。该方法可包括根据需要在任何特征上沉积焊料。该方法还可包括铣削(或钻孔)穿过基板材料(和/或导电材料)以形成诸如空隙或沟槽的开口，并且例如包括将导电材料(例如导电油墨或导线)沉积或印刷(例如，通过3D打印、增材制造技术)入空隙/沟槽中，以形成法拉第壁或垂直信号发射器(例如铜)。对于给定的电路设计，这些步骤中的任何一个都可按不同的顺序进行、重复或省略。在一些实施例中，电磁电路的制造中可能涉及多个基板，并且该方法包括根据需要结合其他基板、其他铣削和填充操作以及其他焊接和/或回流操作。
已经描述了用于制造电磁电路的至少一个实施例的几个方面以及方法，以上描述可用于生产总厚度为10mil(0.001英寸，254微米)或更小的各种电磁电路，并且可包括信号迹线，例如窄至4.4mil(111.8微米)、2.7mil(68.6微米)或甚至窄至1.97mil(50微米)的迹线，这具体取决于所使用的各种铣削和增材制造设备的公差和精度。因此，根据本文所述的电磁电路可适用于包括S波段、X波段、K波段以及更高的频率的微波和毫米波应用，各种实施例均能够适应28GHz以上及高至70GHz或更高的频率。一些实施例可适用于高至300GHz或更高的频率范围。
额外地，根据本文所述的电磁电路可具有足够薄的侧面(例如，厚度为10mil或更小)，并且具有相应的轻重量，以适于外太空应用；包括折叠结构，当定位在外太空时可通过展开来部署。
此外，根据本文描述的方法制造的电磁电路可适应更便宜和更快的原型制作，而无需使用腐蚀性化学品、掩模、蚀刻、电镀等。具有设置在一个或两个表面(侧面)上的预镀的导电材料的简单基板可形成芯部起始材料，并且可通过铣削(减材、钻孔)、填充(增材、导电和/或电阻性油墨的印刷)以及结合一个或多个基板来形成电磁电路的所有元件。简单的焊料回流操作和简单导体(例如，铜线)的插入通过本文描述的方法和系统来实现。
此外，根据本文描述的方法制造的电磁电路可适应在非平面表面上的部署或需要非平面表面的设计。可使用如本文所述的铣削、填充和结合技术来制造诸如本文及其他所述的薄的、小侧面的电磁电路，以生产具有任何所需轮廓的电磁电路，以粘合到表面(例如车辆)上或例如用来支持复杂的阵列结构。
包括各种附加细节和方面的附录与此同时提交，并且因此被合并在本说明书中并作为本说明书的一部分。
这样已经描述了至少一个实施例的几个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进意在成为本公开的一部分，并且意在落入本公开的范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。

Claims (18)

1.一种射频电路，包括：
至少一个介电基板；
形成于所述介电基板中的沟槽；以及
所述沟槽中的电连续导电材料，
其中，所述电连续导电材料被配置为至少部分地将设置在所述至少一个介电基板的层内的第一电路部分与设置在所述至少一个介电基板的层内的第二电路部分相隔离，并且
其中，所述第一电路部分被配置为在第一频率范围内操作，并且所述第二电路部分被配置为在与所述第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。
2.根据权利要求1所述的射频电路，其中，所述电连续导电材料被配置为在所述射频电路的受限区域内至少部分地包含电磁场。
3.根据权利要求1所述的射频电路，其中，所述第一电路部分和所述第二电路部分中的至少一个被配置为在微波频率范围或毫米波频率范围中的至少一个中操作。
4.根据权利要求1所述的射频电路，其中，所述第一电路部分被配置为在第一频率范围内操作，并且所述第二电路部分被配置为在第二频率范围内操作，所述第二频率范围内的至少一个频率在所述第一频率范围的至少一个频率的八度音程内。
5.根据权利要求1所述的射频电路，其中，所述至少一个介电基板包括第一介电基板和第二介电基板，所述沟槽形成在所述第一介电基板和第二介电基板中。
6.根据权利要求5所述的射频电路，还包括：第一接地平面，其设置在所述第二介电基板的底表面上；以及第二接地平面，其设置在所述第二介电基板的顶表面上，所述第二接地平面的一部分形成包括端子焊盘的信号迹线。
7.根据权利要求6所述的射频电路，还包括固定到所述信号迹线的所述端子焊盘的垂直导体。
8.根据权利要求7所述的射频电路，其中，所述电连续导电材料至少部分地围绕所述垂直导体。
9.一种制造电磁电路的方法，所述方法包括：
提供至少一个介电基板；
在所述至少一个介电基板中机加工沟槽；以及
采用导电材料填充所述沟槽以形成电连续导体，其中，所述电连续导电材料被配置为至少部分地将设置在所述至少一个介电基板的层内的第一电路部分与设置在所述至少一个介电基板的层内的第二电路部分相隔离，并且
其中，所述第一电路部分被配置为在第一频率范围内操作，并且所述第二电路部分被配置为在与所述第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，提供所述至少一个介电基板包括提供第一介电基板和第二介电基板，所述沟槽形成在所述第一介电基板和第二介电基板中。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括在所述第二介电基板的底表面上形成第一接地平面，且在所述第二介电基板的顶表面上形成第二接地平面，所述第二接地平面的一部分形成包括端子焊盘的信号迹线。
12.根据权利要求11所述的方法，还包含将垂直导体固定到所述信号迹线的所述端子焊盘。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电连续导电材料至少部分地包围所述垂直导体。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个介电基板包括第一介电基板和第二介电基板，所述方法还包括：
铣削设置在所述第一介电基板上的导电材料以形成信号迹线，所述信号迹线包括端子焊盘；
将所述第二介电基板结合至所述第一介电基板，以包封所述第一介电基板与所述第二介电基板之间的所述信号迹线和端子焊盘；
在所述第二介电基板上钻孔以提供到所述端子焊盘的接入孔；
铣削穿过所述第一介电基板和第二介电基板以形成沟槽，所述沟槽至少部分地位于所述端子焊盘周围；
将导体沉积到所述接入孔中，所述导体形成与所述端子焊盘的电连接；以及
将导电油墨沉积到所述沟槽中以在所述第一介电基板和第二介电基板内形成电连续导体。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述电连续导体被配置为将设置在所述第一介电基板内的第一电路部分与设置在所述第二介电基板内的第二电路部分至少部分地隔离。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一电路部分和所述第二电路部分中的至少一个被配置为在微波频率范围或毫米波频率范围中的至少一个中操作。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一电路部分被配置为在第一频率范围内操作，并且所述第二电路部分被配置为在与所述第一频率范围重叠的第二频率范围内操作。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一电路部分被配置为在第一频率范围内操作，并且所述第二电路部分被配置为在第二频率范围内操作，所述第二频率范围内的至少一个频率在所述第一频率范围内的至少一个频率的八度音程内。
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