CN112055917A - 附着至基板的电磁电介质结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

在实施方式中，电磁设备包括：基板，该基板包括电介质层和第一导电层；至少一个电介质结构，该电介质结构包括至少一种非气态电介质材料，该非气态电介质材料形成从基板的第一侧向外延伸的第一电介质部分以及延伸到可选的过孔中的可选的第二电介质部分，第一电介质部分具有平均介电常数。所述至少一个电介质结构通过以下至少一者结合到基板：由于包括有逆行表面的至少一个互锁槽而形成的第二电介质部分与基板之间的机械互锁；具有粗糙化表面的位于基板与电介质结构之间的中间层；或者位于电介质结构与基板之间的粘合材料。制造该设备的方法可以包括：将电介质复合物注塑模制到基板上以形成电介质基板。

Description

附着至基板的电磁电介质结构及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月29日提交的美国申请序列号16/396,943的权益，该美国申请要求于2018年5月14日提交的美国临时申请序列号62/671,022的权益并且要求于2018年5月1日提交的美国临时申请序列号62/665,072的权益，上述申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开内容总体上涉及电介质结构附接组件，特别地涉及电磁设备，并且更特别地涉及介质谐振天线(DRA)系统、介质电子滤波器或介质负载天线。

尽管现有的电介质结构以及电介质结构阵列可以适合于其预期目的，但是，用以改进电介质结构对基板的粘附的经改进的附接布置将使电介质结构领域得以进步。

发明内容

在实施方式中，电磁设备包括：基板，其包括电介质层和第一导电层；至少一个电介质结构，其包括至少一种非气态电介质材料，该非气态电介质材料形成从基板的第一侧向外延伸的第一电介质部分以及延伸到可选的过孔中的可选的第二电介质部分，该第一电介质部分具有平均介电常数。至少一个电介质结构通过以下至少一者结合到基板：由于包括有逆行表面(tetrograde surface)的至少一个互锁槽而形成的第二电介质部分与基板之间的机械互锁；具有粗糙化表面的位于基板与电介质结构之间的中间层；或者位于电介质结构与基板之间的粘合材料。

制造该设备的方法可以包括：将电介质复合物注塑模制到基板上以形成该设备。

上述特征和其他特征通过以下附图、详细描述和权利要求来例示。

附图说明

参照示例性非限制附图，其中，在附图中相似元件的附图标记类似：

图1描绘了根据实施方式的示例电磁设备；

图2A、图2B和图2C描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到具有导电通孔的基板；

图3A、图3B和图3C描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到具有不导电通孔的基板；

图4A和图4B描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到具有不导电盲孔的基板；

图5A、图5B和图5C描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到在金属层中具有开口的基板；

图6A和图6B描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到采用扩展中间层的基板；

图7A和7B描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到采用未扩展中间层的基板；

图8A和图8B描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选实施方式，该电介质结构结合到与图6A、图6B、图7A和图7B的基板类似的基板，并且采用金属化结构；

图9A和9B描绘了根据实施方式的电介质结构的示例，该电介质结构的侧翼部分结合到基板；

图10A、图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10H、图10I和图10J描绘了根据实施方式的电介质结构的三维形状的示例替选；

图11A、图11B、图11C、图11D和图11E描绘了根据实施方式的电介质结构的示例替选z轴截面；

图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图12F和图12G描绘了根据实施方式的电介质结构200的示例替选阵列；以及

图13描绘了具有逆行表面的互锁槽的示例。

具体实施方式

尽管以下详细描述出于说明目的包括许多细节，但是本领域的普通技术人员将理解，以下细节的许多变化和改变在权利要求的范围内。因此，以下示例实施方式的阐述不会对权利要求造成任何一般性损失，并且不对权利要求施加限制。

如各个附图和所附文本所示和所述，实施方式提供了形成电磁设备的电介质结构附接组件，该电介质结构附接组件在实施方式中可以适合用作例如介质谐振天线、介质电子滤波器或介质负载天线。

图1描绘了电磁(EM)设备100的透明平面图，该EM设备具有以下在本文中公开和描述的实施方式的一个或更多个特征。总体上，EM设备100具有至少一个电介质结构200(分别由附图标记200.1、200.2、200.3、200.4表示)，该电介质结构200以一种或更多种不同方式(下面详细描述)结合到基板300。在实施方式中，基板300具有至少一个过孔302，该过孔302从基板300的第一侧304(图1中示出的顶侧)朝向相对的第二侧306(图1中未示出的底侧，最好参照至少图2B查看)至少部分地穿过基板300延伸。在实施方式中，过孔302可以是竖直的，例如与图2A至图2C中描绘的z轴对准，或者可以由于制造偏差而略微不竖直。在实施方式中，电介质结构200具有至少一种非气态电介质材料202，该非气态电介质材料202形成从基板300的第一侧304向外延伸的第一电介质部分204，第一电介质部分204具有平均介电常数。尽管基板300在本文中被描述为电介质材料和导电材料的层压结构(在下文中进一步讨论)，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且可以构想其他形式的基板300，例如但不限于：印刷电路板(PCB)层压板；柔性PCB；柔性片材；聚合物基片材；电子晶片材料；半导体晶片；绝缘晶片；或金属片。在实施方式中并且如在下文中更详细地公开的，电介质结构200至少部分地通过在电介质结构200与至少一个过孔302之间的界面处结合来结合至基板300，现在将参照至少图1至图9B对此进行描述。

在实施方式中，EM设备100可以是介质谐振天线(DRA)，其中电介质结构200是DRA的至少一部分。

现在参照图2A、图2B和图2C，其中图2A描绘了基板300上的电介质结构200.1，图2B描绘了通过截面切割线2B-2B截取的电介质结构200.1的第一实施方式的截面侧视图，并且图2C描绘了通过截面切割线2C-2C截取的电介质结构200.1的第二实施方式的截面侧视图。如至少在图1和图2A中所示，电介质结构200、200.1被设置在基板300的第一侧304上，使得仅部分地覆盖其中一个过孔302.1，或者被设置成完全覆盖其中一个过孔302.2。另外，例如在电介质结构200、200.1的处于信号馈送槽324对面的相对侧上可以设置一个或更多个可选的次要过孔302.3(在图1中仅示出了两个次要过孔302.3并且仅列举了一个，但是实施方式可以包括与其他电介质结构200相关联的其他次要过孔302.3)。次要过孔302.3与过孔302.1、302.2相比可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。如图2B和图2C所示，示例过孔302完全穿过基板300延伸。

参照图2B，非气态电介质材料202形成仅部分地延伸到过孔302中形成未填满的过孔的第二电介质部分206，或者形成完全延伸到过孔302中形成完全填充的过孔的第二电介质部分206、208，或者形成完全延伸到过孔302中并超出以形成过度填充的过孔的第二电介质部分206、208、210，其中第二电介质部分206、208、210与第一电介质部分204相连且无缝。在实施方式中，电介质结构200不仅通过在电介质结构200与过孔302之间的界面102处的结合而部分地结合到基板300，而且还通过在第一电介质部分204与基板300的第一侧304之间的界面104处的结合而结合到基板300。在过度填充的过孔302的实施方式中，向外延伸超出基板300的第二侧306上的过孔302的内径开口308的非气态电介质材料202的第三电介质部分212形成第三电介质部分212与基板300的第二侧306之间的肩状互锁214，其中，第三电介质部分212与第二电介质部分206、208、210相连且无缝，并且其中，电介质结构200还通过第三电介质部分212与基板300的第二侧306之间的界面214处的结合而结合到基板300。在实施方式中，基板300包括：第一侧304上的第一导电层310；第二侧306上的第二导电层312；以及第一导电层310与第二导电层312之间的电介质层314，并且过孔302具有电连接在第一导电层310与第二导电层312之间的内壁316。在实施方式中，例如，如图2B所示的电介质结构200可以通过模制工艺(例如注塑模制、压缩模制或传递模制)来制造。替选地，例如，可以通过热层压工艺来制造如图2B所示的电介质结构200的实施方式。

参照图2C，电介质结构200具有设置在第一电介质部分204与基板300之间的粘合材料106，过孔302完全穿过基板300延伸，并且粘合材料以下述方式延伸：(i)仅部分地延伸到过孔中，形成未填满的过孔，由虚线108表示；或者(ii)完全延伸到过孔中，形成完全填充的过孔，由虚线110表示；或者(iii)完全延伸到过孔中并超出，形成过度填充的过孔，由虚线112表示。在实施方式中，粘合材料106具有平均介电常数，并且粘合材料106的介电常数与第一电介质部分204的介电常数基本匹配。在实施方式中，电介质结构200不仅通过在电介质结构200与过孔302之间的界面102处的结合而部分地结合至基板300，而且还通过在第一电介质部分204与粘合剂106之间的界面114处的结合而结合至基板300。在过度填充的过孔302的实施方式中，粘合剂106的部分118向外延伸超出基板300的第二侧306上的过孔302的内径开口308，以在粘合剂106的部分118与基板300的第二侧306之间形成肩状互锁120。与图2B中所示的基板300类似，图2C中描绘的基板300也包括：第一侧304上的第一导电层310；第二侧306上的第二导电层312；以及第一导电层310与第二导电层312之间的电介质层314，并且过孔302具有电连接在第一导电层310与第二导电层312之间的内壁316。在实施方式中，可以通过模制工艺来制造如图2C所示的第一电介质部分204，然后通过粘合剂106和拾放组装工艺将其粘附到基板300。

现在参照图3A、图3B和图3C，其中，除了以下区别，每个相应附图与对应的图2A、图2B和图2C相同。在实施方式中，基板300具有：第一侧304上的第一导电层310；第二侧306上的第二导电层312；以及第一导电层310与第二导电层312之间的电介质层314，但是过孔302具有使第一导电层310与第二导电层312电绝缘的不导电内壁318。鉴于图3A、图3B和图3C所示的结构与图2A、图2B和图2C所示的结构相比具有其他结构相似性，并且在上文已详细讨论，认为不必对相似特征进行重复描述，本领域技术人员将通过比较所指出的附图而理解这些相似特征。

在实施方式中并且如图2B、图2C、图3B和图3C所示，在过孔302的底部周边周围的基板300的第二侧306可以包括斜切面(chamfer)、埋头孔(counterbore)或切口(notch)322(在图2B、图2C、图3B和图3C中示出，但是为了清楚仅在图3B和3C中列举)，当填充有非气态电介质材料202或粘合材料106时，其将提供除了上文中讨论的肩状互锁214和120之外的另一种形式的结构附接。

现在参照图4A和图4B，其中，除了以下区别，每个相应附图与对应的图3B和图3C相同。在实施方式中，过孔302是盲孔，其延伸完全穿过第一导电层310和电介质层314并且终止于第二导电层312，第二导电层312形成过孔302的盲端320。现在具体参照图4A所示的电介质结构200，非气态电介质材料202不仅形成第一电介质部分204，而且形成第二电介质部分216，该第二电介质部分216延伸到盲孔302中，形成基本填充的盲孔302，其中，第二电介质部分216与第一电介质部分204相连且无缝。现在具体参照图4B中所示的电介质结构200，可以看出，粘合材料106延伸到盲孔302中，形成基本填充的盲孔302。鉴于图4A和图4B所示的结构与图3B和图3C所示的结构相比具有其他结构相似性，并且在上文已详细讨论，认为不必对相似特征进行重复描述，本领域技术人员将通过比较所指出的附图而理解这些相似特征。

现在参照图5A、图5B和图5C，其中，除了以下区别，每个相应附图类似于对应的图3A、图3B和图3C。在实施方式中并且具体参照图5B，基板300具有：第一侧304上的导电层310；以及与导电层310相邻的电介质层314。在图5A、图5B和图5C的实施方式中，例如，诸如信号馈送槽324的开放区域将过孔302的类型形成为盲孔，该过孔302延伸完全穿过导电层310并且终止于电介质层314，电介质层314形成过孔302的盲端320。在实施方式中，该特定过孔302、324可以是直的或弯曲的槽，并且替选地例如可以在两个平面内尺寸上类似(例如正方形或圆形)。非气态电介质材料202不仅形成第一电介质部分204，而且形成第二电介质部分216，该第二电介质部分216延伸到盲孔302中，形成基本填充的盲孔302，其中，第二电介质部分216与第一电介质部分204相连且无缝。在另一实施方式中并且具体参照图5C，电介质结构200具有设置在第一电介质部分204与基板300之间的粘合材料106。基板300具有在第一侧304上的导电层310以及与导电层310相邻的电介质层314。过孔302是盲孔，其延伸完全穿过导电层310并且终止于电介质层314，电介质层314形成过孔302的盲端320。粘合材料106延伸到盲孔302中，形成基本填充的盲孔302，并且粘合材料106的介电常数与第一电介质部分204的介电常数基本匹配。鉴于图5B和图5C所示的结构与图3B和图3C所示的结构相比具有其他结构相似性，并且在上文已详细讨论，认为不必对相似特征进行重复描述，本领域技术人员将通过比较所指出的附图而理解这些相似特征。

现在参照图6A、图6B、图7A和图7B，其中，在这些附图和其他附图中描绘的相同元件被相同地标注。在实施方式中并且具体参照图6A，EM设备100(例如，参见图1)包括：基板300，其具有第一侧304和相对的第二侧306；具有至少一种非气态电介质材料202的电介质结构200，该非气态电介质材料202形成从基板300的第一侧304向外延伸的电介质部分204，其中，该电介质部分204具有平均介电常数，在电介质部分204与基板300的第一侧304之间设置有中间层122，并且其中，电介质结构200至少部分地通过在中间层122与基板300之间的界面124处的结合而结合到基板300。此外，电介质结构200还通过在电介质部分204与中间层122之间的界面126处的结合而结合到基板300。在另一实施方式中并且具体参照图6B，电介质结构200具有设置在电介质部分204与中间层122之间的粘合材料106，其中，粘合材料106的介电常数与电介质部分204的介电常数基本匹配。如在图6A和图6B中所示，中间层122覆盖电介质部分204与基板300的第一侧304之间的整个区域，并且可以不超出电介质部分204的外边缘延伸，如尺寸128所示，或者可以超出电介质部分204的外边缘延伸，如尺寸130所示。现在具体参照图7A和图7B，其中，中间层122覆盖电介质部分204与基板300的第一侧304之间的整个区域，并且不超出电介质部分204的外边缘延伸，如尺寸128所示。如图6A、图6B、图7A和图7B所示，基板300具有设置在第一侧304上的导电层310以及与导电层310相邻的电介质层314，其中，导电层310被设置在中间层122与电介质层314之间。在实施方式中，中间层122的平均表面粗糙度大于导电层310的平均表面粗糙度。在实施方式中，中间层122包括：氧化物材料；氧化铜；黑色氧化物；氮化物材料；原子沉积材料层；气相沉积材料层；或上述材料的任意组合。在实施方式中，可以通过在中间层形成期间的掩模沉积工艺形成最终的中间层122，或者可以通过利用掩模去除工艺去除中间层材料来形成最终的中间层122。关于图7A和图7B所示的实施方式，可以采用蚀刻工艺实现中间层122基本终止于电介质结构200的外边缘处，如尺寸128所示。在实施方式中，蚀刻工艺可以是乙酸蚀刻工艺。

现在参照图8A和图8B，其描绘了与图6A、图6B、图7A和图7B的实施方式类似的实施方式，其中，除了以下区别，相同的元件被相同地编号。在实施方式中，EM设备100(例如，参见图1)包括金属化结构400，该金属化结构400被设置在导电层或第一导电层310上并且与导电层或第一导电层310电连接，其中，金属化结构400形成多个金属栅栏，其中，多个金属栅栏中的每个金属栅栏402围绕或基本围绕电介质结构200中的对应电介质结构。在实施方式中，金属化结构400具有电介质内部404和导电外部406。如图8A和图8B中的图132中的虚线所示，电介质结构200与基板300之间的中间层122可选地可以从电介质结构200向外延伸到金属化结构400。

现在参照图9A和图9B，其中，图9A是EM设备100的透明平面图(例如，参见图1中的EM设备100的电介质结构200.3)，并且图9B是穿过图9A中的剖切线9B-9B的立面截面图。在实施方式中，EM设备100包括：基板300，其具有第一侧304和相对的第二侧306；具有至少一种非气态电介质材料202的至少一个电介质结构200，该非气态电介质材料202形成从基板300的第一侧304向外延伸的第一电介质部分204，其中，电介质结构200还包括形成第二电介质部分(侧翼部分)218的非气态电介质材料202，第二电介质部分218从第一电介质部分204向侧面延伸，并且其中，电介质结构200至少部分地通过在第一电介质部分204与基板300之间的界面134处以及在第二电介质部分218与基板300之间的界面136处的结合而结合到基板300。在实施方式中，非气态电介质材料202还形成与第二电介质部分218相似的第三电介质部分(侧翼部分)220，该第三电介质部分220与第二电介质部分218相反地从第一电介质部分204向侧面延伸，并且电介质结构200还在第三电介质部分220与基板300之间的界面138处结合到基板300。如图9A和图9B所示，第二电介质部分218和第三电介质部分220与信号馈送槽324对准地从第一电介质部分204向外向侧面延伸，这不仅用于在电介质结构200与基板300之间提供附加的附着表面积，而且还用于确保信号馈送槽324被非气态电介质材料202适当覆盖，其中，由于制造差异，EM设备100的各个部件或特征可能稍微错位。在实施方式中，第一电介质部分204具有在图9B的平面图中观察到的整体外部尺寸D，并且第二电介质部分218和第三电介质部分220从第一电介质部分204向侧面延伸距离d，其中，d小于D。在实施方式中，d等于或小于D的30％，或者d等于或小于D的15％。虽然第二电介质部分218和第三电介质部分220在图9B中被描绘为具有特定的平顶轮廓，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且所述第二电介质部分218和第三电介质部分220可以具有适合于本文所公开的目的的任何轮廓，例如从基板300的第一侧304到电介质结构200的顶点224的逐渐过渡轮廓，如虚线222所示。在实施方式中，第二电介质部分218和第三电介质部分220的高度h小于电介质结构200的整体高度H。在实施方式中，h等于或小于H的30％，或者h等于或小于H的15％。

虽然图8A和图8B所示的金属化结构400是相对于特定电介质结构200(例如类似于图6A、图6B、图7A和图7B所示的电介质结构200)来描述的，但是应当理解，这样的描绘仅出于说明的目的，而无意于限制本公开内容的范围，因为申请人认为相同的金属化结构400同样能够适用于本文公开的任何其他电介质结构200，例如，诸如在图2B、图2C、图3B、图3C、图4A、图4B、图5B、图5C、图9A和图9B中所描绘的电介质结构。

在任何前述实施方式中，将理解的是，可以实现本领域已知的适合于本文公开的目的的任何信号馈送结构，以用于电磁激发本文公开的电介质结构200。就是说，本文公开的实施方式包括下述布置：具有电连接在第一导电层310与第二导电层312之间的导电内壁316的过孔302形成基板集成波导(SIW)140，如图1所示。在实施方式中，次要过孔302.3可以不镀金属，因而不会显著破坏SIW 140的操作。

虽然本文公开的各种电介质结构200具有代表性的圆顶或半球形形状，并且因此具有相对于z轴的圆形截面，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且可以在不背离本公开内容的范围的情况下采用用于电介质结构200的其他形状。例如并且参照图10A至图11D，所公开的任何电介质结构200可以具有下述形状的三维形式：图10A的圆柱体形状、图10B、图10C的多边形盒、图10D、图10E的锥形多边形盒、图10F的圆锥、图10G的截头圆锥、图10H的环形、图10I的圆顶(例如，半球形)、图10J的长形圆顶，或者适合于本文公开目的的任何其他三维形式，并且因此，电介质结构可以具有下述形状的z轴截面：图11A的圆形、图11B的矩形、图11C的多边形、图11D的环形、图11E的椭圆形，或者适合于本文公开的目的的任何其他形状。

另外，尽管图1将EM设备100描绘为以一定方式布置的电介质结构200.1、200.1、200.3、200.4的阵列，但是应当理解，这仅是出于说明的目的，并且可以在不背离本公开内容的范围的情况下采用用于电介质结构200的其他布置。例如并且参照图12A至图12G，可以根据以下任何布置将多个电介质结构200布置成在相邻电介质结构200之间具有一定中心到中心间隔的阵列：以x-y网格形式相对于彼此等间隔地分开，其中A＝B(例如，参见图12A)；以菱形形式间隔开，其中菱形形式的菱形形状的相对内角α<90度且相对内角β>90度(例如，参见图12B)；以均匀的周期性图案相对于彼此间隔开(例如，参见图12A、图12B、图12C、图2D)；以增加或减少的非周期性图案相对于彼此间隔开(例如，参见图12E、图12F、图12G)；以均匀的周期性图案在倾斜网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图12C)；以均匀的周期性图案在径向网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图12D)；以增加或减少的非周期性图案在x-y网格上相对与彼此间隔开(例如，参见图12E)；以增加或减少的非周期性图案在倾斜网格上相对于彼此隔开(例如，参见图12F)；以增加或减少的非周期性图案在径向网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图12G)；以均匀的周期性图案在非x-y网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图12B、图12C、图12D)；以增加或减少的非周期性图案在非x-y网格上相对于彼此间隔开(例如，参见图12F、图12G)。尽管本文中例如经由图12A至图12G示出了多个电介质结构200的各种布置，但是应当理解，如此描绘的布置并非对可以与本文公开的目的相一致地构造的许多布置的穷举。如此，出于本文中公开的目的而在本文中公开的多个电介质结构200的任何和所有布置均被考虑并且被认为在本文中公开的公开内容的范围内。

用以在电路基板(例如印刷电路板或硅晶片)上形成结构的诸如插入模制的模制工艺通常造成模制材料与基板之间的不良粘合。然而，对于这样的应用，模制材料与下衬的基板之间的强粘合对于实现良好的电响应至关重要。例如，将电介质结构200注塑模制到基板300上通常会产生沿着几微米的长度尺度的分层区域。已经发现，可以通过机械技术或化学技术中的一者或两者来增强电介质结构的电介质材料与导电层之间的粘附或者电介质结构的电介质材料与电介质层的电介质材料之间的粘附。机械技术包括：利用过孔的逆行表面将电介质结构与导电层和电介质层中的至少一个机械地互锁。化学技术包括：使导电层的表面氧化或者添加粘合层。另一种增强粘附的技术包括：使导电层的表面粗糙化以增大电介质结构与导电层之间的界面面积。

可以通过将电介质复合物注塑模制(例如，插入模制)到基板300上来形成电介质结构200。在一些实施方式中，多个电介质结构被注塑模制到基板300上，以例如包括导电层310和电介质层314。可以使用模制和其他制造方法的组合，例如3D打印或喷墨打印中的至少一种。

注塑模制允许在基板上快速且高效地制造电介质结构。注塑模制可以包括：将基板放入位于基板表面上的模具中并且将电介质复合物注塑模制到模具中。

模制可以包括：对包括热塑性聚合物的电介质复合物进行注塑模制。可以通过首先将电介质填料和可选的硅烷组合以形成填料复合物、然后将填料复合物与热塑性聚合物混合来制备电介质复合物。对于热塑性聚合物，可以在与一种或全部电介质填料混合之前、之后或期间将聚合物熔融。然后，可以将电介质复合物注塑模制到模具中。

熔融温度、注塑温度和模具温度可以取决于聚合物的熔融温度和玻璃化转变温度。熔融温度、注塑温度和模具温度可以大于或等于聚合物的熔融温度和玻璃化转变温度中的至少一者。熔融温度、注塑温度或模具温度中的至少一者可以是40℃至220℃，或40℃至160℃，或100℃至220℃。注塑压强和保持压强中的一者或两者可以为65千帕斯卡(kPa)至350千帕斯卡(kPa)。

可以使用超声波来辅助注塑模制。例如，可以将超声波聚焦到电介质复合物或基板中。产生的力可产生下述至少一种效果：改进填料润湿性；降低电介质复合物的粘度；改进压实稠度；或者增强电介质复合物与基板之间的界面粘合。

除了使用超声波，可以使用热能代替超声波来辅助注塑模制。例如，可以在包覆模制或加热电介质复合物并将电介质结构粘附到衬底板上之前预热相关的衬底板。

填充模具可能花费0.1秒至10秒，或0.5秒至5秒，或0.2秒至1秒，在此期间，模具温度会降低。可以以0.25至3立方英寸每秒(in³/秒)的速率填充模具。注塑之后，电介质复合物可以处于模具中达小于或等于10分钟，或小于或等于2分钟，或2秒至30秒，或0.5分钟至10分钟，或0.5分钟至5分钟。模制之后，可以在模具温度降低时取出设备。

可以修改各种变量以确保电介质复合物的良好模制。例如，可以修改以下变量中的至少一个：注塑速度；注塑期间喷嘴的位置；喷嘴的大小；电介质复合物的粘度；注塑模制材料的分子量(例如，可固化复合物中的热塑性聚合物或低聚物的分子量)；填料复合物(例如，使用多模态粒径)；温度(例如，模制之前的电介质复合物的温度、模制期间的注塑温度、或者模具的模具温度)；或者压强。

导电层310可以包括具有逆行表面的互锁槽510。互锁槽的逆行表面能够造成电介质结构200与导电层310之间的机械互锁。图13示出了具有逆行表面的互锁槽510的示例。如图13所示，与沿着互锁槽510的深度的位置处的截面区域相比，上开口502的截面区域可以具有较小的截面面积。上开口被定义为在注塑期间使电介质复合物进入的开口。

互锁槽510的逆行表面可以相对于基板300的模制表面504沿角度θ呈线性，角度θ小于90°，或为10°至85°，或为45°至80°。基板的模制表面指电介质复合物被注塑模制到其上的表面。图13示出了线性逆行表面的实施方式。逆行表面可以是非线性的，例如具有凸面或凹面中的至少一者。逆行表面可以是锯齿状的，例如，包括粗糙化表面或者延伸到逆行表面之中或之外的多个突起。

逆行表面可以通过多种方法形成。例如，可以通过例如利用掩模使第一导电层310的区域暴露于蚀刻剂来形成逆行表面。可以使用液体蚀刻剂进行蚀刻。可以使用气相蚀刻剂例如通过等离子体蚀刻、离子束蚀刻或反应离子蚀刻中的至少一种来进行蚀刻。蚀刻剂可以各向同性地(即在横向和竖直方向上)进行蚀刻。各向同性蚀刻剂(例如，氯气或氯化氢)会导致形成线性逆行表面或凹形逆行表面。

前述导电层(例如独立的导电层310和312)中的任何一个可以包括导电金属。导电金属可以包括铜、铝、银或金中的至少一种。例如，导电金属可以包括铜或铜合金。

在插入模制之前，可以在导电层310上形成中间层122。类似地，可以在过孔302的任何暴露的盲端320上形成中间层。中间层122可以包括以下中的至少一种：氧化物材料(例如，氧化铜或黑色氧化物中的至少一种)、氮化物材料、原子沉积材料层或气相沉积材料层。中间层122可以通过原子沉积或气相沉积中的至少一种形成。可以通过将导电层暴露于包含HNO₃、H₂SO₄、AgNO₃、H₂O₂、HOCl、KOCl、KMnO₄或CH₃COOH中至少一种的氧化水溶液中来形成中间层122。氧化性溶液基于氧化性溶液的总体积可以包括2vol％至95vol％、或5vol％至80vol％的氧化剂。与导电层相比，中间层可以具有增大的粗糙度。中间层可包括具有0.5微米至5微米，或1微米至5微米，或1微米至3微米的平均峰谷距离的粗糙度。平均峰谷距离可以使用图像分析(例如，对使用扫描电子显微镜获得的面积至少为20平方微米的一部分表面的图像进行图像分析)来确定。确定平均峰谷距离的其他方法包括光学轮廓仪和原子力显微镜。

在插入模制之前，可以通过机械或化学工艺使导电层的表面(例如模制表面504)粗糙化，以形成与初始表面相比具有增大的平均峰谷距离的粗糙化表面。平均峰谷距离可以大于或等于导电层厚度的5％，或大于或等于导电层厚度的10％，或为20至50％。这种粗糙度的增大能够实现改进的电介质结构粘附性。

在插入模制之前，可以将粘合材料106沉积到基板的模制表面上，例如，沉积到导电层310、中间层122、任何暴露的电介质层314或者过孔302的任何暴露的盲端320中的至少一者上。可以基于期望的性质来选择粘合层，例如，粘合层可以是具有低熔融温度的热固性聚合物或者用于结合两个电介质层或将导电层结合到电介质层上的其他成分。粘合层可以包括：聚(亚芳基醚)；羧基官能化聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物，其包括丁二烯，异戊二烯、或丁二烯和异戊二烯单元，以及0wt％至小于或等于50wt％的可共固化单体单元。粘合层的粘合剂成分可以与电介质复合物不同。粘合层可以以每平方米2克至15克的量存在。聚(亚芳基醚)可以包括羧基官能化的聚(亚芳基醚)。聚(亚芳基醚)可以是聚(亚芳基醚)与环酸酐的反应产物，或者是聚(亚芳基醚)与马来酸酐的反应产物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是羧基官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物与环酸酐的反应产物。羧基官能化的聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物可以是马来化的聚丁二烯-苯乙烯或马来化的聚异戊二烯-苯乙烯共聚物。

粘合层可以包括用以调节其介电常数的电介质填料(例如，陶瓷颗粒)。例如，可以将粘合层的介电常数调整成改进或以其他方式改变电磁设备(例如，DRA设备)的性能。

各个电介质部分(例如电介质结构200和电介质层314)可以各自独立地包括电介质材料。在任何前述实施方式中可以使用各种电介质材料。电介质结构可以包括热塑性聚合物。电介质层314可以包括热塑性聚合物或热固性聚合物中的至少一种。电介质材料可以包括含有电介质填料(在本文中也称为填料)的填料复合物。每种电介质材料基于该电介质材料的总体积可以独立地包含30体积百分比(vol％)至100vol％的聚合物以及0vol％至70vol％的填料复合物，或者30vol％至99vol％的聚合物以及1vol％至70vol％的填料复合物，或者50vol％至95vol％的聚合物以及5vol％至50vol％的填料复合物。聚合物和填料可以被选择成提供具有对于本文公开的目的一致的介电常数以及在10千兆赫(GHz)时小于0.01，或者小于或等于0.008的损耗因数。损耗因数可以通过IPC-TM-650 X带带状线方法或通过分离(split)谐振器方法测量。

热塑性聚合物可以包括低聚物、聚合物、离聚物、树枝状聚合物、共聚物(例如接枝共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物(例如星形嵌段共聚物和无规共聚物))、以及包括前述中至少一种的组合。热塑性聚合物可以是半结晶的或无定形的。热塑性聚合物在500MHz至100GHz或500MHz至10GHz的频率下在23℃下可以具有小于或等于0.007，或小于或等于0.006，或0.0001至0.007的电介质损耗(也称为损耗因数)。

热塑性聚合物可以包括聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚(苯醚)、聚酰亚胺(例如聚醚酰亚胺)、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚(C_1-12烷基)甲基丙烯酸酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚酯(例如，聚(对苯二甲酸亚乙酯)、聚(对苯二甲酸丁二酯)、聚硫酯)、聚烯烃(例如，聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE))、聚酰胺(例如，聚酰胺酰亚胺)、聚芳酯、聚砜(例如，聚芳基砜、聚磺酰胺)、聚(苯硫醚)、聚(苯醚)、聚醚(例如，聚(醚酮)(PEK)、聚(醚醚酮)(PEEK)、聚醚砜(PES))、聚(丙烯酸)、聚缩醛、聚苯并

唑(例如，聚苯并噻唑、聚苯并噻嗪并吩噻嗪)、聚

二唑、聚吡嗪并喹喔啉、聚苯四甲酰亚胺、聚喹啉诺沙林、聚苯并咪唑、聚氧吲哚、聚氧代异吲哚啉(例如、聚二氧代异吲哚啉)、聚三嗪、聚哒嗪、聚哌嗪、聚吡啶、聚哌啶、聚三唑、聚吡唑、聚吡咯烷、聚碳烷、聚氧杂双环壬烷、聚二苯并呋喃、聚苯酞、聚缩醛、聚酸酐、乙烯基聚合物(例如，聚(乙烯基醚)、聚(乙烯基硫醚)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基酮)、聚(乙烯基卤化物)(例如，聚(氯乙烯))、聚(乙烯基腈)、聚(乙烯基酯))、聚磺酸盐、聚硫化物、聚脲、聚磷腈、聚硅氮烷、聚硅氧烷、或者包括前述至少之一的组合。热塑性聚合物可以包括聚(芳基)醚酮(例如，聚(醚酮)、聚(醚醚酮)和聚(醚酮酮))、聚砜(例如，聚(醚砜))、聚(苯硫醚)、聚(醚酰亚胺)、聚(酰胺酰亚胺)、或者包括前述至少之一的组合。热塑性聚合物可以包括包含前述聚合物中至少一种的组合。

热塑性聚合物可以包括聚(芳基)醚酮，例如，聚(醚酮)、聚(醚醚酮)和聚(醚酮酮)。例如，热塑性聚合物可以包括聚(醚醚酮)。如根据ASTM D1238-13程序A测定的，在2.16千克(kg)负荷在400℃下，聚(醚醚酮)的熔融流动速率(MRF)为40克至50克每10分钟(g/10min)。

热塑性聚合物可以包括聚烯烃。聚烯烃可以包括低密度聚乙烯。聚烯烃可以包括可选地与线性聚烯烃组合的环状烯烃共聚物(例如，使用茂金属催化剂的降冰片烯和乙烯的共聚产物)。该环状烯烃共聚物：根据ISO527-2/1A:2012的测量，在5毫米每分钟(mm/min)下具有40兆帕斯卡(MPa)至50MPa的拉伸屈服强度中的一种或更多种拉伸屈服强度；根据IEC 60250的测定，频率为1赫兹(kHz)至10kHz时介电常数为2至2.5；并且根据ISO 75-1,-2:2004的测定，在0.46MPa下热变形温度大于或等于125℃，例如135℃至160℃。

电介质材料可以包括液晶聚合物。液晶聚合物(有时缩写为“LCP”)是公知的用于多种用途的一类聚合物。液晶聚合物通常包括热塑性树脂，但是热塑性树脂也可以通过官能化或者通过与热固性化合物例如环氧树脂合成而被用作热固性化合物。由于聚合物链中的重复单元的性质，认为液晶聚合物具有固定的分子形状(例如，线性)。重复单元通常包括刚性分子元素。刚性分子元素(介晶)的形状通常是棒状或盘状，并且通常是芳香族的，并且经常是杂环的。刚性分子元素可以存在于聚合物的其中一个或全部主链(backbone)中以及侧链中。刚性分子元素可以被更柔性的分子元素(有时称为间隔基)分开。

商业液晶聚合物的示例包括但不限于可从塞拉尼斯(Celanese)商购的VECTRA^TM、可从苏威(Solvay)商购的XYDAR^TM和可从塞拉尼斯(Celanese)商购的ZENITE^TM、以及可从RTP有限公司商购的液晶聚合物，例如，RTP-3400系列液晶聚合物。

电介质材料可以包括下述至少之一：1,2-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)、含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺二酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸己二酯、或者聚苯醚例如基于烯丙基化聚苯醚的聚苯醚。也可以使用低极性聚合物与高极性聚合物的组合，非限制性实例包括环氧树脂和聚(苯醚)、环氧树脂和聚(醚酰亚胺)、氰酸酯和聚(苯醚)或者1,2-聚丁二烯和聚乙烯。

电介质层314可以包括氟聚合物，例如，聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚四氟乙烯(PETFE)。含氟聚合物包括：氟化均聚物，例如PTFE和聚氯三氟乙烯(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，该单体例如为六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚，偏二氟乙烯，氟乙烯，乙烯或包括前述至少之一的组合。含氟聚合物可以包括这些含氟聚合物中不同的至少一者的组合。

电介质层314可以包括热固性聚丁二烯或聚异戊二烯。如本文所用，术语“热固性聚丁二烯或聚异戊二烯”包括均聚物和共聚物，包括衍生自丁二烯、异戊二烯或其组合的单元。衍生自其他可共聚单体的单元也可以例如以接枝的形式存在于聚合物中。示例性可共聚单体包括但不限于：乙烯基芳族单体，例如取代的和未取代的单乙烯基芳族单体如苯乙烯、3-甲基苯乙烯、3,5-二乙基苯乙烯、4-n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；以及取代和未取代的二乙烯基芳族单体如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯等。也可以使用包含至少一种前述可共聚单体的组合物。示例性热固性聚丁二烯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、丁二烯-乙烯基芳族共聚物如丁二烯-苯乙烯、异戊二烯-乙烯基芳族共聚物如异戊二烯-苯乙烯共聚物等。

热固性聚丁二烯或聚异戊二烯也可以被改性。例如，聚合物可以是羟基封端的、甲基丙烯酸酯封端的、羧酸酯封端的等。可以使用后反应的聚合物，例如丁二烯或异戊二烯聚合物的环氧树脂改性聚合物、顺丁烯二酸酐改性聚合物、或氨基甲酸酯改性聚合物。还可以例如由二乙烯基芳族化合物例如二乙烯基苯对聚合物进行交联，例如与二乙烯基苯交联的聚丁二烯-苯乙烯。示例性材料依其制造商例如日本东京的Nippon Soda Co.和宾夕法尼亚州Exton的Cray Valley Hydrocarbon Specialty Chemicals而被广泛地分类为“聚丁二烯”。也可以使用组合，例如，聚丁二烯均聚物和聚(丁二烯-异戊二烯)共聚物的组合。也可以使用包含间规聚丁二烯的组合。

热固性聚丁二烯或聚异戊二烯在室温下可以是液态或固态。液态聚合物可以具有大于或等于5,000g/mol的数均分子量(Mn)。如本文所用，数均分子量可以基于聚苯乙烯标准。液态聚合物的可以具有小于5,000g/mol或1,000g/mol至3,000g/mol的Mn。具有至少90wt％的1,2加成的热固性聚丁二烯或聚异戊二烯，由于大量可用于交联的侧基乙烯基组而在固化时可表现出较大的交联密度。

聚丁二烯或聚异戊二烯可以相对于总电介质材料以高达100wt％，或高达75wt％的量存在于电介质材料中，更特别地，基于电介质材料总重量为10wt％至70wt％，或20wt％至60wt％或70wt％。

可以添加能够与热固性聚丁二烯或聚异戊二烯共固化的其他聚合物以实现特定性能或用于加工改性。例如，为了改进电介质材料的电介质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。此处使用的乙烯丙烯弹性体是主要包含乙烯和丙烯的共聚物、三元共聚物或其他聚合物。乙烯-丙烯弹性体可以进一步分类为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，其中离开主链可获得不饱和性以易于交联。可以使用其中二烯为二环戊二烯的液态乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶。

乙烯丙烯橡胶的分子量可以小于10,000g/mol粘均分子量(Mv)。乙烯丙烯橡胶可以包括：Mv为7,200g/mol的乙烯丙烯橡胶，其可以从路易斯安那州巴吞鲁日的LionCopolymer公司获得，商品名为TRILENE^TM CP80；Mv为7,000g/mol的液态乙烯丙烯二聚环戊二烯三元共聚物橡胶，其可以从Lion Copolymer公司获得，商品名为TRILENE^TM 65；以及Mv为7,500g/mol的液态乙烯丙烯亚乙基降冰片烯三元共聚物，其可以从Lion Copolymer公司获得，商品名为TRILENE^TM 67。

乙烯-丙烯橡胶可以以能够有效保持电介质材料的性能特别是电介质强度和机械性能随时间的稳定性的量存在。通常，这样的量为相对于电介质材料的总重量高达20wt％，特别地为4wt％至20wt％，或6wt％至12wt％。

另一种类型的可共固化聚合物是含有不饱和的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例如乙烯基芳香族化合物如苯乙烯或α-甲基苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯、或丙烯腈的无规共聚物或嵌段共聚物。弹性体可以是固态热塑性弹性体，其包括线性或接枝型嵌段共聚物，该线性或接枝型嵌段共聚物具有聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段和可衍生自诸如苯乙烯或α-甲基苯乙烯的单乙烯基芳族单体的热塑性嵌段。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，其可以从得克萨斯州休斯顿的Dexco Polymers获得，商品名为VECTOR 8508M^TM，从得克萨斯州休斯顿的Enichem Elastomers America获得，商品名为SOL-T-6302^TM，以及从Dynasol Elastomers获得，商品名为CALPRENE^TM 401；以及苯乙烯-丁二烯二嵌段共聚物以及含有苯乙烯和丁二烯的混合三嵌段和二嵌段共聚物，例如，其可以从得克萨斯州休斯顿的Kraton Polymers获得，商品名为KRATON D1118。KRATOND1118是包含苯乙烯和丁二烯的混合二嵌段/三嵌段共聚物，其中包含33wt％的苯乙烯。

可选的含有聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体可以还包括第二嵌段共聚物，第二嵌段共聚物与上述类似，除了对聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段加氢，从而形成聚乙烯嵌段(就聚丁二烯而言)或乙烯丙烯共聚物嵌段(就聚异戊二烯而言)。当与上述共聚物联用时，能够制成具有更大韧性的材料。这种类型的示例性第二嵌段共聚物是KRATON GX1855(可商购自Kraton Polymers)，其被认为是苯乙烯-高1,2-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-(乙烯-丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物的混合物。

含不饱和的聚丁二烯或聚异戊二烯的弹性体组分可以以相对于电介质材料的总重量2wt％至60wt％，具体地5wt％至50wt％，或者10wt％至40wt％或50wt％的量存在于电介质材料中。

可被添加以实现特定性质或用于加工改性的其他可共固化聚合物包括但不限于：乙烯的均聚物或共聚物，例如聚乙烯和环氧乙烷共聚物；天然橡胶；降冰片烯聚合物如聚二环戊二烯；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。这些共聚物的水平通常低于电介质材料中的总聚合物的50wt％。

还可以添加自由基可固化单体以实现特定性质或用于加工改性，例如以增加固化后系统的交联密度。可以作为合适的交联剂的示例性单体包括例如二烯键式、三烯键式或更高烯键式不饱和单体中的至少一种，如二乙烯基苯、氰尿酸三烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯或者多官能丙烯酸酯单体(例如，可从隶属于艾柯玛集团(Arkema Group)的宾夕法尼亚州牛顿广场的Sartomer USA获得的SARTOMER^TM聚合物)，所有这些是可商购的。交联剂在使用时可以以基于电介质复合物的总重量高达20wt％或1wt％至15wt％的量存在于电介质复合物中。

可以向电介质复合物中加入固化剂以加速具有烯烃反应位点的多烯的固化反应。固化剂可包括有机过氧化物，例如，过氧化二枯基、过氧化苯甲酸叔丁酯、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、或包括前述至少一种的组合。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结合使用。固化剂的量可以是基于电介质复合物中聚合物的总重量的1.5wt％至10wt％。

在一些实施方式中，聚丁二烯或聚异戊二烯聚合物是羧基官能化的。可以使用在分子中具有(i)碳-碳双键或碳-碳三键和(ii)至少一个羧基的多官能化合物来完成官能化，所述羧基包括羧酸、羧酸酐、羧酰胺、酯羧或羧酰卤。一种特定的羧基是羧酸或羧酯。可提供羧酸官能团的多官能化合物的实例包括下述至少一者：顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐、反丁烯二酸、或柠檬酸。特别地，可以在热固性复合物中使用与顺丁烯二酸酐加合的聚丁二烯。合适的马来化聚丁二烯聚合物可以例如从Cray Valley购得，商品名为RICON 130MA8、RICON 130MA13、RICON 130MA20、RICON 131MA5、RICON 131MA10、RICON 131MA17、RICON131MA20和RICON 156MA17。合适的马来酐化聚丁二烯-苯乙烯共聚物可以例如从Sartomer购得，商品名为RICON 184MA6。RICON 184MA6是与苯乙烯含量为17wt％至27wt％且Mn为9,900g/mol的马来酸酐加合的丁二烯-苯乙烯共聚物。

电介质层和电介质结构中的至少一者可以包括填料复合物，该填料复合物可以被选择成调节介电常数、损耗因数或热膨胀系数中的至少一者。填料复合物可以包括至少一种电介质填料，例如下述中的至少一种：二氧化钛(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、固态玻璃球、合成玻璃或陶瓷空心球、石英、氮化硼、氮化铝、碳化硅、氧化铍、矾土、三水合氧化铝、氧化镁、云母、滑石粉、纳米粘土或氢氧化镁。电介质填料可以是颗粒、纤维或晶须中的至少一种。

填料复合物可以具有多模态粒径分布，其中，多模态粒径分布的第一模态的峰是多模态粒径分布的第二模态的峰的至少七倍。多模态粒径分布可以是例如双模态、三模态或四模态。换言之，填料复合物可以包括具有第一平均粒径的第一多个颗粒和具有第二平均粒径的第二多个颗粒；其中，第一平均粒径是：大于或等于第二平均粒径的7倍，或者大于或等于第二平均粒径的10倍，或者第二平均粒径的7至20倍。如本文所用，术语粒径是指具有与该颗粒相同体积的球体的直径，并且平均粒径是指多个颗粒的粒径的数均。第一多个颗粒和第二多个颗粒可以包括相同的电介质填料。例如，第一多个颗粒和第二多个颗粒可以包括二氧化钛。相反，第一多个颗粒和第二多个颗粒可以包括不同的电介质填料。例如，第一多个颗粒可以包括二氧化硅，而第二多个颗粒可以包括二氧化钛。

第一多个颗粒的平均粒径可以是1微米至10微米、或2微米至5微米。第二多个颗粒的平均粒径可以是0.01微米至1微米、或0.1微米至0.5微米。电介质填料可以包括：包括平均粒径为1微米至10微米的二氧化钛的第一多个颗粒；以及包括平均粒径为0.1微米至1微米的二氧化钛的第二多个颗粒。

电介质材料可以包括基于电介质材料的总体积10vol％至90vol％、或20vol％至80vol％、或30vol％至80vol％、或40vol％至80vol％的电介质填料。电介质材料可以包括25vol％至45vol％、或30vol％至40vol％的第一多个颗粒，以及10vol％至25vol％、或10vol％至20vol％的第二多个颗粒；两者均基于电介质材料的总体积而言。电介质填料可以包括基于电介质填料的总体积10vol％至90vol％、或50vol％至90vol％、或60vol％至80vol％的第一多个颗粒。电介质填料可以包括基于电介质填料的总体积10vol％至90vol％、或10vol％至50vol％、或20vol％至40vol％的第二多个颗粒。

电介质材料可以包括流动改性剂。流动改性剂可以包括陶瓷填料。陶瓷填料可以包括本文中列出的电介质填料中的一种或更多种，只要该陶瓷填料与电介质填料不同即可。例如，电介质填料可以包括二氧化钛，并且陶瓷填料可以包括氮化硼。流动改性剂可以包括含氟聚合物(例如，PFPE)，例如可从得克萨斯州威尔明顿市的Chemours USAFluoroproducts商购的FLUOROGARD^TM。流动改性剂可以包括多面体低聚倍半硅氧烷(通常称为“POSS”，在本文中也称为“倍半硅氧烷”)。流动改性剂可以包括包含前述流动改性剂中一种或更多种的组合。流动改性剂可以基于电介质材料的总体积以小于或等于5vol％、或0.5vol％至5vol％、或0.5vol％至2vol％的量存在。在这些低浓度下，电介质材料的介电常数将不会受到显著影响。

流动改性剂可以包括倍半硅氧烷。倍半硅氧烷是具有二氧化硅芯的纳米级无机材料，二氧化硅芯可以具有处于表面上的反应性官能团。倍半硅氧烷可以具有包括顶点处的硅原子以及互连氧原子的立方体或立方体状结构。每个硅原子可以共价地键合至侧链R基团。倍半硅氧烷(例如八聚(二甲基硅氧烷基)倍半硅氧烷(R₈Si₈O₁₂))在具有八个侧链R基团的核周围包括硅原子和氧原子的笼。每个R基团可以独立地为氢、羟基、烷基、芳基或烯基，其中，R基团可以包括1至12个碳原子以及一个或更多个杂原子(例如，氧、氮、磷、硅、卤素、或者包括至少一种前述物质的组合)。每个R基团可以独立地包括反应性基团，例如，醇、环氧基、酯、胺、酮、酮、醚、卤化物、或者包括至少一种前述物质的组合。每个R基团可以独立地包括硅烷醇、醇盐、氯化物、或者包括至少一种前述物质的组合。倍半硅氧烷可以包括三硅烷醇苯基POSS、十二苯基POSS、八异丁基POSS、八甲基POSS、或者包括至少一种前述物质的组合。倍半硅氧烷可以包括三硅烷醇苯基POSS。

可选地，可以使用含硅涂层例如有机官能烷氧基硅烷偶联剂来对填料中的一种或更多种进行表面处理。可以使用锆酸盐或钛酸盐偶联剂。此类偶联剂可以改进填料在电介质材料中的分散并且可以降低最终DRA的吸水性。基于填料复合物的重量，填料组分可包括5vol％至50vol％的微球和70vol％至30vol％的熔融无定形二氧化硅作为次要填料。

每种电介质材料可以独立地可选地包含对于使电介质材料耐火有用的一种或更多种阻燃剂。这些阻燃剂可以是卤代或非卤代的。阻燃剂可以以基于电介质材料的体积0vol％至30vol％的量存在于电介质材料中。

在实施方式中，阻燃剂是无机的并且以颗粒形式存在。示例性无机阻燃剂是金属水合物，其体积平均粒径例如为1nm至500nm，或1nm至200nm，或5nm至200nm，或10nm至200nm；替选地，体积平均粒径为500nm至15微米，例如1微米至5微米。金属水合物是诸如Mg、Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu、Ni或包括前述至少一种的组合的金属的水合物。尤其优选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、氢氧化铜或氢氧化镍中的至少一种；或者是铝酸钙，二水合石膏、硼酸锌或偏硼酸钡的水合物。可以使用这些水合物的复合物，例如，包含Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu或Ni中至少一者以及Mg的水合物。优选的复合金属水合物的分子式为MgMx(OH)y，其中M为Ca、Al、Fe、Zn、Ba、Cu或Ni，x为0.1至10，并且y为2至32。可以涂覆或以其他方式处理阻燃剂颗粒以改进分散性和其他属性。

替选地或除无机阻燃剂以外，可以使用有机阻燃剂。有机阻燃剂的实例包括：三聚氰胺氰脲酸盐/酯、细粒径三聚氰胺多磷酸盐/酯、各种其他含磷化合物如芳族次膦酸盐/酯、二次膦酸盐/酯、膦酸盐/酯和磷酸盐/酯、某些聚倍半硅氧烷、硅氧烷、以及卤代化合物如六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸(HET酸)、四溴邻苯二甲酸和二溴新戊二醇A阻燃剂(例如含溴的阻燃剂)。溴化阻燃剂的实例包括Saytex BT93W(亚乙基双四溴邻苯二甲酰亚胺)，Saytex 120(十四溴二苯并二苯氧基苯)和Saytex 102(十溴二苯醚)。

阻燃剂可以以20phr(每100份树脂的份数)至60phr，或30phr到45phr的量存在。阻燃剂可以与增效剂组合使用，例如卤化阻燃剂可以与诸如三氧化二锑的增效剂组合使用，含磷阻燃剂可以与诸如三聚氰胺的含氮化合物组合使用。

作为前述的补充，本文公开的电介质结构可以通过与结构形成同时(例如热塑性注塑模制)或者在结构形成之后(例如施加热/压力或超声能量/压力)直接热熔键合而固定至基板。

为了使在界面接触区域处的结合粘附最大化，结合上述键合方法使用底涂剂或粘合剂可能是有利的。底涂剂以最小厚度(埃至亚微米)改变基板的表面特性。底涂剂的目的是改变基板表面的化学性质，以实现电介质结构与基板之间更好的偶联(共价键)或相容性。由于底涂剂具有最小厚度，因此也具有最小的流动和间隙填充能力。粘合剂执行与底涂剂基本相同的功能，但是是以用于实现流动和间隙填充能力的较厚的层来执行。

由于底涂剂的最小厚度，因此不太需要与电介质结构的电介质属性匹配。相反，粘合剂的较大厚度可能需要更多地注意与电介质结构的电介质属性匹配以避免最终组装性能下降。

底涂剂可以是小的反应性分子，例如硅烷、锆酸酯和钛酸酯，并且在工业界被称为可从德国埃森的Evonik Industries AG的购得的Dynasylan，或者可从美国新泽西州巴约讷Kenrich Petrochemicals购得的Ken-React。底涂剂可以是较大的分子(低聚的或聚合的)，其涂覆厚度由其所涂覆的溶剂型溶液的固体含量确定。低聚底涂剂可以包括反应性官能团，例如乙烯基不饱和基团，其在存在热和自由基引发剂的情况下可以链延伸或交联至高分子量。合适的低聚物包括乙烯基封端的聚苯醚(其可从美国纽约州Selkirk的SABIC购得，名为Noryl)以及丁二烯-苯乙烯共聚物(其从美国宾夕法尼亚州Exton的Cray Valley/Total Petrochemicals购得，名为Ricon)。聚合底涂剂链在暴露于高于其玻璃化转变温度的温度时会软化，并有助于表面光滑，这将使空气滞留最小化。

粘合剂可以是经配制的上述低聚物的更厚的涂覆，或者更优选地是增溶的高聚物。此外，可以将反应性低聚物和非反应性聚合物的组合与自由基引发剂和可选的反应性助剂一起使用，以使低聚物交联最大化。可以选择高聚合物粘合材料以匹配电介质结构树脂成分的极性和溶解度参数，以使相容性最大化。替选地，可以使用酸碱对(例如：酸酐-胺)，前提是它们没有显示出组装性能的劣化。可溶且软化、流动和粘附的热塑性树脂包括：聚醚酰亚胺共聚物，其可从美国纽约州塞尔比克的萨比奇(Sabic)购得，名为Ultem；聚酰亚胺，其可从德国埃森的赢创工业公司(Evonik Industries AG)购得，名为PolyimideP84NT；氟化聚酰亚胺，其可从美国阿拉巴马州亨茨维尔的NeXolve购得，名为CP1。玻璃化转变温度高于260℃的材料可能更适合于可能需要进一步焊接处理的组件。流动和间隙填充所需的较粗的结合线可能需要粘合剂的电介质属性与电介质结构的更好的匹配。为了获得良好的匹配，可以针对粘合剂使用适合于电介质结构的填料。

底涂剂可以被涂覆到基板铜/银/金上，并使其就地固化。然后可以将电介质结构直接注射模制到涂有底涂剂的基板上，或者可以将预先形成的电介质结构热固定到基板上(例如，使用IR、摩擦或超声工艺)。在使用熔融塑料的热来激活粘合剂的直接注塑模制的情况下，可以将粘合剂涂覆到基板上。或者，如果在结合之前形成结构，则可以将粘合剂涂覆到基板或者预形成的电介质结构的底部。激活粘合剂所需的能量可以通过热空气、感应、摩擦或超声工艺施加。施加均匀一致压强的方法可以用来迫使激活的(软化的)粘合剂进入基板与电介质结构之间的间隙和其他裂纹中。

以下阐述本公开内容的非限制性方面。

方面1：一种电磁设备，包括：基板，其包括电介质层和第一导电层；至少一个电介质结构，其包括至少一种非气态电介质材料，所述非气态电介质材料形成从所述基板的第一侧向外延伸的第一电介质部分以及延伸到可选的过孔中的可选的第二电介质部分，所述第一电介质部分具有平均介电常数。至少一个电介质结构通过下述至少一者结合到所述基板：由于包括有逆行表面的至少一个互锁槽形成的所述第二电介质部分与所述基板之间的机械互锁；具有粗糙化表面的位于所述基板与所述电介质结构之间的中间层；或者位于所述电介质结构与所述基板之间的粘合材料。

方面2：根据方面1所述的设备，还包括至少一个过孔，所述至少一个过孔从所述基板的第一侧朝向相对的第二侧至少部分地穿过所述基板延伸。

方面3：根据前述方面中任一项或更多项所述的设备，包括所述机械互锁。

方面4：根据前述方面中任一项或更多项所述的设备，其中，存在所述中间层，并且其中，所述中间层的表面粗糙度由0.5微米至5微米的平均峰谷距离限定。

方面5：根据方面4所述的设备，其中，所述中间层是与所述第一导电层相同或不同的材料。

方面6：根据前述方面中任一项或更多项所述的设备，包括所述粘合层。

方面7：根据前述方面中任一项或更多项所述的设备，其中，所述EM设备包括介质谐振天线DRA，并且所述至少一个电介质结构是所述DRA的至少一部分。

方面8：一种制造前述方面中任一项或更多项所述的设备的方法，所述方法包括：将电介质复合物注塑模制到所述基板上以形成所述电介质结构。

方面9：根据方面8所述的方法，其中，所述电介质复合物包括热塑性聚合物。

方面10：根据方面9所述的方法，其中，在所述模制期间所述电介质复合物的注塑温度大于所述热塑性聚合物的熔融温度；优选地，所述注塑温度为40℃至220℃，或40℃至160℃，或100℃至220℃。

方面11：根据方面8至10中任一项或更多项所述的方法，其中，所述注塑模制期间的注塑压强为65kPa至350kPa。

方面12：根据方面8至11中任一项或更多项所述的方法，其中，在所述注塑模制后的模具温度为0℃至250℃，或23℃至200℃，并且可选地保持0.5分钟至10分钟。

方面13：根据方面8至12中任一项或更多项所述的方法，其中，所述注塑模制包括：在0.1秒至10秒，或0.5秒至5秒，或0.2秒至1秒内用所述电介质复合物填充所述模具。

方面14：根据方面8至13中任一项或更多项所述的方法，其中，在所述电介质结构与所述基板之间不存在可见的分层(即，相对于特定人类观察者的裸眼可见的分层)。

方面15：根据方面8至14中任一项或更多项所述的方法，还包括：通过蚀刻所述基板来形成所述机械互锁。

方面16：根据方面8至15中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述基板的导电层上形成所述中间层；其中，形成所述中间层可选地包括：将所述导电层暴露于氧化剂，其中，所述氧化剂优选地包括下述至少一者：HNO₃、H₂SO₄、AgNO₃、H₂O₂、HOCl、KOCl、KMnO₄或CH₃COOH。

方面17：根据方面8至16中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述注塑模制之前将粘合材料沉积到所述基板上。

方面18：根据方面8至17中任一项或更多项所述的方法，其中，所述电介质复合物包括电介质填料；其中，所述电介质填料具有多模态粒径。

方面19：根据方面18所述的方法，其中，所述电介质填料包括具有第一平均粒径的第一多个颗粒以及具有第二平均粒径的第二多个颗粒；其中，所述第一平均粒径是：大于或等于所述第二平均粒径的7倍，或者大于或等于所述第二平均粒径的10倍，或者所述第二平均粒径的7倍至20倍。

方面20：根据方面8至19中任一项或更多项所述的方法，其中，所述电介质复合物包括下述至少一者：流动改性剂、硅烷或阻燃剂。

方面21：根据方面8至20中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述注塑模制期间或之后向所述电介质复合物或所述基板中的至少一者上发射超声波。

方面22：根据方面8至20中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述注塑模制期间或之后向所述电介质复合物或所述基板中的至少一者上传递热能。

从前述所有内容中，将认识到，可以通过将本文公开的实施方式的要素与本文公开的另一实施方式的要素进行组合来实现本公开内容的许多变化，无论是否如在本文的公开内容中已经明确地描绘了这样的组合，这样的组合已经在本文中固有地公开，并且任何和所有这样的组合被认为落入所附权利要求的范围之内，并且进一步被认为落入本文所公开的公开内容的范围内。

在附图和说明书中，已经公开了示例实施方式，并且尽管可以采用特定的术语和/或尺寸，但是除非另有说明，否则它们仅是在一般的，示例性的和/或描述性的意义上使用，而不是出于限制的目的，因此本权利要求的范围不受限于此。当诸如层、膜、区域或其他描述的特征的元素被称为在另一元素“上”时，其可以直接在另一元素上，或者也可以存在中间元素。相反，当元素被称为“直接在”另一元素“上”时，不存在中间元素。术语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是使用术语第一、第二等来将一个元素与另一个元素区分开。术语“a”、“an”等的使用不表示数量限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。并且，提供了本文所提供的任何背景信息，以揭示申请人认为与本文公开的公开内容可能相关的信息。不需要旨在也不应解释为任何这样的背景信息构成了相对于本文公开的公开内容的实施方式的现有技术。

复合物、方法和制品可以替选地包含本文公开的任何合适的材料、步骤或组分，或者由本文公开的任何合适的材料、步骤或组分组成，或者基本上由本文公开的任何合适的材料、步骤或组分组成。复合物、方法和制品可以另外地或替选地被配制成不含或基本上不含另外不是实现复合物、方法和制品的功能或目的所必需的任何材料(或物质)、步骤或组分。

除非上下文另外明确指出，否则术语“或”意指“和/或”。穿过说明书对“实施方式”、“另一实施方式”、“一些实施方式”、“一个方面”等的引用意味着结合该实施方式描述的特定元素(例如，特征、结构、步骤或特性)包括在本文所述的至少实施方式中，并且可以存在或不存在于其他实施方式中。此外，应理解，所描述的要素可以在多个实施方案中以任何合适的方式组合。

除非本文中相反地指出，否则所有的测试标准都是截至本申请的申请日或者(如果要求优先权的话)其中出现测试标准的最早优先权申请的申请日生效的最新标准。

涉及相同组分或特性的所有范围的端点包括端点在内，可以独立组合，并且包括所有中间点和范围。例如，“至多25wt％。或5wt％至20wt％”的范围包括端点以及“5wt％至25wt％”的范围的所有中间值，诸如10wt％至23wt％，等等。本文所使用的术语“包括”不排除可能包括一个或更多个附加特征。术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。此外，包括“前述中的至少一者”或者“至少一种”的组合意指列表包括独立的各个要素，以及该列表中的两个或更多个要素的组合，以及该列表中的至少一个要素与未提名的相似要素的组合。

所有引用的专利、专利申请和其他参考文献通过引用全文并入本文。但是如果本申请的术语与引用的参考文献的术语矛盾或冲突，本申请的术语优先于引用文献的冲突的术语。

Claims (21)

1.一种电磁EM设备，包括：

基板，其包括电介质层和第一导电层；

至少一个电介质结构，其包括至少一种非气态电介质材料，所述非气态电介质材料形成从所述基板的第一侧向外延伸的第一电介质部分以及延伸到可选的过孔中的可选的第二电介质部分，所述第一电介质部分具有平均介电常数；

其中，所述至少一个电介质结构通过以下至少一者结合到所述基板：

由于包括有逆行表面的至少一个互锁槽而形成的所述第二电介质部分与所述基板之间的机械互锁；

具有粗糙化表面的位于所述基板与所述电介质结构之间的中间层；或者

位于所述电介质结构与所述基板之间的粘合材料。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括至少一个过孔，所述至少一个过孔从所述基板的第一侧朝向相对的第二侧至少部分地穿过所述基板延伸。

3.根据前述权利要求中任一项或更多项所述的设备，包括所述机械互锁。

4.根据前述权利要求中任一项或更多项所述的设备，其中，存在所述中间层，并且其中，所述中间层具有由0.5微米至5微米的平均峰谷距离限定的表面粗糙度。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述中间层是与所述第一导电层相同或不同的材料。

6.根据前述权利要求中任一项或更多项所述的设备，包括粘合层。

7.根据前述权利要求中任一项或更多项所述的设备，其中，所述EM设备包括介质谐振器天线DRA，并且所述至少一个电介质结构是所述DRA的至少一部分。

8.一种制造前述权利要求中任一项或更多项所述的设备的方法，所述方法包括：

将电介质复合物注塑模制到所述基板上以形成所述设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电介质复合物包括热塑性聚合物。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述模制期间所述电介质复合物的注塑温度大于所述热塑性聚合物的熔融温度；优选地，所述注塑温度为40℃至220℃，或40℃至160℃，或100℃至220℃。

11.根据权利要求8至10中任一项或更多项所述的方法，其中，所述注塑模制期间的注塑压强为65kPa至350kPa。

12.根据权利要求8至11中任一项或更多项所述的方法，其中，所述注塑模制之后的模具温度为0℃至250℃，或23℃至200℃，并且可选地保持0.5分钟至10分钟。

13.根据权利要求8至12中任一项或更多项所述的方法，其中，所述注塑模制包括：在0.1秒至10秒，或0.5秒至5秒，或0.2秒至1秒内用所述电介质复合物填充模具。

14.根据权利要求8至13中任一项或更多项所述的方法，其中，在所述电介质结构与所述基板之间不存在可见的分层。

15.根据权利要求8至14中任一项或更多项所述的方法，还包括：通过蚀刻所述基板来形成所述机械互锁。

16.根据权利要求8至15中任一项或更多项所述的方法，还包括在所述基板的导电层上形成所述中间层；其中，形成所述中间层可选地包括将所述导电层暴露于氧化剂，其中，所述氧化剂优选地包括下述至少一者：HNO₃、H₂SO₄、AgNO₃、H₂O₂、HOCl、KOCl、KMnO₄或CH₃COOH。

17.根据权利要求8至16中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述注塑模制之前将粘合材料沉积到所述基板上。

18.根据权利要求8至17中任一项或更多项所述的方法，其中，所述电介质复合物包括电介质填料；其中，所述电介质填料具有多模态粒径。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述电介质填料包括具有第一平均粒径的第一多个颗粒以及具有第二平均粒径的第二多个颗粒；其中，所述第一平均粒径是：大于或等于所述第二平均粒径的7倍，或者大于或等于所述第二平均粒径的10倍，或者所述第二平均粒径的7倍至20倍。

20.根据权利要求8至19中任一项或更多项所述的方法，其中，所述电介质复合物包括下述至少一者：流动改性剂、硅烷或阻燃剂。

21.根据权利要求8至20中任一项或更多项所述的方法，还包括：在所述注塑模制期间或之后将超声波发射到所述电介质复合物或所述基板中至少一者上。

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