JP2020536402A - 低挿入損失ｒｆ伝送線路 - Google Patents

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Abstract

本発明は、光画定可能なガラスセラミック基板に電気エアギャップ又は他の低損失低コストＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振フィルタを作成する方法を含む。寄生電子信号、ＲＦ信号、差動電圧上昇及び浮動接地が、光画定可能なガラス基板上の電気分離及び接地面構造の製作によって分離した電子デバイスの性能を阻害及び劣化させるのを防止するために、ＲＦフィルタに隣接して又は下方に接地面が使用されてよい。

Description

関連出願の相互参照
なし
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
なし
本発明は、同じ基板上のＲＦデバイス間のインピーダンス整合をとることに関する。伝送線路の最大１００％の接触／支持を有するセラミック／ガラス支持受けを伴う低挿入損失伝送線路及び関連デバイス（フィルタ）。
本発明の範囲を限定することなく、その背景をインピーダンス整合に関して記載する。
そのような一例が、Rajagopalan, et al.に発行された、"Adaptive impedance matching interface"という名称の、米国特許第９，８１９，９９１号明細書に教示されている。これらの発明者らは、データインタフェースコネクタ、アプリケーションプロセッサ及びインタフェース回路網を含む、装置を教示すると書かれている。インタフェース回路網は、アプリケーションプロセッサとデータインタフェースコネクタとの間に接続されると書かれており、そこでデータインタフェース回路網は、信号のうち１つの信号性質の変化であって、データインタフェースコネクタとメディア消費デバイスとの間のインピーダンス不整合によって生じる変化を測定する。アプリケーションプロセッサは、インタフェース回路網からの信号性質設定に応じて、信号のうち次の１つの信号性質を調整して調整済み信号を得ると書かれている、又はメディア消費デバイスに調整済み信号を送ることができる。
別のそのような例が、Desclos, et al.に発行された"Active antenna adapted for impedance matching and band switching using a shared component"という名称の、米国特許第９，７５５，３０５号明細書に教示されている。簡潔には、これらの発明者らは、共用同調型部品を使用して、例えば、同調型コンデンサ又は他の同調型部品などの共用同調型部品を使用して、アンテナのアクティブインピーダンス整合及び帯域切替を提供するように適合されるアクティブアンテナ及び関連回路トポロジを教示すると書かれている。アンテナは、低コスト且つ効果的なアクティブアンテナソリューションを提供すると書かれており、例えば、１又は２以上の受動部品がさらに活用されて、第１の周波数から第２の所望の周波数へのアンテナの帯域切替を設計することができる。
しかしながら、これらの進歩にもかかわらず、コンパクトな低損失ＲＦ伝送線路及び関連デバイス（フィルタ）の必要性が残る。
米国特許第９，８１９，９９１号明細書 米国特許第９，７５５，３０５号明細書
一実施形態において、本発明は、機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスを作製する方法であって、感光性ガラス基板に１又は２以上の伝送線路構造を形成する１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングするステップと、感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部をガラス結晶基板に変換するステップと、ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、電気伝導チャネルを伴う１又は２以上の伝送線路構造の設計レイアウト下に１又は２以上のトレンチ及び機械的支持体を形成するステップと、１又は２以上の導電性伝送線路、接地面及び１又は２以上の入出力チャネルを形成する１又は２以上の金属又は金属媒体を印刷する又は堆積させるステップであり、金属がＲＦ伝送線路デバイスを形成する回路網に接続され、且つ導電性伝送線路の少なくとも１つが機械的支持体によって機械的に支持されるステップとを含む方法を含む。一態様では、デバイスは、金属又は金属媒体を伴う導電性伝送線路、接地面及び入出力チャネルのうち少なくとも１つの全部又は一部を覆う被覆又は蓋で覆われており、金属又は金属媒体を接地（ground）に接続するステップをさらに含む。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１００％以下である１又は２以上の導電性伝送線路下の低損失正接機械的及び熱安定化構造である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の５０％未満の下（under）の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１０％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、ガラスクラッドを伴う一体型セラミックコアを伴う支持受けを形成する。別の態様では、支持受けは、受けの体積の４０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の２０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の１０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の５％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスは、バンドパス、シャントローパス、ハイパス又はノッチである。別の態様では、金属又は金属媒体は、チタン、チタン−タングステン、クロム、銅、ニッケル、金、パラジウム又は銀の少なくとも１つを含む。別の態様では、エッチングするステップは、基板と１又は２以上の導電性伝送線路との間にエアギャップを形成しており、構造は１又は２以上のＲＦ電子素子に接続される。別の態様では、トレンチに隣接したガラス結晶基板はセラミック相に変換される。別の態様では、金属は、表面、埋込コンタクト、ブラインドバイア、ガラスバイア、直線コンタクト、矩形コンタクト、多角形コンタクト又は円形コンタクトを通して回路網に接続される。別の態様では、感光性ガラス基板は、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏで、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３で、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、３５〜７６重量％のシリカ、３〜１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３〜１重量％のＡｇ２Ｏ、８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ及び０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、光画定可能なガラス基板が少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む；光画定可能なガラス基板が０．００３〜１重量％のＡｕ２Ｏを含む；光画定可能なガラス基板が、１〜１８重量％の、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を含む；並びに露光部分と上記未露光部分の異方性エッチング比が１０〜２０：１；２１〜２９：１；３０〜４５：１；２０〜４０：１；４１〜４５：１；及び３０〜５０：１の少なくとも１つであってもよい、の少なくとも１つである。別の態様では、感光性ガラス基板は、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、３０Ｇｈｚで０．４ｄＢ／ｃｍ未満の損失を有する。別の態様では、本方法は、本方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴（feature）に形成するステップをさらに含む。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、ＲＦ交差指形共振構造の接触面積の１０％未満の下に機械的支持体を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、接触面積の５％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有するＲＦフィルタ線路である。
別の実施形態において、本発明は、機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスを作製する方法であって、感光性ガラス基板に電気伝導チャネルを伴う１又は２以上の伝送線路構造を形成する１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングするステップと、感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換してガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、機械的支持デバイスを形成するステップと、１又は２以上の導電性交差指形伝送線路、接地面及び入出力チャネルを１又は２以上の金属で被覆するステップであり、金属が回路網に接続されるステップとを含む方法を含む。一態様では、本方法は、本方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む。一態様では、デバイスは、金属又は金属媒体を伴う導電性伝送線路、接地面及び入出力チャネルのうち少なくとも１つの全部又は一部を覆う被覆又は蓋で覆われており、金属又は金属媒体を接地に接続するステップをさらに含む。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１００％以下である１又は２以上の導電性伝送線路下の低損失正接機械的及び熱安定化構造である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の５０％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１０％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、ガラスクラッドを伴う一体型セラミックコアを伴う支持受けを形成する。別の態様では、支持受けは、受けの体積の４０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の２０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の１０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の５％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスは、バンドパス、シャントローパス、ハイパス又はノッチである。別の態様では、金属又は金属媒体は、チタン、チタン−タングステン、クロム、銅、ニッケル、金、パラジウム又は銀の少なくとも１つを含む。別の態様では、エッチングするステップは、基板と１又は２以上の導電性伝送線路との間にエアギャップを形成しており、構造は１又は２以上のＲＦ電子素子に接続される。別の態様では、トレンチに隣接したガラス結晶基板はセラミック相に変換される。別の態様では、金属は、表面、埋込コンタクト、ブラインドバイア、ガラスバイア、直線コンタクト、矩形コンタクト、多角形コンタクト又は円形コンタクトを通して回路網に接続される。別の態様では、感光性ガラス基板は、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏで、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３で、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、３５〜７６重量％のシリカ、３〜１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３〜１重量％のＡｇ２Ｏ、８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ及び０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、光画定可能なガラス基板が少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む；光画定可能なガラス基板が０．００３〜１重量％のＡｕ２Ｏを含む；光画定可能なガラス基板が、１〜１８重量％の、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を含む；並びに露光部分と上記未露光部分の異方性エッチング比が１０〜２０：１；２１〜２９：１；３０〜４５：１；２０〜４０：１；４１〜４５：１；及び３０〜５０：１の少なくとも１つであってもよい、の少なくとも１つである。別の態様では、感光性ガラス基板は、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、３０Ｇｈｚで０．４ｄＢ／ｃｍ未満の損失を有する。別の態様では、本方法は、本方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、ＲＦ交差指形共振構造の接触面積の１０％未満の下に機械的支持体を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、接触面積の５％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有するＲＦフィルタ線路である。
別の実施形態において、本発明は、エッチングされたウェルにおけるガラス受け上の１又は２以上の伝送線路構造及び１又は２以上の伝送線路構造から分離されてアンテナを形成する１又は２以上の接地を備えるアンテナを含む。一態様では、デバイスは、金属又は金属媒体を伴う導電性伝送線路、接地面及び入出力チャネルのうち少なくとも１つの全部又は一部を覆う被覆又は蓋で覆われており、金属又は金属媒体を接地に接続することをさらに含む。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１００％以下である１又は２以上の導電性伝送線路下の低損失正接機械的及び熱安定化構造である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の５０％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１０％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下の低損失正接機械的支持体である。別の態様では、機械的支持体は、ガラスクラッドを伴う一体型セラミックコアを伴う支持受けを形成する。別の態様では、支持受けは、受けの体積の４０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の２０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の１０％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、支持受けは、支持受けの体積の５％未満であるガラスクラッドを有する。別の態様では、機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスは、バンドパス、シャントローパス、ハイパス又はノッチである。別の態様では、金属又は金属媒体は、チタン、チタン−タングステン、クロム、銅、ニッケル、金、パラジウム又は銀の少なくとも１つを含む。別の態様では、エッチングするステップは、基板と１又は２以上の導電性伝送線路との間にエアギャップを形成しており、構造は１又は２以上のＲＦ電子素子に接続される。別の態様では、トレンチに隣接したガラス結晶基板はセラミック相に変換される。別の態様では、金属は、表面、埋込コンタクト、ブラインドバイア、ガラスバイア、直線コンタクト、矩形コンタクト、多角形コンタクト又は円形コンタクトを通して回路網に接続される。別の態様では、感光性ガラス基板は、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏで、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３で、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、３５〜７６重量％のシリカ、３〜１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３〜１重量％のＡｇ２Ｏ、８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ及び０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、光画定可能なガラス基板が少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む；光画定可能なガラス基板が０．００３〜１重量％のＡｕ２Ｏを含む；光画定可能なガラス基板が、１〜１８重量％の、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を含む；並びに露光部分と上記未露光部分の異方性エッチング比が１０〜２０：１；２１〜２９：１；３０〜４５：１；２０〜４０：１；４１〜４５：１；及び３０〜５０：１の少なくとも１つであってもよい、の少なくとも１つである。別の態様では、感光性ガラス基板は、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、３０Ｇｈｚで０．４ｄＢ／ｃｍ未満の損失を有する。別の態様では、本方法は、本方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、ＲＦ交差指形共振構造の接触面積の１０％未満の下に機械的支持体を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、接触面積の５％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路デバイスは、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有するＲＦフィルタ線路である。
本発明の特徴及び利点のより完全な理解のために、ここで添付の図と共に本発明の詳細な説明を参照する。
従来の伝送線路の横断面を図示する。 伝送線路インダクタ／アンテナの概略図を示す。 従来のコプレーナ伝送線路分路コンデンサのための概略図を示す。 従来のコプレーナ伝送線路直列コンデンサのための概略図を示す。 従来のコプレーナ伝送線路直列インダクタのための概略図を示す。 伝送線路丸孔フィルタのための概略図を示す。 伝送線路矩形孔中心フィルタのための概略図を示す。フィルタのための方程式はWadellの３５０〜３７０頁に見つけることができる。 伝送線路ベースのローパスフィルタのための概略図を示す。 端接続伝送線路フィルタのための概略図を示す。 接続伝送線路フィルタのための概略図を示す。 ガラス／セラミック支持伝送線路の画像を示す。 ガラスセラミック支持体を伴う低損失伝送線路の概略図を示す。 本発明を使用して作製されるパッチアンテナを図示する。
本発明の様々な実施形態の作製及び使用を以下に詳細に説明するが、本発明が、多種多様な具体的な局面で具現化されることができる多くの応用可能な発明概念を提供することが認められるべきである。本明細書で説明する具体的な実施形態は単に本発明を作製及び使用する具体的な方法の例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の理解を容易にするために、幾つかの用語を以下に定義する。本明細書で定義する用語は、本発明に関する当業者によって通例理解される意味を有する。「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」などの用語は、単数の実体だけを指すのでなく、例示のために使用され得る具体例の一般分類を含むと意図される。本明細書における技術用語は、本発明の具体的な実施形態を記載するために使用されるが、それらの使用法は、請求項において概説される場合を除いて、本発明を限定しない。
一実施形態において、本発明は、機械安定化ＲＦ伝送線路を作製する方法であって、１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングして、電気伝導チャネルを伴う線形、曲面、矩形、フラクタル又は他のパターン化構造の１又は２以上の組合せを形成するステップを含む方法を含む。ＲＦ伝送線路の設計に応じて、それは、低損失伝送線路、インダクタ、コンデンサ、フィルタ又はアンテナであることができる。
ここで概して、感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光することと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱することと、感光性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換してガラス結晶基板を形成することと、ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、機械的支持デバイスを形成することと、１又は２以上の導電性伝送線路、接地面及び入出力チャネルを１又は２以上の金属で被覆することであって、金属が回路網に接続されることとによって、感光性ガラス基板にＲＦ伝送線路デバイスが作製されることができる。
一態様では、デバイスは、金属又は金属媒体を伴う外部電気分離構造の全部又は一部を覆う蓋で覆われており、金属又は金属媒体を接地に接続することをさらに含む。別の態様では、ＲＦフィルタ（ＲＦ伝送線路フィルタ（バンドパス、ローパス、ハイパス、シャント又はノッチ））は、支持受けと伝送線路との間の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の１００％以下の下に機械的及び熱安定化低損失正接構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の５０％未満の下に機械的支持体を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の５％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の１％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、金属被覆がＲＦ伝送線路を形成する。
別の態様では、ＲＦ伝送線路は、他のＲＦ又はＤＣ電子デバイスへの電気的接続を伴う線形、曲面、矩形、フラクタル又は他のパターン化構造である。別の態様では、ＲＦ伝送線路上の金属線が、チタン、チタン−タングステン、クロム、銅、ニッケル、金、パラジウム又は銀から構成される。別の態様では、エッチングするステップは、基板と、線形、曲面、矩形、フラクタル又は他のパターン化構造であるＲＦ伝送線路との間にエアギャップを形成しており、構造は他のＲＦ電子素子に接続される。別の態様では、トレンチに隣接したガラス結晶基板もセラミック相に変換されてもよい。別の態様では、１又は２以上の金属は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｐｔ又はＰｄから選択される。別の態様では、金属は、表面、埋込コンタクト、ブラインドバイア、ガラスバイア、直線コンタクト、矩形コンタクト、多角形コンタクト又は円形コンタクトを通して回路網に接続される。
別の態様では、感光性ガラス基板は、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏで、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３で、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、３５〜７６重量％のシリカ、３〜１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３〜１重量％のＡｇ２Ｏ、８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ及び０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である。別の態様では、感光性ガラス基板は、光画定可能なガラス基板が少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む；光画定可能なガラス基板が０．００３〜１重量％のＡｕ２Ｏを含む；光画定可能なガラス基板が、１〜１８重量％の、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を含む；並びに露光部分と上記未露光部分の異方性エッチング比が１０〜２０：１；２１〜２９：１；３０〜４５：１；２０〜４０：１；４１〜４５：１；及び３０〜５０：１の少なくとも１つであってもよい、の少なくとも１つである。別の態様では、感光性ガラス基板は、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である。別の態様では、ＲＦ伝送は、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有する。別の態様では、本方法は、ＲＦ機械的及び熱安定化低損失伝送線路構造を送信情報、バンドパス、ローパス、ハイパス、シャント又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む。
別の実施形態において、本発明は、１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングして、感光性ガラス基板に電気伝導チャネルを伴う１又は２以上の交差指形構造を形成するステップと、感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光するステップと、感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱するステップと、感光性ガラス基板を冷却して、露光されたガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換してガラス結晶基板を形成するステップと、ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、機械的支持デバイスを形成するステップと、１又は２以上の導電性交差指形伝送線路、接地面及び入出力チャネルを１又は２以上の金属で被覆するステップと、１又は２以上の導電性ＲＦ伝送線路の全部又は一部を金属媒体で被覆するステップであって、金属が回路網に接続されるステップとを含む方法によって作製される機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスを含む。一態様では、デバイスは、金属又は金属媒体を伴う外部電気分離構造の全部又は一部の蓋被覆で覆われており、金属又は金属媒体を接地に接続することをさらに含む。
本発明は、ＲＦ伝送線路、ＲＦフィルタ、ＲＦインダクタ、ＲＦコンデンサ、ＲＦカプラ及び／又はＲＦアンテナを含む、ＲＦ伝送素子である低挿入損失伝送線路を作成することに関する。これらのデバイスは、特に長距離伝送システムのポータブルのための効率的ＲＦ通信システムの将来にとって重要なデバイスであるコンパクトな低損失且つ費用効果的ＲＦ素子にされることができる。感光性ガラス構造が、他の素子、システム又はサブシステムと併せて集積電子素子などの幾つかの微細加工及び微細製作プロセスのために提案されてきた。半導体、絶縁又は導電性基板への薄膜アディティブ法を使用する半導体微細製作は、低歩留り及び性能の高変動性により高価である。付加マイクロ伝送の一例を論文Semiconductor Microfabrication Processes by Tian et al.に見ることができるが、高価な資本設備、一般に各々１００万ドル以上を要するフォトリソグラフィ及び反応性イオンエッチング又はイオンビームミリングツールに依存し、且つさらに数１００万〜数１０億を要するウルトラクリーンな高生産シリコン製作施設を必要とする。本発明は、費用効果的なガラスセラミック電子個別デバイスを、又は低損失でＲＦ周波数に対する均一な応答のための受動デバイスのアレイとして提供する。
伝送線路に対する特性インピーダンスは方程式１で与えられる。我々の低損失伝送線路の場合、線路の幅は２μｍ〜１，０００μｍ間で変化することができるが、典型的には２００μｍである。接地面の上方の伝送線路の高さは接地面の上方に２０μｍ〜１，０００μｍ間で変化することができるが、典型的には２００μｍである。これは、設計者が低損失及びインピーダンス整合のための５０オーム伝送線路を作り出すことを許容する。一例が、接地面の上方に約６．５μｍである２０μｍ幅の伝送線路であり、伝送線路はガラス／セラミックによって構造の５％が支持される。ガラスセラミックは、ガラスよりおおよそ３０％程度少ない誘電率を有し、そして構造の残りは、１の誘電率及び０の損失正接の空気を有する。これは１．３の平均ｅｅｆｆをもたらし、結果として５０．２オームのインピーダンス及び非常に低い損失正接となる。
ＲＦ伝送線路は、ＲＦエレクトロニクスにおいて最も一般的なデバイス構造の１つである。従来のＲＦ伝送線路は、金属を精密加工することによって作製され、そして表面仕上げのために電解研磨されて、支持誘電材料を有しない自立ＲＦ素子／伝送線路を生産する。従来の薄膜又は付加製造技術を使用することで、機械的又は寸法的に安定していない伝送線路素子を生産することになる。機械的又は寸法不安定は、信号を伝送する又はフィルタとして作用するための伝送線路素子を生産するために、石英などの固体誘電体基板の使用を強いて、３ｄＢをかなり上回る大挿入損失を生じさせた。このレベルの損失は、伝送デバイスとしての又は商用セルラ通信市場におけるパスフィルタとしての伝送線路の使用を妨げた。本発明は、光画定可能なガラスセラミック基板にデータを伝送する伝送線路、フィルタ、アンテナ又は他のＲＦデバイスを作成するために使用されることができるコンパクトなＲＦ伝送を製作する方法を含む。本発明を生産するために、本発明者らは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス及び光学イメージングのための新規なパッケージング及び基板材料としてガラスセラミック（APEX（登録商標）ガラスセラミック）を開発した。APEX（登録商標）ガラスセラミックは単純な３ステッププロセスで第一世代半導体機器を使用して加工され、そして最終材料は、ガラスかセラミックに仕上げられる又はガラスとセラミックの両方の領域を含むことができる。光画定可能なガラスは、多種多様なマイクロシステム部品の製作に対する幾つかの利点を有する。
これらのガラスにより、従来の半導体処理機器を使用して微細構造が比較的安価に生産されてきた。一般に、ガラスは、高温度安定性、良好な機械的及び電気的性質を有し、且つプラスチック及び多くの金属より良好な耐薬品性を有する。フォトエッチング可能なガラスが、微量の銀イオンを含有するリチウム−アルミニウム−シリケートガラスから構成される。酸化セリウムの吸収帯内のＵＶ光に露光されると、酸化セリウムは増感剤として作用して、光子を吸収し且つ電子を失って、例えば、隣接する酸化銀を還元して銀原子を形成させる。例えば、
Ｃｅ３＋＋Ａｇ＋＝Ｃｅ４＋＋Ａｇ０
銀原子は、焼成プロセス中に銀ナノクラスタに凝集して、周囲のガラスの結晶化のための核形成部位を誘発する。マスクを通してＵＶ光に露光された場合、ガラスの露光領域だけが続く熱処理中に結晶化することになる。
この熱処理は、ガラス転移温度に近い温度（例えば空気中で４６５°Ｃより高い）で実施されなければならない。結晶相は、未露光のガラス質の非晶領域より、フッ化水素酸（ＨＦ，hydrofluoric acid）などのエッチング液に溶解する。結晶領域は、１０％ＨＦ中で非晶領域より２０倍を超えて速くエッチングして、露光領域が除去されるときに約２０：１の壁傾斜比の微細構造を可能にした。関連部分が参照により本明細書に組み込まれる、T.R. Dietrich, et al., "Fabrication Technologies for Microsystems utilizing Photoetchable Glass", Microelectronic Engineering 30,497 (1996)を参照されたい。
本明細書で使用する場合、用語「APEX（登録商標）ガラスセラミック」、「APEXガラス」又は単に「APEX」は、本発明のガラスセラミック組成物の一実施形態を表すために使用される。APEX組成物は、その拡張性能として３つの主要なメカニズムを提供する：（１）より多量の銀が、粒界でより速くエッチングされる、より小さなセラミック結晶の形成に至る、（２）シリカ含有量（ＨＦ酸によってエッチングされる主体）の減少が未露光材料の不所望のエッチングを減少させる、並びに（３）アルカリ金属及び酸化ホウ素のより高い総重量パーセントが製造時に一層均質なガラスを生産する。
本発明は、使用されるガラスセラミック材料に機械的安定化及び電気分離を伴う交差指形構造を形成する際に使用するためのAPEXガラス構造の低損失ＲＦフィルタ構造を製作するための方法を含む。本発明は、ガラスセラミック基板の複数の平面に作成する交差指形構造を含んでおり、そのようなプロセスは、（ａ）基板の向きかエネルギー源の向きかを変えることによって暴露が様々な角度で発生するような励起エネルギーへの暴露、（ｂ）焼成ステップ及び（ｃ）エッチングステップを利用する。機械安定化構造は、大抵のガラス、セラミック又はシリコン基板に作成するのが、実行不可能でなくとも、困難である。本発明は、ガラスセラミック基板に対して垂直面にも水平面にもそのような構造を作成する能力を創出した。
ガラスのセラミック化は、APEXガラス基板の領域を３１０ｎｍ光のおおよそ２０Ｊ／ｃｍ２に露光することによって達成される。一実施形態において、本発明は、異径を持つ各種の同心円を含む石英／クロムマスクを提供する。
本発明は、感光性ガラスに製作又は接続される異なる電子デバイスを接続する機械安定化交差指形共振構造を使用してコンパクトで効率的なＲＦフィルタを製作するための方法を含む。感光性ガラス基板は、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏで、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３で、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２を含むがこれに限定されない多数の組成変動を有することができる。この及び他の種々の組成物は一般にAPEXガラスと称される。
露光部分は、ガラス基板をガラス転移温度に近い温度に加熱することによって結晶材料に変換されてもよい。フッ化水素（ＨＦ）酸などのエッチング液中でガラス基板をエッチングするとき、ガラスが広域スペクトル中間紫外線（約３０８〜３１２ｎｍ）投光ランプに露光されて、少なくとも３０：１のアスペクト比を有する成形ガラス構造を提供する、及びレンズ形状のガラス構造を提供すると、露光部分と未露光部分の異方性エッチング比は少なくとも３０：１である。露光されたガラスは次いで、典型的には２ステッププロセス、すなわち銀イオンの銀ナノ粒子への凝集のため、１０分〜２時間の間にわたって４２０°Ｃ〜５２０°Ｃ間に加熱される温度範囲、及び銀ナノ粒子の周辺に酸化リチウムが形成することを許容する、１０分と２時間との間にわたって５２０°Ｃ〜６２０°Ｃ間に加熱される温度範囲で焼成される。ガラス板は次いでエッチングされる。ガラス基板は、典型的には５容量％〜１０容量％の、ＨＦ液の、エッチング液中でエッチングされており、未露光部分に対する露光部分のエッチング比は少なくとも３０：１である。薄膜アディティブ及びサブトラクティブ法を通じて機械的及び熱安定化交差指形共振構造を作成することは、一般の処理手法を必要とする。
図１は、基板１２、誘電体１４及び導体１６を含む従来の伝送線路１０の横断面を図示する。
図２は、本発明を使用して作製されることができる円形、正方形及び多角形状を含む、様々な構成の伝送線路インダクタ／アンテナ１０の概略上面図を示す。
図３は、本発明を使用して作製されることができる従来のコプレーナ伝送線路分路コンデンサ２０のための概略図であり、左に基本構成を、右に電気回路図を示す。
図４は、本発明を使用して作製されることができる従来のコプレーナ伝送線路直列コンデンサ３０のための概略図であり、左に基本構成を、右に電気回路図を示す。
図５は、本発明を使用して作製されることができる従来のコプレーナ伝送線路直列インダクタ４０のための概略図であり、左に基本構成を、右に電気回路図を示す。
図６は、本発明を使用して作製されることができる伝送線路丸孔フィルタ５０のための概略図であり、左に基本構成を、右に電気回路図を示す。
図７は、本発明を使用して作製されることができる伝送線路矩形孔中心フィルタ６０のための概略図であり、左に基本構成を、右に電気回路図を示す。フィルタのための方程式はWadell３５０〜３７０頁に見つけることができる。
図８は、本発明を使用して作製されることができる伝送線路ベースのローパスフィルタ７０のための概略図であり、上に基本構成を、下に電気回路図を示す。
図９は、本発明を使用して作製されることができる端接続伝送線路フィルタ８０のための概略図であり、上に基本構成を、下に電気回路図を示す。
図１０は、本発明を使用して作製されることができる接続伝送線路フィルタ９０のための概略図を示す。接続伝送線路フィルタ９０は入力ポート１（９２）及びポート２（９４）を含み、入力ポート１（９２）は線路１を形成し且つポート３（９６）と電気通信している。ポート４（９８）はポート２（９４）と線路２を介して電気通信している。線路１及び２は距離Ｓだけ分離され、そして線路１及び２の各々は幅Ｗを有する。本実施形態において、ポート１（９２）及びポート（２）９４は間に９０度角度を形成し、ポート３（９６）及びポート４（９８）も同様である。ポート４（９８）が線路１におけるパルスに弱接続される一方、ポート２（９４）は線路１への強接続を有する。接地面下フィルタが線路下に設けられる。
図１１は、ガラス／セラミック支持伝送線路１００の画像を示す。ガラス／セラミック支持伝送線路１００は、銅金属自由空間終端１０２、周期ガラス／セラミック支持体を伴うアンダーカットエッチング１０４及びガラスセラミック支持体１０６に関して図示される。
単一ウエハ上に多くのＲＦ伝送線路ダイ（die）があり、ダイの具体数はウエハ径の関数である。基板は直径が６”であり、そして３１０ｎｍ光のおおよそ２０Ｊ／ｃｍ２で露光される。図１２は、ガラスセラミック支持体を伴う低損失伝送線路１１０の詳細な等角図を示す。図１２において、幅が２００μｍ〜５μｍ（一部の場合には５０μｍ）にわたる２つの矩形の頂部接地面構造１１２ａ、１１２ｂが図示されており、頂部接地面構造１１２ａ、１１２ｂは伝送線路１１４（例えば、銅又は他の導電材料）と同じ長さである。伝送線路１１４は、幅が１，０００μｍ〜５μｍ（一部の場合には幅が２００μｍ）にわたることができ且つ厚さが５０μｍ〜１μｍ（一部の場合には１０μｍ厚）にわたることができる。伝送線路１１４は、ガラスセラミック受け１１６によって支持される。受け１１６の内部は光画定可能なガラスのセラミック相である。受けは、厚さが２００μｍ〜５μｍにわたり、そして（一部の場合には１００μｍ厚）であることができる。受け１１６のガラス相は、受けの外部厚さの２％〜９０％（一部の場合には外部受けの２０％）にわたることができる。一例として、１０μｍガラス受け１１４は、伝送線路１１４の支持受けとして２μｍのガラス相を伴うガラス／セラミック受けを形成することに対して６μｍのセラミック相中心を有するであろう。セラミックコアは、ガラスより３０％少ない損失正接及び誘電率を有することができる。ガラス厚は７５０μｍ〜５０μｍ（一部の場合には２００μｍ）にわたる。頂部銅接地面１１２ａ、１１２ｂは２００μｍ〜５μｍ（一部の場合には３０μｍ）にわたる。銅充填バイア１１８は、直径が２００μｍ〜５μｍ（一部の場合には５０μｍ径）にわたり、そして頂部接地面構造１１２ａ、１１２ｂを底部接地面１２０（例えば、銅又は他の導電材料）と接続する。
図１２の一変形において、本発明は、エッチングされたウェルにおけるガラス又は金属受け上の１又は２以上の空洞構造及び１又は２以上の伝送線路構造から分離されてアンテナを形成する１又は２以上の接地を備えるアンテナでもある。
別の態様では、ＲＦフィルタ（ＲＦ伝送線路フィルタ（バンドパス、ローパス、ハイパス、シャント又はノッチ））は、支持受けと伝送線路との間の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の１００％以下の下に機械的及び熱安定化低損失正接構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、その下に機械的支持体を有しており、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の５０％未満である。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の５％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。別の態様では、ＲＦ伝送線路は、支持受けと伝送線路の接触面積が大部分は光画定可能なガラスにおけるセラミック相であるＲＦ伝送線路構造の接触面積の１％未満の下に機械的及び熱安定化構造を有する。基板と接触していない領域は空気か真空である。伝送線路がデータを通信する又はフィルタを形成するところである。
ウエハは次いで不活性ガス（例えば、アルゴン）下で、銀イオンの銀ナノ粒子への凝集のため、１０分〜２時間の間にわたって４２０°Ｃ〜５２０°Ｃ間に加熱される温度範囲、及び銀ナノ粒子の周辺に酸化リチウムが形成することを許容する、１０分と２時間との間にわたって５２０°Ｃ〜６２０°Ｃ間に加熱される温度範囲で焼鈍される。ウエハは次いで、ＣＶＤを使用して２００Åと１０，０００Åとの間の厚さのチタン及び２００Åと１０，０００Åとの間の厚さの銅で被覆される。ウエハは次いでフォトレジストで被覆され、そして交差指形共振及び接地面パターンに露光される。交差指形伝送線路共振パターン及び接地面（スルーガラスバイアによって接続される正面及び背面金属化）を伴うウエハ並びに電気接触パッドがフォトレジストにパターン化される。ウエハは次いで銅電気めっき槽に入れられ、銅が０．５μｍと２０μｍとの間の厚さ、好ましくは１０ミクロンに堆積される。フォトレジストは次いで除去されて、銅被覆チタン交差指形伝送線路共振構造及び接地面を残し、そしていかなる不要な残りのシード層も任意の数の確立した技術を使用して除去される。
露光／変換されたガラスのセラミック部分が次いで、１０％ＨＦ液を使用してエッチング除去されて、交差指形、接地面及び入出力構造を残す。ウエハは次いで、ＤＩ水及びＩＰＡを使用して洗浄及び乾燥される。
本発明者らは、半導体、ＲＦエレクトロニクス、マイクロ波エレクトロニクス、電子部品及び／又は光学素子のための新規な基板材料として、光画定可能なガラスセラミック（APEX（登録商標））ガラスセラミック又は他の光画定可能なガラスを使用した。一般に、光画定可能なガラスは単純な３ステッププロセスで第一世代半導体機器を使用して加工され、そして最終材料は、ガラスかセラミックに仕上げられる又はガラスとセラミックの両方の領域を含むことができる。伝送線路構造は、ＭＨｚ〜ＴＨｚデバイスの周波数でＲＦ回路に使用される多数のフィルタ、例えば、バンドパス、シャントノッチ、ローパス及びハイパスを可能にする一方、大きさ、費用及び消費電力を低減させる。
図１３は、本発明を使用して作製されるパッチアンテナ構造１２０を図示する。Apexガラス基板１２２は、エッチングされたウェル１２４、並びにエッチングされたウェル１２４上に幅Ｗ及び長さＬを有するパッチアンテナ１２６を含む。しばしば、ガラス基板１２２は長さ２ｘＬ及び幅２ｘＬを有することになる、又はそれらはデバイスの仕様に基づいて変化してもよい。点線は、パッチアンテナ１２６下のガラス機械的支持体１２８を示す。ガラス機械的支持体１２８は、エッチングされたウェル１２４におけるガラスをエッチング除去し、したがってガラス機械的支持体１２８を作成することによって形成される受け又は他の構造であることができる。ガラス機械的支持体１２８は、それが点線内の範囲を含むようであることができる、又はそれ自体点線である若しくはその組合せであることもでき、その結果ガラス機械的支持体１２８はパッチアンテナ１２６下の範囲の、例えば、５、１０、１５、２０、３０、４５、５０、６０、７０、７５、８０、９０又は１００％からどこでも支持する。当業者は、本発明の教示に従って、当業者に知られているであろうように、パッチアンテナの電磁特徴又は特性を操作することができる。例えば、パッチアンテナがＲＦ伝送線路デバイスとして使用されるとき、それは、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有するように設計されることができる。
本明細書で説明するいかなる実施形態も本発明のいかなる方法、キット、試薬又は組成物に関しても実装されることができ、逆も同様であることが企図される。さらには、本発明の組成物は、本発明の方法を達成するために使用されることができる。
本明細書に記載する特定の実施形態が本発明の限定としてではなく例示として示されることが理解されるであろう。本発明の主要な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく様々な実施形態に利用されることができる。当業者は、ルーチン的な実験さえ使用すれば、本明細書に記載する具体的な手順の多くの等価物を認識する又は確認することができるであろう。そのような等価物は本発明の範囲内であると考えられ且つ請求項によって包含される。
本明細書に挙げた全ての刊行物及び特許出願は、本発明が関連する当業者の技術水準を示すものである。全ての刊行物及び特許出願は、各個別の刊行物又は特許出願が具体的かつ個別に参照により組み込まれると示される場合と同程度に参照により本明細書に組み込まれる。
単語「ａ」又は「ａｎ」の使用は、請求項及び／又は本明細書において用語「〜を備える（comprising）」と併用されると、「１つ」を意味し得るが、それは「１又は２以上（one or more）」、「少なくとも１つ（at least one）」及び「１又は２以上（one or more than one）」の意味とも一貫している。請求項における用語「又は（or）」の使用は、代替だけを指すと明示されない限り又は代替が相互排除でない限り、「及び／又は（and/or）」を意味するために使用されるが、本開示は、代替だけ及び「及び／又は」を指す定義を支持する。本出願を通して、用語「約」は、値がデバイスに対する誤差の固有の変動を含むことを示すために使用され、本方法は、値又は研究主題の中に存在する変動を測定するために利用されている。
本明細書及び請求項で使用する場合、単語「〜を備える（comprising）」（並びに「comprise」及び「comprises」など、「comprising」の任意の形態）、「〜を有する（having）」（並びに「have」及び「has」など、「having」の任意の形態）、「〜を含む（including）」（並びに「includes」及び「include」など、「including」の任意の形態）又は「〜を含む（containing）」（並びに「contains」及び「contain」など、「containing」の任意の形態）は包括的又はオープンエンドであり、追加の、列記されていない要素又は方法ステップを除外しない。本明細書で提供される組成物及び方法のいずれかの実施形態において、「〜を備える（comprising）」は「〜から基本的になる（consisting essentially of）」又は「〜からなる（consisting of）」と置き換えられてもよい。本明細書で使用する場合、句「〜から基本的になる（consisting essentially of）」は、指定の完全体又はステップの他に特許請求された発明の性状又は機能に著しく影響を及ぼさないものを必要とする。本明細書で使用する場合、用語「なる（consisting）」は、列記した完全体（例えば、特徴、要素、特性、性質、方法／プロセスステップ又は限定）又は完全体の群（例えば、特徴、要素、特性、性質、方法／プロセスステップ又は限定）だけの存在を示すために使用される。
用語「又はその組合せ」は、本明細書で使用する場合、同用語に先行する列記された項目の全ての順列及び組合せを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ又はその組合せ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ又はＡＢＣの、及び特定の局面において順序が重要であれば、さらにＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ又はＣＡＢの少なくとも１つを含むと意図される。この例を続けると、明らかに含まれるのは、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢ等といった、１又は２以上の項目又は用語の繰返しを含む組合せである。当業者は、特に状況から明白でない限り、いかなる組合せでも項目又は用語の数に制限はないことを理解するであろう。
本明細書で使用する場合、限定することなく、「約」、「相当な」又は「実質的に」などの近似の語は、それで修飾されると、必ずしも絶対又は完全であるわけでないと理解されるが、状態が存在すると指摘することを保証するのに、当業者にとって十分に近いと考えられ得る状態を指す。記載が変動し得る範囲は、変化がどれくらい大きく引き起こされ得るか、且つ修飾されていない特徴の必要とされる特性及び能力を修飾された特徴がまだ有していると当業者に認識させるかに依存することになる。一般には、上記の説明を前提として、「約」などの近似の語によって修正される本明細書における数値は、言及した値から少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２又は１５％変動し得る。
本明細書に開示及び特許請求される組成物及び／又は方法の全てが、本開示に鑑みて不当な実験なしで作製及び実行されることができる。本発明の組成物及び方法を好適な実施形態に関して記載したが、本発明の概念、趣旨及び範囲から逸脱することなく、組成物及び／又は方法に並びに本明細書に記載される方法のステップに又は一連のステップに変形が適用されてもよいことが当業者にとって明らかであろう。当業者にとって明らかな全てのそのような類似の代替及び変更は、添付の請求項によって定められる本発明の趣旨、範囲及び概念内であるとみなされる。
特許局、及び本出願で発行される任意の特許の任意の読者が本明細書に添付される請求項を解釈するのを援助するため、出願人らは、米国特許法第１１２条第６段落、米国特許法第１１２条（ｆ）又は等価物が本明細書の出願日に存在する以上、単語「〜ための手段（means for）」又は「〜ためのステップ（step for）」が特定の請求項に明示的に使用されない限り、添付の請求項のいずれもそれを行使するとは意図しないことを注記することを望む。
請求項の各々に関して、各従属請求項は、先行請求項が請求項用語又は要素に適当な先行詞を提供する限り独立請求項からも、各請求項に対する先行従属請求項の各々からも従属することができる。

Claims (30)

  1. 機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスを作製する方法であって、
    感光性ガラス基板に１又は２以上の伝送線路構造を形成する１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングするステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光されたガラスの少なくとも一部をガラス結晶基板に変換するステップと、
    前記ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、電気伝導チャネルを伴う前記１又は２以上の伝送線路構造の前記設計レイアウト下に１又は２以上のトレンチ及び機械的支持体を形成するステップと、
    前記１又は２以上の導電性伝送線路、接地面及び１又は２以上の入出力チャネルを形成する１又は２以上の金属又は金属媒体を印刷する又は堆積させるステップであって、前記金属が前記ＲＦ伝送線路デバイスを形成する回路網に接続され、且つ前記導電性伝送線路の少なくとも１つが前記機械的支持体によって機械的に支持されるステップとを含む、前記方法。
  2. デバイスが、金属又は金属媒体を伴う導電性伝送線路、接地面及び入出力チャネルのうち少なくとも１つの全部又は一部を覆う被覆又は蓋で覆われており、
    前記金属又は金属媒体を接地に接続するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 機械的支持体が、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１００％以下である前記１又は２以上の導電性伝送線路下の低損失正接機械的及び熱安定化構造である、請求項１に記載の方法。
  4. 機械的支持体が、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の５０％未満の低損失正接機械的支持体である、請求項１に記載の方法。
  5. 機械的支持体が、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１０％未満の低損失正接機械的支持体である、請求項１に記載の方法。
  6. 機械的支持体が、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の低損失正接機械的支持体である、請求項１に記載の方法。
  7. 機械的支持体が、ガラスクラッドを伴う一体型セラミックコアを伴う支持受けを形成する、請求項１に記載の方法。
  8. 支持受けが、前記受けの体積の４０％未満であるガラスクラッドを有する、請求項７に記載の方法。
  9. 支持受けが、前記支持受けの体積の２０％未満であるガラスクラッドを有する、請求項７に記載の方法。
  10. 支持受けが、前記支持受けの体積の１０％未満であるガラスクラッドを有する、請求項７に記載の方法。
  11. 支持受けが、前記支持受けの体積の５％未満であるガラスクラッドを有する、請求項７に記載の方法。
  12. 機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスが、バンドパス、シャントローパス、ハイパス又はノッチである、請求項１に記載の方法。
  13. 金属又は金属媒体が、チタン、チタン−タングステン、クロム、銅、ニッケル、金、パラジウム又は銀の少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
  14. エッチングするステップが、基板と１又は２以上の導電性伝送線路との間にエアギャップを形成しており、構造が１又は２以上のＲＦ電子素子に接続される、請求項１に記載の方法。
  15. トレンチに隣接したガラス結晶基板がセラミック相に変換される、請求項１に記載の方法。
  16. 金属が、表面、埋込コンタクト、ブラインドバイア、ガラスバイア、直線コンタクト、矩形コンタクト、多角形コンタクト又は円形コンタクトを介して回路網に接続される、請求項１に記載の方法。
  17. 感光性ガラス基板が、６０〜７６重量％のシリカ；少なくとも３重量％のＫ２Ｏであって、Ｋ２Ｏ及びＮａ２Ｏの組合せが６重量％〜１６重量％；０．００３〜１重量％の、Ａｇ２Ｏ及びＡｕ２Ｏからなる群から選択される少なくとも１つの酸化物；０．００３〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０．７５重量％〜７重量％のＢ２Ｏ３及び６〜７重量％のＡｌ２Ｏ３であって、Ｂ２Ｏ３及びＡｌ２Ｏ３の組合せが１３重量％を超えない；８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ；並びに０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２；の組成を備えるガラス基板である、請求項１に記載の方法。
  18. 感光性ガラス基板が、３５〜７６重量％のシリカ、３〜１６重量％のＫ２Ｏ、０．００３〜１重量％のＡｇ２Ｏ、８〜１５重量％のＬｉ２Ｏ及び０．００１〜０．１重量％のＣｅＯ２の組成を備えるガラス基板である、請求項１に記載の方法。
  19. 感光性ガラス基板が、光画定可能なガラス基板が少なくとも０．１重量％のＳｂ２Ｏ３又はＡｓ２Ｏ３を含む；光画定可能なガラス基板が０．００３〜１重量％のＡｕ２Ｏを含む；光画定可能なガラス基板が、１〜１８重量％の、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＢａＯからなる群から選択される酸化物を含む；並びに露光部分と未露光部分の異方性エッチング比が１０〜２０：１；２１〜２９：１；３０〜４５：１；２０〜４０：１；４１〜４５：１；及び３０〜５０：１の少なくとも１つであってもよい、の少なくとも１つである、請求項１に記載の方法。
  20. 感光性ガラス基板が、シリカ、酸化リチウム、酸化アルミニウム又は酸化セリウムの少なくとも１つを含む感光性ガラスセラミック複合基板である、請求項１に記載の方法。
  21. ＲＦ伝送線路デバイスが、信号入力対信号出力の５０、４０、３０、２５、２０、１５又は１０％未満の損失を有する、請求項１に記載の方法。
  22. ＲＦ伝送線路デバイスが、３０Ｇｈｚで０．４ｄＢ／ｃｍ未満の損失を有する、請求項１に記載の方法。
  23. 方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  24. ＲＦ伝送線路が、ＲＦ交差指形共振構造の接触面積の１０％未満の機械的支持体を有する、請求項２０に記載のデバイス。
  25. ＲＦ伝送線路デバイスが、接触面積の５％未満の機械的及び熱安定化構造を有する、請求項２０に記載のデバイス。
  26. ＲＦ伝送線路デバイスが、１又は２以上の導電性伝送線路の接触面積の１％未満の機械的及び熱安定化構造を有するＲＦフィルタ線路である、請求項２０に記載のデバイス。
  27. 機械安定化ＲＦ伝送線路デバイスを作製する方法であって、
    感光性ガラス基板に電気伝導チャネルを伴う１又は２以上の伝送線路構造を形成する１又は２以上の構造を備える設計レイアウトをマスキングするステップと、
    前記感光性ガラス基板の少なくとも１つの部分を活性化エネルギー源に露光するステップと、
    前記感光性ガラス基板をそのガラス転移温度を超えて少なくとも１０分間加熱するステップと、
    前記感光性ガラス基板を冷却して、前記露光されたガラスの少なくとも一部を結晶材料に変換してガラス結晶基板を形成するステップと、
    前記ガラス結晶基板をエッチング液でエッチングして、機械的支持デバイスを形成するステップと、
    前記１又は２以上の導電性交差指形伝送線路、接地面及び入出力チャネルを１又は２以上の金属で被覆するステップであり、前記金属が回路網に接続されるステップとを含む、前記方法。
  28. 方法を使用する１又は２以上のＲＦ機械的及び熱安定化交差指形共振構造をパッチアンテナ、伝送線路、遅延線路、バンドパス、ローパス、ハイパス又はノッチフィルタのうち少なくとも１つの特徴に形成するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
  29. エッチングされたウェルにおけるガラス受け上の１又は２以上の伝送線路構造及び前記１又は２以上の伝送線路構造から分離されて前記アンテナを形成する１又は２以上の接地を備える、アンテナ。
  30. エッチングされたウェルにおけるガラス又は金属受け上の１又は２以上の空洞構造及び１又は２以上の伝送線路構造から分離されて前記アンテナを形成する１又は２以上の接地を備える、アンテナ。
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