JP2021508421A - 螺旋アンテナ及び関連する製造技術 - Google Patents

Abstract

本願で説明される概念、システム、回路、及び技術は、追加的な製造技術を利用して提供されることが可能な螺旋アンテナに向けられており、標準的なフォト・エッチ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）製造プロセスを用いて製造される螺旋アンテナよりも高い周波数で動作することが可能なアンテナを提供する。

Description

政府の権利
適用なし。
関連出願
本願は援用により組み込まれる「螺旋アンテナ及び関連する製造技術」と題する２０１７年１１月１０日付で出願された米国仮特許出願第６２／５８４，２６０号に対する優先権を主張している。

背景技術
当技術分野で知られているように、いわゆる螺旋アンテナは、２つ以上の導体を螺旋状に配置した基板により提供される一種の無線周波数（ＲＦ）アンテナである。周知のように、螺旋アンテナの高い方の動作周波数はアンテナの内側半径（ｒ_ｉ）によって定められ、半径が小さければ小さいほど動作周波数は高くなる。しかしながら、従来の製造技術（例えば、標準的なフォト・エッチング又はプリント回路基板（ＰＣＢ）製造プロセス）における限界は、達成され得る螺旋アンテナの内側半径サイズを制限し、それにより螺旋アンテナの高い方の動作周波数を制限してしまう。

本願で説明される概念、システム、回路、及び技術によれば、螺旋アンテナはアンテナ基板を備え、アンテナ基板はその第１表面上に配置された２つ以上の螺旋導体を有し、螺旋アンテナの各々は、螺旋の内側半径を定める第１（又は内側）端部と、螺旋の外側半径を定める第２（又は外側）端部とを有する。アンテナ基板の第２表面は、給電回路基板の第１地板表面に被さって配置される。各螺旋導体の第１端部は、それに結合された垂直立ち上がり給電ライン（ａ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌａｕｎｃｈ ｆｅｅｄ ｌｉｎｅ）を有する。各垂直立ち上がり給電ラインは、給電回路基板の中又は上に配置された給電回路に結合される。円筒形状を有するファラデー壁が、給電回路基板の第１地板とアンテナ基板の第１表面との間に配置され、垂直立ち上がり給電ラインを包囲する。給電回路ファラデー壁は、給電回路の周辺の地板の間に配置され、給電回路を取り囲む。

この特定の構成により、螺旋アンテナ及びフィード回路が提供される。アンテナ給電回路及び垂直立ち上がり給電ラインの周囲に配置されたファラデー壁は、回路の異なる部分で伝搬する信号間のアイソレーション量を増加させる。

本願で説明される概念の更なる態様によれば、螺旋アンテナを製造するための追加的な製造技術（ａｎ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ：ＡＭＴ）は、アンテナ基板上に２つ以上の螺旋導体を形成するために、（例えば、ミリング加工技術により）アンテナ基板から導電性材料を除去するステップ；各螺旋導体の第１端部において、（例えば、ミリング加工技術により）基板の第１表面から基板の反対側の第２表面まで延びる開口を基板に形成するステップ；（例えば、ミリング加工技術により）螺旋の第１端部で終端する開口の各々を取り囲む、円筒形状を有する開口を形成するステップ；及びアンテナ基板内に導電性の信号経路及び導電性壁を形成するように、開口の各々を導電性インクで充填するステップを含む。

この特定の技術では、ＡＭＴ製造アプローチは、製造におけるより安価な製造コストを有するアンテナを提供し、迅速に試作され、設計ニーズを満たすようにカスタマイズされることが可能である。ＡＭＴは、これまで螺旋アンテナで達成可能であったものより高い動作周波数である約２５ＧＨｚ以上の周波数範囲で動作するように構成要素の寸法を小型化するために使用される。

従って、螺旋アンテナを製造するためのＡＭＴの使用は、標準的なフォト・エッチ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）製造プロセスの使用に起因する現在の製造限界を克服する。

本願で説明されるアンテナは、ＡＭＴによって提供される少なくともミリング及び印刷能力を使用する設計特徴（例えば、垂直立ち上がり給電回路、ファラデー壁など）を利用することによって、従来のＰＣＢ製造に関連する問題を解決する。ＡＭＴマシンのこのようなミリング及び印刷能力は、約２５ＧＨｚから約２５ＧＨｚの範囲の周波数で動作するアンテナに必要な特徴サイズの製造を可能にする。実施形態では、本願で説明される設計及び技術を使用して、トレース幅に対して約０．００２”（インチ）、垂直立ち上がり給電回路の直径に対して約０．００５インチの寸法を達成することが可能である。

更に、印刷された導電性ファラデー壁は、電場を閉じ込めるために使用され、他の特徴をミリング加工するのと同じ製造工程で製造されることが可能である。これは、かなりの人件費を節約し、この節約はアセンブリの全体的なコスト低下を駆り立てる。最終的に、標準的な同軸コネクタを使用して装置をテストすることができるように、カスタム・プリント・コネクタ・インターフェースが使用される。

本願で説明されるアンテナ設計は、ファラデー壁、垂直立ち上がり接続、シングル・ステップ・ミル及び充填作業、小さな（２×２要素）ビルディング・ブロック、及びミリング加工された銅トレースなどのＡＭＴ技術を使用する。これは、コスト効率の良い方法で構成要素を信頼性高く製造するために、ＡＭＴを用いて完全に製造されるアンテナ構造を意味する。更に、ＡＭＴを利用するアンテナ設計は、製造コストが非常に低く、迅速に試作することができ、設計ニーズを満たすようにカスタマイズすることができる。本願で説明される螺旋アンテナ設計は、従来技術の螺旋アンテナの動作周波数を上回る周波数で動作するように構成要素の寸法を小型化するためにＡＭＴを使用する。

従来技術の設計は、小型の特徴サイズ、印刷された導電性要素、迅速な試作能力、及び標準コネクタへの接続の組み合わせを持ち合わせていない。

ＡＭＴによって提供される能力（例えば、ＡＭＴマシンのミリング及び印刷能力）を使用するアンテナ設計を利用することによって、本願で説明されるアンテナは、従来のＰＣＢ製造に関連する問題を解決する。特に、ＡＭＴミリング及び印刷能力の使用は、２６．５ＧＨｚを超える周波数で動作するアンテナに必要なより小さな特徴サイズを有するアンテナの製造を可能にする。

実施形態において、寸法は、トレース幅については０．００２インチ、ビア直径（即ち、垂直立ち上がり給電ライン直径）については０．００５インチまで小型化されることが可能である。プリント導電性ファラデー壁は、電場を閉じ込めるために使用され、他の特徴部をミリング加工するのと同じ製造工程で製造することができる。これはかなりの人件費を節約し、この節約はアンテナ・アセンブリの全体的なコスト・ダウンを促す。最終的に、標準的な同軸コネクタを使用して装置をテストすることができるように、カスタム・プリント・コネクタ・インターフェースが使用される。

本願で説明されるタイプの螺旋アンテナを製造するためのＡＭＴの使用は、標準的なフォト・エッチ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）製造プロセスの現在の限界を克服し、それによって、２６．５ＧＨｚを超える、更には３０ＧＨｚさえも超えるＲＦ周波数での動作を可能にする寸法を有する螺旋アンテナの製造を可能にする。

本開示の一態様は螺旋アンテナに向けられており、螺旋アンテナは、第１表面と第２表面とを有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第１表面に配置された２つ以上の螺旋導体であって、螺旋導体の各々は螺旋の内側半径を定める第１端部と、螺旋の外側半径を定める第２端部とを有する、２つ以上の螺旋導体と、アンテナ基板の第２表面に被さって配置された給電回路基板と、給電回路基板の中又は上に配置された給電回路と、各螺旋導体の第１端部に結合された第１端部と給電回路に結合された第２端部とを有する垂直立ち上がり給電ラインと、垂直立ち上がり給電ラインを囲む垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁とを備える。

螺旋アンテナの実施形態は、更に第１地板と第２地板とを有する給電回路基板を含んでもよい。垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁は、給電回路基板の第１地板とアンテナ基板の第１表面との間に配置される円筒形状を有する可能性がある。給電回路は２つの給電ラインを含む可能性があり、２つ以上の螺旋導体のうちの第１螺旋導体の第１端部は第１給電ラインに結合され、２つ以上の螺旋導体のうちの第２螺旋導体の第１端部は第２給電ラインに結合される。給電回路ファラデー壁は、２つの給電ラインを囲んでもよい。螺旋アンテナは、給電回路基板の第１及び第２地板の間で給電回路の周囲に配置された給電回路ファラデー壁を更に含む可能性がある。螺旋アンテナは、給電回路基板の第１及び第２地板の間で給電回路の周囲に配置された給電回路ファラデー壁を更に含む可能性がある。

本開示の別の態様は螺旋アンテナに向けられており、螺旋アンテナは、第１表面及び第２表面を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第１表面に配置された２つ以上の螺旋導体であって、各螺旋導体は、螺旋の内側半径を定める第１端部と、螺旋の外側半径を定める第２端部とを有する、２つ以上の螺旋導体と、アンテナ基板の第２表面上に被さって配置された給電回路基板であって、第１地板と第２地板とを有する給電回路基板と、給電回路基板の中又は上に配置された給電回路と、給電回路基板の第１及び第２地板の間で給電回路の周囲に配置された給電回路ファラデー壁とを備える。

螺旋アンテナの実施形態は、各螺旋導体の第１端部に結合された第１端部と、給電回路に結合された第２端部とを有する垂直立ち上がり給電ラインを更に含んでもよい。螺旋アンテナは、垂直立ち上がり給電ラインを囲む垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁を更に含んでもよい。垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁は、給電回路基板の第１地板とアンテナ基板の第１表面との間に配置された円筒形状を有する可能性がある。給電回路は２つの給電ラインを含み、２つ以上の螺旋導体のうちの第１螺旋導体の第１端部は第１給電ラインに結合され、２つ以上の螺旋導体のうちの第２螺旋導体の第１端部は第２給電ラインに結合される。給電回路ファラデー壁は、２つの給電ラインを取り囲んでいる。

本開示の更に別の態様は、螺旋アンテナを製造するＡＭＴプロセスに向けられており、そのプロセスは：（ａ）アンテナ基板に２つ以上の螺旋導体を形成するために、アンテナ基板から導電性材料を除去するステップ；（ｂ）各螺旋導体の第１端部において、基板の第１表面から反対側の第２表面まで延びる開口を基板内に形成するステップ；（ｃ）螺旋の第１端部で終端する開口の各々を取り囲む、円筒形状を有する開口を形成するステップ；及び（ｄ）導電性の信号経路及び導電性の壁をアンテナ基板内に形成するように、開口の各々を導電性インクで充填するステップを含む。

プロセスの実施形態は、螺旋アンテナ及び信号経路に結合される導電性の垂直立ち上がり部を形成するステップを更に含んでもよい。導電性材料を除去するステップ、基板内に開口を形成するステップ、及び／又は各々の開口を取り囲む開口を形成するステップは、フライス削り加工を含む可能性がある。

本開示の別の態様は、螺旋アンテナ及び給電回路に結合される導電性の垂直立ち上がり部を形成する方法に向けられている。一実施形態では、本方法は、信号トレースが二重クラッド誘電体基板からミリング加工された後に、はんだバンプとともに給電回路のボトム・トレースを事前に錫めっきするステップ；
結合時にはんだバンプがキャビティ内でリフローする余地をもたらすために、結合フィルム及び給電回路のトップ・レイヤにドリル加工で穿孔するステップ；螺旋を有するトップ・レイヤに至るキャビティを事前にカットし、アセンブリを共に積層するステップ；銅が前記はんだバンプに届くまで、孔に銅を挿入又は充填するステップ；及び銅の頂部をはんだ鏝で押し、給電回路ではんだをリフローするステップを含む。

少なくとも１つの実施形態の種々の態様は、添付の図面を参照して以下において説明されるが、図面は縮尺通りに描かれるようには意図されていない。図面は、種々の態様及び実施形態の説明及び更なる理解をもたらすために含まれており、本願に組み込まれ、本願の一部を構成するが、本開示の限界の定義としては意図されてはいない。図面において、種々の図面に示されている同一の又はほぼ同一の各構成要素は、同様な数字によって表現される可能性がある。明瞭性の目的で、全ての構成要素が全ての図面でラベル付けされているわけではない。前述の特徴は、以下の図面の説明から更に十分に理解されるであろう：
螺旋アンテナの透明等角図である。 ストリップライン給電回路に対するコネクタ・インターフェースの底面図である。 ストリップライン給電回路に対するコネクタ・インターフェースの等角図である。 ストリップライン給電回路に対するコネクタ・インターフェースの側面図である。 追加的な製造技術（ＡＭＴ）を用いて、図１のアンテナと同一又は類似である可能性がある螺旋アンテナを製造するためのプロセスのフロー図である。 ＡＭＴを用いて図１の給電と同一又は類似である可能性がある給電回路を製造するプロセスのフロー図である。 螺旋アンテナを給電回路に結合するプロセスを説明する一連の図である。 螺旋アンテナを給電回路に結合するプロセスを説明する一連の図である。 螺旋アンテナを給電回路に結合するプロセスを説明する一連の図である。 螺旋アンテナを給電回路に結合するプロセスを説明する一連の図である。 螺旋アンテナを給電回路に結合するプロセスを説明する一連の図である。

本願で説明される概念、システム、回路、及び技術は、標準的なフォト・エッチ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）製造プロセスを用いて製造される螺旋アンテナよりも高い周波数で動作することが可能な螺旋アンテナを提供するように、追加的な製造技術を用いて提供されることが可能な螺旋アンテナに向けられている。

本願で説明される方法及び装置の実施形態は、以下の説明で述べられる、又は添付図面に示される構成及び構成要素の配置の詳細への適用に限定されないことが認められるべきである。方法及び装置は、他の実施形態で実施すること、実施されること、又は種々の方法で実行されることが可能である。具体的な実装の例は、例示的な目的のみのために本願で提供されており、限定であるようには意図されていない。また、本願で使用される言葉遣い及び用語は説明の目的に対するものであり、制限として解釈されるべきではない。「含んでいる」、「備えている」、「有している」、「含んでいる」、「包含している」及びそれらの変形についての本願での使用は、そこに列挙される項目及びそれらの均等物、並びに追加の項目を包含することを意味する。「又は」への言及は、「又は」を使用して記載される何れの用語も、記載される項目のうちの１つ、１つより多くのもの、及び全てのうちのを何れをも示す可能性があるように、包括的に解釈されることが可能である。前後、左右、上下、上位下位、端、側、垂直、水平などへの何れの言及も、本システム及び方法又はそれらの構成要素を、何れか１つの位置又は空間方向に限定しないように、説明の便宜のために意図されている。

ここで図１を参照すると、螺旋アンテナ・アセンブリ８は、給電回路部分２０に結合された螺旋アンテナ部１０を含む。螺旋アンテナ部１０は、第１及び反対側の第２表面１２ａ、１２ｂを有するアンテナ基板１２を備え、２つ以上の螺旋導体１４ａ、１４ｂ（一般的には１４を示す）がアンテナ基板１２の第１表面１２ａに配置又は形成されている。図１の例示的な実施形態では、２つの螺旋導体１４のみが示されているが、当業者は、任意数Ｎ個の螺旋導体１４が使用される可能性があることを認めるであろう。何らかの特定の用途で使用する螺旋導体１４の特定の数は、放射距離、送信電力、プラットフォーム・サイズなどを含む様々な要因に依存するが、これらに限定されない。

当業者は、所与の用途のために螺旋導体の数をどのように選択するかを理解しているであろう。更に、当業者はまた、特定の用途に使用するために特定の螺旋形状（例えば、アルキメデス螺旋、四角い螺旋、星状螺旋など）をどのように選択するかも理解しているであろう。

螺旋導体の各々は、螺旋の内側半径を定める第１（又は内側）端部１５ａと、螺旋の外側半径を定める第２（又は外側）端部１５ｂとを有する。螺旋アンテナ放射パターンに影響を及ぼす螺旋導体の特徴は、巻線間の間隔ｓ、各螺旋導体（又はアーム）の幅ｗ、内側半径ｒ_ｉ、及び外側半径ｒ_ｏを含むが、これらに限定されない。螺旋アンテナの特定のタイプに応じて、間隔ｓ及び幅ｗは、螺旋に沿う様々な地点で変化する可能性があることが理解されるべきである。即ち、実施形態において、螺旋導体１４は、螺旋の全長にわたって同じ幅を維持しないかもしれない（ここで、螺旋の長さは、螺旋導体１４の中心線に沿って測定される螺旋導体１４の長さを指す）。同様に、実施形態において、螺旋導体１４の間の間隔は、螺旋の全長に沿って一定でなくてもよい。

螺旋の内半径ｒ_ｉは、螺旋の中心から最初のターンの中心までを測定したものである一方、螺旋の外半径は、螺旋の中心から最外ターンの中心までを測定したものである。これらの設計パラメータ以外では、螺旋アンテナは、最も低い動作周波数ｆ_ｌｏｗ＝ｃ／２πｒ_ｏ、及び最も高い動作周波数ｆ_ｈｉｇｈ＝ｃ／２πｒ_ｉを有する。ここで、ｃは光速に対応する。ｒ，θ座標系において、螺旋はｒ軸及びθ軸に沿って同時に大きくなる。

アンテナ基板１２は、ストリップライン給電回路２０の第１地板表面２０ａに被さって配置されてこれに結合される。実施形態において、アンテナは、ツイン・ライン給電部２２を形成するために、垂直移行を使用してストリップライン給電回路２０に結合されてもよい。螺旋ストリップライン給電回路２０を接続するための１つの特定の技術は図４−４Ｄに関連して後述される。ストリップライン給電回路２０は、第２地板表面２０ｂを含む。ここで、ストリップライン給電回路２０は、給電回路２６がそれらの間に配置された一対の基板２３、２４から提供される。

各螺旋導体の第１端部は、それに結合された垂直立ち上がり給電ライン２２を有する。各々の垂直立ち上がり給電ライン２２は、ストリップライン給電回路２０の一部として提供される給電回路２６に結合される。この例示的な実施形態では、給電回路は、２つの誘電体基板２３、２４を備え、上下の地板２０ａ、２０ｂを有するストリップライン回路として実現される。他の実施形態において、給電回路は、他の技術を使用して（例えば、マイクロストリップ給電回路として、サスペンデッド・エアー・ストリップライン回路として、又は他の技術を使用するものとして）実現されてもよい。即ち、これらはストリップライン回路以外のものとして給電を実現することが可能であることが認められる。

円筒形状を有するファラデー壁３０が、ストリップライン給電回路基板の第１地板２０ａとアンテナ基板の第１表面１２ａとの間に配置され、垂直立ち上がり給電ライン２２を取り囲む（即ち、包囲する）。好ましい実施態様において、ファラデー壁３０は、中実の円筒形状を有するように設けられる。実施形態では、ギャップ、スロット、又はそこに設けられた他の形状の開口を有する円筒壁を提供することが可能である。実施形態において、ファラデー壁３０の一端は、給電回路地板２０ａと電気的に接触し、ファラデー壁の反対側の第２端は、アンテナ基板１２を貫通して延びるが、アンテナ基板表面１２ａまでは延びていない。実施形態において、ファラデー壁３０は、第２地板２０ｂと物理的に接触していても接触していなくてもよい。このような導電性ファラデー壁３０は、アイソレーション及びモード抑制を提供するために電場を閉じ込める。従って、ファラデー壁３０は、垂直立ち上がり・アイソレーション及びモード抑制構造として働き、それによりアンテナに所望のアンテナ動作特性を提供することを支援する。

給電回路ファラデー壁３２はストリップライン給電回路２０の地板２０ａ、２０ｂの間に配置され、給電回路２６を囲む又は包む。実施形態では、ファラデー壁３２は、ストリップライン回路の上側地板と電力地板の双方と電気的に接触している。実施形態では、ファラデー壁は、ストリップライン回路の上側地板と電力地板の双方と物理的に接触している。ファラデー壁３０と同様に、ファラデー壁３２は、給電回路２６からの電場を閉じ込める。実施形態では、ギャップ、スロット、又は他の形の開口を有する壁３２を設けることが可能である。

ＲＦコネクタ３３は、給電回路２６の入力／出力ポート３４に結合される。実施形態では、入力／出力ポート３４は、ＲＦコネクタ３３が標準の同軸コネクタとして提供されることを可能にするカスタム・プリント・コネクタ・インターフェース３４として提供される。図１の同様な要素は同様の参照指定を有するように提供される１Ａ〜１Ｃに示されるように、インターフェース３４は、ＡＭＴで形成された垂直立ち上がり部３５を使用して、アダプタがストリップライン給電部とインターフェースをなすことを可能にする。

様々な螺旋アンテナ設計は、それが含む巻数、ターン同士の間の間隔、及びアームの幅を変化させることによって獲得されることが可能であることが理解されるべきである。また、アンテナ基板は、所望の放射パターン特性を有するアンテナを提供するように選択された特定の誘電率及び寸法を有するように選択されることも理解されるべきである。一実施形態では、約２５ＧＨｚ〜約３５ＧＨｚの周波数範囲にわたる動作のために、アンテナ基板１２は、約７０〜８０ミルの範囲の厚さ、及び約２．２の比誘電率を有するように提供される可能性があり、螺旋導体１４は、約２〜３ミルの範囲の幅、及び約０．０５５インチの内側半径及び約０．１８５インチの外側半径を有するように提供され、給電基板は、約２０ミルの厚さを有するように提供される。

当業者は、当然のことながら、実質的に同じアンテナ電気特性を達成するために、基板の厚さと比誘電率値との間でトレードオフを行う可能性があることを認めるであろう（例えば、比較的低い比誘電率を有する比較的厚い基板と実質的に同じアンテナ動作特性を達成するために、比較的高い比誘電率値を有する比較的薄い基板が使用されてもよい）。

実施形態において、本願で説明されるアンテナは、中心から外側に延びる２つの導電性の螺旋（又は「アーム」）と、アームに結合されるアンテナ給電ラインの周囲に配置され且つ円筒形状を有するファラデー壁とを含む。アンテナは、その表面上に配置された螺旋状導体を有する平坦なディスクであってもよいし、あるいは、螺旋状導体は、例えば、あたかも打ち切られた円錐形状構造を覆うように配置されたかのように、三次元形状で延在してもよい。螺旋の回転方向は、アンテナの偏波方向を規定する。多重螺旋構造を形成するために、追加的な螺旋が同様に含まれてもよい。実施形態において、螺旋は後方にキャビティがあり（ｃａｖｉｔｙ−ｂａｃｋｅｄ）；即ち、空気又は非導電性材料又は真空のキャビティが存在し、キャビティは導電性壁によって囲まれている。キャビティは、アンテナ・パターンを一方向性の形状に変更する。

実施形態において、２つの基板が別々に製造され、次いで、互いに結合される可能性がある。次いで、垂直移行部が配置される。

ここで図２を参照すると、図１に関連して上述したアンテナ１０と同一又は類似の螺旋アンテナを製造するための例示的な追加的な製造技術（ＡＭＴ）４０に関し、処理ブロック４２に示されるように、アンテナ基板の第１表面に２つ以上の導電性螺旋を形成するために、アンテナ基板の第１表面から導電性材料を（例えば、ミリング加工技術により）除去することにより処理が始まる。従って、螺旋導体を残して銅を削り出すことによって、小さな特徴サイズが達成される。

処理ブロック４４に示されるように、各螺旋導体の第１端部において、ミリング（又は他の）技術を使用して、アンテナ基板の第１表面から反対側の第２表面まで延びる開口をアンテナ基板内に形成することができる。このような開口は、後に垂直立ち上がり給電部（例えば、図１に示す垂直立ち上がり給電部２２）を形成するために使用される。

処理ブロック４６に示されるように、ミリング技術を使用して、垂直立ち上がり給電開口部の各々を囲む開口を形成することができる。実施形態では、垂直立ち上がり給電開口部の各々を囲む開口は、連続的な円筒形状を有し、垂直立ち上がり給電開口部を囲むように提供される。実施形態では、円筒形の開口は、アンテナ基板の第２表面から、アンテナ基板を通って５０％〜９５％の地点まで延びる（即ち、円筒は、アンテナ基板の中を部分的にしか延びていない）。

アンテナ基板内の垂直立ち上がり給電開口部及び円筒開口部を形成した後、処理は処理ブロック４８に進み、各々の開口部を導電性インクで満たし、アンテナ基板内に導電性の信号経路及び導電性壁を形成するプロセスが実行される。

実施形態では、各々が異なる直径を有する一連の円筒形開口部が処理ブロック４６において形成されてもよく、その結果、導電性インクで充填された後に、分割された円筒壁が垂直立ち上がり給電ラインの周囲に配置される。壁は、どちらかというと、垂直移行部の２つの円筒状開口部が内側に存在する円筒状リングであることが認められるべきである。

ここで図３を参照すると、図１に関連して上述した給電回路２０と同一又は類似の給電回路を製造するための例示的なＡＭＴアプローチ５８に関し、処理ブロック６０に示されるように、給電回路（例えば、図１の回路２６）を形成するために、給電回路層から導電性材料を（例えば、ミリング技術により）除去することにより処理が始まる。実施形態において、ストリップライン給電部は、ＡＭＴ粉砕プロセスによって削り出されない銅である。

処理ブロック６２に示されるように、給電回路の周囲に開口部が形成される。好ましい態様において、開口部は、ミリング処理工程によって形成された連続的な開口部である。従って、ミリング（又は他の）技術を用いて、給電基板の第１表面から反対側の第２表面まで延びる開口を給電基板内に形成することができる。このような開口部は、後に、給電回路を取り囲むファラデー壁（例えば、図１に示すファラデー壁３２）を形成するために使用される。

給電基板に開口部を形成した後、処理は処理ブロック６４に進み、各々の開口部を導電性インクで満たし、給電基板内に導電性の信号経路及び導電性壁を形成する処理が実行される。

従って、上述のようにＡＭＴを使用して、プリント導電性ファラデー壁は、他の特徴部をミリング加工するのと同じ製造工程で形成され可能性があること、及びそのようなファラデー壁は、アンテナ及び給電回路の両方で電場を閉じ込めるために使用される可能性があることが認識される。

図２のＡＭＴ技術を使用して螺旋アンテナを形成し、図３のＡＭＴ技術を使用して給電部を形成した後、このように形成された螺旋アンテナ及び給電回路は、結合技術により結合され、図１に関連して上述したアセンブリ８のような一体化された螺旋アンテナ・アセンブリを提供する可能性がある。

以下の図４〜４Ｄは、追加的で安価であり、ＰＣＢ製造プロセスから銅の電着工程を除去する導電性の垂直立ち上がり部を提供するための構造及び技術を示す。

ここで図４〜４Ｄを参照すると、ＡＭＴ螺旋アンテナ（図１と関連して上述した螺旋アンテナ導体１４ａ、１４ｂなど）をＡＭＴ給電回路（図１と関連して上述した給電回路２６など）に結合するための導電性（例えば、銅）の立ち上がり部（例えば、図１に関連して上述した垂直立ち上がり部２２など）を形成するための技術は、信号トレースが二重クラッド誘電体からミリング加工された後（図４）に、ボトム・トレース（給電回路２６）をはんだバンプとともに予め錫めっきすることによって始まる。

結合中にはんだバンプがキャビティ内にリフローするスペースを許容するために、給電部のトップ・レイヤ及び結合フィルムに孔が設けられる（図４Ａ）。

螺旋を有するトップ・レイヤに至るキャビティは、予め切られており、次いで、アセンブリは一緒に積層される（図４Ｂ）。

穿孔作業が実行され、ドリルビット又は類似の構造体が、予め形成された孔に挿入され、その領域に流れ込む結合フィルムを除去する。はんだバンプまで穿孔した後に、下方のはんだバンプに触れるまで銅のシリンダが挿入される。このような銅製のシリンダは、少なくとも直径５ミル程度の小ささであるとすることが可能であり、従来のプロセスが形成できるものよりもはるかに小さいことが分かる（図４Ｃ）。

その先端に幾らかのはんだを有するはんだ鏝が、挿入された銅片の頂部に押し付けられる。短い距離に起因して、熱は銅の長さに沿って下方に伝わり、給電部層ではんだをリフローする。はんだ鏝からのはんだは螺旋層に残され、挿入された銅と螺旋との間で接続を形成する（図４Ｄ）。

本願で説明されるように、ファラデー壁は、基板を通じて「垂直に」電磁境界を提供する導体である。ファラデー壁は、基板を貫通して地板に至るトレンチを機械加工し、トレンチを導電性材料（例えば、追加的な製造技術とともに適用される導電性インク）で充填することによって、形成される可能性がある。導電性インクは、配置されると、実質的に電気的な連続導体を形成することができる。ファラデー壁が形成されたトレンチは、地面を穿孔したり貫通したりする必要はない。従って、ファラデー壁は、地板と電気的に接触してもよい。更に、ファラデー壁の頂部は、別の地板と電気的に接触してもよく、これは、例えば導電性インクと地板との間の接触を確実にするために、機械加工されたトレンチの僅かに過剰な充填によって、及び／又ははんだの適用によって達成されてもよい。ファラデー壁の位置決めは、給電回路によって伝達される信号に影響するように選択されてもよい。様々な実施形態では、ファラデー壁は、アイソレーションを提供する以外の何らかの特定の方法で、信号に影響を与えることなく、アイソレーションを提供するように配置されてもよい

本願の対象である種々の概念、構造、及び技術を説明するのに役立つ好ましい実施形態を説明してきたが、これらの概念、構造、及び技術を組み込む他の実施形態が使用される可能性があることは当業者には明らかであろう。更に、本願で説明される様々な実施形態の要素は、上記で具体的には述べられていない他の実施形態を形成するように組み合わせられる可能性がある。

従って、本願の範囲は記述された実施形態に限定されるべきではなく、むしろ以下の特許請求の範囲の精神及び目的によってのみ限定されるべきであることを申請する。

Claims (17)

1. 螺旋アンテナであって：
   第１表面及び第２表面を有するアンテナ基板；
   前記アンテナ基板の前記第１表面に配置される２つ以上の螺旋導体であって、各螺旋導体は、螺旋の内側半径を定める第１端部と螺旋の外側半径を定める第２端部とを有する、２つ以上の螺旋導体；
   前記アンテナ基板の前記第２表面に被さって配置される給電回路基板；
   前記給電回路基板の中又は上に配置される給電回路；
   各螺旋導体の前記第１端部に結合される第１端部と前記給電回路に結合される第２端部とを有する垂直立ち上がり給電ライン；及び
   前記垂直立ち上がり給電ラインを包囲する垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁；
   を備える螺旋アンテナ。
2. 前記給電回路基板は第１地板と第２地板とを含む、請求項１に記載の螺旋アンテナ。
3. 前記垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁は、前記給電回路基板の前記第１地板と前記アンテナ基板の前記第１表面との間に配置される円筒形状を有する、請求項２に記載の螺旋アンテナ。
4. 前記給電回路は２つの給電ラインを含み、前記２つ以上の螺旋導体のうちの第１螺旋導体の第１端部は第１給電ラインに結合され、前記２つ以上の螺旋導体のうちの第２螺旋導体の第１端部は第２給電ラインに結合されている、請求項３に記載の螺旋アンテナ。
5. 前記給電ライン・ファラデー壁は前記２つの給電ラインを包囲している、請求項４に記載の螺旋アンテナ。
6. 前記給電回路基板の前記第１及び第２地板の間で前記給電回路を包囲して配置される給電回路ファラデー壁を更に備える請求項３に記載の螺旋アンテナ。
7. 前記給電回路基板の前記第１及び第２地板の間で前記給電回路を包囲して配置される給電回路ファラデー壁を更に備える請求項２に記載の螺旋アンテナ。
8. 螺旋アンテナであって：
   第１表面及び第２表面を有するアンテナ基板；
   前記アンテナ基板の前記第１表面に配置される２つ以上の螺旋導体であって、各螺旋導体は、螺旋の内側半径を定める第１端部と螺旋の外側半径を定める第２端部とを有する、２つ以上の螺旋導体；
   前記アンテナ基板の前記第２表面に被さって配置される給電回路基板であって、第１地板と第２地板とを含む給電回路基板；
   前記給電回路基板の中又は上に配置される給電回路；及び
   前記給電回路基板の前記第１及び第２地板の間で前記給電回路を包囲して配置される給電回路ファラデー壁；
   を備える螺旋アンテナ。
9. 各螺旋導体の前記第１端部に結合される第１端部と前記給電回路に結合される第２端部とを有する垂直立ち上がり給電ラインを更に備える請求項８に記載の螺旋アンテナ。
10. 前記垂直立ち上がり給電ラインを包囲する垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁を更に備える請求項９に記載の螺旋アンテナ。
11. 前記垂直立ち上がり給電ライン・ファラデー壁は、前記給電回路基板の前記第１地板と前記アンテナ基板の前記第１表面との間に配置される円筒形状を有する、請求項１０に記載の螺旋アンテナ。
12. 前記給電回路は２つの給電ラインを含み、前記２つ以上の螺旋導体のうちの第１螺旋導体の第１端部は第１給電ラインに結合され、前記２つ以上の螺旋導体のうちの第２螺旋導体の第１端部は第２給電ラインに結合されている、請求項１１に記載の螺旋アンテナ。
13. 前記給電回路ファラデー壁は前記２つの給電ラインを包囲している、請求項１２に記載の螺旋アンテナ。
14. 螺旋アンテナを製造するＡＭＴ処理方法であって：
    （ａ）アンテナ基板上に２つ以上の螺旋導体を形成するように、前記アンテナ基板から導電性材料を除去するステップ；
    （ｂ）各螺旋導体の第１端部の場所において、前記基板の第１表面から反対側の第２表面まで延びる開口を前記基板に形成するステップ；
    （ｃ）螺旋の第１端部で終端する各々の開口を包囲する、円筒形状を有する開口を形成するステップ；及び
    （ｄ）導電性の信号経路と導電性壁とを前記アンテナ基板に形成するように、前記各々の開口を導電性インクで充填するステップ；
    を有する方法。
15. 導電性材料を除去するステップ、開口を前記基板に形成するステップ、及び／又は各々の開口を包囲する開口を形成するステップは、ミリング加工を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記螺旋アンテナと前記信号経路とに結合される導電性の垂直立ち上がり部を形成するステップを更に有する請求項１４に記載の方法。
17. 螺旋アンテナと給電回路とに結合される導電性の垂直立ち上がり部を形成する方法であって：
    信号トレースが二重クラッド誘電体基板からミリング加工された後に、はんだバンプとともに給電回路のボトム・トレースを事前に錫めっきするステップ；
    結合時にはんだバンプがキャビティ内でリフローする余地を許容するために、結合フィルム及び前記給電回路のトップ・レイヤで孔を穿孔するステップ；
    螺旋を有する前記トップ・レイヤに至るキャビティを事前にカットし、アセンブリを共に積層するステップ；
    銅が前記はんだバンプに届くまで、前記孔に銅を挿入又は充填するステップ；及び
    前記銅の頂部をはんだ鏝で押し、前記給電回路で前記はんだをリフローするステップ；
    を含む方法。