JP6607869B2 - 平行導電面間の間隙に設けられる導波路及び伝送線路 - Google Patents

Description

本発明は、通信、レーダ又はセンサ用途、及び導波路結合器、ダイプレクサ、フィルタ、アンテナ、集積回路パッケージ等の構成要素に使用する新型のマイクロ波デバイス、特に、アンテナ・システムの無線周波数（ＲＦ）部品の設計、集積、及びパッケージングに用いられる技術に関する。

本発明は主として、３０ＧＨｚを上回る周波数すなわちミリ波領域、さらには３００ＧＨｚを上回る周波数すなわちサブミリ波領域に関するが、３０ＧＨｚより低い周波数においても好都合となり得る。

今日、ほぼすべての製品、特に、情報の伝達に関連する製品に電子回路が利用されている。このような情報の伝達は、ワイヤ及びケーブルに沿った低周波での実現（たとえば、結線電話方式）又は放送音声及びＴＶ等の受信ならびに携帯電話方式等の双方向通信の両者のための電波を用いた空中無線による高周波での実現が可能である。後者の高周波の場合は、高周波及び低周波の伝送線路及び回路の使用によって、必要なハードウェアを実現する。電波の送受信には、高周波構成要素が用いられる一方、電波上の音声又は映像情報の変調及び対応する復調には、低周波回路が用いられる。このように、低周波回路及び高周波回路の両者が必要である。本発明は、送信機回路、受信機回路、フィルタ、整合ネットワーク、電力分配器及び電力結合器、結合器、アンテナ等の高周波構成要素を実現する新たな技術に関する。

最初の無線伝送は、１００ＭＨｚを下回るやや低めの周波数から始まったが、現在では、最大４０ＧＨｚ以上の無線スペクトル（電磁スペクトルとも称する）が商業上用いられている。より高い周波数の探求に関心が集まるのは、大きな帯域幅が利用可能となるためである。無線通信がますます多くのユーザに広がって、ますます多くのサービスへの利用が可能になると、新たな周波数帯の割り当てによって、すべてのトラヒックに余裕を持たせる必要がある。これが主として必要となるのは、データ通信すなわち可能な限り短い時間で大量のデータを伝達することである。

埋設可能であるとともに広い帯域幅が必要な場合の電波の代替となる光ファイバの形態の光波用の伝送線路が既に存在する。ただし、このような光ファイバでは、両端に接続された電子回路も必要となる。光伝送線路の非常に広い有効帯域幅を利用できるように、４０ＧＨｚを上回る帯域幅の電子回路が必要になる場合さえある。本発明は、低損失等の優れた特性を有することが見出され、大量生産に非常に適したギャップ波技術（以下参照）に関する。

さらには、特に高利得アンテナを伴う６０ＧＨｚ以上の高速無線通信の技術が求められており、消費者市場を対象としていることから、低コストの製造可能性が必須である。消費者市場では、平坦なアンテナが好まれるが、これらは平坦な平面アレイとしてのみ実現可能であり、これらシステムの広い帯域幅には、並列分散ネットワークが必要である。これは、アレイの各素子に同じ位相及び振幅で給電して最大利得を実現する線路及び電力分配器の完全分岐ネットワークである。

一般的な種類の平坦なアンテナは、プリント配線板（ＰＣＢ）上に実現されたマイクロストリップ・アンテナ技術に基づく。ＰＣＢ技術は、このような小型で軽量の並列給電アンテナ・アレイの大量生産に適している。これは特に、並列分散ネットワークの構成要素
の小型化により、マイクロストリップ・アンテナ素子と併せて１つのＰＣＢ層上に取り付けられるためである。ただし、このようなマイクロストリップ・ネットワークは、誘電体部品及び導電部品の両者において、大きな損失を生じてしまう。誘電損失は小型化に依存しないが、導電損失の非常に大きな要因は、小型化である。残念ながら、マイクロストリップ線路は、基板の厚さの増大によってのみ広くすることができるため、マイクロストリップ・ネットワークが放射し始めるとともに表面波が伝搬し始めることで、性能が大幅に損なわれる。

導電損失が低く、表面波及び放射の問題のないＰＣＢベースの１つの技術が知られている。これは、非特許文献１（［１］）のように、２つの名称のいずれかとして、基板集積導波路（ＳＩＷ）又はポスト壁導波路と称する。本明細書においては、ＳＩＷという用語のみを使用する。ただし、ＳＩＷ技術は依然として大きな誘電損失を伴い、低損失誘電体材料は非常に高価かつ軟性であることから、低コストの大量生産には適していない。したがって、より良い技術が求められている。

これにより、誘電損失ならびに放射及び表面波の問題が抑えられた６０ＧＨｚ以上等の高周波用の平坦なアンテナ・システムが求められている。特に、誘電損失ならびに放射及び表面波の問題のない６０ＧＨｚ以上の並列分散ネットワークを実現するＰＣＢベースの技術が求められている。

ギャップ導波路技術は、キルダル（Ｋｉｌｄａｌ）教授の２００８年及び２００９年からの発明（特許文献１，［２］）に基づいており、導入的な論文（非特許文献２，［３］）にも記載され、非特許文献３（［４］）において実験的に検証されている。この特許出願及び論文（非特許文献４，［５］）には、高周波回路及びアンテナにおけるマイクロストリップ技術、共平面導波路、及び標準的な方形導波路に置き換わり得る複数種類のギャップ導波路が記載されている。

ギャップ導波路は、平行金属板間に形成される。波動伝搬は、金属板の一方又は両方のテクスチャによって制御される。平行板間の波は、テクスチャが周期的又は準周期的である方向（阻止帯域を特徴とする）への伝搬を禁止され、溝、リッジ、及び金属ストリップ等に沿ってテクスチャが滑らかな方向に増強される。これらの溝、リッジ、及び金属ストリップは、原特許出願（特許文献１，［２］）にも記載されている通り、溝、リッジ、及びマイクロストリップ・ギャップ導波路（非特許文献５，［６］）という３つの異なる種類のギャップ導波路を構成する。

テクスチャとしては、非特許文献６（［７］）に提案されるとともに原特許出願（特許文献１，［２］）にも記載されている通り、平坦な金属面上の金属ポストもしくはピン又は接地板への接続のための金属化ビアホールを備えた基板上の金属パッチの周期的又は準周期的な集合が可能である。ビアホールを備えたパッチは通常、マッシュルームと称する。

非特許文献７（［８］）には、懸架（「逆」とも称する）マイクロストリップ・ギャップ導波路が提示されており、非特許文献５（［６］）及び非特許文献６（［７］）の記載においても固有である。これは、金属ピンの規則的なテクスチャを有する表面上に載置されたＰＣＢ基板にエッチングされて懸架された金属ストリップからなる。この基板は、接地板を有さない。伝搬準ＴＥＭ波モードが金属ストリップと滑らかな上側金属板との間に形成されて、懸架マイクロストリップ・ギャップ導波路を構成している。

この導波路は、誘電損失及び導電損失を抑えることができるが、通常のＰＣＢ技術と互換ではない。テクスチャ加工されたピン表面は、ＰＣＢ上のマッシュルームによって実現
することも可能であるが、これが２つのＰＣＢ層の一方となってマイクロストリップ・ネットワークを実現するため、１つのＰＣＢ層のみを用いて実現されたギャップ導波路よりも生産コストがはるかに高くなる。また、この技術には多くの問題があり、下から伝送線路を接続するための良好な広帯域方法を見つけるのが困難である。

非特許文献８（［９］）においては、マッシュルームで構成された阻止帯域テクスチャを有するマイクロストリップ・ギャップ導波路が単一のＰＣＢ上に実現されている。このＰＣＢ型ギャップ導波路は、金属ストリップがマッシュルームの場合と同様にビアホールを有する必要があることから、マイクロストリップリッジ・ギャップ導波路と称する。

非特許文献９〜非特許文献１１（［１０］〜［１２］）には、準平面逆マイクロストリップ・ギャップ導波路アンテナが記載されている。ピン表面上に直接位置付けられた基板上でのマイクロストリップ給電ネットワーク下の周期的なピン・アレイの製造及び放射素子（この場合は、小型のホーン・アンテナであった）の製造は、いずれも費用が掛かる。

非特許文献１２（［１３］）には、４×４スロットの小型平面アレイが提示されている。アンテナは、２つのＰＣＢとして実現されており、２×２サブアレイからなるアレイとして実現された放射スロットを上側に備え、それそれ、ＳＩＷキャビティに支えられた２×２スロットからなる。４つのＳＩＷキャビティはそれぞれ、上側放射ＰＣＢの下側に空隙を介して位置付けられた下側ＰＣＢの表面において、マイクロストリップリッジ・ギャップ導波路により給電された結合スロットによって励起されている。公差が十分なＰＣＢの実現、特に、一定の高さで空隙を保つには、大きな費用が掛かっていた。また、マイクロストリップリッジ・ギャップ導波路では、製造に大きな費用が掛かる膨大な量の薄い金属化ビアホールが必要となる。特に、ドリル加工に費用が掛かる。

したがって、良好な性能を有するとともに生産のコスト効率が高い新たなマイクロ波デバイス、特に、導波路及びＲＦパッケージング技術が求められている。

ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５７７４３

ジェイ．ヒロカワ（Ｊ．Ｈｉｒｏｋａｗａ），エム．アンドー（Ｍ．Ａｎｄｏ），「７６ＧＨｚポスト壁導波路給電平行板スロット・アレイの効率（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ７６−ＧＨｚ ｐｏｓｔ−ｗａｌｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ−ｆｅｄ ｐａｒａｌｌｅｌ−ｐｌａｔｅ ｓｌｏｔ ａｒｒａｙｓ）」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｎｔｅｎｎａ Ｐｒｏｐａｇ．，ｖｏｌ．４８，ｎｏ．１１，ｐｐ．１７４２−１７４５，Ｎｏｖ．２０００ ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），イー．アルフォンソ（Ｅ．Ａｌｆｏｎｓｏ），エー．ヴァレロ−ノゲイラ（Ａ．Ｖａｌｅｒｏ−Ｎｏｇｕｅｉｒａ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），「平行金属板間ギャップ中の局所的なメタマテリアル・ベースの導波路（Ｌｏｃａｌ ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｉｎ ｇａｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅｔａｌ ｐｌａｔｅｓ）」，ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．８，ｐｐ．８４−８７，２００９ ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），エー．ウズ・ザマン（Ａ．Ｕｚ Ｚａｍａｎ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），イー．アルフォンソ（Ｅ．Ａｌｆｏｎｓｏ），エー．ヴァレロ−ノゲイラ（Ａ．Ｖａｌｅｒｏ−Ｎｏｇｕｅｉｒａ），「平行板モード抑制のためのベッド・オブ・ネイルにおけるリッジ・ギャップ導波路の設計及び実験的検証（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｄｇｅ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｉｎ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ ｆｏｒ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｍｏｄｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）」，ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ ＆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｉｓｓ．３，ｐｐ．２６２−２７０，Ｍａｒｃｈ ２０１１ イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「ギャップ導波路に用いるベッド・オブ・ネイル、コルゲーション、及びマッシュルーム型ＥＢＧにより実現された平行板カットオフの帯域幅の数値的研究（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃｕｔ−ｏｆｆ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ， ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｕｓｈｒｏｏｍ−ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）」，ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ ＆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｎｏ．３，ｐｐ．２８２−２８９，Ｍａｒｃｈ ２０１１ ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「ミリ／サブミリ波用の平行金属板間の３つのメタマテリアル・ベースのギャップ導波路（Ｔｈｒｅｅ ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅｔａｌ ｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ ｍｍ／ｓｕｂｍｍ ｗａｖｅｓ）」，３ｒｄ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｂｅｒｌｉｎ，Ｍａｒｃｈ ２００９ イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「ギャップ導波路に用いるベッド・オブ・ネイル、コルゲーション、及びマッシュルーム型ＥＢＧにより実現された平行板カットオフの帯域幅の数値的研究（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃｕｔ−ｏｆｆ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ， ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｕｓｈｒｏｏｍ−ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）」，ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ ＆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｎｏ．３，ｐｐ．２８２−２８９，Ｍａｒｃｈ ２０１１ エー．ヴァレロ−ノゲイラ（Ａ．Ｖａｌｅｒｏ−Ｎｏｇｕｅｉｒａ），ジェイ．ドメネク（Ｊ．Ｄｏｍｅｎｅｃｈ），エム．バケーロ（Ｍ．Ｂａｑｕｅｒｏ），ジェイ．アイ．ヘランツ（Ｊ．Ｉ．Ｈｅｒｒａｎｚ），イー．アルフォンソ（Ｅ．Ａｌｆｏｎｓｏ），エー．ヴィラ（Ａ．Ｖｉｌａ），「ベッド・オブ・ネイル上の懸架ストリップを用いたギャップ導波路（Ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｔｒｉｐ ｏｎ ａ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ）」，ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｒｏｐａｇ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１０，ｐｐ．１００６−１００９，２０１１ イー．プッチ（Ｅ．Ｐｕｃｃｉ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「マイクロ波構成要素をパッケージングするマッシュルーム型ＥＢＧ上の新たなマイクロストリップ・ギャップ導波路（Ｎｅｗ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｏｎ Ｍｕｓｈｒｏｏｍ−Ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」，ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３，ｐｐ．１２９−１３１，Ｍａｒｃｈ ２０１２ イー．プッチ（Ｅ．Ｐｕｃｃｉ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ジェイ．エル．バスケス−ロイ（Ｊ．Ｌ．Ｖａｓｑｕｕｅｚ−Ｒｏｙ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「逆マイクロストリップ・ギャップ導波路に並列給電ネットワークを備えた平面デュアルモード・ホーン・アレイ（Ｐｌａｎａｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｈｏｒｎ Ａｒｒａｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−Ｆｅｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）」，ａｃｃｅｐｔｅｄ ｆｏｒ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，Ｍａｒｃｈ ２０１４ イー．プッチ（Ｅ．Ｐｕｃｃｉ），エー．ユー．ザマン（Ａ．Ｕ．Ｚａｍａｎ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「スロット・アンテナ用途のギャップ導波路技術を用いた新たな低損失逆マイクロストリップ線路（Ｎｅｗ ｌｏｗ ｌｏｓｓ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ ｕｓｉｎｇ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｓｌｏｔ ａｎｔｅｎｎａ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」，６ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ＥｕＣＡＰ ２０１１，Ｒｏｍｅ，１１−１５ Ａｐｒｉｌ ２０１１ イー．プッチ（Ｅ．Ｐｕｃｃｉ），イー．ラホ−イグレシアス（Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ），ジェイ．エル．バスケス−ロイ（Ｊ．Ｌ．Ｖａｓｑｕｕｅｚ−Ｒｏｙ），ピー．エス．キルダル（Ｐ．Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ），「逆マイクロストリップ・ギャップ導波路により給電される４素子ホーン・アンテナ・アレイの設計（Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｆｏｕｒ−ｅｌｅｍｅｎｔ ｈｏｒｎ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｆｅｄ ｂｙ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）」，２０１３ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（ＩＥＥＥ ＡＰ−Ｓ ２０１３），Ｏｒｌａｎｄｏ，ＵＳＡ，Ｊｕｌｙ ７−１２，２０１３ セイエド・アリ・ラザヴィ（Ｓｅｙｅｄ Ａｌｉ Ｒａｚａｖｉ），ペル−シモン・キルダル（Ｐｅｒ−Ｓｉｍｏｎ Ｋｉｌｄａｌ），リャンリャン・シャン（Ｌｉａｎｇｌｉａｎｇ Ｘｉａｎｇ），ハイガン・チェン（Ｈａｉｇｕａｎｇ Ｃｈｅｎ），エスペランツァ・アルフォンソ（Ｅｓｐｅｒａｎｚａ Ａｌｆｏｎｓｏ），「ＰＣＢベースのマイクロストリップリッジ・ギャップ導波路及びＳＩＷを用いた６０ＧＨｚ平面アレイ・アンテナの設計（Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ６０ＧＨｚ Ｐｌａｎａｒ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｕｓｉｎｇ ＰＣＢ−ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ−Ｒｉｄｇｅ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ ＳＩＷ）」，８ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ＥｕＣＡＰ ２０１４，Ｔｈｅ Ｈａｇｕｅ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，６−１１ Ａｐｒｉｌ ２０１４

以上から、本発明の目的は、上述の問題を緩和することであり、具体的には、特に３０ＧＨｚ超での使用及び通信、レーダ、又はセンサ用途に使用するアンテナ・システムでの使用等に関して、良好な性能を有するとともに生産のコスト効率が高い導波路又はＲＦ部品等の新たなマイクロ波デバイス及びＲＦパッケージング技術を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、アンテナ・システムの導波路、伝送線路、導波回路、伝送線回路、又は無線周波数（ＲＦ）部品等のマイクロ波デバイスであって、ギャップを介して配置された２つの導電層と、当該導電層の少なくとも一方に対して固定的に接続されることにより、意図した導波経路以外の方向における動作周波数帯の波動伝搬を停止するテクスチャを構成する一連の周期的又は準周期的配置の突出素子であり、少なくとも固定的に接続された導電層を介して、それぞれの基部ですべてが互いに電気的に接続された、
突出素子とからなり、突出素子の一部又は全部が、他方の導電層とも導電又は非導電接触した、マイクロ波デバイスが提供される。

突出素子は、テクスチャ加工された表面において、好適には周期的又は準周期的なパターンで配置され、導波構造以外の方向において、２つの金属面間の波動伝搬を停止するように設計されている。この禁止された伝搬の周波数帯は、阻止帯域と称し、ギャップ導波路の最大有効動作帯域幅を規定する。

本願の背景において、用語「マイクロ波デバイス」は、導波路、伝送線路、導波回路、又は伝送線回路等、特にデバイス又はその機械的細部の寸法が波長と同じ桁数である高周波において、電磁波の伝搬を伝送、伝達、誘導、及び制御可能な任意の種類のデバイス及び構造を表すのに用いられる。以下では、導波路、伝送線路、導波回路、又は伝送線回路等の種々実施形態との関連で本発明を論じる。ただし、当業者には当然のことながら、これら実施形態のいずれかとの関連で論じる特定の有利な特徴及び利点については、その他の実施形態にも適用可能である。

本願の背景においては、ＲＦ部品によって、一般的にアンテナ・システムのフロント・エンド又はＲＦフロント・エンドと称する部分であるアンテナ・システムの無線周波数送信及び／又は受信部に用いられるアンテナ・システムの部品が表される。ＲＦ部品は、アンテナ・システムの他の構成要素に接続された別個の部品／デバイスであってもよいし、アンテナ・システムの統合部品又はアンテナ・システムの他の部品を構成していてもよい。本発明の導波路及びＲＦパッケージング技術は特に、広帯域かつ高効率の平坦な平面アレイ・アンテナを実現するのに適している。ただし、導波路、フィルタ、集積回路パッケージング等のアンテナ・システムの他の部品、特に、完結したＲＦフロント・エンド又はアンテナ・システムへのこのような部品の組み込み及びＲＦパッケージングにも使用可能である。特に、本発明は、ギャップ導波路であるＲＦ部品又はギャップ導波路からなるＲＦ部品の実現に適している。

上述のギャップ導波路においては、主に２つの導電層間の空隙中を波が伝搬するが、少なくとも一方に表面テクスチャが設けられており、ここでは突出素子によって形成されている。これにより、両導電層の突出素子間に間隙（ギャップ）が設けられている。このようなギャップ導波路は、特に高周波において、非常に有利な特性及び性能を有する。ただし、既知のギャップ導波路は、その欠点として、生産が比較的煩雑でコストが掛かる。特に、突出素子上で概ね一定の高さに懸架された第２の層を設けると同時に第２の層と突出素子との間の接触を回避するのが難しい。

ただし、突出素子の一部（必ずしも全部ではない）が他方の導電層とも接触していたとしても従来のギャップ導波路と同じ有利な導波路特性及び性能を実現可能であることが意外にも見出されている。他方の導電層と突出素子の任意選択的な一部又は全部との間の機械的接続がマイクロ波デバイスの有利な特性に影響しないことが見出されている。また、突出素子の一部と導電層との間の偶発的な電気的接触又はすべての突出素子と他方の導電層との間の電気的接触があっても特性が影響を受けないことが見出されている。

このため、他方の導電層の突出素子上への載置ひいてはこれら突出素子の一部又は全部との接続又は固定を可能とすることによって、マイクロ波デバイスを製造可能である。これにより、製造が大幅に容易化されるとともに、マイクロ波デバイスがより堅牢となって、事後の調整及び修理がより簡単となる。

明確に規定された一定の間隙を突出素子とそれに重なる導電層との間に設けることは、実現が困難でコストが掛かることが見出されている。また、２つの表面を電気的に十分接
触させるのが困難であり、通常は、十分に分散した複数のクランプ、ボルト等が必要になることも広く知られている。機械的な接触だけで電気的な接触がない場合、電気的接触が不良な場合、あるいは電気的接触が良好な場合等、突出素子とそれに重なる導電層との間に何らかの接触を与えたとしても、デバイスの電磁的性能には影響が及ばないことが意外にも見出されている。

突出素子は、好適には各導波経路に沿った両側で少なくとも２つの平行列に配置されている。ただし、たとえば直線通路等に沿って、いくつかの特定の用途においては、単一列で十分な場合もある。さらに、多くの実施形態においては、３つ又は４つ以上の平行列等、３つ以上の平行列が有利に用いられるようになっていてもよい。

たとえば、１実施形態においては、ＲＦ部品が導波路であり、突出素子が他方の導電層とも接触、好適には固定的に接続されており、突出素子が前記導電層間のキャビティを少なくとも部分的に囲むように配置され、これにより当該キャビティが導波路として機能する。これにより、突出素子は、間隙を横切って前記導電層を接続するトンネル又はキャビティの壁を少なくとも部分的に提供するように配置されていてもよく、これにより当該トンネルが導波路又は導波路キャビティとして機能する。このように、本実施形態においては、他方の導電層の突出素子により形成されたグリッド・アレイ上又はその一部に滑らかな上板（導電層）を載置することも可能であり、オーブンでの構造の焼成によって、支持を与える突出素子／ピンの滑らかな上側金属板（導電層）へのハンダ付け等が可能である。これにより、導波路内に基板を設けることなく、［１］に記載のポスト壁導波路を構成可能であり、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。つまり、このようにして、ＳＩＷ導波路には基板が設けられていない。このような方形導波路技術は、従来のＳＩＷよりも有利である。導波路内に基板が存在しないため、誘電損失が抑えられるためである。また、方形導波路は、より高いコスト効果で生産可能であり、現在は、高価な低損失基板材料の使用が抑制あるいは回避される場合があるためである。

導電層の少なくとも一方に、好適には少なくとも１つの導電素子がさらに設けられ、当該導電素子が、前記２つの導電層の他方と電気的に接触しておらず、これにより当該導電素子が、好適には単一モード波に対して前記導波経路を構成する。導電素子は、好適には導電リッジ及び導電壁を備えた溝の一方である。これにより、他方の導電層との間にギャップが設けられる一方、周囲の突出素子は、この層と機械的に接触するとともに、場合により電気的に接触している。ここで、リッジとそれに重なる導電層との間の間隙は、好適には突出素子の高さの１〜５０％の範囲にあり、より好適には５〜２５％の範囲、最適には１０〜２０％の範囲にある。突出素子の高さは通常、１／４波長よりも小さい。いくつかの例示的な実施形態において、リッジとそれに重なる導電層との間の間隙は、１０ｍｍ未満（５．０ｍｍ未満等）及び／又は０．５ｍｍ超（１．０ｍｍ超等）であってもよく、また、たとえば０．５〜１０ｍｍの範囲（１．０〜５．０ｍｍの範囲、２．０〜４．０ｍｍの範囲等）であってもよい。

前記他方の導電層と接触した突出素子は、この他方の導電層に対しても固定的に接続されていてもよい。さらに、突出素子は、前記導電層間のキャビティを少なくとも部分的に囲むように配置され、これにより当該キャビティが導波路として機能する前記溝を構成していてもよい。

リッジ等の導電素子の幅は通常、動作周波数に従って選択される。いくつかの例示的な実施形態において、この幅は、６．０ｍｍ未満（４．０ｍｍ未満等）及び／又は１．０ｍｍ超（２．０ｍｍ超等）となるように選択可能であり、また、たとえば１．０〜６．０ｍｍの範囲（２．０〜４．０ｍｍの範囲等）となるように選択可能である。

このマイクロ波デバイスは、好適には通信、レーダ、又はセンサ用途等に使用するアンテナ・システムの無線周波数（ＲＦ）部品である。
突出素子は、好適には動作周波数での空気中の波長の半分未満の最大断面寸法を有する。さらに、波動伝搬を停止するテクスチャにおける突出素子は、好適には動作周波数での空気中の波長の半分未満の間隔で離隔されている。これは、テクスチャにおける任意の隣接突出素子対間の分離が波長の半分未満であることを意味する。

一連の周期的又は準周期的配置の突出素子における隣接突出素子の周期は、好適には半波長未満である。突出素子の周期は通常、動作周波数に従って選択される。いくつかの例示的な実施形態において、この周期は、３．０ｍｍ未満（１．０ｍｍ未満等）及び／又は０．０５ｍｍ超（０．１ｍｍ超等）となるように選択可能であり、また、たとえば０．０５〜２．０ｍｍの範囲（０．１〜１．０ｍｍの範囲等）となるように選択可能である。

突出素子又はピンは、如何なる断面形状を有していてもよいが、好適には正方形、長方形、又は円形の断面形状を有する。さらに、突出素子は、好適には動作周波数での空気中の波長の半分未満の最大断面寸法を有する。最大寸法は、好適にはこれよりもはるかに小さい。最大断面／幅寸法は、円形断面の場合の直径又は正方形もしくは長方形断面の場合の対角長である。

さらに、突出素子は好適にはそれぞれ、これらの周期未満の最大幅を有する。突出素子の最大幅は通常、動作周波数に従って選択される。いくつかの例示的な実施形態において、この最大幅は、１．０ｍｍ未満（０．５ｍｍ未満等）及び／又は０．０５ｍｍ超（０．１ｍｍ超等）となるように選択可能であり、また、たとえば０．０５〜１．０ｍｍの範囲（０．１〜０．５ｍｍの範囲等）となるように選択可能である。

突出素子のごく少数又は一部を他方の導電層と機械的に接触させることができる。ただし、突出素子のすべてを好適には他方の導電層と機械的に接触させる。
他方の導電層は単に、突出素子の突出端に載置されていてもよい。これによって、製造が非常に簡単になるとともに、たとえば保守のため、他方の導電層を除去するのが容易となる。ただし、ハンダ付け又は接着等によって、前記突出素子の少なくとも一部を前記他方の導電層に対して固定的に取り付けることも可能である。このような固定取り付けによって、より堅牢なアセンブリがもたらされる。

突出素子が好適には本質的に同一の高さを有し、任意の突出素子対間の最大高低差が機械公差に起因する。これは、製造方法及び動作周波数に依存しており、これによって、一部の突出素子がそれに重なる導電層と機械的あるいは電気的に接触し、それ以外が接触していなくてもよい。公差は、好適には任意の突出素子とそれに重なる導電層との間に場合により生じる間隙が最小に保たれるように十分確保する。いくつかの例示的な実施形態において、高低差は、０．０５ｍｍ未満、０．０１ｍｍ未満、０．００５ｍｍ未満等、０．１ｍｍ未満である。これにより、突出素子とそれに重なる導電層との間の機械的及び電気的接続を比較的均一に分散させることができる。

さらに、２つの導電層は、導波を含む領域の外側のある距離において、機械的構造により一体的に接続されて剛性を与えられていてもよく、機械的構造は、導電層の一方を規定する導電材料のうちの少なくとも１つに一体的、好適にはモノリシックに形成されていてもよい。

２つの導電層の少なくとも一部は好適には、リッジ、溝、及びテクスチャ（すなわち、突出素子）により与えられる微細構造を除いて、略平面状である。
一連の実施形態において、一連の周期的又は準周期的配置の突出素子は、前記導電層の
一方にモノリシックに形成され、好適には印圧加工によってモノリシックに形成されており、これにより各突出素子が、導電層に対してモノリシックに固定され、すべての突出素子が、固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続されている。

これにより、突出素子はすべて、好適には上側又は下側導電層とモノリシックに一体化されており、導電層及び隣接する突出素子と導電金属接触している。
突出素子は、以下に論じる方法で、好適には印圧加工によって導電層上にモノリシックに形成されている。

ＲＦ部品は、好適にはギャップ導波路であり、波が沿って伝搬する少なくとも１つのリッジであり、突出素子と同じ導電層に配置されるとともに、前記導電層にモノリシックに形成された、リッジをさらに備える。

リッジ・ギャップ導波路は、ピン間のリッジを利用して波を誘導する。また、このようなリッジは、成形可能な材料を金型の窪みに圧入することによって、上述のようにモノリシックに形成されるようになっていてもよい。そして、分岐された分散ネットワークの実現に用いられた場合にツリーの形態を有し得るこの導波リッジ構造は、突出素子間に同時に形成可能である。

マイクロ波デバイスは、波が沿って伝搬する少なくとも１つのリッジであり、突出素子と同じ導電層に配置されるとともに、好適には前記導電層にモノリシックに形成された、リッジをさらに備える。

別の一連の実施形態によれば、マイクロ波デバイスは、それぞれが基部及び当該基部から上方に延びた突出指部を有することにより前記突出素子を構成した複数のモノリシック導波素子からなり、導波素子が、前記導電層の一方に導電接続されるとともに、この導電層に沿って導波路を構成するように配置されている。

モノリシック導波素子が配置された導電層は、金属板等として配置可能であるが、好適には基板上の金属化層として配置される。導電層は、好適には非常に薄く、硬くて中実の誘電体基板上への位置付けによる簡素化によって、機械的性能の向上及び低コスト化を図る。導波素子は、好適には溝ギャップ導波路を構成する平坦な基板からなる。

これにより、ギャップを介して配置された２つの導電層と、当該導電層の少なくとも一方に接続された一連の周期的又は準周期的配置の突出指部とを有するギャップ導波路が形成される。モノリシック導波素子及びそれぞれの突出指部はすべて、これらが接続された前記導電層を介して互いに電気的に接続されることにより、意図した導波経路以外の方向における動作周波数帯の波動伝搬を停止するテクスチャを好適には構成している。

それぞれが基部及び当該基部から上方に延びた突出指部を有する小型のモノリシック導波素子は、非常に容易かつ高いコスト効果で製造可能であることが本発明者らによって見出されている。さらに、導波素子の第１の導電層／基板への配置及び接続についても、ピック・アンド・プレース技術又は他の表面実装技術（ＳＭＴ）の構成要素配置システム等を用いることにより、比較的簡単かつ高いコスト効果で遂行可能である。特に、本発明によれば、標準化された導波素子を提供可能であるとともに、さまざまな種類のＲＦ部品の作製に際して、このように標準化された構成要素を単独で使用することも可能であるし、少なくとも相対的にかなりの程度まで使用することも可能である。

ピック・アンド・プレース法は、それ自体が既知であり、電子アセンブリの生産に利用
されている。このような方法には通常、取り上げて紙、プラスチック・テープ、又はトレイ等に配置する素子の供給と、空気圧式吸引カップ等による供給からある時点での素子の取り上げとを伴う。吸引カップは、プロッタのような機器又は他の装置への取り付けにより、誘電体基板上への位置付けによりＰＣＢを構成可能な導電層に取り上げた素子を配置するようにしてもよい。素子は、金属化基板等の導電層に配置されると、接着性のハンダ・ペースト等によって適所に維持される。すべての素子が基板／層上に配置されたら、アセンブリが高温で加熱処理されることにより、ハンダ・ペーストが溶融して、配置された素子を基板／層に固定する。室温への復帰後、このハンダ接続は、非常に強力である。

基部及び当該基部から上方に延びた突出指部を有するモノリシック導波素子を提供することによって、１つ又は複数の種類の構成要素を予備作製可能であるとともに、ピック・アンド・プレース法によって素子を組み立て可能であることが本発明者らによって見出されている。これは、たとえば空気圧式吸引カップにより取り上げられる吸引領域として十分機能するようにモノリシック導波素子の基部を大きくすることによって可能である。

突出指部は、任意所望の形状を有していてもよいが、本質的に均一な幅、厚さ、及び高さで構成されることにより、形状が好適には本質的に長方形である。ただし、丸み又は角度の付いた頂部又は側部等、他の形態についても実現可能である。また、指部としては、円形断面を有する丸いピンも可能である。

導波素子は、標準化された構成要素として設けられていてもよく、それ自体が既知のピック・アンド・プレース設備等の表面実装配置技術によって組み立て可能である。これにより、比較的簡単、迅速、かつ高いコスト効果で多種多様な異なるＲＦ部品を提供することができる。このように、ＲＦ部品の設計及び生産においては、大きな柔軟性が得られている。同時に、ＲＦ部品は、マイクロストリップ・ソリューション等と比較して損失が低く、ＥＭＣ特性に優れている。

導波素子は、好適には溝ギャップ導波路を構成する平坦な基板からなる。平坦な基板は特に、空気圧式吸引カップによる持ち上げに十分適している。ただし、代替として、導波素子は、リッジ・ギャップ導波路を構成する突出リッジが設けられた基部からなっていてもよい。このような選択肢において、リッジの上面、ピン領域との間又はピン領域の外側の平坦な領域等は、空気圧式吸引カップにより持ち上げられる表面として機能するようになっていてもよい。

すべての導波素子の突出指部は、好適にはこれらが接続された導電面を介して互いに導電的／電気的に接触している。導波素子は、好適には導電面を含んでなり、各導波素子の基部及びすべての指部は、互いに電気的に接触している。たとえば、導波素子は、金属製であってもよい。各導波素子は、たとえば単一の金属シートで構成されていてもよく、切り欠き舌部が上方に曲げられて、突出指部を構成している。

突出指部は、好適には基部の平面に向かってある角度で延び、好適にはこの平面に直角に延びている。ただし、前記平面に対して鋭角又は鈍角を成す場合等、他の方向についても実現可能である。

１実施形態において、導波素子は、リッジ・ギャップ導波路を構成する突出リッジが設けられた基部からなる。
導波素子は、好適には導電材料で構成され、より好適には金属からなる。

導波素子のうちの少なくとも１つは、好適には複数の突出素子からなり、ここでは、基部の両側に配置された指部の形態である。
また、導波素子のうちの少なくとも１つは、縁部のうちの少なくとも１つに沿った２本以上の平行で分離した線に沿って配置された複数の指部からなっていてもよい。したがって、導波路の各側における２本以上の突出指部の線による実現は通常、より効率的である。このため、１つ又は複数の側部に沿って配置された２本以上の指部の線による導波素子の実現によって、導電層／基板上での高効率導波路のより効率的な組み立てが可能となる。ただし、複数の導波素子の組み合わせによって、両側に沿った２本以上の線状に突出指部が設けられた導波チャネルを構成するようにしてもよい。

上記の追加又は代替として、導波素子のうちの少なくとも１つは、縁部のうちの少なくとも１つに沿った単一の線に沿って配置された複数の指部からなっていてもよい。
指部の少なくとも一部は、基部の外側面から延びた折り曲げ舌部であってもよい。舌部は、基部の外周から延びていてもよい。ただし、代替として、指部の少なくとも一部は、基部内の内部切り欠きから延びた折り曲げ舌部であってもよい。

導波素子は、好適にはハンダ錫によって、第１の導電層に接続されて。したがって、第１の導電層は、導波素子の配置に先立って、好適には当該層に若干の付着性を持たせるハンダ・ペースト等の供給により、配置された導波素子を適所に維持するようにしてもよい。第１の導電層が配置された場合は、導波素子と併せた高温での加熱処理によって、導波素子を第１の導電層に対して固定的に接続させるようにしてもよい。

突出指部は、従来既知のギャップ導波路と同様に、ピン、ネイル等として機能する。指部は、多くの異なる形状及び形体を実現可能である。たとえば、指部は、若干の円錐状、中央部の拡幅及び／又は増厚（たとえば、長円又は球形状に類似）、頂部及び／又は底部での狭隘断面等、高さに応じて変化する形状を有していてもよい。ただし、指部は、好適には高さ全体にわたって比較的均一な幅及び厚さを有する。さらに、指部の突出高さは、好適には指部の幅及び厚さよりも大きく、より好適には幅及び厚さの２倍よりも大きい。さらに好適には、指部の幅が厚さよりも大きい。

基板の平坦な中心部は、当該基板に沿った導波路の形成に用いられる場合、好適には突出指部の高さよりも大きな幅を有する。この幅は、好適にはおよそ２．５倍等、突出指部の高さの２〜３倍の範囲にある。

導波素子は好適には、直線導波素子、湾曲又は屈曲導波素子、分岐導波素子、及び移行導波素子のうちの少なくとも１つからなる。移行導波素子は、モノリシック・マイクロ波集積回路モジュール（ＭＭＩＣ）につながる移行であってもよい。

指部の突出高さは、好適には指部の幅及び厚さよりも大きく、より好適には幅及び厚さの２倍よりも大きい。さらに好適には、指部の幅が厚さよりも大きい。
さらに別の一連の実施形態によれば、突出素子は、ピン・グリッド・アレイ、カラム・グリッド・アレイ、及び／又はボール・グリッド・アレイ等の表面実装技術のグリッド・アレイとして形成されており、各ピンがハンダ付けによって導電層に固定されているが、すべての突出素子は、固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続されている。

表面実装技術（ＳＭＴ）のグリッド・アレイは、さまざまに配置されていてもよい。このグリッド・アレイは、短ピン（ＰＧＡ：ピン・グリッド・アレイ）、ハンダ・ボール（ＢＧＡ：ボール・グリッド・アレイ）、ハンダ・カラム又はシリンダ（ＣＧＡ：カラム・グリッド・アレイ）等の形態の突出素子からなっていてもよい。突出素子すなわちボール、ピン、カラム等は、任意所望の形状を有していてもよい。突出素子の実装又は成長が行われたボード／表面としては、ＰＣＢ等の任意適当な材料が可能である。グリッド・アレ
イは、たとえばセラミック製の基板上に配置されていてもよい（ＣＣＧＡ：セラミック・カラム・グリッド・アレイ、ＣＢＧＡ：セラミック・ボール・グリッド・アレイ等）。

以下では主として、ＰＧＡ及び／又はＢＧＡに言及する。ただし、熟練した読者には、ＣＧＡ又はＣＣＧＡ等の他のＳＭＴグリッド・アレイを代替として同様に使用可能であることが認識されるものとする。

本発明者らは、ピン・グリッド・アレイ及び／又はボール・グリッド・アレイ技術を用いることにより、従来のギャップ導波路と同様又はそれ以上の性能がはるかに高いコスト効果で得られることを見出している。これにより、たとえば６０ＧＨｚ以上の周波数において、低い製造コストかつ十分な精度で並列分散ネットワークを実現することができる。

ここで、上記のようなＰＧＡ、ＰＰＧＡ、ＣＰＧＡ、ＢＧＡ、ＣＧＡ、ＣＣＧＡ、及び他の類似するＳＭＴグリッド・アレイ技術の使用により、従来の金属板のミル加工及び誘電体基板中のビアホールのドリル加工と比べて、非常に低い価格でギャップ導波路のピン／突出素子表面を製造可能であることが実現されている。

従来、あるＰＣＢの上側又は下側に存在し得る別のＰＣＢの対応する数のポートに対して、（第１のＰＣＢ上に位置付けられた）マイクロプロセッサの多くのポート間の導電接続を提供するには、ＰＧＡが利用されている。この場合は、一方のＰＣＢがＰＧＡを含み、他方のＰＣＢが、ＰＧＡのすべてのピンの場所に適合する金属化孔を備えた対応するソケットを含む。そして、各ピンが上側ＰＣＢの１つのポートを表し、各金属化孔が下側ＰＣＢの１つのポートを表す。これにより、各ピン及び各ソケット孔は、互いに電気的に絶縁され、第１のＰＣＢ上のマイクロプロセッサの個々の電気ポートを表している。

これに対して、本発明に係るギャップ導波路及びＲＦパッケージング等の実現にＰＧＡ等のＳＭＴグリッド・アレイが用いられている場合、ピン／突出素子は、これらが実装された金属板又はＰＣＢ等の導電層を介して、互いに電気的に接続されている。このため、ＰＣＢ又は金属板との固定点において、互いに電気的に絶縁されていない。これは、ＰＧＡの通常の使用状態と大きく異なる。ＰＣＢに実装された従来既知のＰＧＡで、各ピンが隔離されている。すなわち、それぞれの基部において、ピン間の導電又は金属接続は存在しない。本発明に係る導波路等の構成にＰＧＡが用いられている場合は、これらが実装された基板上の隣接するピン間に導電性金属接触が存在することになる。

これにより、突出素子は、プリント配線板に対するデジタル・マイクロプロセッサの接続及びパッケージングに用いられるピン・グリッド・アレイ及び／又はボール・グリッド・アレイと同じ方法で形成されており、各ピンがハンダ付けによって導電層に固定されているが、このように既知のＰＧＡ／ＢＧＡ／ＣＧＡの用途に反して、すべてのピンは、導電層上のそれぞれの基部で互いに電気的に接続されている。

導電層の少なくとも一方には、好適には長方形スロットの形態の少なくとも１つの開口が設けられていてもよく、当該開口が、当該マイクロ波デバイスに対する放射の送信及び／又は受信を可能とする。

マイクロ波デバイスは、前記導電層間に配置されたモノリシック・マイクロ波集積回路モジュール等の少なくとも１つの集積回路モジュールをさらに備えていてもよく、これにより波動伝搬を停止するテクスチャが、当該集積回路モジュールのパッケージ内の共鳴を除去する手段として機能する。集積回路モジュールは、好適には前記導電層の一方に配置され、集積回路に重なる突出素子が、前記集積回路に重ならない突出素子よりも短い。このような好適な１実施形態において、上記少なくとも１つの集積回路は、モノリシック・
マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）である。

集積回路は、好適には前記突出素子が設けられていない導電層に配置され、集積回路に重なる突出素子が、前記集積回路に重ならない突出素子よりも短い。これにより、集積回路は、突出素子にいくから受け入れられることにより、シールド及び保護が増強される。ただし、突出素子は、好適には集積回路と接触せず、また、好適には集積回路が配置された導電層とも接触していない。

マイクロ波デバイスは、好適には２０ＧＨｚ超、より好適には３０ＧＨｚ超、最適には６０ＧＨｚ超の周波数に対して導波路を構成するように構成されている。
本発明の別の態様によれば、上述のマイクロ波デバイスにより実現された並列分散ネットワークからなる平坦なアレイ・アンテナが提供される。

これにより、上記と類似の実施形態及び利点を実現可能である。
並列分散ネットワークは、好適には電力分配器及びその間の導波線路を備えた分岐ツリーを構成する。これは、たとえば上述のようなギャップ導波路として実現されていてもよい。

ギャップ導波路は、アレイ・アンテナの分散ネットワークを構成していてもよい。分散ネットワークは、電力分配器及び伝送線路を含んだ全体又は一部が並列であり、全体又は一部のギャップ導波路としての実現すなわち１つの平滑面と１つのテクスチャ加工面との間のギャップ中での形成がなされており、テクスチャ加工面の導波構造が薄い誘電体基板上の金属リッジ、溝、又は導電ストリップのいずれであるかに応じて、リッジ・ギャップ導波路、好適には溝ギャップ導波路、及び／又はマイクロストリップ・ギャップ導波路を含む。後者としては、既知の技術によって規定されている通り、逆マイクロストリップ・ギャップ導波路又はマイクロストリップリッジ・ギャップ導波路が可能である。

分散ネットワークにおいて、導波構造は、ツリー状の形成により、電力分配器及びその間の線路による分岐又は並列分散ネットワークとなっていてもよい。導波溝、リッジ、又は金属ストリップを囲むピンは、上記と同じ作製手順によって、支持金属板又は金属化基板とモノリシックに一体化されていてもよい。

また、アンテナは、既に上述した通り、複数のサブアセンブリのアセンブリであってもよいため、アンテナの全放射面は、サブアセンブリの放射サブアセンブリ面の組み合わせによって形成される。このような各サブアセンブリ面には、上述の通り、放射スロット開口のアレイが設けられていてもよい。サブアセンブリ面は、たとえば隣り合った構成での配置により、アセンブリの正方形又は長方形放射面を構成していてもよい。好適には、Ｅ面におけるサブアレイ間すなわちサブアセンブリ面間に、コルゲーションとして作用する１つ又は複数の細長スロットがさらに配置されていてもよい。

アンテナ・システムは、ギャップ導波路の金属面の開口に接続されたホーン状素子をさらに備えていてもよい。このようなスロットは、上側金属板／導電層において、好適にはアレイ中に隣り合って位置付けられたホーン状素子のアレイと結合する結合スロットである。各ホーン素子の直径は、好適には１波長よりも大きい。このようなホーン・アレイの一例は、それ自体が［１０］に記載されており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。

上板に複数のスロットが放射素子として用いられている場合、スロット間の間隔は、好適には動作周波数での空気中の１波長よりも短い。
また、上板中のスロットは、１波長よりも大きな間隔を有していてもよい。そして、こ
れらのスロットは、スロット・サブアレイの放射アレイを一体的に構成する付加的なスロットのアレイに電力を等しく分配するテクスチャ加工面に配置された分散ネットワークの端部からその上層の分散ネットワークの連続部へと結合する結合スロットであり、各サブアレイの各スロット間の間隔は、好適には１波長よりも短い。これにより、分散ネットワークは、複数層での配置によって、非常に小さなアセンブリを得るようにしてもよい。たとえば、上述の通り、結合スロットを含む導電層により分離された第１及び第２のギャップ導波層が設けられ、それぞれが、アレイ・アンテナ全体の放射サブアレイを一体的に構成する第２のギャップ導波路の上面に配置された導電層に形成された小さなスロット・アレイに電力を等しく分配するテクスチャ加工面上の分散ネットワークの各端部から分散ネットワークの連続部へと結合していてもよい。サブアレイの各スロット間の間隔は、好適には１波長よりも短い。あるいは、前記導波層の一方のみがギャップ導波層であってもよく、他方の層は、他の導波技術により配置されていてもよい。

分散ネットワークは、好適には送受信周波数帯を分離するデュプレクサ・フィルタと、その後段の送受信増幅器及び他の電子機器を含むその他のＲＦフロント・エンドに接続された給電点に存在する。後者は、送受信用変換器モジュールとも称する。これらの部品は、分散ネットワークを構成するテクスチャと同じ表面又はその下側において、アンテナ・アレイの横に位置付けられていてもよい。分散ネットワークからデュプレクサ・フィルタまでは、好適には移行が与えられ、これは、下側導電層の接地板の孔により実現され、その背面に長方形の導波インターフェースを構成していてもよい。このような長方形の導波インターフェースは、測定目的でも利用可能である。

従来既知のギャップ導波路と同様に、本発明が提供する導波路は、突出素子により規定された経路に沿って導電層間の空隙中を主に伝搬する波を誘導する。また、導電層間に形成され、突出素子が満たされていないキャビティは、全体又は一部を誘電体材料で満たすことができる。テクスチャ加工面の周期的又は準周期的な突出素子は、好適には導波経路の両側に設けられ、導波構造以外の方向において、２つの金属面間の波動伝搬を停止するように設計されている。この禁止された伝搬の周波数帯は、阻止帯域と称し、ギャップ導波路の最大有効動作帯域幅を規定する。

ギャップ導波路及び線路の特性インピーダンスは、おおよそ以下により与えることができる。
Ｚ_ｋ＝Ｚ_０・ｈ／ｗ
ここで、Ｚ_０は空気中（又は、ギャップ領域を満たす誘電体中）の波動インピーダンスであり、ｗはリッジ又は溝等の導波経路の幅であり、ｈは溝／リッジとそれに重なる導電層との間の距離である。パラメータｈ及びｗは、好適には適正かつ適当な特性インピーダンスが得られるように選択される。

特性インピーダンスは、好適には２５〜２００オームの範囲にあり、５０オーム付近又は１００オーム付近等、より好適には５０〜１００オームの範囲にある。
本発明の別の態様によれば、アンテナ・システムの導波路、伝送線路、導波回路、伝送線回路、又は無線周波数（ＲＦ）部品等のマイクロ波デバイスを作製する方法であって、
一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層であり、すべての突出素子が、少なくとも固定的に接続された当該導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続された、導電層を設ける工程と、
別の導電層を当該導電層上に配置することによって、導電層間に形成されたギャップに突出素子を含める工程と、からなり、
突出素子が、意図した導波経路以外の方向における動作周波数帯の波動伝搬を停止するテクスチャを構成しており、突出素子の一部又は全部が、他方の導電層とも導電又は非導電接触した、方法が提供される。

これにより、上記と類似の実施形態及び利点を実現可能である。
一連の実施形態において、一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける工程は、
突出素子のネガを構成する複数の窪みが設けられた金型を設ける工程と、
成形可能な材料片を金型に配置する工程と、
成形可能な材料片に圧力を印加することによって、金型の窪みに適合するように成形可能な材料片を圧縮する工程と、
からなる。

上述の通り、ギャップ導波路は、従来のマイクロストリップ線路及び共平面導波路よりも低い損失で機能することが既に実証されている。本発明者らは、ＲＦ部品の突出素子のネガを構成する複数の窪みが設けられた金型に対してアルミニウム等の成形可能な材料片を押圧することにより、金型の窪みに適合するように成形可能な材料片を圧縮する金型成形又は印圧加工、特に、多層金型成形と称し得る方法において、突出素子を導電層上にモノリシックに形成することにより、同様又はそれ以上の性能がはるかに高いコスト効果で得られることを見出している。これにより、たとえば６０ＧＨｚ以上の周波数において、低い製造コストかつ十分な精度で並列分散ネットワークを実現することができる。

金型は、窪みを含む１つの層に設けられていてもよい。ただし、金型は、代替として、２つ以上の層からなっていてもよく、その少なくとも一部に貫通孔が設けられ、層を互いに積み重ねることによって窪みが形成される。このような多層金型を用いた印圧加工又は金型成形をここでは多層金型成形と称する。３つ、４つ、５つ、あるいはそれ以上の層が用いられる場合、各層は、場合により最下層を除いて、層が互いに積み重ねられた場合に窪みに見える貫通孔を有し、異なる層の貫通孔のうちの少なくとも一部が互いに連通する。

印圧加工又は金型成形は、それ自体が従来既知であり、金属シートの形成等の他分野において利用されている。このような既知の方法の例は、たとえば米国特許第７１４６７１３号、米国特許第３９３７６１８号、及び米国特許第３１９７８４３号に見られる。ただし、上記種類のＲＦ部品の作製に印圧加工又は金型成形を用いることは、従来技術において知られても予見されてもいない。多層金型及び多層金型成形の使用についても、知られていない。

金型中の窪みは、ドリル加工、ミル加工等によって形成可能である。
ここで、上記のような印圧加工／金型成形法の使用により、従来の金属板のミル加工及び誘電体基板中のビアホールのドリル加工と比べて、非常に低い価格でギャップ導波路のピン／突出素子表面を製造可能であることが実現されている。

本発明によれば、試作品及び一連の試験用の生産ならびに本格生産の両者に関して、上記種類のＲＦ部品を迅速かつ高いコスト効果で生産可能である。同じ生産設備を多くの異なるＲＦ部品の生産にも利用可能である。異なるＲＦ部品の生産の場合は、金型を交換すればよく、複数の金型層が用いられる場合（以下参照）は、単一の金型層の交換又は金型層の順序の入れ替えで十分な場合が多い。

金型又は金型層中の窪みは、ドリル加工によって得られる。ただし、窪みを形成する他の手段も実現可能であり、たとえば、ミル加工、エッチング、レーザ切断等も実現可能である。

成形可能な材料は、ビレットと称する場合がある。ビレットは、その他の構成要素、特
に、好適には金型の材料よりも軟性の材料で形成される。ビレット／成形可能な材料は、たとえばアルミニウム、錫等の軟質金属又はプラスチック材料等の他の材料であってもよい。プラスチック材料又は他の非導電もしくは弱導電材料が用いられる場合、この材料は、好適には成形後、薄膜銀メッキ等によってメッキ又は金属化される。金型は、好適にはステンレス鋼等の硬質金属で構成される。

金型／金型層の窪みは、ドリル加工、ミル加工、エッチング、レーザ切断等のさまざまな方法で形成されていてもよい。
本発明によれば、多くの突出素子／ピン、直径が小さな突出素子／ピン、及び／又は高さが直径より大きい突出素子／ピンを有するＲＦ部品を高いコスト効率で生産することができる。これは、高周波用ＲＦ部品の形成に特に適している。

窪みの深さ及び窪みを有する金型／金型層の厚さ（特に、貫通孔が用いられる場合）は、ピン及び／又はリッジ等の製造部品の突出構造の高さを与える。これにより、このような素子の高さを容易に制御可能であり、製造部品の全体にわたって変化するように容易に構成可能であるため、たとえば、一部のピンが他のピンよりも高い場合、これらのピンが突出リッジよりも高い場合等がある。貫通孔は、キャビティよりも製造のコスト効果が高い。さらに、深さが異なる窪みは、貫通孔を有する金型層を互いに積み重ねることによって容易に得られるため、２つ以上の金型層の孔位置が一致する場合は、より深い窪みが得られる。

本発明により、上記種類のＲＦ部品を非常に迅速かつ高いエネルギー効率及びコスト効果で生産可能である。金型層の形成は比較的簡単であり、同じ金型層を何度も利用可能である。さらに、金型層は容易に交換可能であるため、その他の金型及び生産設備を他のＲＦ部品の生産に再利用可能である。これにより、設計変更等に対して生産が柔軟になる。また、生産方法には高い制御性があり、生産されたＲＦ部品は優れた公差を有する。さらに、生産設備は、比較的安価であると同時に、高い生産性を提供する。したがって、この生産方法及び装置は、少量の試作品生産、少数のカスタマイズ部品の生産、及び多数の大量生産のいずれにも適している。

金型には、好適には成形可能な材料片を挿入可能な鍔部が設けられている。金型は、基板及び鍔部からなり、鍔部が、基板に緩く配置された別個の素子として設けられていてもよい。

金型は、前記窪みを構成する貫通孔を含む少なくとも１つの金型層をさらに備えていてもよい。好適な１実施形態において、金型は、貫通孔を含む少なくとも２つの挟設金型層からなる。これにより、挟設層は、突出素子のさまざまな高さ及び／又は形状を与えるように構成されていてもよい。たとえば、このような挟設金型層の使用により、高さが異なる突出素子の領域等、高さが変化する突出素子の高いコスト効率での実現又は円錐、段階的に減少する幅等、幅寸法が変化する突出素子の実現が可能である。また、リッジ、階段状移行等の形成にも利用可能である。上記少なくとも１つの金型層は、好適には鍔部内に配置されている。

窪みは、好適にはＲＦ部品上の一連の周期的又は準周期的配置の突出素子を構成するように配置されている。
金型には、成形可能な材料片を挿入可能な鍔部が設けられていてもよい。

金型は、基板及び鍔部をさらに備え、鍔部が、基板に緩く配置された別個の素子として設けられていてもよい。
金型は、好適には前記窪みを構成する貫通孔を含む少なくとも１つの金型層をさらに備
える。

金型は、好適には貫通孔を含む少なくとも２つの挟設金型層からなる。
さらに、上記少なくとも１つの金型層は、鍔部内に配置されていてもよい。
別の一連の実施形態において、一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける工程は、
基板上の金属化層等として配置された第１の導電層を設ける工程と、
それぞれが基部及び当該基部から上方に延びた突出指部を有する複数のモノリシック導波素子を設ける工程と、
当該導波素子を当該第１の導電層と導電接続し、当該第１の導電層に沿って導波路を構成する工程と、
からなる。

導波素子を第１の導電層と導電接続する工程は、ピック・アンド・プレース技術によって行われるのが好都合である。これにより、従来既知のピック・アンド・プレース設備を使用可能である。このような設備は通常、ＰＣＢに配置される電子回路の配置及び生産に用いられる。ただし、ギャップ導波路及び類似するＲＦ部品の生産には、同一又は同様の設備も非常に効率良く使用可能であることが見出されている。導波素子の基部及び／又は十分な寸法のリッジの使用により、持ち上げ領域が与えられ、素子を空気圧で持ち上げることができる。さらに、基部は、ハンダ付けに先立って、配置位置の素子に十分な安定性を付与する。

導波素子を第１の導電層と導電接続する工程は好適には、
真空配置システムによって導波素子を取り上げ、前記第１の導電層に配置することにより、導波素子を第１の導電層に付着させる副工程と、
基板を高温で加熱することにより、ハンダ付けによって、導波素子を第１の導電層に接続させる副工程と、
からなる。

本発明者らは、たとえばピック・アンド・プレース技術等の表面実装配置技術によって、金属化基板等の第１の導電層に配置可能な導波素子を用いることにより、従来既知のものと同様又はそれ以上の性能がはるかに高いコスト効果で得られることを見出している。これにより、たとえば６０ＧＨｚ以上の周波数において、低い製造コストかつ十分な精度で並列分散ネットワークを実現することができる。

別の一連の実施形態によれば、一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける工程は、
第１の導電層を設ける工程と、
一連の周期的又は準周期的配置の突出素子を第１の導電層に対して固定的に接続させる工程であり、当該突出素子がすべて、固定的に接続された当該導電層を介して互いに電気的に接続されており、当該突出素子が、ピン・グリッド・アレイ、カラム・グリッド・アレイ、及び／又はボール・グリッド・アレイ技術等の表面実装技術のグリッド・アレイによって形成された、工程と、
からなる。

突出素子を第１の導電層上に設ける工程は好適には、
突出素子及び候補となる導波経路のレイアウトのパターンを第１の導電層上に作製する工程と、
第１の導電層に接続される部品を治具に配置する工程と、
部品を第１の導電層に接続させる工程と、
を含む。

本発明の上記及び他の特徴及び利点については、後述の実施形態を参照することにより、以下でさらに明確となるであろう。特に、本発明は、送信アンテナを示唆する専門用語の観点で上述しているが、当然のことながら、同じアンテナを電磁波の受信又は受信及び送信の両者に利用可能である。受動素子のみを含むアンテナ・システムの部品の性能は、相互関係の結果として、送信及び受信の両者で同じである。このため、上記アンテナの説明に用いられる如何なる用語も、広義に解釈するものとし、これにより、任意の方向又は双方向に電磁放射が伝達され得る。たとえば、分散ネットワークという用語は、単に送信アンテナに使用するものとは解釈しないものとし、受信アンテナに使用する組み合わせネットワークとしても機能し得る。

以下では、例示を目的として、添付の図面に示された実施形態を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の１実施形態に係るギャップ導波路を示した斜視側面図。 本発明の別の実施形態に係るギャップ導波路の円形キャビティを示した斜視側面図。 本発明の別の実施形態に係るアレイ・アンテナのサブアレイ／サブアセンブリの分解図。 上記のような４つのサブアレイ／サブアセンブリを含むアンテナの斜視図。 図３ｂのアンテナを実現する別の方法の斜視図。 本発明に従って実現され、たとえば図３のアンテナに利用できる例示的な分散ネットワークの上面図。 逆マイクロストリップ・ギャップ導波路を利用した本発明の別の代替実施形態に係るアンテナの３つの異なる層の分解斜視図。 本発明の別の実施形態に係るリッジ・ギャップ導波路の入力ポートの拡大図。 本発明の別の実施形態に係る一部分解したギャップ導波路フィルタの斜視図。 本発明の別の実施形態に係る一部分解したギャップ導波路フィルタの斜視図。 本発明の別の実施形態に係るギャップ導波路パッケージングＭＭＩＣ増幅器チェーンを側方から見た模式斜視図。 本発明の別の実施形態に係るギャップ導波路パッケージングＭＭＩＣ増幅器チェーンの側面図。 本発明の１実施形態に係る製造設備の分解模式図。 図１０の金型成形層の上面図。 図１０の組み立て金型の斜視図。 図１０の製造設備の組み立て状態の斜視図。 本発明の別の実施形態に係る製造設備の分解模式図。 図１４の実施形態の２つの金型成形層を示した上面図。 図１４の実施形態の２つの金型成形層を示した上面図。 図１４の製造設備により生産可能なＲＦ部品を示した斜視図。 本発明の別の実施形態に係る溝ギャップ導波路の斜視側面図。 同じ導波路を示した断面図。 本発明の別の実施形態に係るリッジ・ギャップ導波路の斜視側面図。 同じ導波路を示した断面図。 第１の実施形態に係る導波路構成素子を示した斜視側面図であって、導波路構成素子（右図）及び右図の導波素子を形成するための打ち抜き予備形成体（左図）を示した図。 図２０の導波素子により構成された一部組み立てた導波路の斜視上面図。 図２１の導波路の断面図。 図２０と類似の種類であるが、形体が異なる導波素子を示した図。 図２０と類似の種類であるが、形体が異なる導波素子を示した図。 図２０と類似の種類であるが、形体が異なる導波素子を示した図。 図２０と類似の種類であるが、形体が異なる導波素子を示した図。 導波素子を用いて異なる種類の導波路を形成する方法を示した模式断面図。 導波素子を用いて異なる種類の導波路を形成する方法を示した模式断面図。 導波素子を用いて異なる種類の導波路を形成する方法を示した模式断面図。 導波素子を用いて異なる種類の導波路を形成する方法を示した模式断面図。 各側に沿って２列の突出指部を有する導波素子の別の実施形態を示した図。 各側に沿って２列の突出指部を有する導波素子の別の実施形態を示した図。 より複雑な導波部品に組み付け可能な導波素子の相違度を示した模式図。 より複雑な導波部品に組み付け可能な導波素子の相違度を示した模式図。 より複雑な導波部品に組み付け可能な導波素子の相違度を示した模式図。 リッジ・ギャップ導波路を形成するための中実リッジを有する導波素子の１実施形態を示した斜視上面図。 リッジ・ギャップ導波路を形成するための中実リッジを有する導波素子の１実施形態を示した斜視上面図。 リッジ・ギャップ導波路を形成するための中実リッジを有する導波素子の１実施形態を示した斜視上面図。 図３１の導波素子に類似するが、非中実リッジに形成された基部を有する導波素子の模式断面図。 導波素子の使用による集積回路との接続を示した模式上面図。 導波素子の使用による突出指部のグリッドの形成を示した模式上面図。 受動ネットワークの１実施形態を示した図。 能動素子による実現の１実施形態を示した図。

以下の詳細な記述において、本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、異なる実施形態の特徴は、別段の具体的な指示がない限り、実施形態間で交換可能であるとともに、異なる組み合わせが可能であることが了解されるものとする。以下の記述においては、本発明をより深く理解できるように多くの具体的な詳細を示すものの、当業者には、これら具体的な詳細を伴わずに本発明が実施されていてもよいことが明らかとなるであろう。他の例では、本発明が不明瞭になることのないように、周知の構成又は機能について詳しく説明することはない。

第１の実施形態においては、図１に示すように、方形導波路の例を説明する。導波路は、第１の導電層１及び第２の導電層２（ここでは、視認性の向上のため、半透明である）からなる。導電層は、互いに一定の距離ｈで配置されることにより、両者間にギャップを構成している。

この導波路は、両面の上側（上面）及び下側（底面）接地板に金属層（グランド）を備えたＰＣＢにおいてビアホールが金属化された従来のＳＩＷに似ている。ただし、ここでは、導電層間に誘電体基板が存在せず、導電層及びこの第１の導電層から延びるとともに当該導電層と固定的かつモノリシックに一体化された突出素子３からなるモノリシック部品により金属化ビアホールが置き換えられている。第２の導電層２は、突出素子３上に載置されるとともに、たとえばハンダ付けによって接続されている。突出素子３は、金属等の導電材料で構成されている。また、金属化プラスチック又はセラミックでの構成も可能である。

さらに、第１及び第２の導電層は、その一方の周囲に延びるリムによって互いに取り付けられていてもよい。リムは、視認性の向上のため、図示していない。
ここでは、ＳＩＷ導波路と同様に、導電素子間に導波路が形成され、第１及び第２のポート４間に延びている。

この例では、非常に単純な直線導波路を図示している。ただし、湾曲、分岐等のより複雑な経路が同じように実現されていてもよい。
図１８は、溝ギャップ導波路の同様の実現例を示しているが、（図１のような）円形の突出素子を有する代わりに、この場合の突出素子の断面形体は、長方形又は正方形である。

図１９は、同様な別の実現例を示しているが、この場合のギャップ導波路は、リッジ・ギャップ導波路を構成しており、リッジが導電層の一方から延びて、導波路中に導波経路を構成している。

図２は、ギャップ導波路の円形キャビティを示している。これは、上記図１の直線導波路と同様に実現されており、ギャップを介して配置された第１及び第２の導電層１、２と、導電層間に延びるとともにこれらの層に接続された突出素子とからなる。突出素子は、導電層の一方に対してモノリシックに接続されている。ここで、突出素子３は、円形キャビティを囲む円形の経路に沿って配置されている。さらに、例示的な本実施形態においては、給電装置６及びＸ字状の放射スロット開口５が設けられている。

この円形の導波路キャビティは、円形のＳＩＷキャビティと同様に機能する。
ここで、図３を参照して、平坦なアレイ・アンテナの１実施形態を論じる。このアンテナは、構造及び機能が［１３］に記載のアンテナに似ており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。

図３ａは、サブアセンブリの多層構造の分解図である。サブアセンブリは、第１の接地板／導電層３２を備えた下側ギャップ導波層３１と、第１の接地板３２と第２の接地板／導電層３５との間でギャップ導波路を一体的に構成する突出素子３３及びリッジ構造３４により形成されたテクスチャとからなる。ここで、第２の接地板３５は、第２の上側導波層３６に配置されており、これは、第３の上側接地板／導電層３７も含む。また、第２の導波層がギャップ導波層として形成されていてもよい。このように、第１及び第２の接地板間及び第２及び第３の接地板間にそれぞれギャップが形成されることにより、２つの導波層を構成している。上側層の底部にある第２の接地板３５は結合スロット３８を有し、上側の接地板は４つの放射スロット３９を有し、これら２つの接地板間には、ギャップ導波路キャビティが存在する。図３ａは、大型アレイの単位セル（素子）を構成する単一のサブアレイのみを示している。図３ｂは、隣り合って長方形構成に配置された４つの上記サブアレイからなるアレイを示している。このようなサブアレイからなるさらに大きなアレイによって、より指向性の強いアンテナを構成していてもよい。

サブアレイ間は、１つの方向への分離によって、上側金属板に細長スロットを構成している。突出素子／ピンは、これらスロットの両側に沿って配置されている。これにより、Ｅ面におけるサブアレイ間にコルゲーションが形成される。

図３ｃには、別の実施形態を示すが、複数のサブアレイを含む上側導電層が連続した金属板として形成されている。この金属板は、好適には溝を形成可能となる十分な厚さを有する。これにより、図３ｂのスロットと同様の効果を有する細長コルゲーションを単位セル間に延びる細長溝として代わりに実現可能である。

第１及び第２の導電層間ならびに第２及び第３の導電層間の導波層の一方又は両方はそれぞれ、２つの金属接地板間に基板がなく、２つの導電層間に突出素子が延びた上述のようなモノリシック・ギャップ導波路として形成されていてもよい。そして、［１３］に記載されているような従来のビアホールが代わりに金属ピン等となるが、これらは、アンテナ・アレイ全体の各単位セルにおいて、２つの金属板間にモノリシックに形成されている。

図４は、図３のアンテナの下側ギャップ導波層のテクスチャの一例を示した上面図である。これは、２つの下側導電層間のギャップ中の波に関して、［１３］に係るリッジ・ギャップ導波路技術における分散ネットワーク４１を示している。リッジ構造は、１つの入力ポート４２から４つの出力ポート４３まで、分岐されたいわゆる並列分散ネットワークを構成している。分散ネットワークは、これよりもはるかに大型で、より大きなアレイに給電するためのより多くの出力ポートを備えていてもよい。ここでは、［１３］のアンテナとは対照的に、停止テクスチャを与えるように配置されたビアホールは、上述のようにモノリシックに形成された突出素子４４として形成されている。これにより、全体又は部分的に基板が存在せず、ビアホールが突出素子／ピンで置き換えられている。リッジ構造は、同様に形成され、導電層にモノリシックに配置されていてもよい。これにより、リッジは、たとえば［４］のリッジ・ギャップ導波路に示すように、中実リッジとなる。あるいは、リッジは、ピンにより支持された薄い金属ストリップ、マイクロストリップとして描かれていてもよい。

ここで、図５を参照して、アンテナの別の実施形態を論じる。このアンテナは、分解図として別個に示した３つの層からなる。上層５１（左）は、放射ホーン素子５２のアレイが形成されている。中間層５３は、上層５１からある距離に配置され、上層に対するギャップが与えられている。中間層５３は、接地板を有さない基板上に配置されたマイクロストリップ分散ネットワーク５４からなる。波は、上層と中間層との間の空隙中で、マイクロストリップ経路の上方を伝搬する。中間層５３の下にこれと接触して、下層５５（右）が配置されている。この下層は、導電層５７上に上述の通りモノリシックに製造された金属ピン等の突出素子５６のアレイからなる。導電層は、ＰＣＢの上側接地板の別個の金属層又は金属面として形成されていてもよい。突出素子は、すべての突出素子の基部間が金属接触するように、導電層と一体的に接続されている。

したがって、このアンテナは、機能及び構造が［１２］に開示のアンテナに似ており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。ただし、この既知のアンテナは、ミル加工による実現によって、逆マイクロストリップ・ギャップ導波路ネットワークを構成しているが、本例は、本願の上記項において詳しく論じた通り、多くの利点を伴うモノリシック形成ギャップ導波路として実現された分散ネットワークを提供する。

図６は、下層上のマイクロストリップリッジ・ギャップ導波路の入力ポートの拡大図であって、接地板のスロット６３を介した方形導波路への移行を示している。本実施形態に
おいては、誘電体基板が存在せず、従来使用していたビアホールは、突出素子６１によって置き換えられており、すべての突出素子６１が電気的に接触するように導電層６２に対してモノリシックに接続されている。これにより、マイクロストリップ・ギャップ導波路が提供されている。上側金属面は、明瞭化のため取り除いている。ピンにより支持されたマイクロストリップすなわちマイクロストリップリッジについても、図４に関して上述したのと同様に、中実リッジで置き換えられていてもよい。

図７は、構造及び機能が［１４］に開示のものに似たギャップ導波路フィルタの例示的な１実施形態を示しており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。ただし、この文献に開示の導波路フィルタとは対照的に、下側導電層７２に配置された突出素子７１は、上述のようにモノリシックかつ一体的に形成された突出素子によって構成されている。上側導電層７３は、［１２］の開示と同様に、突出素子の上方に配置されている。したがって、これは、溝ギャップ導波路フィルタとなる。

図８は、導波路フィルタの別の例を与えており、ギャップ導波路パッケージング・マイクロストリップ・フィルタと称する場合もある。このフィルタは、機能及び構造が［１５］に開示のフィルタに似ており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。ただし、［１５］に開示のフィルタとは対照的に、このフィルタは、突出素子を有する表面によってパッケージングされており、導電層８２に設けられた突出素子８１が上述のように実現されている。また、突出素子８１の数及び構成が異なる２つの別の蓋を図示している。

図９を参照して、集積回路用パッケージを提供する１実施形態を論じる。本例において、集積回路は、下板９２上にチェーン構成で配置されたＭＭＩＣ増幅器モジュール９１であり、ここでは、下側接地板９３が設けられた上側主基板を有するＰＣＢとして実現されている。また、たとえばアルミニウム等の任意適当な金属で構成された導電層９５により形成された蓋が設けられている。この蓋は、囲繞フレーム等によって下板９２に接続されていてもよい。

この蓋には、下板９２に向かって突出した突出素子９６、９７がさらに設けられていてもよい。これは、機能及び構造が［１６］に開示のパッケージに似ており、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。突出素子は、集積回路９１に重なる素子が低く、集積回路の横方向外側の領域に重なる素子が高くなるように、好適には高さが異なっている。これにより、突出素子による表面に孔が形成され、ここに集積回路が挿入される。突出素子は、上層９５と電気的に接触しており、この層によって、互いに電気的に接続されている。さらに、図示はしていないものの、突出素子の少なくとも一部が下板９２とも接触していてもよく、場合により、集積回路モジュール９１とも接触していてもよい。

ここで、［１６］の開示内容とは対照的に、突出素子が上層９５にモノリシックに形成されている。結果として、このパッケージングは、本発明に係るパッケージング技術として上述の通りギャップ導波路を使用することの一例である。

本発明に係るマイクロ波デバイスの他の実現等、上述の例示的な実施形態は、さまざまに製造及び生産可能である。たとえば、ドリル加工、ミル加工等の従来の製造技術を使用可能である。

ただし、好適な一連の実施形態によれば、マイクロ波デバイス、特に、突出素子は、ＰＧＡ、ＢＧＡ、又はＣＧＡ等の他の表面実装技術（ＳＭＴ）のグリッド・アレイによって形成されている。

好適な別の一連の実施形態によれば、マイクロ波デバイスは、以下に詳述する金型成形
又は印圧加工技術を用いて生産されるようになっていてもよく、これにより、モノリシックに一体化された突出素子が得られる。

好適なさらに別の一連の実施形態によれば、マイクロ波デバイスは、標準化又はカスタマイズされた導波素子を用いて、ピック・アンド・プレース技術により生産される。これについても、以下により詳しく論じる。

特に、これら３つの好適な技術のすべてを用いることにより、突出素子の一部又は全部が他方の導電層とも導電又は非導電接触したマイクロ波デバイスを構成するのみならず、突出素子とそれに重なる導電層／表面との間にギャップが設けられた従来のギャップ導波路等を構成及び作製するようにしてもよい。

次に、図１０〜図１７を参照して、モノリシック形成マイクロ波デバイス及びＲＦ部品の製造設備及び方法をさらに詳しく説明する。
図１０を参照して、ＲＦ部品を作製する装置の第１の実施形態は、ＲＦ部品の突出素子のネガを構成する複数の窪みが設けられた金型層１０４を備えた金型を含む。このような金型層１０４の一例を図１１に示す。この金型層１０４は、一様に分布した貫通孔のグリッド・アレイからなり、対応する突出素子のグリッド・アレイを構成している。窪みは、ここでは長方形状であるが、円形、楕円形、六角形等の他の形状も使用可能である。さらに、窪みの断面は、金型層の高さ全体にわたって均一である必要はない。窪みは、円筒状であってもよいが、円錐状であってもよいし、直径が変化する他の形状を採用していてもよい。

金型は、前記少なくとも１つの金型層の周りに配置された鍔部１０３をさらに備える。鍔部及び金型層は、好適には金型層が鍔部の内部に密接に適合するように寸法規定されている。図１２には、鍔部内に配置された金型層を示している。

金型は、金型層及び鍔部が配置される基板１０５をさらに備える。金型が貫通孔を含む場合、基板は、貫通孔により与えられるキャビティの底部を構成することになる。
鍔部内には、金型層１０４に押し付けられる成形可能な材料片１０２がさらに配置されている。成形可能な材料片には、圧力が直接印加されるようになっていてもよいが、圧力を一様に分配するため、好適には成形可能な材料片上にスタンプ１０１が配置されている。また、スタンプは、好適には鍔部に挿入されて、鍔部の内部に密接に適合するように配置されている。図１３には、鍔部１０３の成形可能な材料片上に配置されたスタンプ１０１の組み立て状態を示している。

上述の構成は、機械又は油圧プレス等の従来の押圧構成での配置により、スタンプ及び金型の基板に圧力を印加することによって、上記少なくとも１つの金型層の窪みに適合するように成形可能な材料片を圧縮するようにしてもよい。

上述の多層金型プレス又は印圧加工構成によれば、同じ高さの成形可能な材料片中に突出素子／ピン、リッジ、及び他の突出構造を提供可能である。貫通孔は、たとえばドリル加工によって得られる。金型層に貫通していない窪みが用いられている場合も、この構成の使用により、高さが変化する上記のような突出構造を作製するようにしてもよい。

ただし、高さが変化する突出構造を作製するため、それぞれ貫通孔を有する複数の金型層を使用することも可能である。ここで、図１４〜図１７を参照して、このような実施形態を論じる。

図１４の分解図を参照して、この装置は、上述の実施形態と同じ層／構成要素からなる
。ただし、ここでは、２つの別個の金型層１０４ａ及び１０４ｂが設けられている。このような金型層の例を図１５及び図１６に示す。成形可能な材料片１０２に最も近く配置されている金型層１０４ａ（図１５に示す）には、複数の貫通孔が設けられている。成形可能な材料片１０２から遠い他方の金型層１０４ｂ（図１６に示す）は、窪みの数が少ない。第２の金型層１０４ｂの窪みは、好適には第１の金型層１０４ａの対応する窪みと相関している。これにより、第１の金型層の一部の窪みは、第２の金型層との会合により短い突出素子を構成するが、一部は第２の金型層内にも延びて、高い突出素子を構成することになる。これにより、金型層を適切に構成することによって、さまざまな高さの突出素子を作製することが比較的簡単となる。

図１５及び図１６に示す金型層の実施形態に係る、高さが変化する突出素子を有するＲＦ部の一例を図１７に示す。
上記においては、互いに取り外し可能に積み重ねられた別個の素子として、スタンプ１０１、鍔部１０３、金型層１０４、及び基板１０５を例示した。ただし、これらの素子は、さまざまな組み合わせにて、互いに永久的又は取り外し可能に接続されていてもよいし、統合ユニットとして形成されていてもよい。たとえば、基板１０５及び鍔部１０３は、組み合わせユニットとして設けられていてもよく、金型層は、鍔部及び／又は基板に接続されていてもよい。

圧力の印加により金型層と適合して成形可能な材料を成形する押圧は、室温で実行されるようになっていてもよい。ただし、特に比較的硬質の材料が用いられる場合に、成形を容易化するため、成形可能な材料に熱が印加されるようになっていてもよい。たとえば、成形可能な材料としてアルミニウムが用いられる場合、この材料は、摂氏数百度あるいは５００℃まで加熱されるようになっていてもよい。錫が用いられる場合、この材料は、１００〜１５０℃まで加熱されるようになっていてもよい。熱の印加によって、成形を高速化可能であるとともに、必要な圧力が抑えられる。

成形後、成形可能な材料の金型／金型層からの取り外しを容易化するため、窪みは、わずかな円錐状等に構成可能である。また、金型及び成形可能な材料を加熱又は冷却することも可能である。材料が異なると熱膨張係数も異なるため、金型及び成形可能な材料は、冷却及び／又は加熱時に異なる収縮及び膨張を行うことになる。たとえば、錫は鋼よりも熱膨張係数がはるかに低いため、金型が鋼で構成され、成形可能な材料が錫で構成されている場合は、冷却によって取り外しが非常に容易化される。冷却は、たとえば浸漬又は金型及び／もしくは成形可能な材料を液体窒素に曝露する他の方法で行われるようになっていてもよい。

また、突出素子／指部３は、モノリシック導波素子１０６の形態で設けられていてもよく、これらの素子について、以下により詳しく論じる。
各導波素子は、基部１６１と、好適には本質的に直交する方向に基部から突出した指部３とからなる。このような導波素子の一例を図２０の右側の図に示す。ここで、基部１６１は、細長の長方形状であり、長手方向の両側に突出指部が設けられている。この導波素子は、図２０の左側の図に示すように、長方形中心及び長手方向側部から外側に延びた舌部の形態となるようにブランクを打ち抜くことによって作製可能である。そして、たとえばプレス成形により、図２０の右側の図の立位まで、舌部を上方に曲げることができる。

その後、これらの導波素子を取り上げて、図２１に模式的に示すように、導電層を有する基板に配置することができる。図中、図２０に関して論じた種類の６つの素子がＴ字状経路に沿って配置されている。このような素子の取り上げ及び配置は、それ自体が既知のピック・アンド・プレース設備によって行うことができる。導波素子は、テープ、トレイ等に設けられ、好適にはたとえば空気圧式吸引カップを用いた取り上げ装置によって取り
上げられる。そして、導波素子は、基板上に配置される。基板は、好適には配置された導波素子を組み立てに際して適所に維持する付着面を有する。すべての導波素子が適正に配置された場合は、導波素子と基板との間の接続が固定される。たとえば、配置に先立って、基板上にハンダ・ペーストを設けることも可能であるが、これは、配置された素子を組み立てに際して正しい位置に維持する付着性を有するとともに、たとえば赤外線加熱の基板への適用又はオーブンでの処理によって高温で基板が後々加熱処理された場合に素子を固定する。

導波素子は、好適には金属製であるが、金属化面が設けられたプラスチック材料等で構成されていてもよい。
図２２は、このように形成された導波路を模式的に示した模式断面図である。導波路は、下側基板を含むが、この例においては、下側基板層１１１、当該下側基板層上の任意選択としての導電金属層１１２、及びハンダ又はハンダ・ペースト層１１３からなる。ハンダ又はハンダ・ペースト層１１３の上には、導波素子１０６が配置されており、その結果、導波素子は、基板の導電層と電気的に導電接触するとともに、ハンダ付けによって基板に固定されている。下側基板層は、金属での構成が可能であるため、それ自体が導電層として機能することになる。この場合は、導電層１１２を省略可能である。導波素子の上には、上述の通り、突出素子と第２の導電層１０４とが少なくとも部分的に接触することにより、導波素子の突出指部を囲む導電層間にギャップが形成されるように、当該第２の導電層が配置されている。

図２０の導波素子は、直線導波部を提供するように配置されている。ただし、より複雑な形体を本質的に同様に提供可能である。このような別の形体のいくつかの例を図２３〜図２６に示す。

図２３は、基板が湾曲部を構成し、突出指部が両側に沿って設けられた湾曲導波部を示している。
図２４は、図２０に類似するものの、長手方向の両側に沿う突出指部の数が少ない直線導波部である。

図２５は、さらに短い導波素子を示している。このように短い導波素子は、長手方向の各側に２〜４つずつ、計４つ、６つ、又は８つの突出指部からなっていてもよい。また、このように短い導波素子は、たとえば、さまざまな組み合わせによって中心に導波路を設けていてもよいし、導波路の両側に配置されていてもよい。このいくつかの例を以下に示す。

図２６は、分配器を与えるより複雑な形体を示しており、１つの入力導波路が２つの出力導波路に分かれているが、その逆も考えられる。
このような導波素子を用いることによって、導波路をさまざまに形成可能であり、図２７〜図３０を参照して、いくつかの例を以下に示す。

図２７においては、導波素子が基板に沿って導波路を構成しており、突出指部がこの導波路の両側に配置されている。これにより、波が基部に沿って伝搬するが、各側に設けられた突出指部は１列のみである。このような実施形態は、特に突出指部が第１及び第２の両導電層と導電接触している場合に、いくつかの実施形態に役立つものの、各側に沿って２列以上の突出指部を設けることが好適なことが多い。

図２８においては、２つの導波路構成素子が両者間のある分類距離で互いに平行に配置されている。本実施形態においては波が分離距離に沿って伝搬するが、導波素子は、各側に沿って２列の突出指部を構成している。

図２９においては、図２７の実施形態と同様に、長手方向の各側に沿って突出指部を有する導波路構成素子が導波路として用いられている。ただし、これとは別に、一方側にのみ突出指部を有する付加的な導波素子が中央の導波素子と平行に配置されることにより、導波路に沿って２列の突出指部を提供している。また、付加的な導波素子は、各側に突出指部を有することにより、図３０に示すように、導波路の各側に沿って３列の突出指部を提供していてもよい。

ただし、導波素子は、２列以上の突出指部からなっていてもよい。このような導波素子のいくつかの例を図３１及び図３２に関して以下に論じる。
図３１の実施形態においては、図２０に関して論じたものと類似の導波路が提供されており、基部の縁部に舌部が形成されている。ただし、本実施形態においては、各側の２つの異なる折り目に沿って舌部が上方に曲げられているため、舌部が１つおきに導波素子の中心線から離れて位置している。これにより、２列の交互の突出指部が得られている。

図３２の実施形態においては、代替として、基板の外周内で舌部が打ち抜かれることにより、２列以上の突出指部を交互又は非交互の状態で得ることができる。図３２の説明例においては、長手方向の各側に沿って、非交互の状態で２列の突出指部が設けられている。図３２ａ及び図３２ｂの実施形態において、突出指部間の基部領域は、ピック・アンド・プレース組み立てを用いる場合の持ち上げ領域として機能するようになっていてもよい。ただし、いくつかの用途の場合、指部間の基部領域は、不十分となる可能性がある。たとえば、基部領域は、特定のピック・アンド・プレース設備に対して寸法が大幅に制限されていてもよく、導波素子は、より安定な基部が必要となる場合がある。このため、基部領域は、一方又は両方の突出指部列を通って延びることにより、別の基部領域を構成していてもよい。一方側の突出指部列を基部が通って延びるこのような実施形態を図３２ｃ及び図３２ｄに示す。

１つ又は複数の側部におけるこのような別の基部領域は、当然のことながら、任意の種類の導波素子に利用可能であり、この考え方は、図３２の特定の導波素子に限定されない。

以上に論じた導波素子は、両側に沿って比較的一様に突出指部が分布している。ただし、他の構成も実現可能である。たとえば、図３３に模式的に示す実施形態のように、突出指部は、導波素子の両端にのみ配置されていてもよい。ただし、他の多くの構成も実現可能である。

さらに、導波素子は、縁部から延びた舌部として設けられた突出指部の組み合わせからなっていてもよく、基板内で舌部が打ち抜かれている。さらに、それぞれが比較的単純な構成の小さな導波素子が一体的に組み立てられて、より複雑な形体を構成していてもよい。

一例として、図３４は、３つのポートを有するＴ字状電力分配器の例示であって、各ポートは、図３３に関して論じた種類の導波素子によって形成されており、内部及び外部突出指部の組み合わせによって中心導波素子が形成されている。

別の例として、図３５は、２つのポートを有する直角コーナーの例示であって、各ポートは、図３３に関して論じた種類の導波素子によって形成されており、内部及び外部突出指部の組み合わせによって中心導波素子が形成されている。

上記２つの実施形態は、ほんの一例に過ぎず、他のより複雑な形体であっても同様に得
ることができる。たとえば、結合スロットの下側に位置付けられる特殊なアンテナ励振器構成要素を同様に得ることができる。

以上、主として溝ギャップ導波路を対象とした導波素子のさまざまな例について論じた。ただし、このような導波素子のリッジ周りへの配置又はこれら素子の基部上へのリッジの提供によって、これら導波素子のほとんどをリッジ・ギャップ導波路の形成にも利用可能である。さらに、リッジ・ギャップ導波路を構成する導波素子の他の多くの例も実現可能であるが、以下に、その一部を簡潔に論じる。

図３６には、リッジ導波路の直線部を構成する単純な導波路構成素子を示している。導波素子は、基部１６１と、ピン、柱等の突出指部３とからなる。さらには、波が沿って伝搬し得るリッジ１０７が設けられている。ここで、リッジは、中実リッジである。このような素子は、たとえばエッチング、放電加工、射出成型等の成型によって作製可能である。導波素子は、金属で構成することも可能であるし、金属化導電面を設けることも可能である。

この種のリッジ素子は、たとえば空気圧式吸引カップによって、素子を取り上げる持ち上げ面としてリッジの上面を利用することにより、上記と同様に取り上げ及び配置可能である。

ただし、リッジは、中実である必要はない。このような導波素子の一例として、図３７の断面図には、図３６の素子に類似のものを模式的に示している。ここで、導波素子は、図３１の実施形態と同様に形成されており、長手方向の各側に沿って、２列の突出指部が上方屈曲舌部として形成されている。ただし、図３１の実施形態とは対照的に、この場合の基部は屈曲形状に形成されており、基部の中央に沿って長方形状のリッジを構成している。これにより、リッジには、中実の側壁及び上面が設けられているが、中央部は空隙である。

図３８の実施形態は、図３６の実施形態に類似するが、やや複雑な形態を含んでおり、基板中で中央リッジが一方側から開口へと延びることにより、結合ポートとして機能する。ここで、リッジは好適には、幅が不均一であることにより、結合開口への移行を構成している。この素子は、リッジ・ギャップ導波路の入力又は出力ポートとして用いられるようになっていてもよい。

図３９の実施形態は、［１３］に係るリッジ・ギャップ導波路技術において形成された分岐分散ネットワークである。リッジ構造は、１つの入力ポートから４つの出力ポートまで、分岐されたいわゆる並列分散ネットワークを構成している。分散ネットワークは、これよりもはるかに大型で、より大きなアレイに給電するためのより多くの出力ポートを備えていてもよい。ここでは、［１３］のアンテナとは対照的に、停止テクスチャが突出素子／指部として形成されている。リッジは好適には、たとえば［４］のリッジ・ギャップ導波路に示すように、中実リッジである。

これまで、導波素子のいくつかの例について論じた。ただし、当業者であれば、他の多くの実施形態及び変形例を実現可能であることが認識されるはずである。これにより、本質的に任意の種類の導波路又はＲＦ部品の全体又は一部の構成に対して、さまざまな標準化導波素子を提供及び使用可能である。標準化素子は、たとえば通常のピック・アンド・プレース設備によって使用、取り上げ、及び配置可能であるため、少数及び多数のいずれであっても、導波路及びＲＦ部品を非常に高いコスト効果で製造することができる。ＲＦ部品は、迅速に高いコスト効果で特注することも可能である。

以下では、ＲＦ部品のいくつかの例について論じた。ただし、上述のように導波素子を用いることによって、それ自体が既知のその他多くの種類のＲＦ部品を作製可能である。たとえば、湾曲した導波素子を用いることによって、方形導波路の円形キャビティを上記のように形成可能であり、突出指部／素子が円形の経路に沿って配置され、円形キャビティを囲む。さらに、このような実施形態においては、給電装置のほか、Ｘ字状放射スロット開口等の放射開口がキャビティ内に設けられていてもよい。

また、この技術により、平坦なアレイ・アンテナを構成するＲＦ部品を作製することも可能である。たとえば、この方法で、構造及び機能が［１２］に開示のアンテナ及び／又は［１３］に記載のアンテナに類似するアンテナを高いコスト効果で作製可能であり、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。このようなアンテナの導波層のうちの１つ又は複数は、上述のような導波路として構成されていてもよく、２つの金属接地板間には基板が存在せず、突出指部／素子が２つの導電層間に延び、基部が基板に取り付けられた導波素子によって形成されている。そして、［１３］に記載されているような従来のビアホールが代わりに金属ピン等の指部となるが、これらは、アンテナ・アレイ全体の各単位セルにおいて、２つの金属板間の導波路キャビティを構成する。

また、ＲＦ部品は、構造及び機能が［１４］に開示のものに似たギャップ導波路フィルタであってもよく、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。ただし、この文献に開示の導波路フィルタとは対照的に、ここでの突出指部／素子は、上述の導波素子の使用によって、下側導電層に配置されている。このように作製可能な導波路フィルタの別の例は、［１５］に開示のフィルタであり、当該文献のすべてを本願明細書に援用する。

また、ＲＦ部品の使用により、集積回路、特に、ＭＭＩＣ増幅器モジュール等のＭＭＩＣに対する接続部を構成するようにしてもよい。図４０には、このような実施形態を模式的に示している。ここで、集積回路は、ＰＣＢ等の基板に配置されている。そして、上述のような導波素子の配置により、集積回路と通じた導波路を構成するとともに、導波路と集積回路との間の移行を構成するようにしてもよい。図示の例において、ＭＭＩＣ１８１は、移行素子１８３によって導波素子１８２に接続されている。基板上には、蓋が配置され、導波路の上側導電面を構成していてもよい。

さらに、パッケージング等の用途として、上述の一般的な種類の導波素子により、突出指部のグリッドが設けられていてもよい。このようなグリッドは、たとえば１列、２列、又はそれ以上の突出指部を基板上に隣り合わせで設けることによって形成されていてもよい。図４１には、このような実施形態を模式的に示している。導波素子を空気圧で持ち上げるため、十分な空間が残らないようにグリッドの列が密接して配置されている場合は、図４１に模式的に示すように、両側の一方において基板の延伸部が延出することにより、持ち上げ領域として機能するようになっていてもよい。

図４２ａ及び図４２ｂは、分岐導波路からなる受動ネットワークを示した２つの異なる斜視図であって、さまざまな種類の導波素子を組み合わせてより複雑な実現例を生成し得る方法の一例を与えている。図４２の説明例において、導波路ネットワークは、図２６に類似の分岐導波素子からなり、図２４に類似の直線導波素子がこれに続き、さらに、図２３に類似の湾曲導波素子がこれに続いている。また、導波路の外周には、図２５に類似の複数の小型導波素子が配置されており、上述の導波素子により与えられた第１列の突出指部の外側に付加的な突出指部を提供している。これにより、各導波部には、各側のすべて又は少なくともほとんどの位置に、２列以上の突出指部が設けられている。

図４３ａ及び図４３ｂは、図４０の実施形態に類似する能動素子の一例を示しているが、より詳しく例示されている。本実施形態においては、ＭＭＩＣ等の２つの能動素子１８
１’が設けられている。能動素子１８１’は、ＭＭＣＩにバイアス電圧を供給するマイクロストリップ線路１８４等の複数の入出力線路に接続された入出力ポートに存在する。さらに、移行素子１８３’を介して、いくつかのＲＦ入出力ポートがギャップ導波路伝送線路に接続されている。ここで、ギャップ導波路は、たとえば図２０及び図２４に関して論じたものと類似の素子により形成された直線導波路として図示している。ただし、より複雑な導波路伝送線路又はネットワークも使用可能である。さらに、ギャップ導波路及び能動素子の両者の周りには、複数の小型導波素子（ここでは、図２５に示す種類）が設けられることにより、ギャップ導波路の性能が改善されるとともに、構成要素間がシールドされている。また、受動素子１８６等の別の素子が設けられていてもよい。

図４２に示す受動ネットワーク及び図４３の能動素子ネットワークはいずれも、ほんの一例に過ぎず、当業者には当然のことながら、他の実現例も同様に実現可能であって、同じ機能又は他の機能が得られる。

これまで、特定の実施形態を参照して、本発明を説明してきた。ただし、アンテナ・システムにおける導波路及びＲＦパッケージングの技術の複数の変形例が実現可能である。たとえば、標準化素子としての使用、専用目的、あるいは特定の使途及び用途のためのカスタマイズとして、さまざまな種類の導波路及び他のＲＦ部品の構成に利用できる多くの異なる導波素子を実現可能である。さらに、ピック・アンド・プレース設備による組み立てが好適であるものの、他の種類の表面実装技術による配置が用いられるようになっていてもよく、導波素子が他の方法で組み立てられるようになっていてもよい。さらに、本開示の突出素子の実現は、従来のギャップ導波路を利用済み又は検討し得る他の多くのアンテナ・システム及び装置に使用可能である。上記及び他の明らかな改良は、添付の特許請求の範囲により規定された本発明の範囲内にあると考える必要がある。上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示しており、当業者であれば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、別の多くの実施形態を考案可能であろうことに留意するものとする。特許請求の範囲においては、括弧に挟まれた如何なる参照記号も、特許請求の範囲を限定するものと解釈しないものとする。単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜からなる、〜を備える）」は、特許請求の範囲に挙げられた以外の要素又は工程の存在を除外しない。要素の前に付く単語「ａ」又は「ａｎ」は、複数の当該要素の存在を除外しない。さらに、特許請求の範囲に列挙された複数の手段の機能は、単一のユニットが実行していてもよい。

Claims (48)

1. アンテナ・システムの導波路、伝送線路、導波回路、伝送線回路、又は無線周波数（ＲＦ）部品等のマイクロ波デバイスにおいて、間隙を介して配置された２つの導電層と、前記導電層の少なくとも一方に対して固定的に接続されることにより、意図した導波経路以外の方向における動作周波数帯の波動伝搬を停止するテクスチャを構成する一連の周期的又は準周期的配置の突出素子であって、少なくとも固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部ですべてが互いに電気的に接続された、突出素子とからなり、前記突出素子の一部又は全部が、他方の導電層とも導電又は非導電接触し、前記２つの導電層が、導波を含む領域の外側のある距離において、機械的構造により一体的に接続されて剛性を与えられている、マイクロ波デバイス。
2. 前記導電層の少なくとも一方に、少なくとも１つの導電素子がさらに設けられ、前記導電素子が、前記２つの導電層の他方と電気的に接触しておらず、これにより前記導電素子が、好適には単一モード波に対して前記導波経路を構成している、請求項１に記載のマイクロ波デバイス。
3. 前記導電素子が、導電リッジ及び導電壁を備えた溝の一方である、請求項２に記載のマイクロ波デバイス。
4. 前記他方の導電層と接触した前記突出素子が、好適には前記他方の導電層に対して固定的に接続されており、前記突出素子が、前記導電層間のキャビティを少なくとも部分的に囲むように配置され、これにより前記キャビティが、導波路として機能する前記溝を構成している、請求項３に記載のマイクロ波デバイス。
5. 前記導電素子の幅が、１．０〜６．０ｍｍの範囲、好適には２．０〜４．０ｍｍの範囲にある、請求項２〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
6. 通信、レーダ、又はセンサ用途等に使用するアンテナ・システムの無線周波数（ＲＦ）部品である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
7. 前記一連の周期的又は準周期的配置の突出素子における隣接突出素子間の距離が、０．０５〜２．０ｍｍの範囲、好適には０．１〜１．０ｍｍの範囲にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
8. 前記突出素子それぞれが、０．０５〜１．０ｍｍの範囲、好適には０．１〜０．５ｍｍの範囲の最大幅寸法を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
9. 前記突出素子の少なくとも一部、好適には全部が、前記他方の導電層と機械的に接触している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
10. 前記突出素子の少なくとも一部が、ハンダ付け又は接着等により、前記他方の導電層に対して固定的に取り付けられている、請求項９に記載のマイクロ波デバイス。
11. 前記突出素子が、本質的に同一の高さを有し、任意の突出素子対間の最大高低差が、０．０２ｍｍ未満、好適には０．０１ｍｍ未満である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
12. 前記機械的構造が、前記導電層の一方を規定する導電材料のうちの少なくとも１つに一体的、好適にはモノリシックに形成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
13. 前記２つの導電層の少なくとも一部が、リッジ、溝、及びテクスチャにより与えられる微細構造を除いて、略平面状をなす、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
14. 前記一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が、前記導電層の一方にモノリシックに形成され、好適には印圧加工によってモノリシックに形成されており、これにより各突出素子が、前記導電層に対してモノリシックに固定され、すべての突出素子が、固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
15. 波が沿って伝搬する少なくとも１つのリッジであり、前記突出素子と同じ導電層に配置されるとともに、前記導電層にモノリシックに形成された、リッジをさらに備える、請求項１４に記載のマイクロ波デバイス。
16. それぞれが基部及び前記基部から上方に延びた突出指部を有する複数のモノリシック導波素子をさらに備え、前記導波素子が、前記導電層の一方に導電接続されるとともに、この導電層に沿って導波路を構成するように配置される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
17. 前記導波素子が、溝ギャップ導波路を構成する平坦な基板からなる、請求項１６に記載のマイクロ波デバイス。
18. 前記導波素子が、リッジ・ギャップ導波路を構成する突出リッジが設けられた基部からなる、請求項１６に記載のマイクロ波デバイス。
19. 前記導波素子が、金属製である、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
20. 前記導波素子のうちの少なくとも１つが、前記基部の２つの反対面に配置された複数の指部からなる、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
21. 前記導波素子のうちの少なくとも１つが、縁部のうちの少なくとも１つに沿った２本以上の平行で分離した線に沿って配置された複数の指部からなる、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
22. 前記導波素子のうちの少なくとも１つが、縁部のうちの少なくとも１つに沿った単一の線に沿って配置された複数の指部からなる、請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
23. 前記指部の少なくとも一部が、前記基部の外側面から延びた折り曲げ舌部である、請求項１６〜２２のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
24. 前記指部の少なくとも一部が、前記基部内の内部切り欠きから延びた折り曲げ舌部である、請求項１６〜２３のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
25. 前記導波素子が、直線導波素子、湾曲又は屈曲導波素子、分岐導波素子、及び移行導波素子のうちの少なくとも１つからなる、請求項１６〜２４のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
26. 前記移行導波素子が、モノリシック・マイクロ波集積回路モジュール（ＭＭＩＣ）につながる移行である、請求項１６〜２５のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
27. 前記指部の突出高さが、前記指部の幅及び厚さよりも大きく、好適には幅及び厚さの２倍よりも大きい、請求項１６〜２６のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
28. 前記指部の幅が、厚さよりも大きい、請求項１６〜２７のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
29. 前記突出素子が、ピン・グリッド・アレイ、カラム・グリッド・アレイ、及び／又はボール・グリッド・アレイ等の表面実装技術のグリッド・アレイとして形成されており、各ピンが、ハンダ付けによって前記導電層に固定されているが、すべての突出素子が、固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続されている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
30. 前記突出素子の外側に配置され、波動伝搬を停止する前記テクスチャを構成するボール・グリッド・アレイであり、前記導電層間のスペーサとして機能する、ボール・グリッド・アレイをさらに備える、請求項２９に記載のマイクロ波デバイス。
31. 前記突出素子が、動作周波数での空気中の波長の半分未満の最大断面寸法を有し、及び／又は、波動伝搬を停止する前記テクスチャにおける前記突出素子が、動作周波数での空気中の波長の半分未満の間隔をもって離隔されている、請求項１〜３０のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
32. 前記導電層の少なくとも一方に、好適には長方形スロットの形態の少なくとも１つの開口が設けられ、前記開口が、前記マイクロ波デバイスに対する放射の送信又は受信の少なくとも一方を可能とする、請求項１〜３１のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
33. 前記導電層間に配置されたモノリシック・マイクロ波集積回路モジュール等の少なくとも１つの集積回路モジュールをさらに備え、これにより波動伝搬を停止する前記テクスチャが、前記集積回路モジュールのパッケージ内の共鳴を除去する手段として機能する、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
34. 前記集積回路モジュールが、前記導電層の一方に配置されており、前記集積回路に重なる突出素子が、前記集積回路に重ならない突出素子よりも短い、請求項３３に記載のマイクロ波デバイス。
35. ２０ＧＨｚ超、好適には３０ＧＨｚ超、最適には６０ＧＨｚ超の周波数に対して導波路を構成する、請求項１〜３４のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイス。
36. 請求項１〜３５のいずれか１項に記載のマイクロ波デバイスにより実現された並列分散ネットワークからなる平坦なアレイ・アンテナ。
37. アンテナ・システムの導波路、伝送線路、導波回路、伝送線回路、又は無線周波数（ＲＦ）部品等のマイクロ波デバイスを作製する方法において、
    一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層であって、すべての突出素子が、少なくとも固定的に接続された前記導電層を介して、それぞれの基部で互いに電気的に接続された、導電層を設ける工程と、
    別の導電層を前記導電層上に配置することによって、前記導電層間に形成された間隙に前記突出素子を収容する工程と、
    からなり、
    突出素子が、意図した導波経路以外の方向における動作周波数帯の波動伝搬を停止するテクスチャを構成しており、前記突出素子の一部又は全部が、前記他方の導電層とも導電又は非導電接触し、前記２つの導電層が、導波を含む領域の外側のある距離において、機械的構造により一体的に接続されて剛性を与えられている、方法。
38. 一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける前記工程が、
    前記突出素子のネガを構成する複数の窪みが設けられた金型を設ける工程と、
    成形可能な材料片を前記金型に配置する工程と、
    前記成形可能な材料片に圧力を印加することによって、前記金型の前記窪みに適合するように前記成形可能な材料片を圧縮する工程と、
    からなる、請求項３７に記載の方法。
39. 前記金型に、前記成形可能な材料片を挿入可能な鍔部が設けられた、請求項３８に記載の方法。
40. 前記金型が、金型の基板及び鍔部からなり、前記鍔部が、前記金型の基板に緩く配置された別個の素子として設けられた、請求項３９に記載の方法。
41. 前記金型が、前記窪みを構成する貫通孔を含む少なくとも１つの金型層をさらに備える、請求項３８〜４０のいずれか１項に記載の方法。
42. 前記金型が、貫通孔を含む少なくとも２つの挟設金型層からなる、請求項４１に記載の方法。
43. 前記少なくとも１つの金型層を前記鍔部内に配置する、請求項４１又は４２に記載の方法。
44. 一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける前記工程が、
    基板上の金属化層等として配置された第１の導電層を設ける工程と、
    それぞれが基部及び前記基部から上方に延びた突出指部を有する複数のモノリシック導波素子を設ける工程と、
    前記導波素子を前記第１の導電層と導電接続し、前記第１の導電層に沿って導波路を構成する工程と、
    からなる、請求項３７に記載の方法。
45. 前記導波素子を前記第１の導電層と導電接続する前記工程が、ピック・アンド・プレース技術によって行われる、請求項４４に記載の方法。
46. 前記導波素子を前記第１の導電層と導電接続する前記工程が、
    真空配置システムによって導波素子を取り上げ、前記第１の導電層に配置することにより、前記導波素子を前記第１の導電層に付着させる副工程と、
    前記基板を高温で加熱することにより、ハンダ付けによって、前記導波素子を前記第１の導電層に接続させる副工程と、
    からなる、請求項４４又は４５に記載の方法。
47. 一連の周期的又は準周期的配置の突出素子が固定的に接続された導電層を設ける前記工程が、
    第１の導電層を設ける工程と、
    一連の周期的又は準周期的配置の突出素子を前記第１の導電層に対して固定的に接続させる工程であり、前記突出素子がすべて、固定的に接続された前記導電層を介して互いに電気的に接続されており、前記突出素子が、ピン・グリッド・アレイ、カラム・グリッド・アレイ、及び／又はボール・グリッド・アレイ技術等の表面実装技術のグリッド・アレイによって形成された、工程と、
    からなる、請求項３７に記載の方法。
48. 突出素子を前記第１の導電層上に設ける前記工程が、
    前記突出素子及び候補となる導波経路のレイアウトのパターンを前記第１の導電層上に作製する工程と、
    前記第１の導電層に接続される部品を治具に配置する工程と、
    前記部品を前記第１の導電層に接続させる工程と、
    を含む、請求項４７に記載の方法。