KR102273624B1 - Ｒｆ 서큘레이터 - Google Patents

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3디 글래스 솔루션즈 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 디바이스 및 방법을 포함하고, 상기 RF 서큘레이터/절연체 디바이스는: 하나 이상의 전도성 코일을 포함하는 기판으로서, 하나 이상의 전도성 코일은 기판에, 기판 상에 또는 기판 주위에 형성되는, 상기 기판; 철심(iron core)을 포함하는 기판의 개구로서, 철심은 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 기판에 형성되고, 철심은 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 개구; 및 서큘레이터/절연체의 전도성 코일에 연결된 디바이스의 하나 이상의 연결기, 비아, 저항기, 커패시터, 또는 다른 집적 회로를 포함한다.

Description

ＲＦ 서큘레이터
본 발명은 일반적으로 RF 서큘레이터의 분야에 관한 것이고, 특히 신규 최적화된 고 주파수 RF 서큘레이터에 관한 것이다.
본 발명의 범위를 제한하지 않고, 그것의 배경은 RF 서큘레이터와 관련하여 설명된다.
발명의 명칭이 "동시 송신 및 수신을 위한 조정가능한 광 RF 서큘레이터"인 얍(Yap) 등에게 발행된 미국 특허 번호 제 9,250,452 호는 동시 송신 및 수신 디바이스에서 수신된 RF 신호와 송신된 RF 신호 사이에 40 db보다 큰 절연(isolation)을 제공하는 광 RF 서큘레이터를 교시하는 것으로 언급된다. 광 RF 서큘레이터는 수신된 RF 신호가 광을 통해 공동 전파되고 송신된 RF 신호가 광을 통해 역 전파되는 광학 도파관 격자에서 광 변조를 이용하는 것으로 언급된다. 게다가, 그것은 T/R 절연의 대역폭을 넓히고 다양한 잡음 소스의 제거를 제공하는 변형을 설명하는 것으로 언급된다.
발명의 명칭이 "강자성 금속 절연체 다층 무선 주파수 서큘레이터"인 츄이(Chui)에게 발행된 미국 특허 번호 제 7,362,195 호는 외부 바이어싱 자기장 없이 무선 주파수 신호를 지향시키는 지향성 RF 서큘레이터를 교시하는 것으로 언급된다. 지향성 RF 서큘레이터는 적층된 나노 구조를 형성하는 절연 재료 및 강자성 재료의 층을 포함한다. 절연 재료 및 강자성 재료의 층은 무선 주파수 신호의 파장보다 작은 두께, 및 재료에서의 신호의 침투 깊이(skin depth)보다 작은 두께를 갖도록 선택된다. 강자성 재료 및 절연체는 신호에 대해 동작 주파수 근처에 공진 주파수를 갖는 공진 공동을 형성하고, 디바이스에 대한 입력 및 출력 포트를 제공하기 위해 복수의 연결기가 적층된 강자성 재료의 주변 주위에 위치될 수 있다. 이 RF 서큘레이터는 또한, 반도체 박막 프로세싱과 호환되는 것으로 언급되고, 모놀리식 집적 회로(monolithic integrated circuit) 상에 집적될 수 있다. 지향성 RF 서큘레이터를 형성하는 방법이 또한 개시되는 것으로 언급된다.
본 발명의 목적은 RF 서큘레이터, 특히 신규 최적화된 고 주파수 RF 서큘레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 일반적으로 전자, 마이크로파 및 무선주파수를 위한 유리 세라믹 기판의 어레이 및 디바이스를 위해 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 본 발명은 서큘레이터/절연체 디바이스를 포함하고, 상기 서큘레이터/절연체 디바이스는: 하나 이상의 전도성 코일을 포함하는 기판으로서, 하나 이상의 전도성 코일은 기판에, 기판 상에, 또는 기판 주위에 형성되는, 상기 기판; 철심(iron core)을 포함하는 기판의 개구로서, 철심은 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 기판에 형성되고, 철심은 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 개구; 및 서큘레이터/절연체에 연결된 디바이스의 하나 이상의 연결기, 비아(vias), 저항기, 커패시터, 또는 다른 집적 회로를 포함한다. 하나의 양태에서, 디바이스는 디바이스를 환경으로부터 보호하기 위해 디바이스 상에 패시베이션(passivation) 또는 코팅을 더 포함한다. 또 다른 양태에서, 철심은 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 제자리에 형성된다. 또 다른 양태에서, 전도성 코일은 구리를 포함한다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스는 기존의 서큘레이터/절연체 디바이스와 비교될 때 감소된 신호 손실을 갖는다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스는 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15, 또는 10% 미만의 손실을 갖는다. 또 다른 양태에서, 철심은 용융되거나 소결된 철 입자, 마이크로입자 또는 나노입자를 포함한다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스의 기하학적 구조는 실질적으로 원형이다. 또 다른 양태에서, 기판은 유리이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 중량 % 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 중량 % 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; 0.003 내지 1 중량 % Au2O를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량 %의 산화물을 포함하는 광 정의가능한 유리 기판 중 적어도 하나이고; 선택적으로 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나의 상기 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비를 갖는다. 또 다른 양태에서, 기판은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄, 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판이다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 또한, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법을 포함하고, 상기 방법은: 기판 상에 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계로서, 하나 이상의 전도성 코일은 기판에, 기판 상에, 또는 기판 주위에 형성되는, 상기 형성하는 단계; 기판에 개구부를 에칭하는 단계; 개구부에 철 입자를 증착시키는 단계; 철 입자를 철심으로 용융하거나 소결하는 단계로서, 철심은 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 기판에 형성되고, 철심은 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 용융하거나 소결하는 단계; 및 서큘레이터/절연체의 전도성 코일을 서큘레이터/절연체 디바이스에 연결된 디바이스의 하나 이상의 연결기, 비아, 저항기, 커패시터, 또는 다른 집적 회로에 연결하는 단계를 포함한다. 하나의 양태에서, 방법은 서큘레이터/절연체 디바이스를 환경으로부터 보호하기 위해 서큘레이터/절연체 디바이스 상에 패시베이션 또는 코팅을 코팅하거나 증착하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 양태에서, 방법은 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계 후에 제자리에 철심을 형성하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 양태에서, 방법은 비활성 기체(noble gas)의 존재 시에 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계 후에 제자리에 철심을 형성하는 단계를 더 포함한다. 또 다른 양태에서, 전도성 코일은 구리를 포함한다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스는 기존의 서큘레이터/절연체 디바이스와 비교될 때 감소된 신호 손실을 갖는다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스는 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15, 또는 10% 미만의 손실을 갖는다. 또 다른 양태에서, 철심은 용융되거나 소결된 철 입자, 마이크로입자, 또는 나노입자를 포함한다. 또 다른 양태에서, 서큘레이터/절연체 디바이스의 기하학적 구조는 실질적으로 원형이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 중량 % 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 중량 % 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판이다. 또 다른 양태에서, 기판은: 적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; 0.003 내지 1 중량 % Au2O를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량 %의 산화물을 포함하는 광 정의가능한 유리 기판 중 적어도 하나이고; 선택적으로 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나의 상기 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비를 갖는다. 또 다른 양태에서, 기판은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄, 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판이다.
또 다른 실시예에서, RF 서큘레이터/절연체 디바이스는: 기판 상에 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계로서, 하나 이상의 전도성 코일은 기판에, 기판 상에, 또는 기판 주위에 형성되는, 상기 형성하는 단계; 기판에 개구부를 에칭하는 단계; 개구부에 철 입자를 증착시키는 단계; 철 입자를 철심으로 용융하거나 소결하는 단계로서, 철심은 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 기판에 형성되고, 철심은 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 용융하거나 소결하는 단계; 및 서큘레이터/절연체의 전도성 코일을 예로서, 증폭기, 안테나, 저항기, 커패시터, 등에 연결하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 특징 및 장점의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명에 대한 참조가 이제 행해진다.
도 1은 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체 디바이스로부터의 결과를 도시한 도면.
본 발명의 다양한 실시예의 제조 및 이용이 이하에서 상세하게 설명되지만, 본 발명이 광범위한 특정 맥락으로 구현될 수 있는 많은 적용가능한 발명의 개념을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 논의된 특정 실시예는 단지 본 발명을 만들고 이용하기 위한 특정 방식을 예시하고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 다수의 용어가 하기에 정의된다. 본 명세서에서 정의된 용어는 본 발명과 관련된 분야에서 당업자에 의해 공통적으로 이해된 바와 같은 의미를 갖는다. 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")와 같은 용어는 단수의 개체만을 언급하도록 의도되는 것이 아니라, 특정 예가 예시를 위해 이용될 수 있는 일반 범주를 포함한다. 본 명세서에서의 전문용어는 본 발명의 특정 실시예를 설명하기 위해 이용되지만, 그들의 용도는 청구항에 설명된 것을 제외하고 본 발명을 제한하지 않는다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 일반적으로 전자, 마이크로파 및 무선주파수를 위한 유리 세라믹 기판에서 디바이스 및 어레이를 위해 이용될 수 있다. 본 발명은 비용 효과적인 유리 세라믹 유도성 개별 또는 어레이 디바이스를 제공하고 생성한다. 유리 세라믹 기판이 수직 뿐만 아니라, 수평 평면을 개별적으로 또는 동시에 프로세싱하여 이러한 구조를 형성할 수 있는 능력을 보여 주는 경우에, 광범위한 원격통신 및 다른 플랫폼에서 이용될 수 있는 서큘레이터/절연체 디바이스를 형성한다. 신규 서큘레이터/절연체 유리 세라믹 디바이스는 다른 디바이스에 부가하기 위해 독립형 디바이스로서 제조될 수 있으며, 기판에 직접 구축된 다음 비아, 와이어 또는 볼 본딩, 등을 이용하여 다른 전자 부품에 연결될 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명은 감소된 크기 대 현재 이용가능한 옵션을 갖는 집적된 수동 디바이스(IPD)를 위해 구축된 RF 서큘레이터/절연체이다. 본 발명은 테스트 차량에서 철심 재료를 최적화함으로써 이루어질 수 있다. 테스트 차량은 철심 충전에 의해 개선시키기 위한 방법 및 부품을 갖고 예로서, 미국 3DGS로부터 얻어진, 본 명세서에서 하기에 설명된 바와 같이 제조되고 만들어진 하나 이상의 유형의 유리를 포함할 수 있다. 첫째, 표준 공동 깊이가 일관된 측정을 보장하기 위해 이용될 것이다. 다음, 회로를 형성하기 위해 형성, 부가 또는 연결되는 부품은 서큘레이터/절연체에 연결되고 그 다음, 테스트가 진행됨에 따라 평가되며 정확한 계산을 위해 특정 체적이 필요하다.
도 1은 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 보여준다. 본 발명은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄, 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판을 준비하고, 감광성 유리 기판에서 하나 이상의, 2 또는 3차원 유도성 디바이스를 포함하는 설계 레이아웃을 마스킹하고, 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성화 에너지원에 노출시키고, 감광성 유리 기판을 그것의 유리 전이 온도 이상에서 적어도 10분의 가열 단계에 노출시키고, 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 재료로 변형시켜 유리 결정질 기판을 형성하기 위해 감광성 유리 기판을 냉각시키며 RF 서큘레이터/절연체에서 그 다음 이용되는 하나 이상의 각진 채널 또는 관통 홀을 형성하기 위해 에천트 용액으로 유리 결정질 기판을 에칭함으로서 제조된 RF 서큘레이터/절연체 디바이스의 제조 방법을 포함한다.
RF 서큘레이터/절연체는 반도체, RF 전자 장치, 마이크로파 전자 장치, 및 광학 이미징을 위한 새로운 패키징 및 기판 재료로서 유리 세라믹(APEX® 유리 세라믹™, 3DGS, USA)에, 유리 세라믹 상에, 또는 유리 세라믹 주위에 구축될 수 있다. APEX® 유리 세라믹은 간단한 3 단계 프로세스로 1세대 반도체 장비를 이용하여 프로세싱되고 최종 재료는 유리, 세라믹, 또는 유리 및 세라믹 둘 모두의 함유 영역으로 만들어질 수 있다. APEX® 유리 세라믹은: 용이하게 제조된 고밀도 비아, 입증된 마이크로유체 성능, 마이크로 렌즈 또는 마이크로 렌즈 어레이, 더 단단한 패키지를 위한 높은 영률, 무 할로겐 제조, 및 경제적인 제조를 포함하여, 현재 재료에 비해 몇몇 이점을 갖는다. 광에칭가능한 유리는 광범위한 마이크로시스템 부품의 제조에 대해 몇몇 장점을 갖는다. 종래의 반도체 프로세싱 장비를 이용하여 이들 유리로 마이크로구조가 비교적 저렴하게 생산되었다. 일반적으로, 유리는 고온 안정성, 우수한 기계적 및 전기적 속성을 갖고, 플라스틱 및 많은 금속보다 우수한 화학적 저항을 갖는다. 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체를 제조하기 위한 유리 세라믹의 하나의 예는 예를 들면, 중량 75 내지 85%의 산화 규소(SiO2), 중량 7 내지 11%의 산화 리튬(Li2O), 중량 3 내지 6%의 산화 알루미늄(Al2O3), 중량 1 내지 2%의 산화 나트륨(Na2O), 중량 0.2 내지 0.5%의 삼산화 안티몬(Sb2O3) 또는 비소 산화물(As2O3), 중량 0.05 내지 0.15%의 산화은(Ag2O), 및 중량 0.01 내지 0.04%의 산화 세륨(CeO2)을 포함한다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 "APEX® 유리 세라믹", "APEX® 유리"또는 간단히 "APEX®"는 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체를 제조하기 위한 유리 세라믹 조성의 하나의 실시예를 나타내기 위해 이용된다.
APEX®™ 유리는 도금 또는 기상 증착을 포함한 다수의 방법에 의해 금속, 합금, 복합재, 유리 또는 기타 자성 매체로 채워질 수 있다. 디바이스의 크기 및 구조(루프, 회전 또는 기타 유도성 요소)의 수와 조합된 매체의 자기 유전율은 디바이스의 인덕턴스를 제공한다. 동작 주파수에 의존하여 RF 서큘레이터/절연체 디바이스 설계는 상이한 자기 유전율 재료를 요구할 것이다. 저 주파수에서, 100MHz 미만의 디바이스는 페라이트 또는 다른 높은 상이한 자기 유전율 재료를 이용할 수 있다. >100MHz 이상의 더 높은 주파수에서, 높은 상이한 자기 유전율 재료는 와전류(eddy currents)를 생성할 수 있어서, 큰 전기적 손실을 생성한다. 따라서, 더 높은 주파수 동작에서, 구리 또는 다른 유사한 재료와 같은 재료는 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 위한 선택 매체이다. 일단 RF 서큘레이터/절연체 디바이스가 생성되면, 지지 APEX®™ 유리가 제자리에 남아 있거나 제거될 수 있어서 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체와 같은 독립형 구조를 생성한다.
유리 세라믹에서 디바이스를 제조하는데 따른 문제점을 회피하기 위해, 본 발명은 평균 에칭 종횡비가 50:1보다 큰 유리 세라믹을 이용한다. 이것은 이용자가 더 작고 깊은 피쳐를 생성하는 것을 허용한다. 부가적으로, 본 명세서에 교시된 제조 프로세스는 90% 이상의 제품 수율을 가능하게 한다(레거시 유리 수율은 50%에 가깝다). 마지막으로, 레거시 유리 세라믹에서, 유리의 약 30%만 세라믹 상태로 변환되는 반면, APEX™ 유리 세라믹에서는 이 변환이 70%에 가깝다.
본 발명은 전자기 송신, 변압기, 필터링 및 다른 응용에서 이용된 RF 서큘레이터/절연체 구조의 형성 시에 이용하기 위해 유리 세라믹 구조로 RF 서큘레이터/절연체를 제조하기 위한 방법을 포함한다. 본 발명은 유리 세라믹 기판의 다중 평면에서 생성된 RF 서큘레이터/절연체 구조를 포함하고, 이러한 프로세스는 (a) 기판의 또는 에너지원의 방향을 변경함으로써 다양한 각도에서 노출이 발생하도록 여기 에너지에 대한 노출, (b) 베이킹 단계 및 (c) 에칭 단계를 이용한다. 각도 크기는 예각이거나 둔감할 수 있다. 곡선형 및 디지털 구조는 대부분의 유리, 세라믹 또는 실리콘 기판에서 생성하기 불가능하지는 않으면 어렵다. 본 발명은 유리 세라믹 기판에 대해 수직 뿐만 아니라, 수평면 둘 모두에서 이러한 RF 서큘레이터/절연체 구조를 생성하는 능력을 생성했다. 본 발명은 유리 세라믹 상에 또는 유리 세라믹에 RF 서큘레이터/절연체 구조를 제조하기 위한 방법을 포함한다.
유리의 세라믹화는 전체 유리 기판을 약 20J/cm2의 310nm 광에 노출시킴으로써 달성된다. 세라믹 내에 유리 공간을 생성하려고 시도할 때, 이용자는 유리가 유리로 남아 있는 곳을 제외하고 모든 재료를 노출시킨다. 하나의 실시예에서, 본 발명은 예로서, RF 서큘레이터/절연체의 다양한 부품 예로서, 코일(들), 연결기 또는 전기 도체(들), 커패시터(들), 저항기(들), 철 및/또는 강자성 부품(들), 등을 포함하는 예로서, 석영/크롬 마스크를 이용할 수 있다.
본 발명은 전기 마이크로파 및 무선 주파수 응용에서 유리 세라믹 구조 또는 유리 세라믹 구조 상에 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하는 방법을 포함한다. 유리 세라믹 기판은: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 중량 % 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 중량 % 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 광범위한 조성 변화를 갖는 감광성 유리 기판일 수 있다. 이 조성 및 다른 다양한 조성은 일반적으로 APEX®™ 유리로서 언급된다.
유리 기판을 유리 변환 온도 근처의 온도로 가열함으로써 어떤 노출된 부분이 결정질 재료로 변환될 수 있다. 불화 수소산과 같은 에천트로 유리 기판을 에칭할 때, 적어도 30:1인 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 그리고 유도성 구조를 생성하기 위해 유리가 넓은 스펙트럼의 중간 자외선(약 308 내지 312 nm) 투광 조명등에 노출될 때 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비는 적어도 30:1이다. 노출을 위한 마스크는 노출에 연속적인 그레이 스케일을 제공하여 유도성 구조/디바이스의 생성을 위한 곡선 구조를 형성하는 하프톤 마스크일 수 있다. 디지털 마스크는 또한, 플러드 노출로 이용될 수 있으며 유도성 구조/디바이스의 생산을 위해 생성하기 위해 이용될 수 있다. 노출된 유리는 그 다음, 전형적으로 2 단계 프로세스로 베이킹된다. 은 이온의 은 나노입자로의 합체를 위해 420℃ 내지 520℃에서 10분 내지 2시간 동안 가열된 온도 범위 및 10분 내지 2시간 동안 520℃ 내지 620℃에서 가열된 온도 범위는 리튬 산화물이 은 나노입자 주위에 형성하는 것을 허용한다. 유리판이 그 다음, 에칭된다. 유리 기판은 HF 용액의 에천트로, 전형적으로 체적으로 5% 내지 10%로 에칭되며, 노출되지 않은 부분의 에칭 비에 대한 노출된 부분의 에칭 비는 넓은 스펙트럼의 중간 자외선 투광 조명으로 노출될 때 적어도 30:1이고, 레이저로 노출될 때 30:1보다 커서 적어도 30:1의 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조를 제공한다. 특정 경우에, RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 둘러싸는 재료는 금속 충전 전에 세라믹으로 변환되어 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체를 제조한다.
최적화 파라미터 중 일부는 다음을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다: (1) 조작될 독립 변수는: a) 철 함량 b) 에폭시 함량 c) 베이킹 시간 d) 베이킹 온도 e) 철의 유형 f) 공동 높이 g) 철심을 탈기하기 위한 진공 풀링일 것이다; (2) 철심 재료의 최적화는 신뢰성 테스팅을 통해 구조적 완전성 및 원래 전기 파라미터를 유지하는 철 비가 결정될 때 성취될 것이다; 및/또는 (3) 하나의 부분으로부터 다음 부분으로 일관되게 이용할 수 있고 고객이 특정 고객 부분 최적화를 위해 이용될 수 있는 표준화된 세트의 파라미터를 따르거나 이용하는 이상적인 재료의 식별.
다음으로, 다음을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 하나 이상의 검증 단계가 뒤따를 수 있다: (1) 육안 검사는 철로 충전하기 전에 공동 깊이의 측정 및 철 충전 후에 수행된 리세스 측정을 포함할 것이다. 하이브리드 재료 전체에 걸친 철 분산의 품질이 검사될 것이다; (2) 전도도는 철 충전 이전, 철 충전 후 및 다시 신뢰성 테스팅 후에 측정될 것이다; (3) 신뢰성은 주로 정해진 횟수의 서모사이클러 회전으로 측정될 것이다. 서모사이클링 후 부가적인 시간에 육안 검사 및 전도도가 수행될 것이다. 필요한 경우, 부품이 서모사이클러로부터 꺼내어져서 테스트된 다음, 더 많은 수의 사이클 동안 서모사이클러에 다시 배치되어 일관된 파라미터를 유지하는 동안 부품이 견딜 수 있는 온도 사이클링의 양에 대한 시간 연구를 작성한다; 및/또는 (4) 인덕턴스 측정은 철 충전 전에 수행될 것이고 그 다음, 철심을 부가하는 전반적인 개선 및 시간 경과에 따른 그리고 온도 사이클링에 따른 철심의 일관성을 결정하기 위해 신뢰성 전후에 또한 취해질 것이다.
게다가, 철 하이브리드 재료는 또한, 최적화되거나 식별될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 하나 이상의 코어 측정이 획득 또는 결정된다. 코어 측정의 비 제한적인 예는 다음을 포함할 수 있다: (1) 철 하이브리드 재료의 자기적 및 전기적 특성에 대한 정량화가능한 값 또는 값의 범위. (2) 재료가 최종 하이브리드 재료에 존재하는 선택된 철의 비에 대해 견디도록 기대될 수 있는 온도 범위 및 기간. (3) 재료는 주어진 사이클 횟수 및 반복에서 서모사이클러 테스트를 이용하여 평가될 수 있다. (4) 게다가, 제타, 입체 현미경 및 기타 현미경이 이용되어 철 하이브리드 분산 및 패킹에 대한 표면 입자, 요철 및 정성 평가를 분석할 것이다. (5) 유전율 값은 이론적으로 전도도(가상 값을 나타냄) 및 용량성 대 유도성 효과(실제 값을 나타냄)를 이용하여 성취된다. 실제와 가상의 비(유한 값으로 결정된 경우)는 그 다음, 재료의 전기적 속성과 자기적 속성 사이의 위상 지연에 대한 값을 제공하기 위해 이용될 것이다.
유전율 값과 관련하여, 이들은 다음을 이용하는 것을 포함할 수 있다: (1) 공동 공진기(일명 RF 공진기)는 실험 설정에서 유전율을 산출하기 위해 이용될 수 있다. 공동 공진기 = 공동을 가로질러 전자기파를 앞뒤로 구동할 수 있는 밀폐된 용기로 정의한다. 그것은 빈 용기에 대한 교정된 표준과 비교될 수 있는 철 하이브리드 기판에 의해 중단될 것이다. (2) 별개의 환상형 인덕터(수동 권선)의 개발 및 이용은 유전율 산출을 위한 인덕턴스의 측정에 대한 가능성을 또한 산출할 수 있다. (3) 복잡한 유전율(전기 및 자기파의 상호작용) 뿐만 아니라, 상대 유전율(유전 상수)의 또 다른 파라미터를 평가하기 위한 코드의 작성.
철 하이브리드의 투과성과 관련하여, 이것은 철의 입자 크기 및 입자 구조의 평가를 구현함으로써 결정될 수 있으며, 이것은 자기장 자체 뿐만 아니라, 철의 자화에 대한 더 많은 정보를 야기할 것이다. 측정은 또한, 철 집합 입자 사이의 배열 및 간격을 결정하기 위해 주사 전자 현미경(SEM)/에너지 분산 X-선(EDX)을 포함할 수 있다. 제타 이미지는 재료의 표면 상에 존재하는 입자 구조 패턴(grain structure patterns)을 평가하기 위해 이용할 수 있다. 이것은 또한, 입자 구조가 달라질 것이기 때문에 상이한 철 재료 사이의 차를 평가하기 위해 이용될 수 있다. 게다가, 로데슈바르츠에서 뿐만 아니라, 기존 툴셋을 이용하여 저항 측정치가 측정될 수 있으며 인덕터에 존재하는 전류로 변환할 수 있다. 절대 투과도는 인덕터 저항, 주파수, 및/또는 입력 전압으로 결정될 수 있다. 부가적으로, 주어진 인덕터에 대한 턴 수를 이용하여 절대치가 이론적으로 비교될 수 있다.
주파수 값과 관련하여, 이들은 또한, 투과도와 함께 측정될 수 있어서 고객 구성요소가 평가되어야 하는 주파수에 투과도가 미치는 방법을 결정한다. 이것은 철 하이브리드 재료에서 적절한 비를 또한 정의하는데 도움을 줄 것이다. 또한, 이것은 실제 또는 복잡한 범위를 정의할 것이고 손실 탄젠트의 결정에 도움이 될 것이다. 예를 들면, 로데슈바르츠 툴셋 뿐만 아니라, 다른 이용가능한 툴은 개별적인 부분에 대한 주파수 값을 측정하기 위해 이용될 수 있다. 이것은 주파수를 평가하기 위해 이용된 기존 기술과 일치한다. 따라서, 철 하이브리드 재료에 대한 전반적인 지식은 다음 단계로 진행되어 서큘레이터에 전원을 인가하는 방법을 결정하고 부품 손상이나 오작동을 회피하기 위해 정확한 흐름 방향 및 신호의 정확한 소거를 초래할 것이다. 또한, 유전율은 정확한 방향으로 구동하기 위해 정확하게 편광되어야 하기 때문에 이 결정에서 매우 중요한 값이다.
RF 서큘레이터/절연체는 또한, 소프트웨어에서 모델 서큘레이터를 이용하여 평가될 수 있다. 소프트웨어 소싱은 다음을 포함할 수 있다: (1) NI AWR + 분석가(National Instruments, USA), 그것은 투과성 및 복잡한 유전율을 입력할 영역을 포함하고, 또한 영구 자석을 정의할 기회를 포함하는 맞춤형 재료 섹션을 갖는다. 1차 소프트웨어는 EM 시뮬레이션을 위해 이용될 수 있다. (2) COMSOL 소프트웨어(또는 EMPro와 같은 유사한 물리 기반 시뮬레이션 소프트웨어). AC/DC 모듈을 갖는 COMSOL은 시뮬레이션 환경에 영구 자석을 부가할 수 있다. 부가적으로, 소프트웨어는 자성 코어 재료를 정의하기 위해 도출될 정의에 대한 이용자 맞춤형 방정식을 포함하도록 유연할 수 있다. 몇몇 디바이스 아키텍처 및 제품 분할이 또한, 모델링되어 생산을 위해 정의된 레이어 정의를 이용하여 2D 플랫 모델로 전달될 수 있다. 마지막으로, 제품 제작 사양(예로서, 기판 두께, 금속 선 폭, 등) 및 공차가 결정된다.
디바이스 생산. EM 모델링의 완료 시에, 디자인은 2D 플랫 모델로부터 생산 리소그래피 마스크로 전달되고, 그 다음 유리 또는 세라믹으로 RF 서큘레이터/절연체를 이용하여 웨이퍼를 제조하기 위해 이용된다.
RF 서큘레이터/절연체의 테스트 및 검증. 제품 설계는 SMT 및 프로브 실행 서큘레이터 구조 둘 모두를 통합할 것이다. RF 서큘레이터/절연체는 서큘레이터의 디 임베딩된 성능을 검증하기 위해 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 직접 납땜될 수 있는 표면 실장 기술(SMT) 디바이스, 또는 서큘레이터의 RF 성능을 3 포트 테스트하고 연결기 및 테스트 보드를 디 임베딩할 어떤 유사한 테스트 보드로 제조될 수 있다. 본 발명자는 이 부분의 작업에 대해 활용될 보드 레벨 교정 표준 및 저 손실 SMT 론치(launches)의 세트를 개발했다. 프로브 론치 설계 및 웨이퍼 상 교정 구조를 갖는 프로브 론치 서큘레이터 디바이스는 0.5 내지 40GHz로부터 저 손실 테스트 및 교정 구조로 검증될 수 있다. 예를 들면, 250um 피치 접지 신호 접지(GSG) 프로브는 집적된 수동 디바이스로서 서큘레이터의 웨이퍼 3 포트 측정을 가능하게 하고, 그것은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 설계 및 배치된다.
제품 웨이퍼는 또한, 웨이퍼 상의 생산 제어를 위해 다양한 통계적 프로세스 제어(SPC) 모니터 다이(웨이퍼 당 5개 위치)를 포함할 수 있다. 이것은 다음을 포함한다: (1) 표준 SPC 모니터링, 예로서 비아 저항, 표면 금속 라인 저항 모니터링, 레이어 간 정렬 검증, 및/또는 피처 크기 검증. 또한, 표준 RF SPC 모니터링은 인덕터 검증, 커패시터 검증, 마이크로스트립 송신 라인 성능 검증을 포함할 수 있다. 마지막으로, 이 제품 정의에 대한 고급 RF SPC 모니터링은: 일관성 있는 자기 코어 성능을 보장하는 자기 코어 검증 구조 및/또는 성능 및 정렬을 검증하는 영구 자석 검증 구조를 포함할 수 있다.
서큘레이터/절연체 디바이스와 함께 이용하기 위한 기판의 하나의 비 제한적인 예는 예로서, 고정밀 구조를 생성하기 위해 중 자외선 플러드 노출 시스템을 이용하여 30:1 이상의 그리고 잠재적으로 레이저 기반 노출 시스템을 이용하여 40:1 이상(바람직하게 50:1 이상)의 에칭 비로 마이크로가공된 유리이다. 따라서, 예를 들면, 중공 광구조화된 마이크로바늘의 내경 및 외경 둘 모두에서 거의 수직인 벽 경사면으로, 팁으로부터 베이스까지의 단지 작은 벽 두께 변동이 발생할 것이다. 게다가, 비 중공 마이크로니들(non-hollow microneedles)인 마이크로포스트는 낮은 벽 경사를 갖도록 마이크로가공될 수 있어, 전체 마이크로포스트 직경의 감소를 가능하게 한다. 마찬가지로, 마이크로 렌즈는 정밀하게 제어된 수평 변동으로 형상화될 수 있으며 단지 작은 수직 변동을 갖는다.
또한, 이방성 에칭 비가 40:1 이상인 유리 구조의 정밀한 형상은 네거티브 몰드에서 비 유리 물질의 형상을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 몰드 재료는: (1) 네가티브 몰드를 제공하기 위해 이방성 에칭 비가 높은 성형 유리 구조 상에 증착될 수 있고; (2) 네거티브 몰드는 유리 디바이스로부터 제거되고; (3) 비 유리 재료는 네거티브 몰드에 캐스트되고; (4) 네거티브 몰드의 재료가 고화되고; (5) 비 유리 재료의 정밀한(예로서, 40:1 내지 50:1의 이방성 에칭 비) 캐스팅을 제공하기 위해 고화된 비 유리 재료는 네가티브 몰드로부터 제거된다. 또한, 실리콘 반도체 유형 프로세스에서 이용된 고가의 건식 에칭 프로세스와 달리, 이 프로세스는 비교적 저렴한 습식 에칭으로 매우 높은 이방성 에칭 비를 생성할 수 있다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 중량 % 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 중량 % 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 갖는 감광성 유리 기판을 이용하여, 고 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조로 제조될 수 있다. 이 다양한 조성은 일반적으로 APEX로서 언급된다. 감광성 유리 기판의 적어도 제 2 부분을 노출되지 않은 채로 두고 남겨두고 상기 유리 기판의 적어도 하나의 부분은 자외선에 노출되고; 유리 기판은 유리 변환 온도 근처의 온도로 가열되어 노출된 유리의 적어도 일부가 결정질 재료로 변환되고; 유리 기판은 에천트로 에칭되고, 적어도 30:1인 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 넓은 스펙트럼의 중간 자외선 투광등에 노출될 때 노출되지 않은 부분의 에칭 비에 대한 노출된 부분의 에칭 비는 적어도 30:1이다. 본 명세서에서 백분율은 성분의 중량 %이다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 높은 이방성 에칭 비를 갖는 감광성 형상의 유리 구조로 제조될 수 있고: 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2로 구성될 수 있다. 이 감광성 유리는 다음 단계 중 적어도 하나를 이용하여 프로세싱된다: 감광성 유리 기판의 적어도 제 2 부분은 노출되지 않은 채로 두고 상기 유리 기판의 적어도 하나의 부분은 자외선에 노출되고; 유리 기판은 유리 변환 온도 근처의 온도로 가열되어 노출된 유리의 적어도 일부가 결정질 재료로 변환되고; 유리 기판은 에천트로 에칭되고, 적어도 30:1인 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 넓은 스펙트럼의 중간 자외선 투광등에 노출될 때 노출되지 않은 부분의 에칭 비에 대한 노출된 부분의 에칭 비는 적어도 30:1이고, 레이저에 노출될 때 30:1보다 크다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는: 46 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 6 내지 7 중량 % Al2O3, 11 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 갖는 감광성 유리 기판을 이용하여, 고 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조를 제조하는 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 감광성 유리는 다음 단계 중 적어도 하나를 이용하여 프로세싱된다: 감광성 유리 기판의 적어도 제 2 부분을 노출되지 않은 채로 두고 남겨두고 상기 유리 기판의 적어도 하나의 부분은 자외선에 노출되고; 유리 기판은 유리 변환 온도 근처의 온도로 가열되어 노출된 유리의 적어도 일부가 결정질 재료로 변환되고; 유리 기판은 에천트로 에칭되고, 적어도 30:1인 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 넓은 스펙트럼의 중간 자외선 투광등에 노출될 때 노출되지 않은 부분의 에칭 비에 대한 노출된 부분의 에칭 비는 적어도 30:1이고, 레이저에 노출될 때 30:1보다 크다. 우리의 분석은 프로세싱 동안 더 작은 결정질 LiAlSi2O6의 형성이 자외선 노출 및 에칭 레이트에 대한 관찰된 감도의 중요한 인자일 수 있음을 나타낸다.
하나의 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 본질적으로 게르마늄이 없다. 일부 실시예에서, Sb2O3 또는 As2O3가 부가되어(예로서, 적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3) 조성의 산화 상태를 제어하는 것을 돕는다. 일부 바람직한 실시예에서, 적어도 0.75 중량 % B2O3이 포함되고, 다른 경우에는 적어도 1.25 중량 % B2O3가 포함된다. 일부 바람직한 실시예에서, 적어도 0.003 중량 % Ag2O 이외에 적어도 0.003% Au2O가 포함된다. 일부 실시예에서, CaO 및/또는 ZnO의 조합은 최대 18 중량 %까지 부가된다. 일부 실시예에서, 최대 10 중량 % MgO가 부가된다. 일부 실시예에서, 최대 18 중량 % 산화 납이 부가된다. 재료를 상자성으로 만들기 위해 최대 5 중량 % Fe2O3가 부가될 수 있고, 유리의 자가형광을 감소시키기 위해 철(II) 및 철(III)이 담금질제로서 부가될 수 있다.
바람직하게, 유리 기판은 10분 내지 2시간 동안 420 내지 520℃의 온도로 가열되고 그 다음, 10분 내지 2시간 동안 520 내지 620℃로 가열된 온도 범위로 가열된다.
일부 실시예에서, 에천트는 HF이고, 일부 실시예에서, 에천트는 HF 및 염산 또는 질산과 같은 부가적인 성분의 조합이다. 노출을 위해 이용된 자외선의 바람직한 파장은 대략 308 내지 312 nm이다.
하나의 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/분리 디바이스는 유리 변형 온도를 갖는 감광성 유리 기판을 갖는 이방성 에칭 비가 높은 성형 유리 구조이다. 감광성 유리 기판은 하나 이상의 패터닝된 구조 및 약 60 내지 76 중량 % 실리카; 적어도 3 중량 % K2O을 갖는 K2O 및 Na2O의 조합의 6 중량 % 내지 16 중량 %; 0.001 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 중량 % 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 5 내지 8 중량 % Al2O3, 및 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.04 내지 0.1 중량 % CeO2의 유리 조성을 가질 수 있다.
패터닝된 구조는 자외선과 같은 활성화 에너지원에 노출된 적어도 하나의 부분 및 자외선에 노출되지 않은 유리 기판의 적어도 제 2 부분을 가질 수 있다. 이 노출된 부분의 일부는 유리 기판을 유리 변형 온도 근처의 온도로 가열함으로써 결정질 재료로 변형될 수 있다. 불화 수소산과 같은 에천트로 유리 기판을 에칭할 때, 적어도 30:1의 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 그리고 유리가 레이저와 같은 고 전력 에너지원을 이용하여 노출될 때 30:1보다 큰 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해 유리가 넓은 스펙트럼 중반 자외선(약 308 내지 312nm) 투광 조명등에 노출될 때 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비는 적어도 30:1이다.
바람직하게, 성형 유리 구조는: 마이크로 광학 렌즈, 마이크로 광학 마이크로 포스트, 마이크로 채널, 또는 마이크로 릿지 마이크로 광학 도파관 중 적어도 하나를 포함한다. 마이크로 릿지, 광학 도파관은 광이 마이크로 릿지에 의해 유도되도록 유리 마이크로 릿지를 남기기 위해 노출된 유리를 에칭함으로써 형성될 수 있다. 마이크로 릿지는 감광성 유리보다 낮은 굴절률의 비 감광성 유리의 층 위에 놓인 감광성 유리의 층을 이용하여 형성될 수 있어서, 마이크로 릿지 유도 광이 마이크로 릿지의 적어도 하나의 부분에서 마이크로 릿지의 하부를 떠나는 것을 실질적으로 방지한다(예로서, 하부 비아는 더 낮은 레벨의 광도체(light guide)에 광 결합을 허용하기 위해 비 감광성 유리에서 에칭될 수 있다).
이 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 본질적으로 게르마늄이 없고, 적어도 0.5 중량 %의 B2O3를 함유하거나 적어도 1.25 중량 % B2O3를 함유하고, 적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3을 함유하고, Au2O 및 Ag2O 중 적어도 하나의 0.003 내지 1 중량 %를 함유하고, CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO와 같은 1 내지 18 중량 %의 산화물을 함유하고, 조성을 상자성으로 만들기 위해 및/또는 철(II) 및 철(III)을 이용하여 고유 자가형광을 끄기 위해(quench) 0-5 중량 %, 철(Fe2O3)을 함유하고, 최대 2 중량 % 산화 구리를 함유하는 성형 유리 구조의 조성으로 형성된다. 성형 유리 구조는 또한, 약 30 내지 45:1의 이방성 에칭 비를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 유리 변형 온도를 갖는 감광성 유리 기판을 갖는 높은 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조이다. 감광성 유리 기판은 하나 이상의 패터닝된 구조, 및 약 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, Ag2O 및 Au2O와 같은 0.001 내지 1 중량 %의 적어도 하나의 산화물, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.0014 내지 0.1 중량 % CeO2의 유리 조성을 가질 수 있다.
이 실시예에서, 패터닝된 구조는 자외선과 같은 활성화 에너지원에 노출된 적어도 하나의 부분 및 자외선에 노출되지 않은 유리 기판의 적어도 제 2 부분을 가질 수 있다. 이 노출된 부분의 일부는 유리 기판을 유리 변형 온도 근처의 온도로 가열함으로써 결정질 재료로 변형될 수 있다. 불화 수소산과 같은 에천트로 유리 기판을 에칭할 때, 적어도 30:1의 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 그리고 유리가 레이저와 같은 고 전력 에너지원을 이용하여 노출될 때 30:1보다 훨씬 큰 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해 유리가 넓은 스펙트럼 중반 자외선(약 308 내지 312nm) 투광 조명등에 노출될 때 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비는 적어도 30:1이다. 게다가, 성형 유리 구조의 조성은 본질적으로, 게르마늄이 없고, 적어도 0.5 중량 % B2O3 또는 적어도 1.25 중량 % B2O3를 함유할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 유리 변형 온도를 갖는 감광성 유리 기판을 갖는 높은 이방성 에칭 비를 갖는 성형 유리 구조이다. 감광성 유리 기판은 하나 이상의 패터닝된 구조, 및 약 46 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.001 내지 1 중량 % Ag2O, 0.5 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 유리 조성을 가질 수 있다. 예를 들면, 감광성 유리 기판은 하나 이상의 패터닝된 구조, 및 약 45, 50, 55, 60, 70, 75 또는 76 중량 % 실리카; 3, 5, 7, 8, 10, 12 또는 16 중량 % K2O; 0.001, 0.01, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 또는 1 중량 % Ag2O; 0.5, 1, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 또는 13 중량 % B2O3; 8, 7, 9, 10, 12.5 또는 15 중량 % Li2O; 및 0.001, 0.01, 0.05 또는 0.1% CeO2의 유리 조성을 가질 수 있다.
이 실시예에서, 패터닝된 구조는 자외선과 같은 활성화 에너지원에 노출된 적어도 하나의 부분 및 자외선에 노출되지 않은 유리 기판의 적어도 제 2 부분을 가질 수 있다. 이 노출된 부분의 일부는 유리 기판을 유리 변형 온도 근처의 온도로 가열함으로써 결정질 재료로 변형될 수 있다. 불화 수소산과 같은 에천트로 유리 기판을 에칭할 때, 적어도 30:1의 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해, 그리고 유리가 레이저와 같은 고 전력 에너지원을 이용하여 노출될 때 30:1보다 훨씬 큰 종횡비를 갖는 성형 유리 구조를 제공하기 위해 유리가 넓은 스펙트럼 중반 자외선(약 308 내지 312nm) 투광 조명등에 노출될 때 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비는 적어도 30:1이다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스를 위한 유리 구조는 더 낮은 굴절률의 영역으로 둘러싸인 더 높은 굴절률의 노출의 영역을 생성하도록 패터닝될 수 있어서, 광이 더 높은 굴절률 재료 내에 실질적으로 포함되게 한다. 반대로, 패터닝된 유리 구조는 더 낮은 굴절률의 영역을 둘러싸는 더 높은 굴절률의 노출된 영역을 생성하도록 패터닝될 수 있어서, 광이 실질적으로 더 낮은 굴절률 재료 내에 포함되게 한다. 어느 쪽이든, 우리의 유리를 이러한 자외선에 노출시키는 것은 유리의 굴절률을 상승시킬 수 있고 변경된 굴절률은 광자를 지향, 조작, 또는 프로세싱하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 일부 경우에서, 유리의 에칭은 이러한 패터닝된 유리 구조 내에서 광을 지향시키기 위해 필요하지 않다.
일부 실시예에서, 패터닝된 유리 구조는 귀금속이 감광성 유리 기판의 노출된 부분에서 실투(devirification)를 위해 합체되고 핵의 역할을 하는 것을 허용하기 위해 10분 내지 2시간 동안 그것의 유리 전이 온도 이상으로 가열된 다음, 유리 기판은 유리 세라믹 전이 온도 이상(그것의 유리 전이 온도보다 적어도 25C 이상)으로 10분 내지 2시간 동안 가열된다. 이것은 유리 기판의 후속 냉각 동안 감광성 유리 기판의 노출된 부분의 유리 세라믹으로의 변환을 제공한다. 유리 기판은 그 다음, 성형 유리 구조에서 적어도 30:1의 노출된 부분 대 노출되지 않은 부분의 에칭 비를 제공하기 위해 HF-함유 에천트 용액으로 에칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 질산을 함유하는 표면 평활화 산은 성형 유리 구조에서 적어도 하나의 마이크로 광학 디바이스의 표면 거칠기(surface roughness)를 감소시키기 위해, 표면 금속성 은을 용해시키기 위해 이용되고/되거나 염산은 HF 에칭 동안 또는 후에 이용된 표면 세륨 금속을 용해시키기 위해 이용되어 마이크로 광학 디바이스의 표면을 통한 광 투과가 증가되게 한다. 최종 패터닝된 유리 구조는 또한, 에칭된 측벽을 매끄럽게 하기 위해 그것의 유리 전이 온도 근처에서 어닐링될 수 있다.
형성될 수 있는 패터닝된 유리 구조는 마이크로 광학 렌즈, 마이크로 광학 마이크로 포스트, 및 마이크로 채널, 마이크로 릿지(노출된 유리가 에칭되어 유리 마이크로 릿지를 남김), 및 유리의 패터닝된 노출에 의해 형성된 굴절률 가이드와 같은 마이크로 광학 도파관을 포함한다.
일부 실시예에서, 패터닝된 유리 구조는 300 내지 320nm 광에 플러드 노출함으로써 프로세싱되고 적어도 하나의 플라즈몬 분석 기술 예로서, 표면 강화 형광, 표면 강화 라만 분광법, 및 표면 플라즈몬 공명을 위한 더 큰 클러스터를 형성하기 위해 이용된 패터닝된 유리 구조를 제공하기 위해 환원된 귀금속의 적어도 일부가 합체되는 것을 허용하도록 그것의 유리 변형 온도 근처의 온도로 가열된다.
일부 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 다층 광학 인쇄 회로 기판의 적어도 일부를 형성하는 유리 구조 형태로 패터닝된다. 이것은 또한, 마이크로 광학 상호연결 장치를 제조하는 방법일 수 있고, 상기 방법은: 제 1 유리 변형 온도를 갖고: 76% 미만의 실리카, 귀금속 산화물 및/또는 구리 산화물 중 적어도 하나의 적어도 0.0008%, 적어도 11% Li2O, 및 적어도 0.0014% CeO2를 포함하는 조성을 갖는 제 1 감광성 유리 층을 준비하는 단계; 제 1 유리 층의 적어도 제 2 부분을 노출시키지 않은 채로 두고 제 1 감광성 유리 층의 경로의 제 1 세트를 자외선 240 내지 360 nm 광 또는 지향된 양성자 소스로 노출시키는 단계; 제 1 층 상에 자외선 반사 또는 흡수 층을 증착시키는 단계; 자외선 반사 또는 흡수 층 상에 비 감광성 유리의 층을 증착하는 단계; 광 결합 비아를 제공하기 위해 자외선 반사 또는 흡수 층 및 비 감광성 유리 층에서 비아를 패터닝 및 에칭하는 단계; 패터닝되고 에칭된 비 감광성 유리 상에 제 2 감광성 유리 층을 증착하는 단계로서, 제 2 감광성 유리 층은 제 2 유리 변형 온도를 갖고 72% 미만의 실리카, 귀금속 산화물 및 구리 산화물 중 적어도 하나의 적어도 0.008%, 적어도 11% Li2O, 적어도 0.75% B2O3, 및 적어도 0.0014% CeO2를 포함하는 조성을 갖고, 비 감광성 유리보다 높은 굴절률을 갖는, 상기 증착하는 단계; 제 2 감광성 유리 층의 적어도 제 2 부분을 노출시키지 않은 채로 두고, 제 2 감광성 유리 층의 경로의 제 2 세트를 자외선 300 내지 320nm 광 또는 지향된 양성자 소스로 노출시키는 단계; 및 경로의 제 1 및 제 2 세트의 굴절률을 상승시켜 경로의 세트를 도광시키기 위해 감광성 유리 층을 그들의 유리 변형 온도 이상으로 가열하는 단계를 포함한다.
이것은 또한, 마이크로 광학 상호연결 장치를 제조하는 방법일 수 있고, 상기 방법은: 제 1 유리 변형 온도를 갖는 제 1 감광성 유리 층을 준비하는 단계; 제 1 유리 층의 적어도 제 2 부분을 노출시키지 않은 채로 두고, 제 1 감광성 유리 층의 경로의 제 1 세트를 자외선 240 내지 360 nm 광 또는 지향된 양성자 소스로 노출시키는 단계; 제 1 층 상에 자외선 반사 또는 흡수 층을 증착시키는 단계; 자외선 반사 또는 흡수 층 상에 비 감광성 유리의 층을 증착하는 단계; 광 결합 비아를 제공하기 위해 자외선 반사 또는 흡수 층 및 비 감광성 유리 층에서 비아를 패터닝 및 에칭하는 단계; 패터닝되고 에칭된 비 감광성 유리 상에 제 2 감광성 유리 층을 증착하는 단계로서, 제 2 감광성 유리 층은 제 2 유리 변형 온도를 갖고 72% 미만의 실리카, 귀금속 산화물 및 구리 산화물 중 적어도 하나의 적어도 0.008%, 적어도 11% Li2O, 적어도 0.75% B2O3, 및 적어도 0.0014% CeO2를 포함하는 조성을 갖고, 비 감광성 유리보다 높은 굴절률을 갖는, 상기 증착하는 단계; 제 2 감광성 유리 층의 적어도 제 2 부분을 노출시키지 않은 채로 두고, 제 2 감광성 유리 층의 경로의 제 2 세트를 자외선 300 내지 320nm 광 또는 지향된 양성자 소스로 노출시키는 단계; 및 경로의 제 1 및 제 2 세트의 굴절률을 상승시켜 경로의 세트를 도광시키기 위해 감광성 유리 층을 그들의 유리 변형 온도 이상으로 가열하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스는 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄, 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 기판으로 형성되고; 감광성 유리 기판에 하나 이상의 금속 비아를 형성하고; 감광성 유리 기판 내에 지향된 하나 이상의 경로에 의해 연결된 유입구 및 유출구를 포함하는 설계 레이아웃을 마스킹하고; 감광성 유리 기판의 적어도 일부를 활성화 에너지원에 노출시키고; 감광성 유리 기판을 그것의 유리 전이 온도 이상에서 적어도 10분의 가열 상에 노출시키고; 유리 결정질 기판을 형성하기 위해 노출된 유리의 적어도 일부를 결정질 재료로 변환하도록 감광성 유리 기판을 냉각시키며; 기판에서 광을 전달 및 반사시키기 위해 하나 이상의 금속 비아와 광학적으로 소통하는 하나 이상의 경로를 포함하는 에칭된 설계 레이아웃을 형성하도록 에천트 용액으로 유리 결정 기판을 에칭함으로써 형성된다. 본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스를 위한 광 정의가능한 유리 기판은 적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3를 포함한다. 광 정의가능한 유리 기판은 0.003 내지 1 중량 % Au2O를 포함한다. 광 정의가능한 유리 기판은 CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량 %의 산화물을 포함한다. 상기 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비는 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나이다. 에천트는 불화 수소산일 수 있다. 활성화 에너지원은 약 308 내지 312 nm의 파장을 갖는 자외선일 수 있다.
본 발명의 서큘레이터/절연체 디바이스를 위한 또 다른 광 정의가능한 유리 세라믹 기판은: SiO2; K2O; Na2O; Ag2O; Au2O; Cu2O; B2O3; Al2O3 Li2O; 및/또는 CeO2을 포함하지만 그들로 제한되지 않는 광범위한 수의 조성 변형을 갖는 감광성 유리 기판이다. 상이한 시중에서 판매하는 형태의 광 정의가능한 유리는 APEX® 유리 및 FOTURAN™을 포함한다. APEX® 유리는 3D 글래스 솔루션즈 인코포레이티드의 등록 상표이며 FOTURAN™은 쇼트 인코포레이티드의 상표이다. 도 2는 본 발명의 RF 서큘레이터/절연체 디바이스를 이용한 결과를 보여주는 그래프이다. 요약하면, 인덕터는 RF 서큘레이터의 중요한 요소이다. 인덕턴스는 RF 서큘레이터의 효율과 크기를 결정한다. 철심 인덕터는 유리 또는 중공 코어 인덕터에 비해 향상된 성능을 가져서 필터 및 절연체를 포함하는 RF 서큘레이터 또는 다른 RF 디바이스의 크기와 손실을 감소시킨다.
본 명세서에서 논의된 어떤 실시예가 본 발명의 어떤 방법, 키트, 시약 또는 조성에 대하여 구현될 수 있으며, 그 반대도 가능함이 고려된다. 또한, 본 발명의 조성은 본 발명의 방법을 성취하기 위해 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 특정한 실시예가 예시로서 도시되지만 본 발명의 제한으로서 도시되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명의 주요 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예에서 이용될 수 있다. 당업자는 본 명세서에 설명된 특정 절차에 대한 많은 등가물을 단지 일상적인 실험을 이용하여 인식하거나, 알아낼 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되고 청구항에 의해 커버된다.
본 명세서에서 언급된 모든 공보 및 특허 출원은 본 발명이 속하는 당업자의 기술의 수준을 나타낸다. 모든 공보 및 특허 출원은 본 명세서에서, 각각의 개별적인 공보 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참조로서 통합된 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 통합된다.
청구항 및/또는 명세서에서 용어("포함하는(comprising)")와 결부하여 이용될 때 단어("a" 또는 "an")의 용도는 "하나"를 의미할 수 있지만, 그것은 또한, "하나 이상", "적어도 하나", 및 "하나 또는 하나보다 많은"의 의미와 일치한다. 청구항에서 용어("또는")의 용도는 본 개시가 단지 대안 및 "및/또는" 만을 언급하는 정의를 지원할지라도, 대안만을 언급하거나 대안이 상호배타적이라는 것을 명시적으로 표시하지 않는 한 "및/또는"을 의미하기 위해 이용된다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 용어("약")는 값이 디바이스에 대한 고유한 오차 변동을 포함한다는 것을 나타내기 위해 이용되며, 방법은 연구 대상자 사이에 존재하는 값, 또는 변동을 결정하기 위해 이용된다.
본 명세서 및 청구항(들)에서 이용된 바와 같이, 단어 "포함하는"(및 "포함하다(comprise 및 comprises)"와 같은 포함하는의 어떤 형태), "갖는"(및 "갖다(have 및 has)"와 같은 갖는의 어떤 형태), "포함하는"(및 "포함하다(includes 및 include)"와 같은 포함하는의 어떤 형태) 또는 "함유하는"(및 "함유하다(contains 및 contain)"와 같은 함유하는의 어떤 형태)은 포괄적이거나 개방적이고 부가적이고, 인용되지 않은 요소 또는 방법 단계를 제외하지 않는다. 본 명세서에서 제공된 어떤 조성 및 방법의 실시예에서, "포함하는"은 "본질적으로 구성되는" 또는 "구성되는"으로 대체될 수 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 어구 "본질적으로 구성되는"은 청구된 발명의 특성 또는 기능에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것 뿐만 아니라, 명시된 정수(들) 또는 단계를 요구한다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어("구성되는")은 인용된 정수(예로서, 특징, 요소, 특성, 속성, 방법/프로세스 단계 또는 제한) 또는 정수의 그룹(예로서, 특징(들), 요소(들), 특성(들), 속성(들), 방법/프로세스 단계 또는 제한(들))만을 단지 나타내기 위해 이용된다.
본 명세서에서 이용된 바와 같이, 용어 "또는 그의 조합"은 용어 앞에 열거된 항목의 모든 순열 및 조합을 언급한다. 예를 들면, "A, B, C, 또는 그의 조합"은: A, B, C, AB, AC, BC, 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하도록 의도되며, 특정한 문맥에서 순서가 중요하면, BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC, 또는 CAB 중 적어도 하나를 포함하도록 의도된다. 이 예를 계속하면, BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB, 등과 같은 하나 이상의 항목 또는 용어의 반복을 포함하는 조합이 명시적으로 포함된다. 통상의 기술자는 문맥으로부터 달리 명백하지 않은 한, 전형적으로 어떤 조합으로 항목 또는 용어의 수에 대해 제한이 없음을 이해할 것이다.
본 명세서에서 이용된 바와 같이, 제한 없이 "약", "실질적인" 또는 "실질적으로"와 같은 근사의 단어는 그렇게 수정될 때 반드시 절대적이거나 완벽하지는 않지만 당업자가 조건을 존재하는 것으로서 지정하는 것을 보증하기에 충분히 근접한 것으로 간주될 상기 조건을 언급한다. 설명이 변할 수 있는 정도는 변경이 얼마나 크게 시작될 수 있는지에 의존할 것이며 여전히 당업자로 하여금 수정된 특징을 여전히 수정되지 않은 특징의 요구되는 특성 및 능력을 갖는 것으로서 인식하게 한다. 일반적으로, 그러나 전술한 논의에 따라, "약"과 같은 근사의 단어에 의해 수정되는 본 명세서의 수치는 언급된 값으로부터 적어도 ± 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12 또는 15%만큼 변할 수 있다.
본 명세서에 개시되고 청구된 모든 조성 및/또는 방법은 본 발명에 비추어 과도한 실험 없이 제조 및 실행될 수 있다. 본 발명의 조성 및 방법이 바람직한 실시예의 관점에서 설명되었지만, 변형이 본 발명의 개념, 사상 및 범위를 벗어나지 않고 조성 및/또는 방법에 그리고 본 명세서에서 설명된 단계에서 또는 단계의 순서로 적용될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체 및 수정은 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 사상, 범위 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.
특허청, 및 본 명세서에 첨부된 청구항을 해석할 때 본 명세서에 대해 발행된 어떤 특허의 독자를 돕기 위해, 출원인은 그들이 35 U.S.C. § 112의 단락(6), U.S.C. § 112 단락(f), 또는 그 등가물을 인용하기 위해 첨부된 청구항 중 어떤 것을 의도하지 않음에 주의하기를 바라는데, 그것은 단어("~를 위한 수단" 또는 "~를 위한 단계")가 특정한 청구항에 명시적으로 이용되지 않는 한 그의 제출된 날짜에 존재하기 때문이다.
각각의 청구항에 대해, 각각의 종속항은 이전 청구항이 청구항 용어 또는 요소에 대한 적절한 선행 기초를 제공하는 한, 모든 청구항에 대한 이전의 종속항의 각각 그리고 독립항 둘 모두로부터 의존할 수 있다.

Claims (27)

  1. 서큘레이터/절연체 디바이스에 있어서:
    하나 이상의 전도성 코일을 포함하는 기판으로서, 상기 기판은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판이고, 상기 하나 이상의 전도성 코일은 상기 기판에, 상기 기판 상에, 또는 상기 기판 주위에 형성되는, 상기 기판;
    철심(iron core)을 포함하는 상기 기판의 개구로서, 상기 철심은 상기 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 상기 기판에 형성되고, 상기 철심은 상기 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 개구; 및
    서큘레이터/절연체의 하나 이상의 전도성 코일에 연결된 디바이스의 하나 이상의 연결기, 비아(vias), 저항기, 커패시터, 또는 다른 집적 회로를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스를 환경으로부터 보호하기 위해 상기 디바이스 상에 패시베이션(passivation) 또는 코팅을 더 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 철심은 상기 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 제자리에 형성되는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전도성 코일은 구리를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스는 기존의 서큘레이터/절연체 디바이스와 비교할 때 감소된 신호 손실을 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스는 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15, 또는 10% 미만의 손실을 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 철심은 용융되거나 소결된 철 입자, 마이크로입자 또는 나노입자를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스의 기하학적 구조는 원형인, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 및 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판인, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은: 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판인, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은:
    적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; 0.003 내지 1 중량 % Au2O를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량 %의 산화물을 포함하는 광 정의가능한 유리 기판 중 적어도 하나이고;
    선택적으로 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나의 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비를 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스.
  13. 삭제
  14. 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법에 있어서:
    기판 상에 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계로서, 상기 기판은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판이고, 상기 하나 이상의 전도성 코일은 상기 기판에, 상기 기판 상에, 또는 상기 기판 주위에 형성되는, 상기 형성하는 단계;
    상기 기판에 개구부를 에칭하는 단계;
    상기 개구부에 철 입자를 증착시키는 단계;
    상기 철 입자를 철심으로 용융하거나 소결하는 단계로서, 상기 철심은 상기 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 상기 기판에 형성되고, 상기 철심은 상기 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 용융하거나 소결하는 단계; 및
    상기 서큘레이터/절연체의 하나 이상의 전도성 코일을 연결된 디바이스의 하나 이상의 연결기, 비아, 저항기, 커패시터, 또는 다른 집적 회로에 연결하는 단계를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스를 환경으로부터 보호하기 위해 상기 서큘레이터/절연체 디바이스 상에 패시베이션 또는 코팅을 코팅하거나 증착하는 단계를 더 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계 후에 제자리에 철심을 형성하는 단계를 더 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    비활성 기체(noble gas)의 존재 시에 상기 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계 후에 제자리에 철심을 형성하는 단계를 더 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전도성 코일은 구리를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스는 기존의 서큘레이터/절연체 디바이스와 비교할 때 감소된 신호 손실을 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스는 신호 입력 대 신호 출력의 50, 40, 30, 25, 20, 15, 또는 10% 미만의 손실을 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 철심은 용융되거나 소결된 철 입자, 마이크로입자, 또는 나노입자를 포함하는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 서큘레이터/절연체 디바이스의 기하학적 구조는 원형인, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판은: 60 내지 76 중량 % 실리카; K2O 및 Na2O의 조합의 6 내지 16 중량 %를 갖는 적어도 3 중량 % K2O; Ag2O 및 Au2O로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 산화물의 0.003 내지 1 중량 %; 0.003 내지 2 중량 % Cu2O; 0.75 내지 7 중량 % B2O3, 및 B2O3의 조합을 갖는 6 내지 7 중량 % Al2O3; 13 중량 %를 초과하지 않는 Al2O3; 8 내지 15 중량 % Li2O; 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판인, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판은: 35 내지 76 중량 % 실리카, 3 내지 16 중량 % K2O, 0.003 내지 1 중량 % Ag2O, 0.75 내지 13 중량 % B2O3, 8 내지 15 중량 % Li2O, 및 0.001 내지 0.1 중량 % CeO2의 조성을 포함하는 유리 기판인, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  25. 제 14 항에 있어서, 상기 기판은:
    적어도 0.3 중량 % Sb2O3 또는 As2O3를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; 0.003 내지 1 중량 % Au2O를 포함하는 광 정의가능한 유리 기판; CaO, ZnO, PbO, MgO 및 BaO로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 내지 18 중량 %의 산화물을 포함하는 광 정의가능한 유리 기판 중 적어도 하나이고;
    선택적으로 10 내지 20:1; 21 내지 29:1; 30 내지 45:1; 20 내지 40:1; 41 내지 45:1; 및 30 내지 50:1 중 적어도 하나의 노출되지 않은 부분에 대한 노출된 부분의 이방성 에칭 비를 갖는, 서큘레이터/절연체 디바이스를 제조하기 위한 방법.
  26. 삭제
  27. 방법에 의해 제조된, 서큘레이터/절연체, 증폭기 및 안테나를 포함하는 RF 서큘레이터/절연체 디바이스에 있어서,
    상기 방법은:
    기판 상에 하나 이상의 전도성 코일을 형성하는 단계로서, 상기 기판은 적어도 실리카, 산화 리튬, 산화 알루미늄 및 산화 세륨을 포함하는 감광성 유리 세라믹 복합 기판이고, 상기 하나 이상의 전도성 코일은 상기 기판에, 상기 기판 상에, 또는 상기 기판 주위에 형성되는, 상기 형성하는 단계;
    상기 기판에 개구부를 에칭하는 단계;
    상기 개구부에 철 입자를 증착시키는 단계;
    상기 철 입자를 철심으로 용융하거나 소결하는 단계로서, 상기 철심은 상기 하나 이상의 전도성 코일의 형성 후에 상기 기판에 형성되고, 상기 철심은 상기 기판에 서큘레이터/절연체를 생성하도록 배치 및 형상화되는, 상기 용융하거나 소결하는 단계; 및
    상기 서큘레이터/절연체의 전도성 코일을 증폭기 및 안테나에 연결하는 단계를 포함하는, 방법에 의해 제조된 RF 서큘레이터/절연체 디바이스.
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