用于辐射或接收电磁波的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于辐射或者接收电磁波的装置。该装置包括基板，该基板包括被反射所述电磁波的材料涂布的凹部、辐射或者接收所述电磁波的金属部、以及在所述基板上连接到所述金属部的电子元件。该金属部包括设置在所述凹部的开口上方的部分、以及位于所述基板上并且连接到所述电子元件的部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于辐射或接收电磁波的装置
本专利技术涉及一种用于辐射或接收电磁波的装置，尤其涉及一种用于辐射或接收其频率在太赫兹范围(即，30GHz到30THz的范围，下文被称为“THz范围”)中的电磁波的装置，
技术介绍
通常，用于辐射或接收电磁波的装置包括通过金属结构形成的辐射元件以及用于信号处理的电子电路。辐射元件的大小通常与要被接收的或者要被辐射的电磁波的波长相同。当电磁波的频率达到THz范围时，辐射元件的大小在亚毫米范围中，从而辐射元件可直接集成到其上已经集成有电子电路的基板上。VLSI制造技术可被用于制造辐射元件和电子电路两者。用于接收电磁波的装置的辐射元件的电阻需要匹配信号处理电路的电阻，以便获得高灵敏度。这里，随着有效频率能力提高，信号处理电路需要精细图案化，导致信号处理电路的电阻增大。作为结果，辐射元件的电阻需要高以便该装置以高灵敏度接收高频电磁波这里，信号处理电路通常使用VLSI技术被制造，从而信号处理电路被集成到半导体基板上。在此情况中，简单的用于制造天线的辐射元件的方法是通过使用相同的VLSI技术在半导体基板上制造金属图案(金属部)。但是，半导体的相对介电常数通常大。例如，硅的相对介电常数是12.1。高的相对介电常数意味着在此介质中比在具有较低相对介电常数的材料中更容易生成电场。作为结果，其中辐射元件被放置在具有高的相对介电常数的半导体上的天线的辐射电阻低于相同元件被置于具有较低相对介电常数的介质之中或之上的天线的辐射电阻。因此，一些专利技术已经被报告以增大集成电线的辐射效率。Rebiez，etal.的美国专利No.4888597(PTL1)报告了一种用于发射或接收毫米或亚毫米电磁波的集成天线。如图12所示，集成天线是通过将两个基板(35和40)相组合以形成具有棱锥形状的喇叭(horn)结构的阵列。隔膜45作为这两个基板之间的连接部在每个喇叭内扩展。此隔膜电气透明。隔膜上存在用作天线(辐射元件)54的金属图案。处理电路被安装在基板之间。此装置的目的在于通过借助于喇叭的棱锥形状来聚集电磁能量，加强通过天线生成的电磁图案。集成天线的第二目的是减小天线之间的电磁耦合。但是，尽管此专利技术改进了天线的电磁波图案并且减小了电磁耦合，但是此专利技术没有特别地改进天线的辐射阻抗。例如，PTL1没有论述天线(辐射元件)与处理电路15之间的电连接。根据PTL1，天线被置于隔膜的中心，并且处理电路被置于这两个基板之间。结果，天线和处理电路彼此远离。在被置于基板之间的处理电路与辐射元件存在连接部。此连接部特别地在基板内部辐射电磁波，从而辐射元件的辐射阻抗偏离其理想值。此专利技术的制造过程复杂。集成天线使用必须组装的两个基板。这可能需要复杂的技术，诸如晶片结合以及晶片对齐。此外，当前微制造加工技术难以准确地执行制造喇叭所需要的大深度的蚀刻。最后，最终的集成天线的形状是不均匀的(不平坦)。因此，难以集成诸如微透镜阵列的其它元件。美国专利No.6061026(PTL2)报告了单片式微波/毫米波天线装置。该装置包括基板、连同该基板一起被设置的电子电路、基板中的开口、位于该开口上方的带状线天线、连同该基板一起被设置的并且与该开口对齐的喇叭、以及在带状线天线上方的盖。在该装置中，对于喇叭可实现的形状度。但是，如果该装置的大小被减小为THz范围所需要的大小，则预计装置的制造将困难。例如，基板中的开口的深度大于被考虑的波长。实际上，在1THz的波长为300μm，但是4英寸晶片的标准厚度为525μm，并且在制造过程中较薄的厚度难以处理。此外，THz范围中的带状线天线的大小小于对于微波的大小，因此预计带状线天线和开口之间的对齐将困难。开口可能需要在沉积了带状线天线之后被蚀刻，并且此蚀刻必须从背面执行。在此情况中，适当地对齐带状线天线与在表面上显现的开口的外部形状是非常困难的。日本专利特开No.2006-064679(PTL3)公开了一种用于接收或生成电磁波的装置。此装置的一个目的是通过将天线置于远离基板的支撑部上来增强天线性能。引文列表专利文献PTL1美国专利No.4888597PTL2美国专利No.6061026PTL3日本专利特开No.2006-064679
技术实现思路
技术问题PTL1能够提供具有高辐射电阻的辐射元件。但是，在辐射元件的制造过程中，包含若干晶片并且当辐射元件适合于THz范围时辐射元件与开口的对齐不好。此外，基板的表面不平坦，从而制造过程变得复杂。结果，难以获得所希望的辐射元件的辐射电阻，因此除了
技术介绍
中描述的电连接的问题之外，还难以在辐射元件和信号处理电路之间实现良好的阻抗匹配。问题的解决方案本专利技术提出了一种用于辐射或接收电磁波的装置，其中辐射元件的辐射电阻足够高以匹配信号处理电路的高电阻，并且基板可能具有平坦的表面。此外，本专利技术提供了用于辐射或接收电磁波的装置的制造方法。因此，作为本专利技术的一个方面，用于辐射或接收电磁波的装置包括包含被反射电磁波的材料涂布的凹部的基板、辐射或接收电磁波的金属部、以及在基板上连接到金属部的电子元件。金属部包括设置在凹部上方的部分以及位于基板上并且连接到电子元件的部分。另外，作为本专利技术的一个方面，用于辐射或接收电磁波的装置的制造方法包括形成辐射或接收电磁波的金属部的步骤，以及如下步骤：在基板中形成被反射电磁波的材料涂布的凹部，使得该金属部包括设置在凹部上方的部分以及位于基板上并且连接到电子元件的部分。由于金属部部分地被空气包围或者部分地置于与半导体基板相比具有低相对介电常数的材料上，因此与金属部仅置于半导体基板上的情况相比更难以发射电磁辐射。结果，金属部的辐射电阻高，从而金属部的阻抗更好地匹配信号处理电阻的高阻抗。因此，如果金属部被用作传感器，则金属部提供高灵敏性，并且如果金属部被用作辐射元件，则金属部提供高辐射率。此外，作为本专利技术的另一方面的用于辐射或接收电磁波的装置的制造方法仅需要一个基板，从而制造方法具有可容易地制造该装置的优点。参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1是示出本专利技术的第一实施例的装置的透视图。图2是根据第一实施例的装置的截面图，该装置具有凹部，在该凹部中侧面和底面相互垂直。图3是根据第一实施例的装置的截面图，该装置具有凹部，在该凹部中侧面和底面之间的连接部是弯曲的。图4是根据第二实施例的装置的截面图，在该装置中凹部被用与基板的材料不同的材料涂布。图5是示出本专利技术的第三实施例的装置的透视图。图6是示出通过HFSS仿真的根据第三实施例的装置的辐射阻抗的示图。图7是根据本专利技术的第四实施例的装置的九传感器阵列的透视图。图8是示出通过HFSS仿真的根据第四实施例的装置的九传感器阵列的S参数的示图。图9是示出通过HFSS仿真的根据第四实施例的装置的二传感器阵列的S参数的对于辐射阻抗和凹部深度的依赖性的示图。图10是示出通过HFSS仿真的根据第四实施例的装置的二传感器阵列的S参数的对于辐射阻抗和凹部宽度的依赖性的示图。图11是示出根据本专利技术的第四实施例的具有环形(doughnut)凹部的装置的透视图。图12是示出根据
技术介绍
的装置的示图。图13A和13B是用于解释第五实施例中描述的装置的配置的示图。图14A和14B是用于解释第五实施例中的用于分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于辐射或者接收电磁波的装置，该装置包括：基板，被配置用于包括凹部，所述凹部被反射所述电磁波的材料涂布；金属部，被配置用于辐射或者接收所述电磁波；以及电子元件，被配置用于在所述基板上连接到所述金属部，其中，所述金属部包括设置在所述凹部的开口上方的部分、以及位于所述基板上并且连接到所述电子元件的部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.08 JP 2012-051951;2012.09.12 JP 2012-200301.一种用于辐射或者接收电磁波的装置，该装置包括：基板，被配置用于包括凹部；金属部，被配置用于辐射或者接收所述电磁波；以及电子元件，被配置用于连接到所述金属部，其中，所述金属部包括位于所述凹部上方的部分、以及位于所述基板上的部分，以及其中，位于所述基板上的部分与所述电子元件连接，其中，所述电子元件位于所述基板上，其中，所述凹部具有面对位于所述凹部上方的部分的底面，以及其中，所述底面被配置用于反射所述电磁波。2.根据权利要求1所述的装置，其中，金属层和绝缘层的结构位于所述基板和与所述电子元件连接的位于所述基板上的部分之间。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基板具有从所述凹部的边缘延伸出的支架形状或者从所述凹部的所述底面延伸出的柱状形状，以及其中，位于所述基板上的部分被布置在所述支架形状或柱状形状上。4.根据权利要求1所述的装置，其中，位于所述基板上的部分的长度为所述金属部的总长度的10％或更小。5.根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·德布雷，井辻健明，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP