一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术制造技术

本发明专利技术属于微纳加工技术领域，具体公开了一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术，包括以下步骤：在玻璃衬底晶圆上加工空腔结构；将上述处理后的玻璃晶圆上层覆盖有机绝缘层；在上述处理后的玻璃晶圆上加工金属层，形成阵列结构的解耦结构条；将所得解耦结构条高精度排布于缝隙天线阵列上，覆盖缝隙天线的辐射缝隙。本发明专利技术基于玻璃衬底和圆片级加工工艺，以及后续的高精度结构排布，可实现毫米波、太赫兹天线解耦亚波长结构的加工，具有高性能、低成本、高精度等优势。高精度等优势。高精度等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术


[0001]本专利技术属于微纳加工
，具体涉及一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术。

技术介绍

[0002]近年来，无线通信技术蓬勃发展，大规模天线阵列是无线前端发展的必然趋势。作为无线系统不可或缺的终端组件，其性能优劣势决定了系统整体表现。随着无线系统不断向着小型化方向发展，天线间的距离不断减小，天线单元间的互耦不断增强，使得天线性能急剧下降，严重削弱阵列天线所具有的优势，为提高阵列天线间的隔离度，修正天线方向图畸变，天线解耦技术应运而生。使用耦合谐振器解耦方法(L.Zhao,L.K.Yeung,andK.L.Wu,“Acoupledresonatordecouplingnetworkfortwo
‑
elementcompactantennaarraysinmobile terminals.”IEEETrans.AntennasPropagat.,62(5),2767
‑
2776,2014.)被提出，这种方法能够降低双天线单元间隔离度，解耦工作带宽达到了15％，该设计通过引入复杂的电路结构实现谐振器设计，解耦结构加工方法是传统的PCB印刷电路板以及后续发展使用了LTCC低温共烧陶瓷技术。针对多元面阵来讲，其解耦矩阵设计工作量巨大。另外，中和线解耦方法(Y.Wang,andZ.Du,“Awidebandprinteddual
‑
antennawiththreeneutralizationlinesformobile terminals.”IEEETrans.AntennasPropagat.,62(3),1495
‑
1500,2014.)也被提出用于MIMO天线的天线单元之间的解耦。研究者利用中和线在保持原有天线尺寸的基础上，有效减小低频处的耦合。但是中和线的放置位置是难以确定的，通过不断的试验和试错从而得到适当的结果，针对大规模面阵列，时间、设计上这是一个难点。加工上采用的传统PCB印刷电路板工艺。
[0003]近年来，应用多路馈电技术(Y.J.Liu,X.Y.Zhao,G.D.Jing,Y.Q.He,M.K.Xi,andL.Y.Zhao,“Threewaystodecouplemultipleantennasinamobileterminal,”International SymposiumonAntennasandPropagation(ISAP).,2019.)解耦方法得到进一步的发展，通过正确的馈电和短路点设计解决互耦问题，也能够保持良好的匹配性能。但是应用具有一定的局限性，比如无法实现对于缝隙天线阵列的解耦。此外，在天线阵列单元上方加载解耦表面(Ke
‑
LiWu,ChangningWei,XideMei,andZhen
‑
YuanZhang.“Array
‑
AntennaDecoupling Surface.”IEEETrans.AntennasPropag.,65(12),6728
‑
6738,2017)，通过对天线不同单元间的反射信号进行相位补偿实现反射场与传输场的相消，进而实现了天线之间的解耦，其解耦结构的加工方式方法仍然基于传统PCB印刷电路板的形式，在将解耦表面加工好后，仍需要后续的安装调试。
[0004]因此，需要开发一种集成化，小型化，精密制造的加工技术，能够实现解耦结构的量产化，且安装步骤简便、成本低的天线解耦技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种天线阵列解耦结构的微纳
加工技术，实现天线阵列解耦结构的加工制备。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之一为：一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术，包括以下步骤：
[0007]S1：基于玻璃衬底和圆片级加工工艺，在玻璃衬底晶圆上加工空腔结构，起到固定和有效防止解耦结构断裂；
[0008]S2：将步骤S1处理后的玻璃晶圆上层覆盖有机绝缘层，以方便在其上面镀上金属层；
[0009]S3：在步骤S2处理后的玻璃晶圆上加工金属层；
[0010]S4：将步骤S3处理后的玻璃晶圆精确多个结构排列(因为一个缝隙天线单元宽度需要被解耦结构覆盖满，所以需解耦单元周期延拓)，形成阵列结构的解耦结构条；
[0011]S5：将步骤S4得到的解耦结构条高精度排布于缝隙天线阵列上，覆盖缝隙天线的辐射缝隙；高精度排布指的是解耦条的单元要正好对准缝隙上面，以便于天线能尽可能的辐射在超表面结构上，从而实现所需要的性能，例如增益变大，更聚焦等等。
[0012]优选的，所述的微纳加工技术是基于玻璃衬底和圆片级加工工艺以及后续的高精度结构排布。
[0013]优选的，所述步骤S1中空腔结构是通孔状的。
[0014]优选的，所述步骤S2中的有机绝缘层的层数至少为一层。
[0015]优选的，所述步骤S2中有机绝缘层为树脂或橡胶材料，优选为聚酰亚胺(PI)。
[0016]优选的，所述步骤S3中的金属层的层数至少为一层。
[0017]优选的，所述步骤S3中金属层为图案。
[0018]更进一步的，所述图案包括线条状、圆形、水波形等。
[0019]优选的，所述步骤S4中解耦结构条参数需满足w<50μm,t<50μm,a、h、p尺寸为300
‑
800μm，其中t为去除玻璃通孔后的上或着下高度，w为两个解耦单元玻璃通孔之后的玻璃壁厚，a为玻璃基的厚度，h为解耦结构的高度，p为解耦结构单元的长度。
[0020]为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之二为：一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术制备的天线阵列解耦结构。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022]1.本专利技术基于玻璃衬底和圆片级加工工艺，以及后续的高精度结构排布，可实现毫米波、太赫兹天线解耦亚波长结构的加工，具有高性能、低成本、高精度等优势；
[0023]2.本专利技术微纳加工技术制备的天线阵列解耦结构能够实现缝隙天线阵列解耦功能，提高天线阵列单元间的隔离度，降低天线阵列边缘单元方向图的畸变，并且能够有效提供阵列天线增益；
[0024]3.本专利技术解决了薄膜阵列加工和拼接问题，可广泛应用于汽车雷达、基站天线、卫星通信等多重收发天线的解耦应用领域，并且在提升系统容量和频谱利用率、降低干扰、增强覆盖等方面，对于军工领域雷达、毫米波汽车雷达、5G/6G大规模天线阵列等领域具有潜在的应用前景。
附图说明
[0025]图1是本专利技术微纳加工方法可供选择的一种加工流程图；
[0026]图2是本专利技术实施例的玻璃衬底晶圆的三维图；
[0027]图3是本专利技术实施例的加工出玻璃空腔的玻璃衬底晶圆的三维图；
[0028]图4是本专利技术实施例的具有玻璃空腔结构的覆有机绝缘层的玻璃衬底晶圆的三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线阵列解耦结构的微纳加工技术，其特征在于，包括以下步骤：S1：在玻璃衬底晶圆上加工空腔结构；S2：将步骤S1处理后的玻璃晶圆上层覆盖有机绝缘层；S3：在步骤S2处理后的玻璃晶圆上加工金属层；S4：将步骤S3处理后的玻璃晶圆精确多个结构排列，形成阵列结构的解耦结构条；S5：将步骤S4得到的解耦结构条高精度排布于缝隙天线阵列上，覆盖缝隙天线的辐射缝隙。2.如权利要求1所述的微纳加工技术，其特征在于，所述微纳加工技术基于玻璃衬底和圆片级加工工艺以及后续的高精度结构排布。3.如权利要求1所述的微纳加工技术，其特征在于，所述步骤S1中空腔结构是通孔状的。4.如权利要求1所述的微纳加工技术，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，黄智昌，徐佳帅，于大全，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：