[发明专利]微组装的高频装置及阵列

说明书

相位阵列天线系统可使用转印印刷有源组件来构造。相位阵列天线系统得益于大数目个辐射元件(例如，较多辐射元件可形成较尖、较窄波束(较高增益))。随着辐射元件的数目增加，零件的大小及组装的成本会增加。高生产量微组装(例如，通过微转印印刷)减少与高零件计数相关联的成本。微组装优于在半导体晶片上形成多个辐射元件的单片式方法，因为微组装使用较少半导体材料来提供阵列所需要的有源组件。所述相位阵列天线系统上有源组件的密度较小。微组装提供在相位阵列上高效使用半导体材料的方式，从而减少非有源半导体区域(例如，所述半导体材料上不包含晶体管、二极管或其它有源组件的区域)的量。

相关申请案

本申请案主张以下申请案的优先权及权益：2014年6月18日提出申请的标题为“微组装的高频装置及阵列(Micro Assembled High Frequency Devices and Arrays)”的第62/014,074号美国临时专利申请案，及2014年6月18日提出申请的标题为“用于提供微组装的装置的系统及方法(System and Methods for Providing Micro Assembled Devices)”的第62/014,079号美国临时专利申请案，所述美国临时专利申请案中的每一者的内容以引用的方式全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及微组装(举例来说，使用微转印印刷技术)的高频装置及阵列。

背景技术

相位阵列是其中使用供应到天线的相应信号的相对相位来使阵列的辐射方向图沿所要方向聚焦的天线阵列。提供到天线阵列的信号使得天线阵列能够达成优于单个天线的性能的经改善性能。天线阵列可尤其增加总增益、接收或发射较大信号分集、取消干扰、沿特定方向操控辐射方向图或确定传入信号的方向。天线当中的相位关系可为固定的以形成塔式阵列。

另一选择是，天线当中的相位关系可为可调整的以形成波束操控阵列。波束操控允许使用从天线阵列中的各种天线发射的电磁信号之间的相长及相消干涉来改变辐射方向图的主波瓣的方向。此通常通过切换天线元件或通过改变驱动天线元件中的每一者的信号(例如RF信号)的相对相位来完成。

波束操控阵列的实例是加利福尼亚州门洛帕克的SRI国际公司(SRIInternational of Menlo Park,CA)生产的先进模块化不相干散射雷达(AMISR)。AMISR具有三个单独的雷达面，其中每一面在30米乘30米的大致正方形表面上方包含128个积木块状面板。AMISR由4,096个天线制成，从而产生高达两百万瓦特的组合功率。通过控制来自个别天线的信号的相对相位，雷达波束可几乎瞬时从天空中的一个位置被操控到另一位置。此允许对大气中的快速移动特征进行研究。远程操作及电子波束操控允许研究者操作并定位雷达波束以准确地测量快速改变的空间天气事件。然而，AMISR是大致足球场大小。

相位阵列雷达系统还被海军用于舰船中，因为相位阵列雷达允许舰船使用单个雷达系统进行表面检测及跟踪、发现其它舰船以及空气检测及跟踪。船载相位阵列雷达系统可使用波束操控来同时跟踪许多目标而且还控制数个飞行中的导弹。

相位阵列天线系统得益于大数目个辐射元件。使用较多辐射元件实现提供较高增益的较尖且较窄波束。然而，随着辐射元件的数目增加，系统的大小及组装成本同样增加，从而限制相位阵列天线系统(尤其对消费型产品)的应用。虽然相位阵列雷达确实存在许多应用，但相对少的应用已被开发，因为相位阵列雷达的大小及成本对许多应用来说是过高的。

除其它外，随着组件的大小缩小，布置多个相异元件的困难增加。半导体芯片或裸片自动化组装设备通常使用真空操作放置头(例如真空抓持器或取放工具)来拾取并将装置施加到衬底。使用此技术来拾取及放置超薄及/或小型装置常常是困难的。