JP4843611B2

JP4843611B2 - セラミックアンテナモジュール及びその製造方法

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Inventors: デ，ロシェモント，エル．，ピエール
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Description

本発明は、概して、真の誘電率の高い有効値を有するが、最小本体損失を有するセラミック誘電性メタマテリアル構成要素の構築に関し、さらに詳細には少なくとも１つのアンテナ素子あるいは少なくとも１つの超低損失伝送回線を含む無線周波数スペクトルで動作する小波形率無線回路モジュールに関する。

以下に続く説明で使用されるように、用語「メタマテリアル」は、嵩張った物体の誘電特性または導電特性を改変するためにホスト物質の中の１つまたは複数の二次材料のより詳細なスケールの反復または改変に起因する独特のマクロ的性質を所有する材料を指す。

当業者にとっては「フォトニックバンドギャップ」材料としても知られている「電磁バンドギャップ」（ＥＢＧ）材料は、ある特定の範囲の電磁周波数で発展的な緩衝及び破壊的な緩衝を生じさせるようにかなりの量の中心周波数の波長である次元を有する周期的な間隔（複数の場合がある）の周期的配列（複数の場合がある）で編成される１つまたは複数の二次位相誘電性介在物を含むメタマテリアルである。ＥＢＧ材料は、該周期的な誘電性介在物が該周期的配列から離れる反射の破壊的な緩衝に起因する伝搬を阻止するために、そのバンドギャップまたは阻止帯域の範囲に入る周波数を効果的に減衰する。

用語「完全導電体」（ＰＥＣ）は、該ＰＥＣに入射する電磁波の電場成分を該入射電磁波と１８０°位相がずれて全反射させる無限導電面を指す。

用語「完全磁気導体」（ＰＭＣ）は、該ＰＭＣに入射する電磁波の電場成分を該入射電磁波と完全に一致して全反射させる、結合された誘電子素子とコンデンサ素子の周期的配列によって生成される仮想面を指す。有限次元不完全ＰＭＣは、該仮想ＰＭＣの該結合された誘電子素子とコンデンサ素子をシミュレーションするために、適切な誘電率と透磁率の値及び周期性を有する誘電性ホスト物質の中への誘電性材料の封入を使用するメタマテリアル構築技法を使用して実際的に構築できる。ＰＭＣは、代わりに人工磁気導体（ＡＭＣ）として知られてよい。

用語「ＥＧＢ欠陥共振器」は、ＥＧＢバンドギャップまたは阻止帯域の狭い周波数帯域内の電波が媒体を通って自由に伝播できるように、及び／または欠陥によって画定されるメタマテリアル誘電体の特殊領域内で局所化できるようにＥＧＢメタマテリアルを形成する周期的配列から１つまたは複数の誘電性封入要素（複数の場合がある）を選択的に除去する、あるいは排除することによって形成される共鳴構造を指す。

ＲＦ電子モジュールは、通常、受動回路素子（抵抗体、誘電子及びコンデンサ）及び／またはダイオード、トランジスタスイッチ、ＳＡＷフィルタ、バラン、またはインピーダンス整合ネットワーク等の他の離散回路素子に、とりわけ受動相互接続構造を通して接続されている１つ（または複数の）半導体チップ（複数の場合がある）を備える。該受動相互接続構造は、有機のまたはセラミックの誘電体層の表面に取り付けられる、あるいは前記有機のまたはセラミックの誘電体層の中に埋め込まれている導体リード線上で電気信号を送ることによって形成される。ＲＦ電子モジュールは、それらが、単一パーツとして半導体ＩＣに一体的に製造できない追加の構成要素と半導体金型を統合するという点で、次世代のミクロ電子工学の統合に相当する。モジュールは、それらがパーツ数及びＯＥＭへの変換コストを削減するために大規模市場用途で人気を獲得してきている。コストに敏感な製品の用途では、有機誘電体と形成される相互接続構造を有するモジュールが好ましい。しかしながら、高周波（例えばｆ・１ＧＨｚ）で動作する信号を活用する用途、あるいは高い熱負荷にさらされる用途では、吸収性の誘電損失を削減し、シグナルインテグリティを促進するためにさらに高価なセラミック誘電体が使用されてよい。したがって、低コスト及び高められたシグナルインテグリティを提供する受動セラミック相互接続構造を含むモジュールには、無線回路用途で大きな価値がある。

無線回路は、（携帯電話またはラップトップコンピュータ等の）モバイルプラットホーム間のネットワーク接続を形成するために使用され、その低コスト及び設置の容易さのためにレーダシステムだけではなく固定されたローカルエリアネットワークにおいてもますます用途が増えている。無線通信は、受動回路構成要素の挿入損失が増加することが幅広く公知であるＧＨｚシグナリング周波数の近くで、あるいはＧＨｚシグナリング周波数で典型的に動作するであろう装置のＲＦフロントエンドを通して管理される。

電力予算は多くの場合モバイルプラットホーム設計の主要な関心事であるため、フロントエンドを組み立てるために使用される構成要素の中での挿入損失を最小限に抑える方法が大きな価値を持つ。例えば、ＣＤＭＡ携帯電話のフロントエンドは、通常、電力増幅器（ＰＡ）金型と、送信モードと受信モードを交互にアンテナに変調するデュプレクサスイッチと、アイソレータ回路と、関心のある個々の周波数を区別するスイッチ／ダイプレクサ構成要素とを含んでよい。このフロントエンド回路網は、通常ほぼ４ｄＢの信号損失を課すため、最も高出力のＰＡ金型はＰＡの出力ポートとアンテナのフィードポイント間の４ｄＢの損失に対処するように設計される。したがって、この損失を削減できる方法は、無線放送専用の電力予算が従来のフロントエンド回路よりはるかに長く動作できるようにすることにより電池の寿命を延ばすであろう。

信号損失は、信号がＰＡとアンテナ間で移動しなければならない全体の長さを制限し、ＰＡからアンテナへ信号を向けるために使用される伝送回線（複数の場合がある）に沿った単位長さあたりの信号損失を減少させ、その経路に沿って信号（複数の場合がある）を処理するために必要とされる損失を生じさせる構成要素の数を最小限に抑え、その経路に沿って反射されるエネルギーを最小限に抑えるために、信号源（ＰＡ）とアンテナの間の全体的な経路に沿って優れたインピーダンス整合を確実にすることによってモジュール内で最小限に抑えられる。

物理的なサイズはモバイルプラットホーム設計における別の重大な問題である。今日の最新技術は、携帯電話のフロントエンドのサイズをほぼ１．５平方インチである面積まで削減した。したがって、ＲＦフロントエンドの機能全体をＰＡ金型（４ｍｍ×４ｍｍつまり０．２平方インチ）のほぼサイズである面積まで縮小できるようにするであろう発明には大きな価値がある。

物理的なサイズ要件は、半導体金型を相互接続構造に取り付けられるフリップチップとなることができるようにする相互接続構造ではさらに大きい。図１に示されるような入力／出力（Ｉ／Ｏ）コンタクトパッド１０１は、従来の相互接続構造１０３が埋め込まれている誘電体１１１の表面に取り付けられており、誘電体の表面から突出するパッド１０１の間に壁１０５を形成させる。ソルダマスク１０７は、相互接続構造１０３を半導体金型１１３に接続するソルダボール１０９がリフロー処理中にウェル１０５の中に逃れ、隣接するパッド間で短絡を形成するのを妨げるために使用される。半導体統合が最近増加したことにより、ソルダマスク製作公差を超えるＩ／Ｏパッドピッチが生まれた。これにより多くのモジュール製造メーカーは強制的に、半導体金型を裏面取り付けさせ、金型周辺部に位置するワイヤボンドを通してそれを相互接続に接続させ、その結果さらに大きな設置面積が占有される。したがって、相互接続構造の誘電体の中にＩ／Ｏパッドを埋め込ませ、高密度半導体金型を無線回路内でフリップチップ取り付けできるようにするモジュールは重大であり、大きな価値を持つ。

ｄｅＲｏｃｈｅｍｏｎｔらに対する米国特許番号第６，０２７，８２６号は、液体エアロゾル噴霧技術を使用して積層品、フィラメント及びワイヤ金属−セラミック複合構造を形成するために金属基板上に酸化物セラミックスを形成する製品及び方法を開示している。ｄｅＲｏｃｈｅｍｏｎｔらに対する米国特許番号第６，３２３，５４９号及び第６，７４２，２４９号は、少なくともシリカセラミックに埋め込まれている離散ワイヤを使用して半導体チップをさらに大きなシステムに電気的に接触させる相互接続構造を備える製品、及び前記相互接続構造の中に受動素子を埋め込むための方法だけではなく、少なくともシリカセラミックに埋め込まれている離散ワイヤを使用して半導体チップをさらに大きなシステムに電気的に接触させる相互接続構造を構築するための方法も開示している。ｄｅＲｏｃｈｅｍｏｎｔらに対する米国特許番号第５，７０７，７１５号及び第６，１４３，４３２号は、金属−セラミック回路板、及び金属−セラミック複合構造とセラミック−セラミック複合構造に熱的に誘発される機械的応力を緩和するための製品及び方法を開示している。これらの参考資料のそれぞれの内容は、その全体として明らかにされているかのように参照することにより本書に組み込まれている。

本発明は、純粋な非晶質シリカ、アルミナ、チタニア、または他の適切なセラミック誘電体の中に離散ワイヤまたは他のタイプの導体を埋め込むことによって形成されるアンテナ素子にＲＦ電磁エネルギーを供給する相互接続構造の中に少なくとも１個のアンテナ素子または少なくとも１本の超低損失伝送回線を含む回路モジュールを提供する。本発明は、実質誘電率の高い有効値を有するが、誘電性メタマテリアルを形成するために使用される埋め込まれたセラミック誘電性介在物よりはるかに低い相対誘電率を有するホスト誘導体（有機またはセラミック）を使用することにより反射損失を最小限に抑えるセラミック誘電性メタマテリアルを構築する方法も提供し、さらに、離散ワイヤ導体またはパターン化フィルムのどちらかで形成されるアンテナ素子（複数の場合がある）の物理的な長さを、放射効率に悪影響を及ぼさずに最小限に抑えることができるようにする。メタルマテリアル構造は、通常はＲＦフロントエンドで通常見られる他の構成要素によって提供されるであろう周波数帯域フィルタリング機能、及び同を構築するための方法をさらに提供してよい。本発明の好適実施形態では、ホスト誘電体は、回路モジュールの効率を最大限にするために最小損失正接を有するように選択される。

本発明の追加の及び他のニーズと優位点だけではなく前述された本発明に対するニーズは、本書で以下に説明されている本発明の実施形態によって達成される。

一態様では、本発明は、メタマテリアル誘電体の誘電損失を最小限に抑えながら、高誘電率（高−Ｋ）の誘電性セラミックが、実質誘電率を強化するために、ホスト誘電性媒体、好ましくは超低損失の非晶質シリカ、アルミナ、チタニアまたは他の適切なセラミック誘電体ホストの中に組み込まれているメタマテリアル誘電領域を形成することを含む、例えばアンテナモジュールのような半導体モジュールを構築する方法を提供する。該埋め込まれる高―Ｋ領域は、必要な大きさにされる、サイズ設定される、及び／またはそれ以外の場合半導体モジュールの電気構成部品への接続のために適応される。特定の実施形態では、非晶質シリカ、チタニア、タンタル酸塩、純アルミナ、及びその、及び／または有機媒体の混合剤から構成される誘電性ホスト物質に埋め込まれている相対的な誘電率が・１０、及び／または相対的な透磁率≠１を有する物質から構成されている１つまたは複数のセラミック誘電性介在物から形成される複合（メタマテリアル）誘電体が含む。ホスト物質と介在物の組み合わせが複合誘電体に、有効誘電率・４を与える。アンテナモジュールは、接地平面と、該複合誘電体に隣接する金属化層における少なくとも１つのコンパクトパッドと、該複合誘電体の存在のために周波数バンド上で共鳴しやすく、該複合誘電体を用いない場合には同じ共振を維持するために必要とされるであろう長さの（１つまたは複数の）長さ・５０％を有するアンテナ素子のような１個または複数の電気的に導電性の素子も含む。後述されるように介在物の粒度を制御すると該アンテナモジュールに安定性が加えられる。

別の態様では、本発明は、少なくとも１個の半導体金型に接続可能なアンテナモジュールと、ＡＭＣ接地平面を含むモジュールを構築するための方法を提供する。該ＡＭＣ接地平面構造は、複合（メタマテリアル）誘電体と、電気接地平面と、及び（それを通って１個または複数のアンテナ素子に対する電気的な接続が１つまたは複数の対応する半導体金型に対して行うことができる）コンタクトパッドと、該複合誘電体を通して電気的に短絡される複合誘電体の表面に配置されるコンデンサパッドの周期的配列とを含む。該配列は、実質的に一様な周期性及び間隔を有する。周波数のバンドギャップ範囲内に周波数を有する、該ＡＭＣ接地平面構造に入射する電磁波の反射されたＥ場成分は、該反射されたＥ場成分と、該反射されたＥ場成分と同じ方向伝搬ベクトルを実質的に共有する少なくとも１個の電気的に導電性の素子から生じるＥ場成分との間で干渉の状態を生じさせる、誘発された位相シフトとなる。

別の態様では、本発明は、半導体金型と超小型電子構成部品の間に接続を必要とする任意のタイプの回路モジュールで有効な新規の低損失相互接続構造を提供する。相互接続構造は、１つまたは複数の伝送回線及び電気コネクタが（完全に誘電体の中に、あるいは誘電体の表面に）埋め込まれている該誘電体を含む。誘電体は、相対的な誘電率・４．５を有する、つまり代わりに損失正接・３×１０^-3を有する誘電性ホスト物質の複数の層から構成されている。特定の実施形態では、（離散ワイヤから形成される構成部品を含む）多様な電子構成部品間のインピーダンス整合が、モジュール内で相対誘電率εR・２５を有し、実質的に類似した断面積及び形状を有するために導電性素子を必要な大きさにする高−Ｋセラミック材料の１つの層を使用することにより達成される。

別の態様では、本発明は、種々の回路モジュールで有効なメタマテリアル誘電体及び同を構築する方法を提供する。メタマテリアル誘電体は、３×１０^-3という損失正接を有するホスト物質本体に１個または複数の誘電性介在物を埋め込むことによって形成されてよく、効果的な相対誘電率・４を有する複合（メタマテリアル）誘電体を生じさせる。ここで使用されるように、用語「埋め込む」は後述されるように、特定の運用順序を暗示しない。高−μ材料を超低損失非晶質シリカまたは低損失チタニアホストの中に埋め込むと、該メタマテリアル誘電体の磁気損失を最小限に抑える一方で実質透磁率を強化する。好適実施形態では、最大名目粒度は・５０ナノメートル、または好ましくは（・５０ナノメートル実施形態の場合の）温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 、後者の実施形態の場合の・８×１０ ^-3 ℃ ^-1 の割合で変化する効果的な誘電率を、メタマテリアル誘電体の上で与える・３５ナノメートルとなるように制御される。ホスト物質は、非晶質シリカ、チタニア、ＲｏｇｅｒＤｕｒｏｉｄのような有機物質、ＧＴＥＫ及びテフロン（登録商標）（ＰＦＴＥ）有機ポリマー、その混合剤、及び対応する化学組成Ｓｉ_1-xＹ_xＯ₂を有する非晶質シリカ（α−ＳｉＯ₂）とチタニア（ＴｉＯ₂）またはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）のどちらかの混合剤から構成されてよく、この場合０・ｘ・１であり、ＹはＴｉまたはＡｌである。他の組成を以下に説明する。

別の態様では、本発明は、接地平面と、少なくとも一つのコンタクトパッドを含む金属化層に平行して配置される１個または複数の導電性素子（例えば、アンテナ素子または伝送回線）を含む回路モジュールを提供する。該回路モジュールは、導電素子が位置する接地平面の同じ側面上で該金属化層と隣接して複合誘電体を含む。該複合誘電体は、相対的な誘電率・４．５を有するホスト物質の中に埋め込まれている少なくとも１個のセラミック誘電性介在物を含む。代替実施形態では、ホスト物質は・３×１０^-3である損失正接を有し、複合誘電体は有効相対誘電率・４を有する。

好適実施形態では、本発明は周波数選択性アンテナ（ＦＳＡ）素子、及び超低損失メタマテリアル誘電体の中に導電性の四大基本元素として少なくとも１個の狭い直径の離散ワイヤ導体を埋め込むことによってその製造方法を提供する。

別の実施形態では、本発明は、メタマテリアル誘電体に埋め込まれている小型周波数選択性アンテナ素子のダイポールアーム長に悪影響を及ぼさずに、長さをさらに削減し、同時にワイヤボンド長での製造交差を管理するために終端コンデンサパッドを提供する。

別の実施形態では、本発明は小型アンテナ素子、及び非晶質シリカ、アルミナ、チタニア、または有機誘電体を含む他の適切な誘電体ホストの中に埋め込まれている高−Ｋセラミック微小領域から構成される複合（メタマテリアル）誘電体（の中に埋め込まれている、またはその表面にある）を基準にして少なくとも１個の導電性素子を配置するためにエアロゾル噴霧を使用するその製造方法とを提供する。

少なくとも１個の周波数選択性アンテナ（ＦＳＡ）または小型アンテナ素子（複数の場合がある）は、放射アンテナ素子（複数の場合がある）の電磁放射物から前記導電性接地平面の反対側に位置する少なくとも１個の電力増幅器（ＰＡ）金型をシールドする導電性接地平面上に構成されてよい。

追加の実施形態では、本発明は、放射する周波数選択性アンテナ素子または小型アンテナ素子の電磁放射物からＡＭＣの反対側に位置する少なくとも１個のＰＡ金型をシールドし、アンテナに正の利得を与え、該アンテナ素子（複数の場合がある）によって放射されるエネルギーを近傍に位置する追加構成要素に、及び逆もまた同様に結合するであろう表面波モードを抑制する、人工磁気導体（ＭＡＣ）メタマテリアル構造の片側に配置される少なくとも１個の周波数選択性または小型アンテナ素子を有する半導体モジュールを提供する。

ＡＭＣの阻止帯域ギャップは、エアロゾル噴霧から引き出される低誘電性の非晶質シリカ及び／またはフェライト材をＡＭＣメタマテリアル構造の中に組み込むことによって最大限にされてよい。

さらに別の実施形態では、本発明は、誘電性ホスト物質の中に周期的な間隔で、及びアンテナ（複数の場合がある）をスプリアス信号干渉からシールドする前記誘電性ホスト物質の中に組み込まれているアンテナ素子（複数の場合がある）の放射帯域幅に同調される通過帯域を有するＥＧＢ欠陥共振器を作成するために結合する物理的な寸法で配置される高誘電性（高−Ｋ）または高透磁性（高−μ）誘電性領域を有する半導体モジュールを提供する。

さらに別の態様では、本発明は、入力インピーダンスを同調することによって損失を削減するための手段に、それが電気的にアンテナ素子に接続されている少なくとも１個のＰＡ金型の２Ω、５Ωまたは１０Ωの出力インピーダンスに整合されるように、非晶質シリカホスト誘電体の中に埋め込まれている少なくとも１つのアンテナ素子を与える。

別の態様では、本発明は低挿入損失フィードネットワーク（相互接続構造）と、超低損失非晶質シリカ誘電物質に埋め込まれている離散ワイヤ伝送回線を通して少なくとも１個のアンテナ素子に少なくとも１個のＰＡ金型を電気的に接続する半導体モジュールの一部の中で電気反射及び信号減衰を最小限に抑えるその製造方法とを提供する。非晶質シリカまたはその混合剤は、名目上離散ワイヤ伝送回線で使用される導電性素子の直径と同じ物理的なサイズであるビア及びコンタクトパッド構造の形成を可能にする自動光学検査及び索引付けを適用するために、十分な光透過性を維持する。

コンタクトパッドは、ソルダマスクを必要とすることなく、ＰＡ（または他の半導体）金型を低挿入損失のフィードネットワークにフリップチップ取り付けできるようにするためにセラミック誘電体の表面内に埋め込まれてよい。

ＰＡ（または他の半導体）金型は、熱ヒートシンクをＰＡ（または他の半導体）金型の裏側に取り付けることができるようにするために、モジュールの低挿入損失フィードネットワークにフリップチップ取り付けされてよい。

本発明は、セラミックモジュールと、少なくとも１個のＰＡ金型を備え、単一のまたは複数の入力と出力を有する、及び少なくとも１つの狭帯域（高−Ｑ）周波数選択性アンテナ素子に電気的に接続されるセラミックモジュールを構築するための方法も提供し、該狭帯域は３％未満、好ましくは０．５％未満を有するとして規定されている。該周波数選択性アンテナ素子は、特に該入力（複数の場合がある）及び出力（複数の場合がある）の特定の所望される周波数を適合させるために明確に同調され、その結果該モジュールは、特定の周波数を隔離し、その信号（複数の場合がある）を適切な入力／出力に向け、従来のＲＦフロントエンドの構造で使用される複数の構成要素（ＳＡＷフィルタ、スイッチ、ダイプレクサ、アイソレータ、前置増幅器等）の集合的な機能を効果的に置換する、個々のアンテナ素子（複数の場合がある）を使用することによってＲＦフロントエンドの同じ機能を実行する。

特定の実施形態では、該セラミックモジュールは少なくとも１組の高−Ｑ周波数選択性アンテナ素子を含み、該アンテナ素子の一方はある特定の通信バンドの受信チャネルに同調された中心周波数を有し、他方のアンテナ素子は特定の通信バンドの送信チャネルに同調される中心周波数を有し、該アンテナ素子のそれぞれの帯域幅はそれらの間で十分な信号隔離を提供するために同調され、その結果送信される信号は他方によって受信される信号と干渉しない。

さらに別の態様では、本発明は、携帯電話等の無線通信装置、または無線ネットワークアクセスポイントに、適宜に及び以下に説明するように追加電子回路に加えて、前述の新規のアンテナモジュール及び回路モジュールを含む、ＲＦフロントエンド回路を提供する。

本発明の重要な態様は、幅広い範囲の運転温度で周波数通過帯域安定性を維持するアンテナまたは相互接続ネットワークを形成するために使用される高−Ｑ伝送回線を構築する能力である。

また、本発明は、半導体モジュール構造の中で内面反射を削減することによって放射効率を有利に改善する。

他の及び追加のその態様とともに本発明をさらによく理解するために、添付図面の図と併せて解釈される以下の説明が参照される。

ここで本発明による無線回路モジュール１１５の多様な態様の好適実施形態を描く図２Ａから図４、及び図６から図１１、及び該回路モジュールを作成するために使用される処理ステップを描く図５Ａから図５Ｊ及び図１２Ａ、図１２Ｂを参照する。回路モジュール１１５は、その最も完全な実施形態で、代わりに複合セラミック誘電体、少なくとも１つの導電性素子、低減衰相互接続構造、該複合誘電体に隣接し、接地平面構造を含む金属化層、及び少なくとも１つのコンタクトパッドから構成されているアンテナモジュール１１４を含む。「離散ワイヤ」に対する参照は、その長さに沿って幾何学的に一様であり、導電ペーストまたはパターン化された薄膜から作られるトレースのために可能であるよりはるかに高い冶金純度及び幾何学一様性を含む金属から構成されるときのプレハブの導線本体を示すことを目的とする。「円線」は実質的に円形の断面積を有するワイヤ構造を規定すると理解される。対照的に、「リボン」ワイヤはほぼ正方形または矩形断面形状を有するワイヤを指すことを目的とする。しかしながら、原則的には、離散ワイヤは、制限なく、設計効率を改善する任意の断面幾何学形状（交差形状、六角形、星形）を取ることができる。丸い幾何学形状はさらに高い自己インダクタンスを有するために、伝送回線構造及びアンテナ素子構成で好ましい。リボンワイヤはより低い自己インダクタンスを有し、低損失（低インピーダンス）伝送回線でさらに有用である。図２Ａは、増幅器（電力増幅器（ＰＡ）または低雑音増幅器（ＬＮＡ））あるいはアンテナモジュール１１４の反対側に位置する、他の半導体金型（半導体を製造するための金型、以下同じ）１３５にフィードポイント１１９Ａ、１１９Ｂで電気的に接続され、それぞれの容量性パッド１２１Ａ、１２１Ｂで終端する（この例ではアームが折り畳まれている）離散ワイヤダイポールアンテナの２本のアーム１１７Ａ、１１７Ｂを示している。専用のフィードポイント１２５Ａ、１２５Ｂおよび終端コンデンサ１２７Ａ、１２７Ｂを有する第２のダイポールアンテナ素子１２３Ａ、１２３Ｂも示されている。アンテナ素子１１７及び１２３は、該フィードポイントで穴が開けられている接地平面１３３上で構築され、それを通して少なくとも１つの取り付けられた電力増幅器用金型（ＰＡ金型、以下同じ）１３５に電気相互接続構造１３７を通して電気接触がなされる。半導体金型１３５は種々の方法で取り付けられてよいが、ＰＡ金型１３５の裏面１３６を通して温度安定性を提供する熱タンク装置１３９を使用して熱管理を容易にするために、フリップチップ取り付けが好ましい。フリップフロップ構成では、半導体金型１３５は、アンテナ素子のフィードポイント１１９、１２５で電気的な接続を確立する電気フィードネットワーク１３７、及びさらに大型システムに無線回路モジュール１１５を電気的に取り付ける回路基板構造１４０の反対側に取り付けられるであろう。従来の相互接続構造は、通常は２から１０Ωの半導体金型のソースインピーダンスと、通常は５０Ωのアンテナ素子の負荷インピーダンスの間の不一致を補償するためにインピーダンス整合ネットワークを含む。該アンテナモジュールの効率は、該アンテナ負荷を該半導体金型の該２から１０Ωのソースインピーダンスにインピーダンス整合することにより改善されてよい。このインピーダンス整合は、相互接続構造１３７及びアンテナフィードポイント全体で維持されなければならない。適切なインピーダンス整合及びフィードネットワークに沿って信号反射の削減を達成するためには、２から１０Ωに同調された固有インピーダンスを有する伝送回線（及びアンテナ素子）を構築すること、及び回線、パッド及びビア構造で検出されるすべての通電素子の物理的な寸法の間でほぼ一様性を維持することが必要である。後述されるように、周波数選択性アンテナ素子を構築する上では丸い小さな直径の離散ワイヤが望ましい。接地平面上のワイヤの特性インピーダンスＺoは以下の公式により計算され、
Ｚo＝ＳＱＲＴ（Ｌ／Ｃ）（１）
ここではＬ＝２×１０^-7・ｌｎ（２Ｂ／Ｒ）及びＣ＝１．１７×１０^-17・εR／Ｌであり、Ｂは地上でのワイヤの中心であり、Ｒはワイヤの半径である。相対誘電率εR・１０、好ましくは・２５、及びなおさらに好ましくはεR・１００を有する高−Ｋセラミックベースの誘電体層１３１を、該ワイヤ（アンテナ素子１１７と１２３）と該接地平面１３３の間に挿入すると、小さな直径（１８μｍ）から低インピーダンス（２から１０Ω）の離散ワイヤアンテナ素子を構築することが実際的になる（類似する技法は、相互接続構造を構築する上で利用されてよい）。さらに低いインピーダンス（２から５Ω）、さらに小さな円線直径（１８μ）フィードネットワークは、より高い誘電率のセラミック層１３１（例えば、εR＝１００及び１５０）が、５Ωの入力インピーダンスの場合にそれぞれｔ＝１．４μｍと３．３μｍという層厚さを達成することを必要とする。これらの厚さは妥当な既存の生産能力の範囲内である。ところが、なおさらに高い誘電率のセラミック層（例えば、εR＝４５０）は、直径・２５μｍを有する離散ワイヤで構築される回路の場合に約１μｍの層厚さで２Ωという入力インピーダンスを達成できる。さらに高いインピーダンス（１０Ω）及びさらに大きな直径ワイヤ（＞２５μｍ）、あるいはリボンワイヤ導体の使用により、該ワイヤ（アンテナ素子１１７と１２３）を該接地平面１３３から分離する相対誘電率εR・１００の誘電体層１３１に対するニーズが緩和されるため、大きな直径（・２５ミクロン）のワイヤまたはリボンワイヤ離散ワイヤ導体が該アンテナモジュールに組み込まれるとき、εR・６０の高−Ｋ誘電体が高−Ｋ誘電体層１３１には好ましい。該モジュールが離散構成要素から組み立てられる例では、該アセンブリをソリッド構造に機械的に固定する、当業者に公知のアンダーフィルまたは接着剤１３０を使用することが有利である。

該アンテナ素子は、有機誘電体、非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸塩、及び／またはその混合剤から構成されている低誘電率の誘電性ホスト物質（εR・１０、好ましくはεR・４．５）に埋め込まれている少なくとも１個のセラミック誘電性介在物から構成される複合誘電体１２９の上に配置される、あるいは複合誘電体１２９内に（完全にまたは部分的に）埋め込まれてよい。該誘電性介在物は、本体の反射率を大きくしすぎずに複合誘電体の有効相対誘電率を上昇させる相対誘電率・１０及び／または相対的な透磁率≠１を有する。後述されるように、複合体（εREff・１０、好ましくはεR・４）のさらに高い有効誘電率により、その中に埋め込まれているあらゆる共鳴するアンテナ素子の物理的な長さは５０％より多く削減され、また該アンテナモジュールにスペクトルフィルタリングも与えることができる。複合誘電体及び通電素子の多様な構成が考えられる。一実施形態では、複合誘電体は、導電素子（複数の場合がある）が配置される表面を有する基部誘電体層と、該基部誘電体層の上に配置され、該少なくとも１つの導電素子を覆う誘電性ホスト層を備えるにすぎない。このような実施形態では誘電性介在物は基部誘電体層と誘電性ホスト層のどちらかまたは両方に埋め込まれてよい。他の実施形態では、誘電性複合誘電体は複数の誘電体層と、要すればその間にスペーサ層とを含む。該導電性素子及び誘電性介在物は追加層のどれかで所望されるように埋め込まれてよい。

図２Ｃから図２Ｅは電力増幅器（または他の）半導体金型１３５と該アンテナ素子（複数の場合がある）の間に電気的な通信を確立するために使用される電気的な相互接続構造に関するさらに詳しい内容を提供する。前記に参照されたように、該相互接続構造は、その中に統合されている（他の構成部品だけではなく）インピーダンス整合ネットワークを有する従来の相互接続構造から構成されてよい。本発明の好適実施形態（図２Ｃを参照すること）では、電気的な相互接続構造１３７が、電気相互接続構造１３７の上部１３４Ａと下部１３４Ｂに位置し、誘電体層１２０Ａ、１２０Ｂの間に埋め込まれている接地平面１３４を含む１つまたは複数の金属化層上で一様な距離で配置されている伝送回線１３２のネットワークを含む。電気接触は、伝送回線ネットワーク１３２を、接地平面１３４を形成する金属化層の中に位置するが、該金属化層からは電気的に隔離されているコンタクトパッド１２４に取り付ける誘電体層の中に差し込まれる導電性手段１２２によって、相互接続構造１３７の対向する主要な面に位置する装置の間に確立される。伝送回線ネットワーク１３２は、誘電体層に穴を開け、導電性手段１２２を差し込むための手段を提供し、伝送回線ネットワーク１３２に優る位置に設置される誘電性表面に位置している導電性素子（伝送回線、アンテナ素子、またはコンタクトパッド）と電気接触をするために、要すれば、伝送回線構造、容量素子、または局所化された停止層のための終端として代わりに使用される可能性のある１２１Ａ／Ｂに類似するパッド構造（不図示）を含んでよい。後述されるインピーダンス整合の理由のため、そのアンテナ素子が離散ワイヤから形成されるときには、伝送回線ネットワーク１３２がアンテナ素子に類似した物理的な寸法（直径及び断面形状）を有することが好ましい。小さな直径（・５０μｍ）の離散ワイヤを備える実施形態では、高−Ｋセラミック誘電体から構成される誘電体層１２０Ａ、１２０Ｂは、半導体金型のソースインピーダンスに整合される固有インピーダンスとの電気的な相互接続構造を提供しなければならない。高−Ｋ誘電物質は、通常高い損失係数を有する。したがって、誘電体層１２０Ａ、１２０Ｂと、図２Ｄに示されているような各誘電体層と関連付けられている伝送回線ネットワーク１３２Ａ、１３２Ｂの間にさらに低損失の誘電体層１２６を挿入することは本発明の追加の好適実施形態である。このさらに低損失の誘電体層１２６は純粋な有機物質またはセラミック誘電物質を備えてよい、あるいは純粋な有機物質または該さらに低損失の誘電体層１２６の有効相対誘電率を増加させる、あるいは基部誘電体の相対誘電率と一致させる誘電性介在物を含むセラミック誘電体ホスト物質を備える複合誘電体であってよい。この構成では、導電性手段１２２は該それぞれの伝送回線ネットワーク１３２Ａ、１３２Ｂとコンタクトパッド１２４の間で電気接続を行うために使用される。代わりに、基部誘電体層は、純粋な有機物質または該層の有効誘電率を上昇させる誘電性介在物を含むセラミック誘電性ホスト物質を備える複合誘電物質からも構成できるであろう。本発明は、半導体金型１３５とアンテナ素子（複数の場合がある）の間に差し込まれる回路を完成するために、複数の相互接続構造１３７が互いの上に１つ組み立てられることを必要とする可能性があるさらに複雑な相互接続構造を包含する。該モジュールは、該少なくとも１つの電気相互接続構造１３７を、追加の導電性手段１３８を使用して、好ましくは適切なアンダーフィルまたは接着剤１３０を使用することで、熱タンク装置１３９及び外部回路１４０の上に取り付けられている少なくとも１個の半導体金型１３５に固着することによって完了される。該モジュールの設置面積を最小限に抑えるために、電気相互接続構造１３７（図２Ｅを参照すること）の下部設置平面１３４Ｂの内部領域に半導体素子１２４Ｂへの電気接続を行うために使用されるそれらのコンタクトパッドを配置する一方で、外部回路１２４Ａへ電気接続するために使用されるそれらのコンタクトパッドを周辺アレイとして配置することが好ましい。これらの構造のさらに低い自己インダクタンスは当然さらに低い固有インピーダンスにつながるので、これらの主体は、極端な誘電率（εR・１５０）を必要することなく離散ワイヤリボンまたはパッチアンテナ素子に代わりに適用されてよい。

図２Ａから図２Ｂは、ダイポールアンテナ１１７、１２３の一方が送信周波数のために必要とされ、他方が受信周波数のために使用される、あるいは代わりに、８０２．１１ｇ応用例でのケースのように、それらはともに無線インタフェースの単一周波数バンド、二重周波数バンド、または多重周波数バンド上で送信（または受信）を管理するために使用される可能性がある二重バンドアンテナモジュールを描いているが、つまり本発明の範囲は単一バンド、二重バンド、または多重バンドアンテナモジュール、または折り返しダイポールに制限されていない。本発明によるアンテナモジュールは単一の直線ダイポール、ダイポールのアレイ、対数周期ダイポールレイ、螺旋形アンテナ（複数の場合がある）、台形、涙滴型、または図２Ａに描かれているものとは異なる形状で折り畳まれている多重ダイポールアンテナを備える可能性がある。特に明記しない限り、アンテナ素子を形成するために使用されるのか、伝送回線を形成するために使用されるのか、コンデンサまたはコンパクトパッドを形成するために使用されるのか、あるいは接地平面構造を形成するために使用されるのかに関係なく、ある特定の金属化層は、スパッタリング、または蒸発付着、または電気鍍金、またはより安価な薄膜／厚膜付着スクリーン印刷または導電ペーストまたはインクを使用して金属化を局所的に適用するインクジェット技法等の薄膜付着技法を使用して形成されると仮定されなければならない。個別アンテナ素子またはアレイの特定の設計は特殊アプリケーション用の技術基準によって適宜に決定されるであろう。該アンテナモジュールの構造及びアーキテクチャ、個々のアンテナ素子の帯域幅を狭めるために使用される方法は、高度な周波数選択性を与えるのに十分なスペクトルフィルタリングを提供する。ここで提供される方法は、全体的な寸法の小型化を可能にし、従来のＲＦフロントエンドアセンブリと比較して電力損失を最小限に抑えることによって性能効率を改善する。追加のオプションは周囲または隣接のソースだけではなく、互いからも生じるスプリアス電磁信号からの半導体素子金型及び個々のアンテナ素子のシールドを含む。

一般的には、各ダイポールアーム１１７Ａ、１１７Ｂの全長は、該２本のアームの結合された長さが関心のある出力／入力周波数で共鳴するように選ばれる。自由空間におけるダイポールの場合、共振長１は以下のように変化し、
１−λ／２（２）
ここではλは関心のある中心周波数の自由空間波長である。アンテナ素子の帯域幅を増加する一方で、該アンテナに容量性負荷を加えることによっても共振長ｌは短くなることがアンテナ設計の技術の専門家には周知である。これは、接地層１３３とダイポールアーム１１７Ａ、１１７Ｂを終端するパッド１２１Ａ、１２１Ｂの間に形成される平行板コンデンサ（不図示）として容量性負荷を追加することによって達成できるであろう。高−Ｋセラミック材料の非常に薄い層はパッドと接地層を分離するため、かなりの容量性負荷が非常に狭い表面積を使用して追加され、（ダイポールアーム長を短くすることによって）小型化を強化し、該アンテナ帯域幅を削除するためにかなりの許容度を提供する。

誘電体装荷は、無限の誘電体について以下のように共振長を減少させることは技術の専門家にとっては周知であり、
１−λ／（√εR）（３）
この場合εRは誘電体の相対誘電率である。したがって、アンテナ素子がεR＝１００を有する無限誘電体の中に埋め込まれる場合には、ダイポールの共振長はその自由空間共振長に比較して１０という因数分削減される。該アンテナ素子の帯域幅は誘電体装荷が高まるにつれ減少し、より狭い帯域幅は、より小さな直径のワイヤを用いて該アンテナ素子を構築することによっても達成されてよい。本発明によって提供される１つの技術は、自然に発生することが知られていない誘電特性を有するセラミックスを生産する製造プロセスを用いて、小さな直径（例えば、現在の標準品は１８μｍワイヤを使用できる）の離散ワイヤを非常に精密に配置するワイヤボンディングプロセスを結合する。従来の技術の多層セラミックモジュールで使用される既存のトレース幾何学形状は、周波数選択性、ならびにさらに高い周波数で位相雑音及び抵抗損失に貢献する不完全な表面粗さ（・５μｍＲＭＳ）及び冶金学的純度を制限する、約２ミル（５０μｍ）という最終寸法を有する。対照的にワイヤボンド導体はほぼ完全なミクロン規模の幾何学制御、極わずかな表面粗さ，及び考えられる最高の冶金学的純度、つまり金属性のペーストから構築される通電素子の高周波制限の多くを克服する上で有効な特徴を提供する。これらの特性は、周波数選択性で（狭帯域）且つサイズも小さいアンテナ素子の構築を可能にし、それによってＲＦフロントエンド内で高価で損失を生じさせるフィルタリング構成要素及び切り替え構成要素に対するニーズを排除し、携帯電話とラップトップコンピュータのようなモバイルプラットホームでの設置面積を縮小し、占有されている体積を縮小する手段は大きな価値を持つ。数値方法は、アンテナ素子の数の選択、それらのワイヤ直径、誘電特性、及びアンテナ素子を取り囲むために使用される高−Ｋ誘電物質の体積、及び特定のサイズ、帯域幅、周波数性能目標を達成するために離散ワイヤアンテナ素子を終端するために使用される容量装荷に関する正確な仕様を決定するために使用される。

終端側の容量性のパッド１２１Ａ、１２１Ｂが、該アンテナ素子の中心周波数に対する再現可能な制御を達成するために製作公差を吸収するように設計される必要があることも留意されなければならない。該アンテナ素子（複数の場合がある）をワイヤボンドアセンブリの払い出しの間に形成するために使用されるワイヤに対する機械的な変形により、該アンテナ素子を接合するために使用されるステッチボンディングステップ（後述される）の間にワイヤの全長に弛みが生じる。ワイヤの全長の軽微な変動でアンテナの同調が大きく改変することがある。例えば、両方のダイポールアームの結合された長さを±１０μｍ変化させるεR＝１００の誘電物質１２９に埋め込まれているアンテナのワイヤ弛みにより、共振（中心）周波数は±１ＭＨｚ変化するであろう。したがって、接合長さを管理するためのシステムが付いたワイヤボンド機械が好ましい組み立て工具である。さらに該容量性パッドの幾何学形状及びサイズは、帯域幅及び中心周波数を同調させる容量性負荷を加えるだけではなく、ダイポールの共振長を決定する一体構成部品になることによってワイヤボンド長の製作公差を吸収するようにも設計されなければならない。終端側容量性パッドがワイヤボンド長に影響を及ぼす製作公差を吸収しながらも、単純な矩形として整形される状況がある場合もあるが、好適実施形態では、該パッドの特定の領域を使用して、コンデンサパッドのフィードポイントに影響を及ぼさないばかりか、該パッドにかかる容量装荷も実質的に改変しないワイヤボンド長の潜在的な変動を吸収することが望ましい。図３は、該パッドの電気フィードポイントに実質的に影響を及ぼさずにワイヤボンド長の変動を補償するために、該パッドの構造に加えられる容量性負荷を最小限に抑える終端側パッド１３９の考えられる構成を示している。パッド１３９は、狭いネック、つまり接合されたワイヤ１４３の直径よりわずかに大きく（約５μｍ以下）、所望されるワイヤボンド終端点１４７から最もありそうなワイヤ長１４５Ａ、１４５Ｂ偏差を収容するほど十分に長い幅Ｗを有する「ランディングストリップ」１４１を含む。該「ランディングストリップ」の該長さは、該「ランディングストリップ」がメインパッド構造１４９に隣接するポイント１４８が、該ワイヤがポイント１４５Ａで終端するのか、あるいはポイント１４５Ｂで終端するのかに関係なく該容量性パッドに対する有効フィードポイントになることができるようにする距離ｄを与えるほど十分に長い。該ランディングスストリップは、好ましくは、該容量性負荷の少なくとも９５％を含む垂直パッド領域１５１Ａ、１５１Ｂと電気的に連絡させられる。該垂直パッド領域１５１Ａ、１５１Ｂは、図３に示されるように正方形または矩形である必要はなく、三角形、指状、円形または指定された設計基準により規定される空間制限の範囲内で十分な容量性負荷を提供する任意の幾何学形状を取ることができるであろう。この構成の結果として、該ワイヤ、ランディングストリップ、及びコンデンサパッドがここでダイポールアームの共振長・aを決定する。

一実施形態では、純粋な非晶質シリカ（α−ＳｉＯ₂）またはそれぞれεR＝３．９及び２．２・εR・４．６を有する（ＦＲ４、ＲｏｇｅｒｓＤｕｒｏｉｄ(登録商標)、ＧＴＥＫ、またはＰＦＴＥテフロン(登録商標)有機媒体のような低誘電率物質は、メタマテリアル重合調整剤として働くセラミック誘電性介在物だけではなくアンテナまたは伝送回線構造を形成するために使用される通電素子のためのホスト誘電体としても使用できる。この例では、純アルミナ、チタニア（ＴｉＯ₂）、タンタル酸化物、酸化ニオブ、酸化ネオジム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、またはその任意の混合剤を含むことがある、εR・９．３を有する物質のグループから誘電性介在物を選択することが好ましい。他の実施形態では、純アルミナ、五酸化タンタル（Ｔａ2ｏ5、εR・６０）またはチタニア（εR＝９０）のような中程度に低い損失を有するさらに高い誘電率のセラミックホスト（６０・εR・１００）もホスト誘電体として使用される可能性がある。この例では、該誘電性介在物は、高誘電率セラミックス（εR・２００）を含み、０・Ｘ・１及び０・Ｙ・１である場合に、バリウムチタン酸ストロンチウムセラミック（Ｂａ_XＳｒ_1-XＴｉＯ₃）、バリウム−ストロンチウムジルコン酸塩−チタン酸塩（Ｂａ_XＳｒ_1-XＺｒ_YＴｉ_1-YＯ₃）、及びジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰｂxＬａ_1-XＺｒ_YＴｉ_l-YＯ₃）からなるグループから選択されるのに限らないが、好ましくは選択されるであろう。有機誘電性ホストまたはセラミック誘電性ホストのどちからでメタマテリアル重合調整剤として働く該誘電性介在物も、フェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃）、アルカリ性アースフェライト（ｅａｒｔｈｆｅｒｒｉｔｅｓ）（ＭＦｅ₁₂Ｏ₁₉）等の磁性体（μR≠１）を含んでよく、この場合ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、または周期表の任意の元素でドーピングされたランタンマンガン酸塩（ＬａＭｎＯ₃）からなるグループから選択される。

有機ホスト物質は、その安価な価格のために魅力的であるが、多くの場合さらに高い損失を提供し、周波数または温度の関数として安定していない誘電性パラメータを有するため、セラミック材料の使用が好ましい。ホスト誘電体は、０・Ｘ・１である、化学組成Ｓｉ_1-xＴｉ_xＯ₂を有する非晶質シリカ（α−ＳｉＯ₂）とチタニア（ＴｉＯ₂）の混合剤、あるいは０・Ｘ・１の場合に非晶質シリカとアルミナ［１−Ｘ］・ＳｉＯ2・Ｘ・ＡＩ₂Ｏ₃の混合剤から構成されるであろう。該セラミックホスト誘電体、層化構造、またはセラミック誘電性介在物は、前述されたｄｅＲｏｃｈｅｍｏｎｔ特許に開示されているような液体エアロゾル噴霧プロセスを使用して製造することが可能で、酸化物セラミックは、液体エアロゾル噴霧及び不活性キャリアガス内でＣＯ／ＣＯ₂からなる反応ガス雰囲気を使用して２５０℃・Ｔsub・４７５℃の間の範囲となるプロセス温度で付着される。この方法は、それにより制限のない種々の非常に魅力的なセラミック組成物及び金属成分を大気圧で、及び高い製造スループット率で完成品に入れることができるために好ましい。しかしながら、有機ポリマーが誘電性ホスト物質として使用されるときには液体エアロゾル噴霧は適切な付着技法ではない。噴霧器を使用して塗布できる有機誘電性ホストは、セラミック誘電性介在物を形成するために低温粉末エアロゾル噴霧プロセスの使用を必要とする。セラミック付着技術の専門家に周知であるこれらの粉末エアロゾル噴霧プロセスは真空雰囲気での周囲（室）温度ほど低い温度で保持される基板上に付着されるガス−ジェット噴霧でエアロゾル化されたセラミック微粉からなってよい。粉末エアロゾル噴霧プロセスは誘電性ホスト物質を製造するために使用することもできる。両方の噴霧技法とも本発明によるモジュールを形成するために適用できる。しかしながら、後述される付着されるセラミックの微細構造（粒度）特性を制御する卓越した能力のために、液体エアロゾル有機金属前駆体の使用が好ましい。

非晶質シリカは、自然で入手できる最も透明な強磁性体の中にある。それは環境上安全なセラミック酸化物の中で最低の実質誘電率（εR＝３．９）を有し、テープキャストアセンブリで使用されるセラミックスよりほぼ２桁優れている室温誘電損失正接ｔａｎδ＝２×１０^-5を有する。チタニアも損失（ｔａｎδ＝４×１０^-5）高−Ｋ（εR＝９０）誘電体である。しかし、グリーンテープの中に組み込まれる異種粉末を集約するために必要とされる温度は該構造の中に設計されるあらゆる高導電率の金属素子を破壊するであろうため、両方の物質ともこのように高い耐火熱特性を有するので、その使用は従来の多層アセンブリにおけるその純粋な形では禁じられている。従来のシリカをベースにした、あるいはチタニアをベースにしたテープは、アセンブリの中に組み込まれる金属の融点以下の温度まで、テープスタックを集約するために必要とされる焼結温度を引き下げる化学添加剤を含まなくてはならない。これらの添加剤は誘電体の誘電損失正接（ｔａｎδ）と実質誘電率の両方を高める。温度・４５０℃で非晶質シリカを製造する能力は、メタマテリアル誘電体の中に埋め込まれている小型アンテナの放射効率を高めるために、補足層としてよりむしろ、メタマテリアル誘電体の中のホスト物質としてこの超低損失材料を組み込むための手段を提供する。

図４は、純粋な非晶質シリカホスト１５７の中に１つまたは複数の二次相材料領域１５５を組み込むことによって形成されるメタマテリアル誘電体１５３を描いている。二次相材料領域１５５は、好ましくはとりわけフェライト、強誘電体（チタン酸塩、ジルコン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩を含む）酸化物セラミックを備える。メタマテリアル誘電体１５３は、二次相材料領域１５５が無作為に分散されるのか、あるいは周期的アレイで配列されるのかに関係なく、二次相材料領域１５５の物理的な寸法ｄがこのような周波数の自由空間波長の約２０分の１未満である（λ／２０）、周波数のために誘電体に組み込まれている各材料領域のわずかなパーセンテージの加重合計である平均誘電反応を引き受ける。電磁放射線は二次相材料領域１５５が誘電体ホスト１５７全体で無作為に分散され、該放射線の自由空間波長にほぼ等しい、つまり＞λ／１０である物理的寸法ｄを有するときに、メタマテリアル誘電体１５３から広範に拡散する。これらの二次相材料領域１５５が、該自由空間波長にほぼ同等であり（〜＞λ／１０）、適切な間隔で周期的に配列されている物理的寸法ｄを有するときに、ブラッグ散乱のための条件が満たされ、電磁バンドギャップ（ＥＧＢ）材料が形成される。表Ｉは、メタマテリアル誘電体における典型的なテープキャストセラミックホストと比較して、非晶質シリカ及び／またはチタニアが誘電体ホストとして使用されるときに達成される放射効率の改善につながる誘電損失係数の削減を明示している。表Ｉに反映されている値は、２３％の高−ＫＢＳＴセラミック（εR＝４５３）を含有するように調製されたメタマテリアルの物体についてであり、ほぼ同じ有効実質誘電率（〜１００）を有するように作られているが、非晶質シリカホストは典型的なテープキャストセラミックホストを超える５０％以上低い損失を提供する。さらに高い誘電率の高損失のジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ、εR＝２０００）のさらに少ないわずかな量（５％）が該それぞれのホストに組み込まれるときに類似した改善が起こる。チタニアをシステムに包含することにより、誘電損失ｔａｎδの穏やかな増加とともに、実質誘電率εRのなおさらに実質的な改善が提供される。

同様にＨ−フィールド検討材料がアンテナ設計に重要であるときには、メタマテリアルが相対透磁率μＲ≠１を有する（前述された）物質を含む誘電性介在物から構成されるのが有利である。

理解を簡単にするために、ここで、本発明に従ってアンテナモジュールを作成するために使用されてよい構築ステップを図解するために図５Ａから図５Ｈを参照する。キャリア箔１６１、粘着性の障壁層（通常はクロメート皮膜）１６３、及び電気鍍金された導電性金属膜１６５から構成される剥離金属箔１５９が、平らで熱伝導性の基部１６７に一体に取り付けられている（図５Ａを参照すること）。箔は、セラミックグリーンテーププロセスからモジュールを形成するときに達成できないきわめて滑らかな表面組織（・０．５μｍＲＭＳ）を有する金属化層を組み込むための手段を提供する。フォトリソグラフィ技法は、図５Ｂに示されるように、ニーズが特定の設計目的を達成することであるときにコンタクトパッド１６９及び接地平面構造１７１を電気鍍金された金属膜１６５の中にパターン化するために使用される。次に（図５Ｃに図示されている）厚さｔの基部誘電層１７３がエアロゾル噴霧プロセスを使用してモジュールの表面に付着される。該基部誘電体層１７３は、有機誘電体、または非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物、及び任意のその混合剤からなるグループから選択されるセラミック誘電体を備えてよいか、あるいは代わりに、有機誘電体に埋め込まれている１つまたは複数のセラミック誘電性介在物、または非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物、またはその混合剤からなるグループから選択されるセラミック誘電体から構成される複合誘電体からなってよい。好ましい液体エアゾル噴霧プロセスは、内容が全体として参照することによりすべて組み込まれている、ｄｅＲｏｃｈｅｍｏｎｔらによる米国特許番号第６，０２７，８２６号、第６，３２３，５４９号、第５，７０７，７１５号、第６，１４３，４３２号、及び第６，７４２，２４９号に説明されている。図５Ｄに示されているように、基部誘電体層１７３は、有機誘電体、非晶質シリカ、チタニア、高−Ｋセラミック酸化物、またはさらにホスト誘電物質１７９に埋め込まれているセラミック酸化物誘電性介在物１７７から構成されるメタマテリアル誘電体を備えてよい。該基部誘電体層１７３を形成するために使用される誘電体、及びその厚さｔの選択は、層１７３の表面に付着される導電性素子のインピーダンスを、該導電性素子が最終的に電気的に接続される該半導体金型の該ソースインピーダンスと整合するために必要とされる電気設計要件によって決定される。ホスト誘電性物質の中にドリルで穴を開けられる二次誘電物質を裏込めする従来の技術の方法とは対照的に、本発明に従って、ｂ誘電体層１７３を備えるメタマテリアル誘電体は、該誘電性介在物１７７を選択的に噴霧付着し、その後該有機誘電体、非晶質シリカ、純アルミナまたはチタニアホスト物質１７９を噴霧付着することによって作成されてよい。インクジェット噴霧技術が、誘電性介在物１７７を選択的に付着するための好ましい方法論であるが、マスクまたはスクリーンを通した噴霧、あるいはフォトリソグラフィック技法を使用して選択的にエッチングされる一様な層の噴霧等の他の方法も利用できる。多くの場合、噴霧された誘電物質は同じまたは類似するセラミック組成物の１つまたは複数のスピンコーティングされた層１８１を塗布することによって、それらが間隙または溝を充填し、・±０．２μｍＲＭＳ、好ましくは・±０．１μｍＲＭＳという平均誘電体層表面粗度を有する表面仕上げを提供するためにエアロゾル化された有機金属前駆体溶液から調整されるときに平らにすることができる粗いつまり起伏のある表面を有する。噴霧される層は、共有結合及び該金属箔１５９との強力な接着を形成するために必要とされる。スピンコーティングされた有機金属液膜は、一般的には熱分解後、金属基板によく接着しないが、該同じまたは類似する組成物を有する誘電物質上で熱的に分解されるときにはよく接合する。通常、かなり高速な速度で厚い付着物を構築するためには噴霧方法が好ましいが、スピンコーティングされる膜の熱分解は通常、酸化物表面を平坦度または粗度の公差範囲内におさめることが望ましいときに塗布される。したがって、誘電物質の層が例えば平滑度・１μｍＲＭＳの表面を得るために金属化層の上にスピンコーティングされてよい。

図５Ｅに関連して、次に終端側コンデンサパッド１８３を（平滑化層１８１を含んでよい、または含まなくてよい）酸化物セラミックの誘電体層１７３に固着するために、例えば薄膜蒸着、スクリーン印刷等の種々の技法が使用されてよい。ビア１８５は、フォトリソグラフィによって電気鍍金された金属膜層１６５の中にパターン化されたコンタクトパッド１６９を露出するためにレーザで穴を開けられてよい。非晶質シリカの透明性が機械の割り出し及び回路登録を容易にし、それによって該コンタクトパッドの物理的寸法を主軸サイズ、約５０μｍに最小化することを可能にする。該縮小されたサイズのコンタクトパッドはＧＨｚ周波数での信号反射を削減する上で大きな優位点を提供する。多層セラミック相互接続は、通常、パッドサイズ、約８から１０ミル（２００から２５０μｍ）を必要とする。光学的に透明な非晶質シリカ誘電体は、該レーザで穴が開けられたビアを形成するときの光学割り出し技法の使用を容易にするために、該酸化物セラミック誘電体層１７３を形成するときに（図５Ｄに示されているように）該コンタクトパッド１６９のすぐに近接する領域１８２に選択的に付けられてよい。接近した近接は、光学検査時に隣接したパッド構造または接地平面構造から該パッドを完全に分離するのに十分である距離、伸張する該コンタクトパッドを取り囲む領域を意味すると理解される。

図５Ｆに関連して、マイクロストリップ伝送回線構造（アンテナまたは相互接続）が、対応するコンタクトパッド１６９と電気接続を行うために各ビア１８５の中にスタッド１８７を挿入することによって形成できる。該スタッドは該コンタクトパッド１６９及び離散ワイヤ通電素子１９１に対して物理的サイズでほぼ同等であり、それぞれ、酸化物セラミック誘電体層１７３の厚さｔとほぼ同じである高さを有する。酸化物セラミック誘電体層１７３の厚さｔが約５ミクロン未満であるケースでは、離散ワイヤはそれぞれの露出されているコンタクトパッド１６９にじかにステッチボンディングできる。該ビアを導電ペーストまたは電気鍍金された、つまり薄膜金属付着物で裏込めする等の代替手段も使用することが可能で、高Ｉ／Ｏカウントを必要とする用途では好ましい場合がある。しかしながら、コスト−価値利点が正当化されるアンテナ等の低Ｉ／Ｏカウントモジュール用途ではスタッドは好ましい導電性手段である。離散ワイヤ通電素子を備えるアンテナモジュール実施形態では、ポリマーボンディングポスト１８９が一時的に且つ選択的に基部誘電体層１７３の表面に固着される。これらのポリマーボンディングポストにより、離散ワイヤ導電素子１９１のモジュールに対する正確なステッチボンディングが可能になる。各導電素子１９１はスタッド１８７の１本と終端側コンデンサパッド１８３の間で接合される。ポリマーボンディングポスト１８９は、スタッドと終端パッドの間で離散ワイヤが引かれるにつれ、離散ワイヤ内の揺動を制御するために使用され、通常は直線経路に沿って１０ミル（２５４ミクロン）ごとに、または離散ワイヤ導電素子１９１の中に曲げをもたらすことが計画される屈曲ポイントに設置される。各ポリマーボンディングポスト１８９は、巻かれたワイヤが該ポリマーボンディングポスト１８９を横切るように、ボンディングツール１９３が引かれ、所望されるワイヤ経路に沿ってモジュールの表面に近接した着地位置まで引き下げられるときに、該離散ワイヤ導電素子１９１がその中に垂れ下がることができるようにするほど十分に柔らかい低温熱硬化プラスチックからできている。しかしながら、ポリマーボンディングポスト１８９は、ボンディングツール１９３が次の着地位置に引き寄せられるときに該ワイヤを定位置に保持するほど粘着性のままでなければならない。セラミック基部またはホスト誘電体層を備える物理的な実施形態では、低温熱硬化プラスチックのためのポリマー製剤が変わる可能性があり、１５０から２５０℃の範囲である場合がある、該離散ワイヤ素子をステッチボンディングするために使用される温度に依存するが、多くの市販されている製剤が幅広く使用できる。これらの実施形態では、低温熱硬化プラスチックは好ましくは、その後の処理で経験される３５０℃と同程度に高い温度でさえ離散ワイヤ導電素子１９１の厳格な固定を生じさせるＵＶ−硬化ステップ後に架橋を促進する添加剤を含む。多くのこのような添加剤はポリマー製剤技術の専門家には周知である。

有機誘電体を含まない実施形態について図５Ｇ及び図５Ｈを参照する。この例では、いったん離散ワイヤ導電素子が縫われると、モジュールは、該離散ワイヤ導電素子１９１を恒久的に固着する液体前駆体を使用するセラミックボンディングポスト１９５の選択的な付着の処理ステップにおいて約３００℃と３５０℃の間の温度まで加熱される。（図Ｇを参照すること。）これらのセラミックボンディングポストは、エアゾル化された粉末を使用して室温で付けることもできる。図５Ｈに示されているように、ポリマーボンディングポスト１８９はその後、熱分解により取り除かれ、次にモジュールは温度・４５０℃まで加熱される。追加誘電体層１９７は、図５Ｉに示されているように、該モジュールの上部で要すれば噴霧されてよい。追加の誘電体層１９７は、有機誘電体、非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア誘電体、または有機誘電体、非晶質シリカ、アルミナ、または誘電性介在物を備えるチタニアホストを含むメタマテリアル誘電体から構成されてよく、該層は設計目的を満たすために賢明に選択される厚さを有する。図５Ｊは該モジュールの好ましい領域内に選択的に配置される誘電性介在物を含む完全に組み立てられたアンテナモジュール１９９を描いている。有機誘導体を含まず、エアロゾル化された液体前駆体から形成される実施形態では、噴霧付着させたセラミックスは非晶質微細構造を有する。これらの実施形態は、次に、所望される結晶相と実質誘電率値εRに高−Ｋセラミック素子を焼結するために、酸化還元大気の中で約１５分から６０分という期間、５００と９００°の間の範囲の温度まで加熱されてよい。非晶質シリカまたはチタニアホストを使用する優位点は、それがこの焼結ステップによってわずかしか影響を及ぼされないという点である。結晶化は、レーザまたは赤外線源または紫外光源からの集束ビームを使用して、局所的な加熱によっても付けられてよい。有機誘電体を含む実施形態では、該セラミック誘電性介在物は粉末エアロゾル噴霧を使用して付けられ、結晶化及び微細構造の制御（粒度）がエアロゾル噴霧付着ステップの前にその粉状でセラミック誘電体介在物に与えられ、以後の熱処理ステップ事後エアロゾル噴霧付着を適用する必要性はない。キャリア金属箔１６１は、次に該平らな熱伝導性基部１６７から分離されてよく、それから該障壁層１６３を用いて該セラミックアンテナモジュール１９９から除去されてよい。示されているように、該コンタクトパッド１６９及び接地平面構造１７１は、該キャリア金属箔１６１及び障壁層１６３が該モジュールから除去された後も基部誘電体層１７３に埋め込まれたままである。類似する方法が、あらゆる追加誘電体層１２０Ｂまたは１２６および１２０Ｂを通る追加のビアを開け、終端パッドまたは伝送回線ネットワーク１３２を露出する追加ステップと、前記伝送回線ネットワークまたは終端パッドを露出する該ビアの中に導電性手段１２２を挿入する追加ステップを加えることによって、図２に説明されている該電気相互接続構造１３７として使用される該相互接続構造を構築するために使用される。図２Ｃに示されている単一ストリップ線路実施形態では、金属化層は接地平面１３４Ａ及びコンタクトパッド１２４を提供するために誘電体層１２０Ｂに配置される。図２Ｄに示されている二重ストリップ線路実施形態では、金属化層は、導電性手段１２２によって基部誘電体層１２０Ａと誘電体層１２６の間に位置する第１の伝送回線ネットワーク１３２Ａと電気的に通信する第２の伝送回線ネットワーク１３２Ｂを形成するために誘電体層１２６上に配置される。この例では、第２の基部誘電体層１２０Ｂは次に第２の伝送回線ネットワーク１３２Ｂの上部に配置される。第２の接地平面を設けるためにも使用される金属化層１３４Ａ内のコンタクトパッドとの電気的な通信を提供するビアを形成するために追加の導電性手段１２２が適用される前記第２の誘電体層１２０Ｂを通して穴が開けられてよい。場合によっては、回路複雑度に応じて、既存の構造の上部の電気相互接続構造１３７に類似する追加の構造を提供するためにこれらのステップを再現することは、容易な補外であり、本発明の範囲に入ると見なされなければならない。

図６Ａ及び図６Ｂは、より一般的な実施形態を説明しており、該アンテナモジュール１９２は、薄膜または厚膜、あるいは接地平面２００として働く部分及び導電性手段２０２を通して通電アンテナ素子１９４と電気的に通信するコンタクトパッド２０１として働く他の部分を含む金属化層１９８の表面に位置している複合セラミック誘電体１９６に埋め込まれているコンデンサパッド上で終端する少なくとも１本の離散ワイヤを備えてよい１つまたは複数の通電アンテナ素子１９４からなってよい。該金属化層１９８は、代わりに後述されるように、半導体金型、または電気的な相互接続構造として働く、あるいは図２に示されているようなさらに複雑なモジュールに後で組み込まれる、図５に示されているような分離可能なアーチファクトとして製造されてよい、相互接続のような任意の追加電子構成要素の表面または本体に一体化されてよい。該複合セラミック誘電体１９６は、該通電アンテナ素子１９４が配置される単一の基部誘電体層２０３を備えてよい。それは、代わりに該基部誘電体層２０３とアンテナ素子１９４を備えてよく、追加のスペーサ誘電体層２０４が両方の上部に適用される。さらに、該アンテナモジュール１９２は、該基部誘電体層２０３、スペーサ誘電体２０４、及び追加誘電体層２０５、あるいは図６Ｂに示されているようにスペーサ誘電体層２０４を使用せずに基部誘電体層２０３と追加の誘電体層２０５とを備えてよい。該基部誘電体層２０３及び追加の誘電体層２０５は、有機誘電体、または非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物、及び任意のその混合剤からなるグループから選択されるセラミック誘導体からなるグループから選択できるか、あるいは代わりに、有機誘電体、または非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物、またはその混合剤からなるグループから選択されるセラミック誘電体に埋め込まれている１つまたは複数のセラミック誘電性介在物から構成される複合誘電体からなってよい。スペーサ誘電体層２０４が有機誘電体、または非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物及び任意のその混合剤からなるグループから選択されるセラミック誘電体を備えることが好ましい。図６Ｂに示されているように、基部誘電体層は、該接地平面領域２００とコンタクトパッド領域２０１の間に位置する領域２０６の中にそれを配置することによって該金属化層１９８の領域を電気的に隔離するために使用されてもよい。また図６Ｂは、該導電アンテナ素子１９４との電気的な通信を確立するために単一のコンタクトパッドが使用される単極アンテナを備える実施形態も示している。図６Ｃは本発明のさらに特定の実施形態を示しており、該基部誘電体層２０４が複合誘電体を備え、光学的に透明な非晶質シリカセラミックが、それが前記コンタクトパッドと該導電アンテナ素子１９４の間に電気的な通信を確立するために導電性手段２０２を差し込む一方で、レジストレーションを改善するためにコンタクトパッド領域２０１に隣接する接地平面領域２００に近接２０７して位置する。図６Ｃは金属化層とセラミック層２０８の間の界面、または１つの誘電セラミック層と別の誘電セラミック層２０９の間の界面で±０．２μｍＲＭＳ未満、またはそれに等しいレベルまで表面粗度を削減するために使用されるスピンコーティングされたセラミック誘電体層の用途も参照している。

本発明は、該アンテナモジュールに組み込まれている誘電体界面での反射損失を削減することによってアンテナの該放射効率を改善するための追加の手段を提供する。１つの誘電領域と別の誘電領域間の該界面を横断する電磁波は、スネルの法則に従ってそのエネルギーの一部を境界で反射させる。内面反射は、相対誘電率の大きな差異を有する誘電体境界できわめて強くなり、したがって該界面全体での電磁伝送を急激に削減させる。例えば、該アンテナ素子が従来の（非メタマテリアル）高−Ｋ（εR・１００）誘電体に埋め込まれている場合、該高−Ｋ材料と空気（εR・１）の間の誘電密度の差異は、電磁力の９６％を該界面で内面反射させ、該エネルギーの４％だけを該境界全体で送信させ、該構造にとっては許容できないほど低い放射効率を生じさせるであろう。有機媒体またはεR・４．５を有する非晶質シリカ等の低誘電率の誘電体ホストを使用すると、該複合セラミック誘電体に送信される該電力を改善する「クリアウィンドウ」が設けられる。誘電性介在物は、アンテナ素子共振特性を変えるであろう有効相対誘電率（εREff）を生じさせるほど十分な数と量で追加できる。非晶質シリカは、それが同時に低誘電率（εR＝３．９）及び超低損失（ｔａｎδ＝２×１０^-5）を提供するため、該複合誘電体のための該ホスト物質として好ましい。εR・１００という有効相対誘電率を生じさせるほど十分な量で十分な高−Ｋセラミック誘電性介在物のさらに詳細なスケールの繰り返しを含む非晶質シリカホストから構成されるメタマテリアル複合誘電体は、入射電磁力の８９％を送信できるようにする空気との誘電体界面を形成する。電力の１１％は、それが発生する誘電媒体の中に内面反射して戻される。強力な内面反射は、該非晶質シリカホストと高―Ｋ誘電性介在物の間の界海面で発生するが、これらの本体は放射波長に比較すると小さいため、該反射はおもに、該欠陥共振器を説明するときに前述されたように波面位相整合に影響を及ぼす。最大伝送効率は、該さらに低い誘電密度材料と該さらに高い誘電密度材料の間の相対誘電率値の差異が削減される誘電体界面で発生する。したがって、図７Ａに示されるように、本発明の追加の実施形態は、該モジュールの複合セラミック誘電体１９６、またはその中に含まれている任意のホスト誘電体に満たない相対誘電率を有する少なくとも１つの低−Ｋキャップ層２１０を含む、導電アンテナ素子１９４から発する電磁放射の伝送効率を改善する複合セラミック誘電体１９６の放射面２１１に付けられるアンテナモジュール１９２を備える。例えば、低−Ｋ反射防止キャップ層２１０が相対誘電率（εR・２．２）を有するポリフルオロテトラエチレン（ＰＦＴＥ−テフロン）を備え、該複合メタマテリアル誘電体がそのホスト物質として非晶質シリカ（εR・３．９）を含む場合には、ＰＦＴＥ−空気界面に入射する電力の９６％がこの第１の誘電体境界全体で送信され、該ＰＦＴＥ−シリカ界面に入射すると、該電力の９８％がこの第２の誘電体境界全体で送信される。このようにして、該結合された構造全体で送信される総電力は９４％（９８％ｘ９６％）である。該放射面全体で内面反射をさらに削減するために段階的なまたは連続的な誘電率の傾きを生じさせるために該構造に複数のキャップ低誘電率層２１２（図７Ｂ）を追加すると、さらに電磁伝送効率が改善される。該複合誘電体１９６に含まれる設計目的及び誘電物性ホスト物質に応じて、これらのさらに低い誘電率層は有機、セラミック、または有機物質とセラミック材料の組み合わせを備えてよい。非晶質シリカ誘電体ホストを該複合誘電体１９６の中に備える実施形態で有用な特殊低誘電率層は、以下の物質、つまりポリフルオロテトラエチレン（テフロン）（εR・２．２）、ビスベンゾシクロブテン（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）（ＢＣＢ）（εR・２．７）、ポリビニルホルマール（εR・３）、ポリビニルブチラール（εR・２．６）、ＲｏｇｅｒｓＤｕｒｏｉｄ（εR・２．３）及びポリイミドカプトン（εR・３．１）のいくつかを含むであろうが、それらに限定されないであろう。

図８Ａから図８Ｄに関しては、通電アンテナ素子１９４を形成するために付けられる導電性の薄膜または厚膜アンテナ素子は、特定の設計目的の帯域幅仕様に応じて正方形２１９または三角形２２１、あるいはその任意の組み合わせ等の選択可能な幾何学形状の１つまたは複数の空隙のある、または長穴のある領域が付いた、あるいは付かない、螺旋体２１３、対数周期アレイ２１５、涙滴２１６または（例の目的のためだけに円形で示されている）パッチ２１７の形を取ってよい。

該アンテナモジュール１１４のインピーダンスを、該モジュール本体の中に統合されてよい、それぞれ電力増幅器（ＰＡ）または低雑音増幅器（ＬＮＡ）（または他の）半導体金型１３５のマッチソースまたは入力インピーダンスに同調させるための方法を描くために、再度図２を参照する。多くの場合、これらの半導体金型のソースインピーダンスまたは入力インピーダンスは２から１０Ωの範囲内にあるため、該アンテナモジュール１１５をマッチ半導体金型１３５に同調させるには通電素子（複数の場合がある）１１７、１２３、及び１３２を接地の非常に近くに配置することが必要となる。これは特に、半導体のインピーダンスが２から５Ωの範囲で低下し、非常に狭い直径（〜１８から２５μｍ以下）を有する円離散線が該回路の中の導電素子として使用されるときに当てはまる。この例では、該基部誘電体層１２０Ａ／Ｂ及び１３１は、該通電素子１１７、１２３、及び１３２を金属化層１３３または１３４（Ａ、Ｂ）の中に含まれている任意の接地平面から分離するために、約１から３μｍ以上の厚さｔの高―Ｋ誘電体層（εR・１０、好ましくはεR・６０）を備えなければならない。

多くの場合、該アンテナの負荷インピーダンスを該半導体金型の出力インピーダンスまたはソースインピーダンスに整合することにより伝送回線効率で実現される任意の利得は、放射素子が導電性接地の近くに配置されるときに放射素子の非効率によって打ち消される。アンテナ設計技術の専門家に周知であるように、完全導電性（ＰＥＣ）接地平面の上に配置されるアンテナ素子はその電力のほぼ５０％を該接地平面から外向きに放射し、その電力のほぼ５０％は、それが該アンテナ素子に向かって反射し戻される該接地平面に向けられる。該反射された電磁波の電気的な成分は、それが該接地平面から跳ね返されるときに１８０°の位相シフトを受ける。該反射された電磁波の位相が位相でさらに１８０°位相遅れとなり、したがって該放射素子から生じる信号と建設的に干渉するように該ＰＥＣ接地平面の４分の１波長（λ／４）上に該放射素子を配置することが好ましい。その結果として、該放射素子の非常に近くに配置されるＰＥＣまたは導電性接地平面から反射される電磁信号は、リアルタイムで該アンテナから生じる信号と破壊的に干渉し、該放射された電力のほぼ５０％が該接地平面から反射される該電力の該５０％と破壊的に干渉するため、放熱体にゼロまたはわずかに低い放射効率を持たせる。

該放射素子が人工磁気導体（ＡＭＣ）として働くために構築される接地平面上に配置されるとこの状況は逆転する。ＡＭＣは代わりに、高インピーダンス表面、Ｓｉｅｖｅｎｐｉｐｅｒ表面または完全磁気導体（ＰＭＣ）として技術で説明されている。図９Ａ及び図９Ｂに関連して、ＡＭＣ２２３は誘電体２２５を電気接地平面２２７上に配置し、コンデンサパッド２２９のアレイを該電気接地平面２２７に対向する誘電体表面に付け、該コンデンサパッド２２９のアレイと、それらを該電気接地平面２２７と通信させる電気接地の間に導電性ビア２３１を差し込むことによって組み立てられ、該コンデンサパッド２２９のアレイは前記導電性ビア２３１の中心に置かれる。該コンデンサパッド２２９は図示されているように正方形である必要はなく、寸法の空隙ｇが前記コンデンサパッドの間に存在するように、最大物理寸法１＜Ｐを有する任意の形状または形式を持つことができる。該ＡＭＣの共振特性は、該誘電体２２５の特定の特性及び該コンデンサパッドアレイの構成によって決定される。共振状態では、該ＡＭＣ表面に入射する電磁（ＥＭ）波のＥ−場（電場）成分が、位相のシフトなしで該接地平面から反射される。その結果として、該ＡＭＣ接地平面のさらに近くに該アンテナを設置すると、該Ｅ−場成分が該接地平面表面から離れる方向で該アンテナによって放射され、それらの反射されるＥＭ成分間の干渉のための状態を強化する。したがって、該アンテナモジュールの接地平面の中にＡＭＣ構造を組み込むことにより、放射アンテナ素子の該固有インピーダンスを、ＰＡ／ＬＮＡ（または他の半導体）金型の該インピーダンスにさらに密接に整合するレベルまで削減できる。本発明のこの実施形態は、それがインピーダンス整合ネットワーク及び追加の損失生成構成要素に対するニーズを排除するので、従来のシステムと比較してはるかに大きな全体的なシステム効率を持つ送信／受信（Ｔ／Ｒ）モジュールの構築を可能にする。

ＡＭＣ表面の、それに入射し、該表面全体で伝搬するＥＭ（電磁）波に対する特性周波数応答は、ぞれぞれ図１０及び図１１に描かれている。ＡＭＣ接地平面に入射するＥＭ波の反射率は周波数バンド・₀から・ ₁上で＋１８０°から−１８０°に変化し、中心周波数・_cで０°の位相シフトを生じさせる反射された電場成分で位相シフトを引き起こす。該ＡＭＣ接地平面に平行に、且つ非常に近くに構成されるアンテナ素子の該放射線効率は・cで最大化される。・cが該アンテナの共振周波数と一致するように、該ＡＭＣ接地平面を構成することが好ましいが、多重周波数で動作している複数のアンテナが、該同じＡＭＣ接地平面上で構成されるときにこれは必ずしも可能ではない。したがって、一般的には、該ＡＭＣの上に配置される１本または複数のアンテナの操作周波数が、該ＡＭＣが反射電場成分で±９０°の位相シフトを引き起こし、±４５°の位相シフトが好ましい周波数範囲に重複するように該ＡＭＣ接地平面を設計することが有利である。

該ＡＭＣ接地平面は、周波数の範囲・₂から・₃上で該ＡＭＣ表面全体でＥＭ波の平行する電気成分と磁気成分の伝搬も抑制する。この表面波モードの抑制は、それによって、該アンテナが該同じ周波数で動作するのか、あるいはほぼ類似する周波数で動作するのかに関係なく、該同じＡＭＣ表面上で構成されるときに複数のアンテナが互いと無関係に（誘導障害なく）動作できるようにする。放射線が隣接する成分の中に結合しない周波数の範囲・₂から・₃は、該ＡＭＣの設計の属性であり、該位相シフト周波数バンドに必ずしも関連または一致しない。この周波数の範囲・₂から・₃は、代わりに該ＡＭＣバンドギャップと呼ばれる。したがって、該ＡＭＣ接地平面は、その上に構成される１本または複数のアンテナの該操作周波数バンド（複数の場合がある）が該ＡＭＣバンドギャップに重複する（複数の場合がある）ように、設計されてよい。

該ＡＭＣ接地平面２２３の設計は、おもに該接地平面の表面積と該コンデンサパッドの周期性Ｐ、該コンデンサパッド２２９間の空隙ｇ、該ビア２３１の該高さｈ（長さ）と直径、及び該コンデンサパッド２２９を該導電性接地平面２２７から分離する誘電体媒質２２５の該特性によって影響を受ける。該ＡＭＣ中心周波数は、一般的に以下により決定され、
・c＝√（Ｌ／Ｃ）（４）
ここでは、Ｌは、個々のコンデンサパッド２２９の中の導電性接地平面２２７までの該導電性ビア２３１ショートにより生じるインダクタンスであり、Ｃは該個々のコンデンサパッドのキャパシタンスである。該ＡＭＣ帯域幅は、通常、該誘電体媒質２２５の特性によって影響を及ぼされる。一般的には、さらに幅広いＡＭＣ帯域幅は、該誘電体媒質２２５が低誘電損失及び低実質誘電率を有するときに達成される。非晶質シリカは、すべての公知のセラミック誘電物質の最低実質誘電率（εR＝３．９）及び最低誘電損失（ｔａｎδ＝２ｘ１０-5）を提供する。またＡＭＣ帯域幅は、高透磁率材料（μＲ≠１）が該構造の中に組み込まれるときに広げられる。共振ＡＭＣ構造の大きなサイズは、それらをモバイル機器の中に配備することに対する実際的な制限を課す。前述されたように、高誘電率材料は、共振構造の物理的な寸法を削減するために使用できる。したがって、該帯域幅を最大化する一方で、ＡＭＣの物理的な寸法を最小限に抑えるために、高誘電率（εR・９．３）セラミックを高透磁率（μＲ≠１）の材料及び非晶質シリカと結合する本発明によって使用可能にされる方法及び製品はきわめて望ましい。本発明の特定の目的は、該アンテナ素子が結合される半導体金型とのインピーダンス整合を改善するために、ＡＭＣ接地平面を組み込むメタマテリアルアンテナモジュールを構築することである。追加の実施形態は、高誘電率と高透磁率の誘電体層及び／または損失正接５ｘ１０-3未満を有する誘電体ホストの中に埋め込まれるまたは上に配置される介在物を備えるＡＭＣ接地平面構造、または一般的にグリーンテープセラミック構造で可能であることを主張する。適切なホストは、ＰＦＴＥテフロン、ＲｏｇｅｒｓＤｕｒｏｉｄ、及びＲｏｇｅｒｓＧＴｅｋ等の有機誘電体を含み、通常１．５−３×１０^-3という範囲内に損失正接を有する。非晶質シリカホストの使用は、それが２×１０^-5という損失正接を有するので、本発明の好ましい実施形態である。本発明のこの態様を詳説するために、ここで、高―Ｋセラミック誘電体層の上に直接的に配置される、インピーダンスが削減された少なくとも１つの通電アンテナ素子２３０、または介在物２３２Ａ及び該モジュールのための該接地平面として働くＡＭＣ２３３を備えるアンテナモジュール２２８を説明する図１２Ａから図１２Ｅを特に参照し、該ＡＭＣ２３３は本発明により使用可能にされる従来の誘電物質または複合誘電体を備えてよい。別の態様では、本発明は、損失正接５ｘ１０-3未満、好ましくは１ｘ１０-3未満を有する、全体としてまたは部分的に、低損失の誘電体成分を備える複合誘電体２３４を有するＡＭＣ２３３を説明している。本発明の特定の目的は、非晶質シリカ、有機誘電体、εR・９．３を有する高誘電率セラミック誘電体、μＲ≠１を有する高透磁率セラミック誘電体からなる該グループから選択される誘電体成分を有し、物理サイズ・８０％、及び非晶質シリカまたは高―Ｋまたは高−μのセラミック誘電体を使用しなくても構築される同様の構成のＡＭＣより大きいまたは等しい動作帯域幅を有する、複合誘電体から構成されるＡＭＣ接地平面２３３の構築である。前述された詳細に加えて、本実施形態は要すれば、該高―Ｋまたは高−μのセラミック誘電体が低損失誘電体ホスト２３５の中で離散介在物として組み込まれている複合誘電体を組み込む可能性がある。代わりに、該セラミック誘電体は、高誘電率セラミック層２３２Ｂまたは高透磁率セラミック層２３６として該複合誘電体２３４の中に含まれてもよい。該セラミック誘電体層及び／または介在物は、ある特定の用途のための設計仕様を満たすために該ＡＭＣの該共振特性を最適化する複合誘電体２３４の中のどこかに配置されてよい。該複合有機誘電体２３４は、誘電体層介在物を、有機誘電体のプレハブシートに付け、該構造を通るスルーホールを開け、該コンデンサパッドアレイ２２３、ビア２３１、及び電気接地平面２２７を形成するために、とりわけメッキ技法等の技術の専門家に周知の技法を使用して金属化を適用することによって構築できるであろう。同様に、複合セラミックＡＣＭは、石英または前記に一覧された任意の他の適切な無機物質等の基板で開始することによって代わりに製作されてよく、該追加セラミック／金属化構成要素は粉末または液体エアロゾル技法を使用して同様に付けられる。代わりに、該ＡＭＣの誘電体成分は、必要な場合、オプションのパターン化を用いて、金属化層に付着されるエアロゾル噴霧プロセスから完全に製作されてよく、該金属化層自体が、剥離箔等の取り外し可能な層を備えてよい、あるいは該完成したアンテナモジュールに一体化されて残る相互接続または半導体金型等の構成要素の表面に固着されてよい。有機誘電体が、（必要とされる場合）ビア２３９と電気的に通信する接地平面２２７及びコンタクトパッド２４０を調製するために剥離箔を使用して組み立てられるケースでは、該セラミック誘電体層及び／または介在物は粉末エアロゾル噴霧技法によって付けられ、有機誘電体は好ましくは液体エアロゾル付着によって付けられる。ビアは該付着された誘電体を通して穴を開けることによって形成される。金属化は該穴に、メッキまたは他の手段を使用して該パッドアレイを形成するために付けられる。セラミックホスト誘電体を含むＡＭＣ構造を製作するためには、金属化箔も使用できる。該セラミック構造は液体または粉末エアロゾル技法で完全に製作できるが、非晶質シリカ、チタニア、純アルミナ、タンタル酸化物、酸化ニオブまたはその混合剤、及び粒度／微細構造が制御された高―Ｋ／高−μセラミック誘電体から構成される、きわめて一様な誘電性ホスト物質を準備する能力は液体エアロゾル噴霧技法を使用することに対する重要な優位点である。液体前駆体及び全セラミック構造の使用に対する追加の利点は、噴霧されたセラミック誘電体と、界面特性によって影響を受ける物理特性を改善するためにその上に配置される可能性のある、追加の物体（金属、誘電体、空気）の間の界面で±０．２μｍＲＭＳ未満または等しい粗度を有する、きわめて滑らかな表面２３７を形成するためにスピンコーティングされた層を適用するオプションの能力である。図１２Ａから図１２Ｆに描かれているように、該アンテナモジュールは、要すれば、図６及び図７に描かれている属性のどれか１つまたはすべてを備えてよい、その上に配置される追加の複合セラミック誘電体２３８を含んでよく、該通電アンテナ素子２３０は、本書に説明されるようにダイポールアンテナ素子、パッチまたは単極アンテナを備えてよい。該通電アンテナ素子２３０との電気的な通信は、要すれば該ビア２３９と該コンタクトパッド２４０が該電気接地平面２２７から電気的に隔離されている金属化層２３０中の少なくとも１つのコンタクトパッド２４０と、コンデンサパッド２４０のアレイの間に電気接触を提供するために該ＡＭＣ本体２３３の中に埋め込まれているビア２３９として構成されてよい、電気フィードで管理される。代わりに、該電気フィードは、図１２Ａ及び図１２Ｄに示されるように、該アンテナモジュールの少なくとも側面２４３上で電気接続を行うために、該ＡＭＣ本体２３３を貫通するよりむしろ高―ｋ２３２Ａの表面を横切る伝送回線２４１を備えてよい。該ビア（複数の場合がある）２３９、コンタクトパッド（複数の場合がある）２４０、伝送回線２４１は、図１２に描かれているように配置される必要があるが、最適設計特性を提供する該アンテナモジュール２２８の中のどこかに設置される必要がある。これらのビアは導電ペーストで裏込めする、あるいは好ましくは該アンテナ素子と該コンタクトパッドとほぼ同じ物理的な寸法を有するビア構造を構築するためにスタッドの列を装填することができる。しかしながら、該通電アンテナ素子２３０に、該少なくとも１つのコンタクトパッド２４０との電気通信を維持するために離散ワイヤを使用することが有利な特定の例がある。例えば、該アンテナ素子（複数の場合がある）２３０が離散ワイヤからなるときに、該終端側コンデンサ２２２に該コンタクトパッド２４０を接続するために連続離散ワイヤを使用することが好ましい。図１２Ｅに示されているように、ボールボンド２４４は、該ワイヤボンディングツールの毛細管を該レーザで穴を開けたビアの中に挿入し、該ワイヤを該少なくとも１つのコンタクトパッド２４０に接合することによって形成される。この例では、１００ミクロンより大きい、好ましくは１５０ミクロンより大きい高さｈを有するＡＭＣ接地平面構造２３３を構築することが好ましく、その結果、該離散ワイヤは、該ＡＭＣ表面に沿って、図５Ａから図５Ｊに示されるように該ワイヤを折り畳み、縫い合わせることができるようにする曲げやすい曲げポイント２４５を有してよい。この最小高さは、該ボールが該ワイヤの端部から離れてｆｌａｍｅｄされるので、該離散ワイヤで生じる機械的な弱さを回避するために好ましい。該ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ手順は、ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ状態に応じて該ボールを１００から１５０ミクロン越えて伸張することができる熱影響部（ＨＡＺ）としてワイヤボンディング技術の専門家によって特定される領域２４６で機械的な弱さを引き起こす。該ワイヤのＨＡＺ部に適用される捩れまたは曲げでワイヤ破断の高い発生率があるため、該ＡＭＣ（または他の）接地平面構造に平行に通すために該ワイヤを曲げる前に、該ＨＡＺより大きい長さのワイヤを配置することが好ましい。該コンタクトパッド２４０と該離散ワイヤアンテナ素子の終端パッド２２２の間で電気接触を完了した後に、導電体ホスト物質２４７で充填される。

共振アンテナ素子が、該アンテナのインピーダンスの該無効分がゼロに近い多重周波数で改善された性能を提供することは、アンテナ設計の技術の専門家にとって周知である。例えば、共振ダイポールの入力インピーダンスの該無効分は、それらの周波数として定められた共振周波数でゼロ値となり、該ダイポールアーム１の該結合された長さは、以下
１・｛λR（ｎ＋１）｝／２、ｎ＝０，２，４、・・・（５）
によって示される周波数の半波長の並べられた倍数である。その結果、主要な共振周波数で独占的に動作するように設計されるアンテナモジュール（１９２または２２８のどちらかとして構成される）は、さらに高次の共振周波数を受けやすい可能性もある。該ダイポールのケースでは、該主要な共振周波数が波長λR0・２１を有するが、ｎ＝２，４，６・・・の場合にλRn・２１／（ｎ＋１）に対応する波長を有する電磁周波数の信号に敏感にもなり、適切にフィルタリングされないときに、雑音及び干渉を引き起こすことがある。無線通信システムに配備されるアンテナモジュールは、通常、一次共振周波数とさらに高位の共振周波数の両方に対応する可能性があるスプリアス信号を放射する該アンテナモジュールに隣接して配置される追加の超小型電子構成部品により取り囲まれている。本発明の特定の目的は、追加の構成要素が該無線通信装置に主要な関心のある信号を隔離することを必要としない、図６及び図１２に示されるような部品カウントが削減されたアンテナモジュールの構築である。このニーズに対処するために、オプションでそれぞれ実施形態１９２と２２８に追加される該複合誘電体１９６と２３８は、近傍の超小型電子構成部品からの共振周波数でのスプリアス信号だけではなく、近接場ソース及び遠距離場ソースからの該高位共振周波数も拒絶する周波数フィルタとして働くように設計されてよいが、該モジュールの通電アンテナ素子のすぐ前に設置されなくてよい。

複合誘電体１９６または２３８は、このようなスプリアス信号を抑制するための手段を確立するための電磁バンドギャップ（ＥＢＧ）メタマテリアル誘電体として構成されてよい。図１３及び図１４に関して、ＥＢＧメタマテリアル誘電体２５１は、さらに低い−Ｋホスト誘電性ホスト２５５の中に高―Ｋ誘電性介在物２５３の周期的アレイを備える。該ＥＢＧは、誘電性介在物２５３間の間隔期間Ｐに相当する波長λcを有する電磁（ＥＭ）周波数に阻止帯域２５７を生成する。低誘電率のホスト誘電体２５５の中に含まれる該誘電性介在物２５３はそれらの入射するＥＭ波を強力に散乱／反射する。該介在物の間の該周期間隔Ｐにより、該散乱した成分が該送信されたＥＭ波成分、つまり・L、該バンドのさらに低い停止周波数と、・U、該バンドの上限停止周波数の間の範囲の周波数で該介在物に入射しないものと破壊的に干渉するときに、電磁波伝搬は阻止される。阻止帯域は、通常、該バンドの中心に位置する該周波数・_cによって特徴付けられる。該ＥＧＢ停止帯域２５７の幅は該誘電性介在物２５３εR(incl)と低−ｋ誘電体ホスト２５５εR(host)の間の相対誘電率の割合の関数として変化する。幅広い周波数バンド上での破壊的な干渉のための状態は、一般的には、誘電性介在物と該誘電体ホストの間の該相対誘電率の該割合が範囲１０・εR(incl)／εR(host)・５０内にあるときに、及び低損失材料が該ホストだけではなく該介在物も形成するように使用されるときに最大化される。該ＥＢＧメタマテリアル複合誘電体２５１は、エアロゾル噴霧を使用して基板２４８にオプションの基部ホスト誘電体層２５５Ａを適用することによって製作される。

基板２４８は独立した誘電体層または通電層、またはアンテナモジュール、半導体金型、超小型デバイス等の一部であるこのような層となってよい、あるいは該ＥＧＢメタマテリアル複合誘電体２５１を独立した物体として該基板２４８から分離できるようにするのは犠牲層であってよい。本発明は有機誘電体、好ましくはＲｏｇｅｒｓＤｕｒｏｉｄ、ＧＴｅｋまたはＰＦＴＥテフロン等の低損失有機、またはセラミック誘電体、好ましくは該ＥＧＢメタマテリアル複合誘電体１９６／２３８のための該ホスト物質として、損失５×１０^-3未満を有するセラミック誘電体を使用する。該アンテナモジュールの（その自由空間同等に比較して）大規模の削減が所望される例では、相対誘電率εR＝９０及び９×１０^-4という損失正接、タンタル酸化物、純アルミナ、または非晶質シリカとの任意のその混合剤を有すると報告されているチタニアが誘電体ホスト媒質として好ましい。誘電性介在物２５３は、該オプションの基部ホスト誘電体層２５５Ａまたは該基板２４８上に選択的に付着される。チタニア（ＴｉＯ₃）は、有機媒質または非晶質シリカのように、低誘電率ホスト誘電体における誘電性介在物２５３材料として好ましい。該誘電性介在物２５３は任意の形状、セラミック組成、及び特定の設計目的のために阻止帯域性能を最大化する物理的寸法を有することがある。波長λcを有する電磁波の中心周波数ｆｃは、バンド位置を固定するために使用される。一般的には、期間Ｐは０．１５λcを超えてはならない、あるいは０．０５λc未満であってはならず、好ましくは０．１２λcを超えてはならない、あるいは０．０８λc未満であってはならない。高―Ｋ誘電性介在物２５３は任意の幾何学形状、つまり矩形、円形等をとってよく、それらにすべて一様な誘電特性を与える単一のセラミック組成物、または複数のセラミック組成物を備えてよく、該介在物の誘電特性は、該介在物アレイの中のその相対的な位置に従って変更される。一般的には、該介在物２５３を主要な寸法ａと主要ではない寸法ｂで定義することが好ましく、該主軸ａは概して０．０７５λcを超えない、あるいは０．０２５λc未満ではなく、好ましくは０．０６λcを超えず、０．０４λc未満ではなく、該主要ではない寸法ｂは概して０．５ａから０．０１ａ、好ましくは０．２５ａから０．０７５ａの範囲内にある。該多様なパラメータＰ、ａ、ｂ及びεR(incl)は、該モジュールを貫通し、該アンテナ素子を遮蔽するために隣接する構成要素によるスプリアスエミッションから予想される該干渉信号を抑制するために数値分析によって選択される。有機誘電体ホストを組み込む実施形態では、該介在物２５３はエアロゾル粉末噴霧付着を使用して形成される。マスクを通した噴霧あるいは一様な層を噴霧し、フォトリソグラフィック技法を試用して該噴霧された層の部分を選択的に除去し、適切な介在物形式及び寸法を明らかにする等の種々の方法を使用して選択的な配置が適用できる。エアロゾル化された粉末付着技法は、すべてのセラミック実施形態で介在物を形成するために使用されてもよいが、その優れた微細構造制御及びより高速の処理速度のためには液体エアロゾル付着方法が好ましい。液体エアロゾルから噴霧されるセラミックスは、マスクを通して、あるいはフォトリソグラフィック処理を用いて付けられてもよいが、製造効率を高めるために、及び介在物複雑度（複数の誘電性組成物）が設計目的であるときには、インクジェット噴霧付着方法の使用が好ましい。レーザトリミング方法は、介在物サイズ及び形状が設計公差を満たすことを確実にするために適用される。ＥＧＢメタマテリアル誘電体２５１は、液体または粉末エアロゾル技法を使用して該アセンブリ上に誘電性ホスト物質を付けることによって完了される。すべてのセラミック実施形態では、設計公差を高めるために、表面粗度・±０．２μｍＲＭＳを有するスピンコーティングされた層が要すれば界面２４７と２４９で付けられる。

ここで、相互接続回路２６１及び追加の半導体金型２５９Ｂ、Ｃと電気的に通信している、少なくとも１つの半導体金型２５９Ａ及びヒートシンク２６０をさらに備えるアンテナモジュール２５８を描く図１５と図４を参照し、少なくとも１つのＥＢＧメタマテリアル誘電体２６２が、隣接する半導体金型２５９Ａ、Ｂ、あるいは該アンテナモジュールの放射ビームプロファイル２６３に位置していない離散ＥＭソース２５４から生じるスプリアス電磁信号２５２を隔離するために該アンテナモジュール２５８に近接して配置される。該ＥＧＢメタマテリアル誘電体２６２は、該アンテナモジュールが接続される、あるいはこれらの回路が収容される容器（不図示）の近くに、または容器に固着される遮蔽物質として配置される任意の相互接続回路２６１の一部である誘電体遮蔽層２６２Ａとして配置されてもよい。該ＥＢＧメタマテリアル誘電体は、阻止帯域に入る周波数で該電磁エミッションを完全に無効にする。これは、接地ループ摂動を通してシステム雑音及び位相雑音を導入できる従来の遮蔽方法に対する優れた代替策となる。このように使用されるＥＧＢメタマテリアル誘電体２６２は、低い方の停止周波数・Lが該アンテナの基本（ｎ＝０）共振通過帯域に満たない阻止帯域２５７を有するように設計されなければならず、通過帯域（複数の場合がある）、つまり該高位（ｎ＝２，４，６．．．）共振周波数・R2、・R4、・R6，．．．等の１つより大きい上限停止周波数・Uまで伸張する。

図１６、図１７及び図１８を参照すると、本発明の追加の実施形態は、導電性手段２６９を通して該通電アンテナ素子２６５と基部誘電体層２７０によって電気的に接触する接地平面２６７及びコンタクトパッド２６８として機能する部分を含む、金属化層２６６から分離された導電アンテナ素子２６５を備えるアンテナモジュール２６４を主張している。この実施形態は、誘電体ホスト２７２と、該誘電体ホスト２７２より大きい相対誘電率を有する複数の誘電性介在物２７３からなる複合誘電体２７１をさらに備え、該複合誘電体２７１は、ＥＧＢ欠陥共振器の機能を果たすように構成され、該通電アンテナ素子２６５は複合誘電体２７１の介在物がない領域２７３の中に配置される。ＥＧＢ共振器は、少なくとも１つの誘電性介在物２５３が該ホスト誘電体２５５の中に入れられている該周期的アレイから取り除かれた、標準ＥＢＧ２５１（図１３を参照すること）を備える。該欠陥共振器は、該ＥＧＢメタマテリアルが欠陥「介在物なしゾーン」を含まない場合に存在するであろう、該阻止帯域の該中心周波数・cの回りの周波数の狭通過帯域２７７に電場の伝搬を大幅に制限する。事実上、該介在物のないゾーンは、ＥＧＢ阻止帯域を、（・Llowerと・Lupperの間の）下限阻止帯域２７９と、（・Ulowerと・Uupperの間の）上限阻止帯域２８１に分割させる。該通過帯域周波数の該ＥＭ場成分も該介在物のないゾーンの中の領域に強く局所化され、通常、誘電性介在物２７３の該第１の最も近い行（該介在物のないゾーンの中心から一（１）期間Ｐのほぼ距離）を越えて伸びる第１の周縁２８３の中で５から２０ｄＢ、減衰され、誘電性介在物２７３の第２の最も近い行（該介在物のないゾーンの中心からほぼ距離２期間）を越えて伸びる第２の周縁２８５を越えて＞４０ｄＢ減衰される。場局所化及び狭通過帯域２７７の幅は、高―Ｋ誘電性介在物２７３と誘電体ホスト２７５の実質誘電率εR(incl)／εR(host)の割合の複素関数である。該複合誘電体２６４を形成するために使用される該誘電体が損失正接を削減すると、優れた局所化及び周波数フィルタリングが達成される。本発明の本実施形態では、該通電アンテナ素子２６５は、該介在物のないゾーン２７３の中心に配置され、該複合誘電体は二重の目的にかなう。つまり、一態様では、それは、高い放射結合効率を提供しながら、該アンテナ素子サイズを小型化する高有効誘電率誘電体として使用され、別の態様では、それは望ましくない信号雑音及び干渉から該アンテナ素子を遮蔽する。この例では、該共振通電アンテナ素子２５６を、その基本共振周波数・R0が該ＥＧＢ欠陥共振器の中心周波数・cに近くなる（・±２％）ように同調することが有利である。多くの場合、アンテナをそれが特定の設計目的を満たすために共振からデチューンされるのと同程度に周波数と激しくｒｏｌｌ−ｏｆｆする十分に狭いバンドプロファイルを有するように設計することは可能ではない。本発明の特定の実施形態は、欠陥共振器２７１として構成されている該複合誘電体が、該アンテナ素子の共振バンドプロファイル２８５より狭い狭通過帯域２７７を有するように設計されるアンテナモジュール２６４を備える。本発明の好適実施形態は、該誘電体ホスト２７３及び該高―Ｋ誘電性介在物２７３で低損失（低正接・５×１０-3）材料を使用するＥＢＧ欠陥共振器構造を活用する。これらの実施形態はＲｏｇｅｒｓ’Ｄｕｒｏｉｄ、ＧＴｅｋまたはＰＦＴＥテフロン有機誘電体、及びホスト物質として低誘電率非晶質シリカセラミック、及び低損失チタニアベース（ＴｉＯ₂）の介在物誘電体を備えるであろう。代わりに、これらのチタニア介在物組成物は、高―Ｋ誘電性介在物の周期的配列を形成するために噴霧付着される調整の中で前記添加剤を酸化チタン前駆体と混合することによって、最適相対誘電率比率εR(incl)／εR(host)を得るために、タンタル酸化物（Ｔａ₂ｏ₅）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化ネオジム（Ｎｄ₂Ｏ₅）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）及び酸化鉛（ＰｂＯ）添加剤のマイナーな濃度（０から５モルパーセント）で修正できるであろう。前記添加剤は、該非晶質シリカホストに対する前記噴霧された高―Ｋ誘電性介在物の該相対実質誘電率の割合が２５・εR(incl)／εR(host)・４０の範囲内になるような量で添加される。

多くの場合、選択されたＥＭ場分極のための該モジュールの効率を最大化することが望ましい。図１９は、アーム３０１Ａ、３０１Ｂを有するダイポールアンテナと、ＥＧＢメタマテリアル誘電欠陥共振器３０７の中の中心に置かれる該介在物のないゾーン３０５の中の同一場所に配置されるそれらの関連付けられたフィードポイント３０３Ａ、３０３Ｂとを示している。該ダイポールの該アーム３０１Ａ、３０１Ｂはまっすぐであり、該高―Ｋ誘電性介在物３０９の主要な寸法ａが該アーム３０１Ａ、３０１Ｂの主要な寸法と平行になるように向けられてよい。図２０に示されている別の構成では、該アンテナは折り畳まれたダイポール３１５としてＥＢＧメタマテリアル欠陥共振器３１３の介在物のないゾーン３１１の中で中心に置かれてよく、その結果折り畳まれたアンテナアーム３１６Ａ、３１６Ｂはｘ方向及びｙ方向に向けられるほぼ等しい長さの導電性セグメントを有するため、該アンテナは円偏向の、または相互偏向の電磁波を受け入れる。この例では、高―Ｋ誘電性介在物３１７が、折り畳まれたダイポールアーム３１６Ａ、３１６Ｂの主要な寸法と平行になるように位置合わせされる２本の主要な軸を有する交差したロッド（＋）の形状で誘電性が削減したホスト誘電体３１９の中に埋め込まれてよい。代わりに、スパイラルまたは円形の１つまたは複数のアンテナ素子３２１（図２１を参照すること）が、ＥＢＧメタマテリアル欠陥共振器３２５の該介在物がないゾーン３２３の中で、または上で構成されてよく、円筒対称性が、そのフィードポイントを前記介在物がないゾーンの中心に、及び中心を通して同様に有する円形またはスパイラルのアンテナ素子（複数の場合がある）によって生成される電場パターンと一貫した該高―Ｋ誘電性介在物３２７の形状に与えられてよい。該アンテナ素子をＥＧＢメタマテリアル欠陥共振器の該介在物のないゾーンの中心に組み込んだ各実施形態では、少なくとも２列の高―Ｋ誘電性介在物を、前記介在物のないゾーン（複数の場合がある）の回りに含むメタマテリアル誘電体アレイを提供することが好ましい。

ここで、少なくとも１つのＰＡ／ＬＮＡ（または他の）半導体金型１３５を備える無線回路モジュール１１５が相互接続する電気相互接続構造を通して、本発明による該アンテナ素子１１４（図２Ｂを参照すること）に接続されてよい４つの限定されない手法を説明する。図２２に関連して、半導体金型３２９は導電性手段３３１を通して該アンテナモジュール３３３に直接的にフリップチップ取り付けされてよく、誘電物質３３２をコンタクトパッド３２８及び接地平面３２６の構造を形成するために使用される金属化材料の間に配置できるようにするために、該コンタクトパッド３２８が基部誘電体層３２７の表面に埋め込まれ、その結果コンタクトパッド３２８及び接地平面３３６は該アンテナモジュールの表面３３９から突出しない。接着性アンダーフィル３３０は、該金型の該モジュールへの設置を固定するために、及び環境腐食から金属接点を保護するために使用される。この構成は、該金型の信号入力／出力（Ｉ／Ｏ）が設計され、図２Ｂに示されるように電気相互接続構造１３７を別個に相互接続する必要なく該アンテナＩ／Ｏと合わせるように設計されるとき、あるいは相互接続する電気相互接続構造が半導体金型３２９／１３５の中に統合されるときにだけ適切である。しかしながら、これはめったに当てはまらず、多くの場合は、該無線回路モジュール１１５を完成するために、該金型１３５と該アンテナモジュール１１４の間に相互接続する相互接続構造１３７を挟むニーズがある。本発明は電気相互接続構造１３７を提供するための新規実施形態及び方法を説明しているが、現在市販されている有機誘導体またはセラミック誘導体から構成されるいくつかの相互接続するインターポーザー相互接続構造が使用でき、本発明の範囲に入るであろう。従来の相互接続構造は、該誘電体表面１００から突出するコンタクトパッド１０１（図１を参照すること）を含み、フリップチップ取り付けを達成するためにソルダマスク１０７の使用を必要とする。該ソルダマスク１０７を使用すると、多くの場合、該金型がフリップチップ取り付けされるときに確実にかけることのできるパッド密度に対する上限が課される。高パッド密度の半導体素子は、多くの場合、相互接続ネットワークに裏面取り付けされ、ワイヤボンドは該金型上の該高密度パッドと該電気接続回路の間に電気相互接続を確立するために使用されるであろう。無線回路は、該回路のサイズ／設置面積を最小限に抑えることが有利である場合に、モバイルプラットホームで頻繁に使用される。したがって、高密度半導体金型を無線回路モジュールにフリップチップ取り付けできるようにするためにソルダマスクを適用するニーズを排除するための手段を作成することが望ましい。加えて、現在使用可能な相互接続構造も、それらが電気的に実施される導体トレース及びビアとは実質的には異なる物理的寸法を有するパッド構造を含み、それによって望ましくない信号反射及び相互接続にとって内部の損失をさらに高い信号周波数で引き起こす。

ここで、アンテナモジュール１１４と、相互接続する電気相互接続構造１３７と、誘電物質３４１を、コンタクトパッドを形成するために使用される金属化材料と接地平面構造の間に配置できるようにするために基部誘電体層１２０の表面内に埋め込まれ、その結果コンタクトパッド及び接地平面が該相互接続構造またはアンテナモジュールの表面から突出しないコンタクトパッド１２４とを備える、無線回路モジュール１１５を提供する本発明の目的を図解する図２Ｂから図２Ｄ、及び図２３Ａから図２３Ｅを参照する。コンタクトパッド１２４／３２８が、それらが電気的な通信を維持する伝送回線のサイズとほぼ同等な寸法を有することが本発明の追加の目的である。図２３Ａから図２３Ｅは、基部誘電体層３４３を、熱制御及び機会安定性をその上に構築されたアセンブリに与える基板ツール３５０に固着される剥離金属箔３４５の表面に付着することによって、相互接続する電気相互接続構造３４２を別個の本体として構築するために使用される方法を描いている。該半導体金型を電気相互接続構造に接続するために使用される接地平面構造３４７及び内部コンタクトパッド３４９Ａ、ならびに該システムを該電気相互接続構造３４２に接続するために使用される外部コンタクトパッド３４９Ｂは、剥離箔の電気鍍金された膜の中にパターン化される。該基部誘電体は非晶質シリカ、チタニア、タンタル酸化物、及びその混合剤を備えてよい、あるいはそれは非晶質シリカまたは有機ポリマーをホスト誘電体として組み込むメタマテリアル誘電体を備えてよい。非常に狭い直径のワイヤを使用して低インピーダンス（２から５Ω）伝送回線を構築するためには、基部誘電体層は（図６に示される層１７３のような）高―Ｋセラミック酸化物の薄い層を備える必要がある。この基部誘電体層はメタマテリアル誘電体も備えてよいが、必須有効誘電率を用いると、一様な誘電特性のある高―Ｋセラミックからなる基部誘電体層が好ましい。穴３５１Ａ、３５１Ｂは、導電性手段、好ましくはスタッド３５３Ａ、３５３Ｂが取り付けられるコンタクトパッド３４９Ａ、３４９Ｂを露出するために該基部誘電体３４３の中に開けられる。導電性インクまたは導電ペーストが、垂直電気接触を行うために使用される金属性終端パッド３５５Ａを固着するために適用される。終端パッド３５５Ｂは、外部接続３４９Ｂとの電気的な通信の質を保証するために該導電性手段３５３Ｂの近くで要すれば適用されてよい。離散ワイヤ通電素子を設置するための前述された方法に類似する方法が、離散ワイヤ伝送回線３５７Ａ、３５７Ｂを構築する上で活用されてよい。該通電ワイヤを終端する、前述された該コンデンサパッドがここでは伝送回線終端ポイントとしても役立つ終端パッド３５５Ａ、３５５Ｂも備えるであろう。該終端パッド３５５Ａ、３５５Ｂが伝送回線３５７Ａ、３５７Ｂ、及び要すればスタッド３５３Ａ、３５３Ｂとほぼ同じ寸法を有することが好ましい。図２３Ｂに示されているように、裏込めされたビア３５２Ａ、３５２Ｂ及び終端パッド３５５Ａを電気的に接続するために、要すればインダクタコイルを含んでよい導電性インクまたは導電ペーストから作られる従来のトレース構造３５８Ａ、３５８Ｂを使用することも可能である。該相互接続する相互接続構造は、該埋め込まれた導体構造の上でスクリーン印刷技法を使用して、第２の基部誘電体層３５９と、要すればパターン化された接地平面構造３６１を付着することによって完了される。ウェル３６３Ａ、３６３Ｂは、該終端パッド３５５Ａ、３５５Ｂを露出するために該第２の基部誘電体層３５９を通して穴が開けられてよい。該ビア構造の該物理的寸法を最小限に抑えるために、スタッド３６５Ａ、３６５Ｂを該ウェルの中に付着することが好ましいが、該相互接続する相互接続構造の該上面への該垂直接続は、導電材料で該ウェル３６３Ａ、３６３Ｂを充填することによって行うことができる。該相互接続する相互接続構造は、該アセンブリから該剥離箔の該キャリヤ層と停止層を取り除くことによって完成され、図２３Ｃに示される構造を生じさせる。図２Ｄに示されているような追加の低損失誘電体層１２６を備える相互接続する相互接続構造の該アセンブリは、図２３Ａ及び図２３Ｂで組み立てられる該基部構造３５４からの直接的な伸張部である。図２３Ｄ及び図２３Ｅを参照すると、非晶質シリカ、純アルミナ、チタニア、タンタル酸化物、及び任意のその混合剤、あるいは有機の、非晶質シリカの、または純アルミナのホスト誘電体を備えるメタマテリアル誘電体からなるグループからの低損失誘電体層３５６が、該基部構造３５４に適用される。金属メッキ、（図２３Ｄに描かれているように）鋳造されたスタッドのスタック、または裏込めされる導電ペーストまたは導電性インクであってよい導電性手段で充填されるビア３６２を構築するために高精度レーザ穴開け技法を利用するために自動光学イメージング（ＡＯＩ）技法を使用できるように、垂直相互接続を行うために使用される終端パッド３５５Ａに近接する光学的に透明な非晶質シリカ３６０Ａ、３６０Ｂの領域を噴霧付着することは好ましい実施形態である。該相互接続する電気相互接続構造３４０は、伝送回線３５７Ａ／３５７Ｂを適用し、要すれば、追加の垂直相互接続を行うために終端パッド３５５Ａを付けること、及び第２の基部誘電体層３５９によって完成される。図２３Ｅに示されるように、該相互接続する電気相互接続構造３４０は、該第２の基部誘電体層３５９を通る穴３６４を開け、スタッド、メッキされた金属、または裏込めされた導電ペーストまたは導電性インク、接地平面領域３７０とコンタクトパッド領域３７２を形成するために使用される上部金属化層３６８を備えてよい導電性手段３６６を差し込み、構造を支えるための熱的／機械的な基板として使用される犠牲体３４２から該アセンブリ構造を分離することによって完成される。

場合によっては、相互接続する電気相互接続構造内に組み立てられる伝送回線間の特定の周波数バンドにわたって、誘電性結合とクロストークを排除することが望ましい。図２４及び図２３Ａから図２３Ｅを参照して、上述のＡＭＣ接地平面（図１２Ａを参照のこと）をっ組み立てるのに使用した方法が、相互接続する電気相互接続構造３７６がその上に組み立てられる基部ＡＭＣ接地平面３７４を構築するのに利用される。前述の犠牲層３４２の変わりに基部ＡＭＣ接地平面３７４を用いることにより、ＡＭＣ表面３７８上に位置する伝送回路などの隣接する構成要素間に誘電性結合を生じる表面モードを抑制する手段を提供する。基部ＡＭＣ接地表面は、したがって、クロストークが削減された相互接続する電気相互接続構造３８０の本体に依然として不可欠である。

図２５Ａから図２５Ｄに関連して、該ＰＡ（または他の半導体）金型を電気的に接続するが、該アンテナ（または他の）回路から機械的に切り離す相互接続する相互接続構造を製造するためにワイヤボンディング方法が利用されてよい。ワイヤ３６７Ａ、３６７Ｂは、ウェル３７３Ａ、３７３Ｂの底部にある終端パッド３７１Ａ、３７１Ｂにステッチボンド３６９Ａ、３６９Ｂによって取り付けられてよく、制御される長さのワイヤは、該第２の基部誘電体層３７７の上面３７５から突出するように巻かれてよい。ボール３７９Ａ、３７９Ｂは、ｆｌａｍｅ−ｏｆｆ技法を使用して該ワイヤ（複数の場合がある）の端部で形成されてよい。描かれている該ワイヤ構造は「反転ボールボンド」または「ティーに載せられたゴルフボール」と呼ばれることもある。該反転ボールボンドの該ボール及びワイヤは次に、それが熱分解温度に加熱されるまで元の形を保ち、熱分解温度で追加ポリマーがきれいに分解し、該コーティングされた表面に測定可能な残渣を残さない特性を有する追加ポリマーとして当業者に公知のタイプの有機材料コーティング３８１Ａ、３８１Ｂでウィックコーティングされる。該相互接続する相互接続構造は、有機金属前駆体の液体コーティング３８３を、該ウェル３７３Ａ、３７３Ｂを充填するため、及び該反転ボールボンドの該ボールの該高さの少なくとも２５％に上昇する液体コーティングを生じさせるために十分な量、セラミック酸化物に、第２の基部誘電体層３７７の表面３７５に付けることによって完成される（図２５Ｂ、図２５Ｃを参照のこと）。該添加ポリマーコーティング３８１Ａ、３８１Ｂは、該液体有機金属前駆体コーティング３８３の（図２５Ｃに示されているような）固体セラミック酸化物層３８５の熱分解を可能にするために２５０℃を超える熱分解温度を有するように選択される。接地平面金属化層３７８が選択的に付けられる。該添加ポリマーコーティング３８１Ａ、３８１Ｂが、次に２５０℃を超える温度まで該構造を加熱することによって該反転ボールボンドから取り除かれ、それによって機械的に保護されたウェル３８９Ａ、３８９Ｂの中に配置されるボール３７９Ａ、３７９Ｂを露呈し、該相互接続する電気相互接続構造は該犠牲層３４２から分離される。この相互接続構造の構成が、ＲＦ回路で経験される十分な機械的問題を解決する。頻繁に、ＰＡ（または他の半導体）金型が相当量の熱（＞１０Ｗ）を発生させる。シリコンをベースにした金型は低い熱膨張係数（ＣＴＥ＝２．６×１０^-6℃―1）を有する。かなりのせんだん応力が、それらが、通常は約ＣＴＥ＝８−１０×１０^-6℃-1の熱膨張係数を有する従来のテープキャスト相互接続する相互接続構造に結合されるときにＲＦ増幅器金型で引き起こされる。したがって、該発熱増幅器（または他の半導体）金型は、非晶質シリカ（ＣＴＥ・１×１０^-6℃―1）から形成される相互接続する相互接続構造に結合されてよい。しかしながら、図２５Ｄに描かれているように、ＰＡ（または他の半導体）金型３９１を、該半導体金型３９１と他の回路素子３９３の間に強力なＣＴＥ不一致があるが、該回路金型３９３と該間に入るコネクタの間に良好なＣＴＥ一致がある該回路素子３９３に電気的に接続することが必要である例では、前記添加ポリマー有機材料の分解後に残る該ウェル３８９Ａ、３８９Ｂの中で、該反転ボールボンドが機械的に収縮できるために、該ＣＴＥが不一致の素子間で機械的に切り離された電気接続を提供する反転ボールボンド３７９Ａ、３７９Ｂを含む、相互接続する電気相互接続構造３９５が含まれてよい。

図２６Ａは、アンテナモジュール（図５Ａから５Ｊ、図１２Ａから１２Ｅ、及び図６Ａから６Ｃを参照すること）を組み立てるための、本発明に説明されている方法、及び相互接続する電気相互接続構造（図２３Ａ及び図２３Ｅ、ならびに図２４を参照すること）を形成するためのそれらの方法が、電気セラミックアンテナ部分３８８及び該モジュールの本体に一体化した相互接続する電気相互接続構造３９０を備えるアンテナモジュール３８６を製作するために集約される無線回路モジュール１１５に対する代替実施形態を描いている。この実施形態では、無線回路モジュール３９２は該アンテナモジュール３８６と電気的に通信している１つ（または複数の）半導体金型３９４からなる。

ここで、エアロゾル噴霧で形成されるセラミックの低付着温度（＜４５０℃）のおかげで、単一化された半導体金型３９７の上にウェハ規模でモノリシックに集積される無線回路モジュール３９６を描く図２７Ａ及び図２７Ｂを参照する。該無線回路は該半導体ウェハ３９９の中に埋め込まれる集積回路３９８、電気相互接続構造４００、及びアンテナモジュール４０１を備える。参照線４０２によって画定される回路セルは、個々の集積回路３９８の物理的な境界を特定し、該半導体ウェハ３９９が単一化された金型３９７を形成するためにどこで線を刻み付けられるのかを記すために明確にされる。該電気相互接続構造４００及びアンテナモジュール４０１部分の無線回路モジュール３９６は、該ウェハ半導体３９９に線を刻み付ける前に、前述された方法を使用して各集積回路３９８の上部で単一化された金型３９７に構築される。直接的な外部電気接続を該無線回路モジュール３９６に与えるために、該参照線４０２を貫通する導電性手段４０３が、前記導電性手段４０３が該単一化された金型の表面４０４で露出されたままとなるように、金型単一化の前に、該電気相互接続構造４００の中に要すれば埋め込まれてよい。本発明によって可能にされる該低処理温度は、細心の注意を要するドーパントまたは該半導体材料の中または上に深く埋め込まれ、拡散され、または付着される材料構造を大幅に改編することなく、該完全に統合された構造を準備するための手段を提供する。完全に統合された構造は、
炭素をベースにした半導体だけではなく、シリコンをベースにしたウェハ（ＭＯＳまたはＣＭＯＳ）、シリコン−ゲルマニウム半導体、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、及びＩＩ−ＶＩ化合物半導体上でも組み立てられてよい。

多くの無線システムは、多重周波数バンド上でデータを送受する。例えば、北米で動作するために設計された現代の携帯電話は、必ずしもではないが、通常、８６０ＭＨｚを中心とするＡＭＰＳバンドでなんらかの音声通信を管理し、ＰＣＳバンド、１８５０から１９３０ＭＨｚで他の音声通信とデータ通信を管理する。さらに、それぞれ４００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ及び１８００ＭＨｚ周波数バンドに位置するＧＳＭバンド、ＧＳＭ−４００、ＧＳＭ−８００、及びＧＳＭ−１８００でグローバル通信サービスを提供する携帯電話もある。８０２．１１ａ、ｂ、ｇ（２４００ＭＨｚ及び５０００ＭＨＺ）、あるいは２２００ＭＨｚでのグローバルポジショニングシステムを通して無線インターネットアクセスとともに前記通信プロトコルのいくつかまたはすべてを提供できる他の携帯電話もある。既定の周波数バンドは、多くの場合送信（Ｔｘ）バンドと受信（Ｒｘ）バンドに分けられ、ＡＭＰＳＴｘ−モードは８２４ＭＨｚと８４９ＭＨｚの間で動作し、そのＲｘモードは８６９ＭＨｚと８９４ＭＨｚの間で動作する。従来のアンテナアセンブリはこれらの通信バンドの内の２つまたは３つ以上を重複する帯域幅を有し、それによって広範囲なフィルタリング機能及び切り替え機能をＲＦフロントエンドの中に設計することを必要とし、相手先商標製品の製造会社（ＯＥＭ）の費用と複雑度を増す。図２８は、通常は携帯電話または他の無線装置アセンブリに見られてよいマルチバンドＲＦフロントエンドで使用される従来の技術にほぼ一貫している電気ブロック図の代表的な説明である。このようなアンテナアセンブリ４０５は、多くの場合、該図の中に指定されていない他の構成要素の内、アンテナ４０７、関心のある周波数を該アンテナによって受信される周波数から分離するために（他の構成要素の中で）１つまたは複数のダイプレクサを含むフィルタリング段４０９、送信モードから受信モードに信号経路をトグルするスイッチ４１１、インピーダンス整合ネットワーク信号アイソレータ４１３、（受信側チャネルの）低雑音増幅器４１４、及び信号処理装置及び／またはトランシーバ制御装置４１７に電気的に接続される（送信側チャネルの）電力増幅器４１５を含む。このような回路網の完全な複雑度とコストは、追加の通信周波数及びサービスがアセンブリに追加されるにつれて大きくなる。

従来の技術によるＲＦフロントエンドアセンブリは、多くの場合、かなり大きな設置面積を占有し、変換コストをかける大きなパーツ数を含むことがある。それらは、相当の電力を消費する信号損失も導入することがある。例えば、普通は指定されるバンドの中で無線機能をＴｘモードからＲｘモードに切り替えるために使用されるＳＡＷフィルタは、通常３ｄＢの電力損失を負わす。従来設計されたフロントエンドに対するこれらの属性のすべては、携帯電話のようなモバイルプラットホームを設計するときには望ましくない。したがって、サイズと変換コスト、及び電力消費を削減し、従来のＲＦフロントエンドとして同等な機能を提供する方法はモバイルプラットホームアプリケーションで望ましい。特に、ＲＦフロントエンドの中のＳＡＷフィルタに対するニーズを排除する方法は、割り当てられた電力予算を５０％（３ｄＢ）拡張する。ここで、特定の通信周波数バンドの中で狭く動作するように同調された、少なくとも１つの周波数選択的アンテナを組み込むことによって構成部品数、波形率、または電力損失の削減を実現するＲＦフロントエンドモジュールを提供する３つの限定されない手法を説明する。図２９Ａは、第１のこのような実施形態を描いており、マルチバンドＲＦフロントエンドモジュール４０６が、該モジュールの操作設計により所望される該通信バンドのそれぞれに同調される個々の周波数特定アンテナ４０８Ａ、４０８Ｂ，．．．４０８Ｎを使用することにより関心のあるさまざまな通信バンドを隔離するフィルタ段４０９に対するニーズを排除する。該個々の周波数に特定なアンテナ４０８Ａ、４０８Ｂ、．．．、４０８Ｎは代わりに（図２９Ｂ、図２９Ｃを参照すると）要すれば、例えばセルラー通信またはブルーツース通信バンド４１６の送信４１２Ａチャネルと受信４１３Ｂチャネルの間で、あるいは８０２．１１（または類似する）無線通信バンド４２０の場合のように送信と受信両方に使用される単一低雑音チャネル４１８に切り替わってよいスイッチ４１０Ａ、４１０Ｂ、．．．、４１０Ｎを供給する。マルチバンドＲＦフロントエンドモジュール４０６は、必要な場合、受信側の低雑音電力増幅器４１４Ａ、４１４Ｂ、．．．、４１４Ｎ、送信側の電力増幅器４１５Ａ、４１５Ｂ、．．．、４１５Ｎ、及び（要すれば）トランシーバ／信号処理金型４１７だけではなく、インピーダンス整合ネットワーク４１３も含んでよい。図３０は、個々の周波数選択的アンテナが特定の送信周波数または受信周波数に同調され、それによってフィルタリング段、アイソレータ、及び切り替えバンクのニーズを排除する本発明により可能にされるインピーダンス整合及び高−Ｑアンテナ特性を利用する代替ＲＦフロントエンドモジュール４１９構成を描いている。この実施形態は、各送信周波数に同調される帯域幅を有する周波数選択的アンテナ４２２Ａ、４２２Ｂ、．．．、４２２Ｎと直接的に電気通信する電力増幅器４２１Ａ、４２１Ｂ、．．、４２１Ｎのバンク、各受信周波数に同調される帯域幅を有する周波数選択的アンテナ４２４Ａ、４２４Ｂ、．．．、４２４Ｎと直接的に電気通信する低雑音増幅器４２３Ａ、４２３Ｂ、．．．、４２３Ｎのバンク、及び要すれば信号処理／トランシーバチップセット４２５を含む。

ソフトウェア無線アプリケーションで有用な代替の多重周波数ＲＦフロントエンド４２７用のさらに複雑度が低いアーキテクチャが図３１に示されている。この例では、電圧制御式発振器４２９Ａ、４２９Ｂが、送信側の単一電力増幅器４３１の振幅と位相の入力を変調するために使用され、変調された信号を信号伝送・_T1、・_T2、．．．・_TNに対する関心のある周波数で合成する。電力増幅器４３１の信号出力は、周波数選択的アンテナ４３３Ａ、４３３Ｂ、．．．、４３３Ｎのアレイに直接的に電気的に接触しており、該アレイの中の該周波数選択的アンテナの各１つが信号伝送・_T1、・_T2、．．．、・_TNのための関心のある周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調される。類似する構成は、周波数選択的アンテナ４３５Ａ、４３５Ｂ、．．．、４３５Ｎのアレイを備える、受信側で実現でき、前記周波数選択的アンテナのそれぞれが信号受信・_R1、・_R2，．．．、・_RNのための関心のある周波数の１つで狭帯域共振を有するために同調され、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、・_RGPS＝２．５ＧＨｚのために関心のある周波数で共振するために同調される追加の周波数選択的アンテナ４３７を含んでよい。該受信機アレイは、低雑音増幅器４３９と直接的に電気通信し、該無線装置の該送信側から電気的に隔離されるように構成される。該低雑音増幅器４３９の該出力は要すれば、それらを中央処理装置４４３に向ける前に、信号受信・_R1、・_R2，．．．、・_RN及び・_RGPSのために関心のある該個々の周波数を分離するために信号混合またはフィルタリング段４４１を通して向けられる。

現在では、送信（「トーク」モードまたは「送信モード」）と受信（「傾聴」モード）を切り替えるために携帯電話で音波フィルタを使用するニーズが、既定の瞬間にモバイルプラットホームと放送タワーの間の信号伝送を一方向だけに制限している。該モバイルプラットホームはその傾聴モードまたはそのトークモードのどちらかにある。この通信プロトコルはデジタル音声ストリームとデータストリームだけではなく、アナログ音声にも適用し、一般的に半二重モードとして知られている。電気通信サービスプロバイダは、該モバイル端末に配信されるコンテンツに対する需要が高まってきていることに気付いている。半二重モード通信により課される制限は、通信リンクの両側に配信可能な双方向視聴覚ストリーミング等の高度コンテンツサービスの質を制限する。その結果、ビデオ電話電気通信は、多くの場合不規則に変化する、あるいは時差があるように見える。図３０及び図３１に描かれているようなＲＦフロントエンドアーキテクチャを実現する能力により、高−Ｑ周波数選択的アンテナが該受信周波数チャネルによって捕捉される音声／データ通信と干渉することなく該送信周波数チャネル上で狭く音声／データ通信を開始するように構成されてよいので、広範囲な信号処理と埋め込みソフトウェアを必要としなくても多重周波数での同時全二重通信が可能になる。したがって、本書に説明されるようなＲＦフロントエンドアーキテクチャは、例えば全二重アナログまたはデジタル音声／データストリーム、あるいはＷＣＤＭＡ及び／またはＷＥＤＧＥ３Ｇ電気通信プロトコルの特定なニーズである１つまたは複数の同時に動作する無線通信周波数バンド上での双方向音声ビデオストリーミング等の無線通信装置サービスできわめて有用となる。

高−Ｑ回路の実際的な応用例での根本的な問題は、パラメータの安定性を維持するニーズである。該アンテナが埋め込まれる高―Ｋ誘電体の該相対誘電率εRの正確な値は、該アンテナ素子の該周波数同調に非常に強い影響を与える。長さ１のダイポールアンテナ素子の中心周波数・oはほぼ以下のように変化し、
・o＝∝ｃ×１／（２√εR）（６）
ここではｃは光の速度である。例えば、該アンテナ素子が埋め込まれる該媒質がεR＝１００という有効相対誘電率を有する場合には、εR＝１１０また９０への該有効相対誘電率の１０％の変化は、・oを約２０％シフトさせる。該相対誘電率のεR＝１０１または９９への１％の変化は、・oを約０．５％シフトさせる。通過帯域が非常に狭い（１％以下）ため、製作公差のあらゆる変動つまり該有効相対誘電率εRの値を１％以上変化させるであろう熱誘導変化は、それらが該アンテナの所望される通過帯域同調４４５を図３２に示されるように所望される通過帯域４４７から外すであろうために望ましくない。

３つの基本パラメータが
、アンテナ素子が埋め込まれる可能性がある誘電性のメタマテリアルの有効相対誘電率εRの値に対する変化を引き起こす。第１は、該メタマテリアル誘電体の中に組み込まれる高―Ｋ材料のわずかな量である。本発明は、高―Ｋ材料のわずかな量を±０．１％以内の容積測定公差に制御する付着技法を活用する。誘電性介在物の場所及び噴霧される量を非常に正確に制御する能力を有するインクジェット噴霧方法が使用されてよい。レーザトリミング技法も、容積測定公差が±０．１％、好ましくは±０．０５％の範囲内に保持されることを確実にするために、インクが噴射された誘電性介在物に適用されてよい。

第２のパラメータは、該誘電性メタマテリアルの中に組み込まれる高―Ｋ材料の組成一様性に関する。五酸化タンタル（Ｔａ₂ｏ₅）、ジルコニア（ＺｒＯ）、またはハフニア属（ＨｆＯ）等の単一の金属酸化物成分及び単一の原子価状態を含む高―Ｋ材料は、前駆体に対する金属純度レベルが９９．９９％より優れた値、あるいは９９．９９９％という好ましい価に保持される場合に、それらが相互誘電率εRの大きな組成に依存する変動を示さないために好ましい。ニオビア（ＮｂＯ、ＮｂＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅）またはチタニア（ＴｉＯ、Ｔｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂）等の複数の原始価状態を有する他の単一成分の高―Ｋ材料も、それらが、酸化還元処理状態がインクジェット付着物（複数の場合がある）全体で一様な原子価を維持するほど十分であり、該前駆体に対する金属純度レベルが９９．９９％より優れた値、あるいは９９．９９９％という好ましい値に保持されるときに、相対誘電率εRで大きな組成に依存する変動を示さないために、好ましいニーズである。通常はεR・９０である単一成分高―Ｋ材料の比較的に低い相対誘電率は、これらの材料の相対的に高い容積測定割合が適度な有効相対誘電率を有するメタマテリアル誘電体を達成するために使用されることを必要とし、これは多くの設計にとって最適ではない。したがって、かなりの相対誘電率εR・２００を有する複数成分の高―Ｋ誘電物質の使用は多くの例で好ましい。複数成分の高―Ｋ誘電物質は、組成が（Ｂａ_XＳｒ_1-XＴｉＯ₃）に及ぶバリウム−チタン酸ストロンチウム（ＢＳＴ）セラミック、組成が（Ｂａ_XＳｒ_1-XＺｒ_YＴｉ_1-YＯ₃）に及ぶバリウム−ストロンチウムジルコン酸塩−チタン酸塩セラミック(BSZT)、あるいは組成が（ＰｂxＬａ1-XＺｒYＴｉ1-YＯ₃）に及ぶジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）を含むであろうが、これらに限定されない。これらのセラミック組成物を使用することの大きな欠点は、それらが、顕微鏡的な領域と巨視的な領域の両方で相対誘電率に劇的な影響を及ぼすことがある組成一様性において強い変動を受けやすいという点である。これは粉末処理されたセラミックにさらに特に当てはまる。しかしながら、液体エアロゾル噴霧技法により、無制限の数の前駆体が溶液の中で分子レベルで化学的に混合できるようになる。有機金属溶液全体での多様な前駆体の分散におけるこの化学的な一様性の程度が噴霧熱分解された付着物で複製され、きわめて高い複雑度の化学成分を、今のところは確認できない高度の化学一様性をもって付着できるようにする。

本発明の元で開示されている高−Ｑアンテナ構造の該温度（及び周波数）安定性に影響を与える第３のパラメータは、該メタマテリアル誘電体の中に組み込まれている材料の温度依存性に関連する。携帯電話送受話器で有用となるためには、該アンテナモジュールがその中心周波数を−４０℃から８５℃の範囲の運転温度で保持することが必要である。この性能基準を達成するためには、該メタマテリアル誘電体を構築するために使用される該材料がその誘電率において、該メタマテリアルが室温（２０℃）で有効誘電率εR＝１００を有する場合に最高最低気温での相対誘電率の±１％の変動を達成するために２×１０^-4℃-1未満で変化する熱依存を有する必要がある。これは特に高―Ｋ材料に当てはまる。膨張係数での熱依存及び非晶質シリカの誘電率は、所定の温度範囲でこの公差の範囲内にあり、それを該メタマテリアル誘電体にとって理想的なホストにする。高―Ｋセラミックス、特に多成分組成物はさらに問題があり、液体エアロゾル噴霧付着技法のニーズを浮き彫りにする。［Ｖｅｓｔ、強誘電体（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ）、１０２、５３−６８（１９９０）からの］図３２は、液体有機金属前駆体から調合されるＢＳＴセラミックの相対誘電率における該熱依存を相関する。有機金属分解の直後に、液体前駆体から調合される高―Ｋセラミックは結晶構造のない非晶質構造を有する。結晶品質は以後の熱処理で進化する。非常に短い焼結サイクル［９００℃での・１０分］は、非常に細かい粒度（・０．０３５ミクロン、３５ｎｍ）のセラミックを生成する。図３３の下部の曲線４４９を参照すること。さらに長いサイクル［９００℃で２０分］が適度な粒度（・０．１０ミクロン、１００ｎｍ）のセラミックを進化させるときに判明するεR・４００という最も典型的な値と対照的に、この小さな粒度により該相対誘電率εR＝２００は抑制される。（図３３の真中の曲線４５１を参照すること。）該セラミック結晶構造をさらに長い熱処理［９００℃で３０分］で増加すると、さらに大きな粒度（・０．２０ミクロン、２００ｎｍ）及び相対誘電率のさらに高い値、εR・１０００が生じる（図３３の上部の曲線４５３を参照すること）。しかしながら、粒度が大きくなると、該−４０℃から８５℃の温度範囲で有効である高−Ｑアンテナを作るために必要とされる安定した誘電応答対温度と矛盾する相対誘電率での熱依存が生じる。好適実施形態では、最大名目粒度・０．０５０ミクロン（５０ｎｍ）を有する高―Ｋセラミックス介在物が、その有効誘電率が温度の関数・５ｘ１０-2℃-1として変化する複合誘電体を得るために利用されてよい。別の好適実施形態では、その有効誘電率が温度が１℃変化したとき９×１０ ^-3 ℃ ^-1 ．．の割合で変化する複合誘電体を得るために、最大名目粒度・０．０３５ミクロン（３５ｎｍ）を有する介在物を該複合メタマテリアル誘電体の中に組み込むことができる。粉末をベースにしたエアロゾル噴霧で使用される最小粒度は約５０ミクロンであるため、該高―Ｋセラミック微細構造、最も重要なことには粒度に対するさらに大きな制御を達成するために液体エアロゾル噴霧を使用することが本発明の好ましい方法である。レーザ、赤外線、または紫外線のソースを使用する高速熱焼きなまし技法の使用は、結晶粒成長ステップの間に該セラミックに送達される該エネルギーに対するさらに大きな制御を提供する。

前述された該アンテナモジュール及び製造方法は、機上レーダ、自動車レーダ及び移動体通信システム等の軽量、コンパクトなサイズ、及び低電力消費を必要とする任意のＲＦ用途で価値がある。本書で説明されるセラミックアンテナモジュールは該アンテナ素子を入れる半空間で突出する放射パターンを有する。該正確な放射パターンは、該通電アンテナ素子を基準にした正確な位置、及びホスト内に埋め込まれている該セラミック介在物の該相対的な誘電特性だけではなく、該アンテナ素子の形状、該放射パターンを形成するために使用されるアンテナ素子数の関数である。図３４に示されているように、これらのアンテナモジュールは、ブロードバンド通信システムで有用な薄型加入者宅内機器（ＣＰＥ）ラジオを開発するために使用できる。これらのシステムの多くは２．４ＧＨｚより大きいまたは等しいシグナリング周波数を活用する。これらの周波数は空気と窓ガラスを通ってよく伝搬するが、壁及び他の住宅構造によって激しく減衰することがあり、ラストマイルブロードバンド無線配信システムに問題を生じさせる。多くのラストマイル無線システムは、大型のパラボラアンテナ、つまり家庭の消費者には魅力的ではない他のアンテナシステムの使用を必要とする。本発明は、ＣＰＥラジオ４５５解決策が、ネットワーク基地局４６１送電塔に向けられ、該基地局と該加入者宅内の間のトランシーバ機能を管理するために使用される、狭く集中した放射線プロファイル４５９を有する高利得セラミックアンテナモジュール４５７を組み込むことができるようにする。薄型ＣＰＵラジオ４５５は基地局送電塔４６１または非視野方向（ＮＬＯＳ）ロケーションで強力な反射ポイントを一望できるウィンドウ４６３上に配置される。ＣＰＥラジオ４５５は、加入者宅内で信号を幅広く分散する／検出する放射線パターン４６７を有する第２のアンテナモジュール４６５も備える。本発明によって可能になる該セラミックアンテナモジュールの方向感受性は図３５Ａ及び図３５Ｂに示されるように無線セキュリティを改善するための手段も提供する。電磁放射線４７１は加入者の敷地４７３を越えて広がり、該ネットワークを近傍に位置するセキュリティハッカーに露出するため、無線ローカルエリアネットワークは、多くの場合セキュリティの脅威及び望ましくないネットワーク侵入を受けやすい。１本または複数の受信アンテナ素子が付いた受信アンテナモジュール４７９を備える小さな波形率のトランシーバ装置４７７の周縁部４７５は、敷地４７３内から発する電磁放射線４８１を検出するために使用される。電磁放射線４８１は、該位相を逆転（その位相を１８０度シフト）し、位相が反転した電磁信号４８５を、電磁放射線４８１の同じ方向で送信アンテナモジュール４８７を通して再放送する増幅器段４８３を通される。適切に同調された増幅器段４８３は、該一次信号と反転信号間の率が０．０５ｄＢ未満となるような振幅の位相が反転した信号を放送するであろう。該ネットワークの電磁放射線４８７と該位相反転信号４８５の間の位相取り消しにより、該加入者の敷地４７３から発せられる信号が、該セキュリティ周縁部４７５の外部での検出不能範囲に削減される。

本発明の元でアンテナ素子、つまりアンテナ素子のアレイの物理的なサイズを縮小する能力により、携帯電話及びラップトップコンピュータ等のモバイルプラットホームでの効率的なブロードバンド無線通信が可能になる。これは特に、通信波長（・７５ｃｍ−３７．５ｃｍ）のための共振アンテナ長が装置より大きい４００−８００ＭＨｚバンドでのブロードバンド通信に当てはまる。図３６Ａ及び図３６Ｂは、該アンテナモジュール４９０Ａ、Ｂ、Ｃが上面４９０Ａまたは側面４９０Ｂのどちらかに位置する該キーボード４９２に隣接する該ラップトップ本体４９１に配置される、ラップトップコンピュータ４８９内のアンテナモジュールのアプリケーションを描く。代わりに、アンテナモジュール４９３Ａ、４９３Ｂは、該ディスプレイ画面４９４を含む該ラップトップ本体の裏（表）側に配置されてよい。多くの場合、入信信号の間の空間ダイバシティを説明するために該第１のアンテナモジュール４９３Ａの近傍に第２のアンテナモジュール４９３Ａを配置させることが望ましい。十分に高周波で、該アンテナの組は該同じモジュールの中に設計されてよい。携帯電話用途では、さらに頻繁に、動作中にユーザの側での移動を説明するために無指向性であるアンテナシステムを有することが望ましい。図３７Ａ及び図３７Ｂに示されるように、それぞれが該モジュールの接地平面によって画定される半面で信号を放射／受信するので無指向性カバレージを提供するために２つのアンテナモジュール４９４Ａ、４９４Ｂを活用することが望ましい。これは、モジュールの送信放射パターン／受信放射パターンが該装置のマイク４９８とスピーカ４９９を含む表面４９７から離れて向けられる４９６ように携帯電話装置４９５内に１つのアンテナモジュール４９４Ａを配置させることによって実現される。大部分の携帯電話装置では、この表面は電話ユーザの耳、つまり顔と接触して設置される表面と一致するであろう。該第２のアンテナモジュールは、その送信／受信放射線パターンが該反対の表面５０１から離れて向けられる５００ように、４９４Ｂ設置される。このアンテナ構成は、該携帯電話製造メーカがアンテナモジュール４９４Ｂによって送信されるレベルより低いレベルに、アンテナモジュール４９４Ａからの送信電力を同調できるようにすることによってマイクロ波放射によって引き起こされる人間の健康ハザードの知覚から身を守る手段をさらに提供する。図３７Ａ、図３７Ｂによって提供される説明は、携帯電話装置の外面に埋め込まれているアンテナモジュール４９４Ａ、４９４Ｂを示しているが、該モジュール４９４Ａ、４９４Ｂは表面４９７、５０１の下に配置されてもよいことが理解されなければならない。ここで、伝送が空に向けられる衛星電話装置５０２を描いている図３８を参照する。この実施形態では、電話のスピーカ５０６とマイク５０７を含む表面５０５に隣接する、または対向する該電話の小さい方の表面５０４に該アンテナモジュール５０３を配置し、通常の操作使用の間、空に向かう方向５０８で該モジュールの５０３送信／受信放射線パターンを突出させることが好ましい。

本発明によって可能になる該小さい波形率のセラミックアンテナモジュールはこのようにして、無線インタフェースを有する任意の機器、コンピュータ、プリンタ、小型冷蔵庫等で有用である。しかしながら、これらのモジュールは無線アンテナモジュール５０９Ａ、５０９Ｂを該無線機器５１２の上（前）５１０面または側５１１面に設置することによって図３９に示されるように無線機器で使用されてもよい。

本発明は多様な実施形態に関して説明されてきたが、本発明が添付請求項の精神及び範囲内で種々の追加の及び他の実施形態を行うことができることも理解されなければならない。

コンタクトパッドが、フィードネットワークの誘電体表面から突出する相互接続構造にフリップチップ取り付けされる半導体金型を接続するために使用される従来の技術のモジュールを表わす説明図である。（図２Ｃから図２Ｅに詳説されている）超低損失フィードネットワークを通して、金型の一方の側の２本の折り畳まれたダイポールアンテナ及び金型の他方の側の熱ヒートシンクに電気的に接続される電力増幅器金型を含む完全に組み立てられたモジュールの平面図及び断面図である。容量性負荷を大幅に改変することなくワイヤボンド長の製作公差を管理するための終端パッド幾何学形状を表す。非晶質シリカホストの中に埋め込まれている二次位相材料領域を備えるメタマテリアル誘電体である。誘電性のまたはメタマテリアルの誘電体とともに埋め込まれる離散ワイヤアンテナを作成するために使用される連続ステップ、及び該アンテナ素子インピーダンスを半導体金型に適合させるために使用できる方法の説明図である。離散ワイヤ以外の導電性金属化により形成されるアンテナ素子を備える多様なアンテナモジュールの断面説明図である。アンテナモジュールと周囲の誘電性媒体の間でのＥＭ伝送を改善するために使用される反射防止キャップ層の使用を示す説明図である。特定の帯域幅設計基準を達成するためにアンテナモジュールに組み込むことができる離散ワイヤ以外の多様な限定されないアンテナ素子を表わす。低インピーダンスアンテナモジュールの利得を押し上げるために使用される非晶質シリカまたはチタニア誘電性ホスト物質を備える人工磁気導体（ＡＭＣ）構造を表わす。代表的な位相シフト対人工磁気導体の表面から反射される電磁波を特徴とする周波数を描くグラフである。電磁表面モードが人工磁気導体の表面に沿って伝搬するのを抑制する周波数の機能として該特徴のあるバンドギャップを描くグラフである。インピーダンス整合されたアンテナモジュールへの接地平面として超低損失非晶質シリカまたはチタニア誘電性ホスト物質を備える人口磁気導体を備えるアンテナ素子を構築する上で関与する方法ステップを示す説明図である。ブラッグ散乱のための条件を満たす電磁バンドギャップ（ＥＢＧ）材料として構築される誘電性ホストとして超低損失シリカまたはチタニアを備えるメタマテリアル体の説明図である。ブラッグ散乱及びこのような本体から作成されるＥＢＧ材料の最適フィルタリング特性の条件を満たすために構造化されるメタマテリアル本体の電磁バンドギャップ特性を描くグラフである。スプリアス信号及び接地ループを抑制することにより雑音源からアンテナ素子を隔離するための電磁バンドギャップメタマテリアルの使用を示す説明図である。前記ＥＢＧ誘電体の表面にまたは中に配置されるアンテナ素子の電磁信号周波数を隔離するまたはフィルタリングするために使用される方法でアンテナモジュールの誘電体と併せて電磁バンドギャップ材料を使用することを示す説明図である。欠陥共振器の中心に配置された前記アンテナ素子によるアンテナ環境の送信または受信に関心のない周波数でスプリアス信号から電気的に隔離されるアンテナ素子の回りのＥＭ場（電磁場）局所化の平面図である。欠陥共振器の介在物のないゾーンの周辺での電場強度の減衰パターン内での特徴のある輪郭の説明図である。欠陥共振器の介在物のないゾーンの中に位置するダイポールアンテナの説明図である。欠陥共振器の介在物のないゾーンの中に位置する折り畳まれたダイポールアンテナの説明図である。欠陥共振器の介在物のないゾーンの中に位置する螺旋形のダイポールアンテナの説明図である。アンテナ構造に取り付けられる電力増幅器（または他の半導体）金型を備えるアンテナモジュールの説明図である。アンテナモジュールの、及び相互接続するフィードネットワークを通るアンテナ構造に取り付けられる電力増幅器（または他の半導体）金型を備える、同を作るための方法の説明図である。ＡＭＣ接地平面を組み込む相互接続構造の説明図である。電力増幅器（または他の半導体）金型とは別個の独立した本体として低損失相互接続フィードネットワークの構造、及び該アンテナ構造、または前記アンテナ構造または他の電気構成部品に前記電力増幅器（または他の半導体）金型を電気的に接続し、機械的に切り離すために使用される他の電気構成部品の構造を示す説明図である。電力増幅器（または他の半導体）金型または他の電気構成部品に電気的に接続するアンテナモジュール内に統合される相互接続するフィードネットワークの使用を示す説明図である。該電力増幅器（または他の半導体）金型の表面で直接的に組み立てられている相互接続するフィードネットワーク及びアンテナ構造の説明図である。フィルタのネットワークを組み込み、及び関心のある特定の周波数で信号通信を隔離し、管理するために切り替わる従来の技術を代表する多重周波数ＲＦフロントエンドアーキテクチャの説明図である。多重周波数ＲＦフロントエンドアーキテクチャからダイプレクサに対するニーズを排除するために使用される周波数選択性アンテナモジュールの使用の説明図である。それぞれが特定の関心のある周波数にその帯域幅が同調される周波数選択性アンテナのアレイに接続される単一増幅器にそれぞれ受信側及び送信側を削減するために周波数選択性アンテナを使用する多重周波数ＲＦフロントエンドアーキテクチャの説明図である。それぞれが特定の関心のある周波数にその帯域幅が同調される周波数選択性アンテナのアレイに接続される単一増幅器にそれぞれ受信側及び送信側を削減するために周波数選択性アンテナを使用する多重周波数ＲＦフロントエンドアーキテクチャの説明図である。周囲の運転温度の変化から起因する可能性のある高−Ｑアンテナの中心周波数・oでの望ましくないシフトを描くプロットである。ＢＳＴセラミックを備える粒子サイズの関数としてＢＳＴセラミックの周囲温度に対する誘電性反応を示すチャートである。カスタマーの敷地内でオペレータの伝送を再放送するために使用される小さな波形率のＣＰＥ無線で使用されるアンテナ構造を描く説明図である。セキュリティ周縁部を超えて脅威から無線ネットワークセキュリティ侵入を抑制するためのアンテナモジュールの使用を描く説明図である。ラップトップコンピュータの中のアンテナモジュールの使用を描く説明図である。携帯電話機の中でのアンテナモジュールの使用を描く説明図である。無線装置内でのアンテナモジュールの使用を描く説明図である。本発明によるアンテナモジュールがその表面に取り付けられている無線機器を描く説明図である。

Claims

相対誘電率１０以上を有する物質、及び相対的な透磁率≠１を有する物質からなるグループから選択される少なくとも１つの物質から構成されている少なくとも１つのセラミック誘電性介在物を含む複合誘電体であって、該少なくとも１つのセラミック誘電性介在物が、該複合誘電体が有効誘電率４以上を有するように、非晶質シリカ、チタニア、タンタル酸化物、純アルミナ、その混合物、及び有機媒質からなるグループから選択される誘電性ホスト物質に埋め込まれており、前記誘電性介在物がそれぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有し、前記複合誘電体の前記有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する複合誘電体と、
該複合誘電体に隣接し、接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
該金属化層に平行に配置され、該少なくとも１つのコンタクトパッドと電気的に接続される少なくとも１つの導電性素子であって、該導電素子が周波数のバンド上で共鳴しやすく、該複合誘電体を使わずに同じ共振を維持するために必要とされるであろう長さの５０％以下である長さを有するように、各該導電素子が該複合誘電体を基準にして配置される少なくとも１つの導電素子と、
を備えるアンテナモジュール。
複合誘電体が、該複合誘電体の上面に配置され、ポリフルオロテトラエチレン、ビスベンゾシクロブテン（ｂｉｓ−ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ＲｏｇｅｒｓＤｕｒｏｉｄ及びポリイミドカプトンからなるグループから選択される物質から構成される少なくとも１つの反射防止キャップ層をさらに備える請求項１に記載のモジュール。
金属化層に隣接する半導体ウェハの中に含まれる少なくとも１つの半導体を製造するための金型（以下、半導体金型という）をさらに備え、該少なくとも１つの半導体金型が、少なくとも１つのコンタクトパッドを通して少なくとも１つの導電性素子と電気的に通信する請求項１に記載のモジュール。
少なくとも１つの導電性素子が複数のアンテナ素子を備える請求項１に記載のモジュール。
アンテナ素子のそれぞれが、異なった周波数帯域幅で動作可能である請求項４に記載のモジュール。
少なくとも１つの導電性素子が帯域幅内で異なった動作周波数を有した複数のアンテナ素子を備えており、
その接地平面が、
第１平面と第２平面とを有し、３×１０^-3以下の損失正接を有したホスト物質本体と、該ホスト物質本体内に埋設された少なくとも１つの接地平面セラミック誘電性介在物とを含んだ接地平面誘電体と、
前記接地平面誘電体の前記第１平面に隣接した電気接地平面と、
周期的配列の容量性パッドであって、前記接地平面誘電体の前記第２平面に設置され、該接地平面誘電体を介して電気短絡されており、±９０°以内の所望する位相シフトが前記接地平面に対する入射電磁波の反射電界成分内に誘発されるように均一な周期性を有し、前記容量性パッド間に間隔を有しており、周波数帯域幅内に周波数を有している容量性パッドと、
を備えている請求項１に記載のモジュール。
少なくとも１つの導電性素子が２から１０オームの固有インピーダンスを有している請求項１に記載のモジュール。
少なくとも１つの半導体金型に接続可能なアンテナモジュールであって、
第１の表面及び第２の表面を有するアンテナ誘電体と、
該アンテナ誘電体の該第１の表面に配置される少なくとも１つの導電性素子と、第１の表面及び第２の表面を有し、相対誘電率１０以上を有する物質及び相対的な透磁率≠１を有する物質からなる該グループから選択される少なくとも１つの物質から構成される少なくとも１つのセラミック誘電性介在物であって、複合誘電体が有効誘電率４以上を有するように、非晶質シリカと純アルミナ、及びその混合剤、ならびに有機媒質からなるグループから選択され、それぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有し、前記複合誘電体の前記有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する誘電ホスト物質内に埋め込まれる少なくとも１つのセラミック誘電性介在物を備えた複合誘電体と、該複合誘電体の前記第１の表面に配置される金属化層であって、電気的な接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドとを含み、各コンタクトパッドが、前記複合誘電体の中、及び前記アンテナ誘電体の中の少なくとも１つのビアを通して前記少なくとも１つの導電性素子の関連付けられる１つに電気的に接続され、半導体素子に電気的に接続可能である該金属化層と、前記複合誘電体の前記第２の表面に配置される周期的配列の容量性パッドであって、該容量性パッドが前記複合誘電体を通して電気的に短絡され、前記接地平面構造に入射し、周波数のバンドギャップ範囲内の周波数を有する電磁波の反射される電場成分が、前記反射される電場成分と、該反射される電場成分と同じ指向性伝搬を実質的に共用する前記少なくとも１つの導電性素子から生じる電場成分の間に干渉の状態を生じさせる、誘発された位相シフトとなるように、前記容量性パッド間で一様な周期性及び間隔を有する容量性パッドとを備える接地平面構造と、
を備えるアンテナモジュール。
少なくとも１つのコンタクトパッドと接触する少なくとも１つの導電性コネクタと、
該少なくとも１つの導電性コネクタと該少なくとも１つのコンタクトパッドを通して対応する導電性素子と電気的に通信する半導体金型と、
をさらに備える請求項８に記載のアンテナモジュール。
少なくとも１つの導電性素子が少なくとも１つのアンテナ素子を備える請求項１または８に記載のアンテナモジュールと、
該少なくとも１つのアンテナ素子に電気的に接続される少なくとも１つの電力増幅器と、
該少なくとも１つのアンテナ素子からの信号伝送に関連する周波数で変調された信号を合成するために、
該少なくとも１つの電力増幅器の振幅及び位相入力を変調するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが対応する複数の信号伝送周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列と、信号受信周波数で信号を受信するように適応されるアンテナと、受信された信号を処理するための手段とを備える請求項１０に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが複数の信号受信周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されたアンテナ素子の配列を備える請求項１０に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つの半導体金型が少なくとも１つの電力増幅器を備え、該少なくとも１つの追加超小型電子構成部品が少なくとも１つのアンテナ素子とを備える請求項１または８に記載の回路モジュールと、
前記少なくとも１つのアンテナ素子が配置される表面を有する基部誘電体層と、
該基部誘電体層に隣接し、電気接地平面と、該セラミック誘電体の該第１の表面に埋め込まれている該少なくとも１つの導電性コンタクトパッドと電気的に接触する少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
前記少なくとも１つのアンテナ素子からの信号伝送に関連する周波数で変調された信号を合成するために前記少なくとも１つの電力増幅器の振幅及び位相入力を変調するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが対応する複数の信号伝送周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列を備える請求項１３に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子は送信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナと、信号受信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナとを備える請求項１３に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つの半導体金型を、関連付けられた少なくとも１つの超小型電子構成部品に接続するための低損失電気相互接続構造を含む回路モジュールであって、
少なくとも１つの超小型電子構成部品と、
電気接地平面と少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層であって、該少なくとも１つのコンタクトパッドのそれぞれが関連付けられた超小型電子構成部品に電気的に接続される金属化層と、
該金属化層に隣接し、前記少なくとも１つのコンタクトパッドと少なくとも１つの超小型電子構成部品の間の該電気的接続を収容するために少なくとも１つのビアを有する基部誘電体層であって、該少なくとも１つの超小型電子構成部品が前記金属化層に対向する前記基部誘電体の表面に配置される基部誘電体層と、
相対誘電率４．５以下を有するホスト誘電物質の少なくとも２つの層から構成される複合セラミック誘電体であって、第１表面、第２表面およびそれぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有た誘電性介在物を有し、前記複合誘電体の前記有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する複合誘電体と、
前記複合セラミック誘電体の中に埋め込まれている少なくとも１本の伝送回線と、
前記複合セラミック誘電体の前記第１表面を通して前記少なくとも１本の伝送回線の関連付けられた１つに、前記コンタクトパッドの１つを電気的に接続する第１導電性コネクタ手段と、
前記複合誘電体の前記第２表面に配置され、接地平面と、半導体金型が前記少なくとも１本の伝送回線の前記関連付けられた１つに電気的に接続できる第２導電性コネクタ手段とを含む相互接続金属化層と、
を備える回路モジュール。
少なくとも１つのコンタクトパッドと接触する少なくとも１つの導電性コネクタと、
該少なくとも１つの導電性コネクタと前記少なくとも１つの導電性コンタクトパッドを通して対応する導電性素子と電気的に通信する半導体金型と、
をさらに備える請求項１６に記載の回路モジュール。
少なくとも１つの導電性素子が少なくとも１つのアンテナ素子を備える請求項１６に記載の回路モジュールと、
該少なくとも１つのアンテナ素子に電気的に接続される少なくとも１つの電力増幅器と、
該少なくとも１つのアンテナ素子からの信号伝送に関連する周波数で変調された信号を合成するために、前記少なくとも１つの電力増幅器の振幅及び位相入力を変調するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が信号受信周波数で信号を受信するように適応されたアンテナと、該受信信号を処理する手段とを備えた請求項１８に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが対応する複数の信号伝送周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列を備える請求項１８に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つの半導体金型が少なくとも１つの電力増幅器を備え、少なくとも１つの追加超小型電子構成部品が少なくとも１つのアンテナ素子とを備える請求項１６に記載の回路モジュールと、
前記少なくとも１つのアンテナ素子が配置される表面を有する基部誘電体層と、
該基部誘電体層に隣接し、電気接地平面と、セラミック誘電体の該第１の表面に埋め込まれている少なくとも１つの導電性コンタクトパッドと電気的に接触する少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
前記少なくとも１つのアンテナ素子からの信号伝送に関連する周波数で変調された信号を合成するために前記少なくとも１つの電力増幅器の振幅及び位相入力を変調するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが対応する複数の信号伝送周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列を備える請求項２１に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子は送信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナと、信号受信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナとを備える請求項２１に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つの半導体金型を、関連付けられた少なくとも１つの超小型電子構成部品に接続するための低損失電気相互接続構造を含む回路モジュールであって、
少なくとも１つの超小型電子構成部品と、
電気接地平面と少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層であって、該少なくとも１つのコンタクトパッドのそれぞれが関連付けられた超小型電子構成部品に電気的に接続される金属化層と、
該金属化層に隣接し、前記少なくとも１つのコンタクトパッドと少なくとも１つの超小型電子構成部品の間の該電気的接続を収容するために少なくとも１つのビアを有する基部誘電体層であって、該少なくとも１つの超小型電子構成部品が前記金属化層に対向する前記基部誘電体の表面に配置される基部誘電体層と、
損失正接３×１０^-3以下を有するホスト誘電物質の少なくとも２つの層から構成される複合セラミック誘電体であって、第１表面、第２表面およびそれぞれ５０ナノメートル未満の最大粒度を有た誘電性介在物を有し、前記複合誘電体の前記有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する複合誘電体と、
前記複合セラミック誘電体の中に埋め込まれている少なくとも１本の伝送回線と、
前記複合セラミック誘電体の前記第１表面を通して前記少なくとも１本の伝送回線の関連付けられた１つに、前記コンタクトパッドの１つを電気的に接続する第１導電性コネクタ手段と、
前記複合誘電体の前記第２表面に配置され、接地平面と、半導体金型が前記少なくとも１本の伝送回線の前記関連付けられた１つに電気的に接続できる第２導電性コネクタ手段とを含む相互接続金属化層と、
を備える回路モジュール。
少なくとも１つの半導体金属が少なくとも１つの電力増幅器を備え、少なくとも１つの追加超小型電子構成部品が少なくとも１つのアンテナ素子とを備える請求項２４に記載の回路モジュールと、
前記少なくとも１つのアンテナ素子が配置される表面を有する基部誘電体層と、
該基部誘電体層に隣接し、電気接地平面と、該セラミック誘電体の該第１の表面に埋め込まれている該少なくとも１つの導電性コンタクトパッドと電気的に接触する少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
前記少なくとも１つのアンテナ素子に電気的に接続される低雑音増幅器と、
前記受信信号を処理するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが複数の信号受信周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列を備える請求項２５に記載のＲＦフロントエンド。
信号受信周波数を分離するための低雑音増幅器の出力に電気的に接続されているフィルタリング段をさらに備える請求項２５に記載のＲＦフロントエンド。
相対誘電率４．５以下を有するホスト材料からなる誘電体に埋め込まれた少なくとも１つのセラミック誘電性介在物を含む複合誘電体と、
該複合誘電体に隣接し、接地面と少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
該金属化層に対して平行に配置され、少なくとも１つのコンタクトパッドと接触する少なくとも１つの導電性素子と、
を備え、前記誘電性介在物はそれぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する回路モジュール。
少なくとも１つの導電性素子が少なくとも１つのアンテナ素子を備える請求項２８に記載の回路モジュールと、
該少なくとも１つのアンテナ素子に電気的に接続される少なくとも１つの電力増幅器と、
該少なくとも１つのアンテナ素子からの信号伝送に関連する周波数で変調された信号を合成するために、前記少なくとも１つの電力増幅器の振幅及び位相入力を変調するための信号処理装置と、
を備えるＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が、それぞれが対応する複数の信号伝送周波数の１つで狭帯域共振を有するように同調されるアンテナ素子の配列を備える請求項２９に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子が信号受信周波数で信号を受信するように適応されるアンテナと、該受信された信号を処理する手段とを備えた請求項２９に記載のＲＦフロントエンド。
少なくとも１つのアンテナ素子は送信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナと、信号受信周波数で狭帯域共振を有するように同調されるアンテナとを備える請求項２９に記載のＲＦフロントエンド。
請求項２８に記載のＲＦフロントエンドを含む無線通信装置。
装置が携帯電話である請求項３３に記載の無線通信装置。
装置が同時に、１つまたは複数の伝送周波数で信号を送信し、１つまたは複数の信号受信周波数で信号を受信するように動作可能である請求項３３に記載の無線通信装置。
３×１０^-3以下である損失正接を有するホスト物質を含む複合誘電体であって、少なくとも１つの誘電性介在物が、前記複合誘電体が有効相対誘電率４以上を有するように前記ホスト物質に埋め込まれている複合誘電体と、
該複合誘電体に隣接し、接地平面と、少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
該金属化層に平行に配置され、前記少なくとも１つのコンタクトパッドと接触する少なくとも１つの導電性素子と、
を備え、前記誘電性介在物はそれぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する回路モジュール。
３×１０^-3以下である損失正接を有するホスト物質を含む複合誘電体であって、少なくとも１つの誘電性介在物が、前記複合誘電体が有効相対誘電率４以上を有するように前記ホスト物質に埋め込まれている複合誘電体と、
該複合誘電体に隣接し、接地面と少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層と、
該金属化層に対して平行に配置され、少なくとも１つのコンタクトパッドと接触する少なくとも１つの導電性素子と、
を備え、前記誘電性介在物はそれぞれ５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する回路モジュール。
接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層を形成するステップと、
非晶質シリカ、チタニア、タンタル酸塩、純アルミナ、その混合剤、及び有機媒質からなるグループから選択される５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有する誘電ホスト物質の中に、相対誘電率１０以下を有する物質と、相対的な透磁率≠１を有する物質からなるグループから選択される少なくとも１つの物質から構成される少なくとも１つのセラミック誘電性介在物を埋め込むことによって前記金属化層に隣接する複合誘電体を形成し、その結果該複合誘電体が有効誘電率４以上を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化するステップと、
少なくとも１つの導電性素子を前記少なくとも１つのコンタクトパッドに少なくとも部分的に該複合誘電体を通して電気的に接続し、該少なくとも１つの導電性素子が周波数のバンド上で共鳴しやすく、前記複合誘電体がない場合に同じ共振を維持するために必要とするであろう長さの５０％以下である長さを有するように、前記金属化層に平行に、及び前記複合誘電体を基準にして向けられる前記少なくとも１つの導電性素子を配置するステップと、
を含むアンテナモジュールを構築する方法。
金属化層は少なくとも１つの半導体金型を含む半導体ウェハの上に形成され、その結果、該少なくとも１つの半導体金型が少なくとも１つのコンタクトパッドを通して少なくとも１つの導電性素子の対応する１つと電気的に通信する請求項３８に記載の方法。
少なくとも１つの導電性素子と対向する該金属化層の側面に配置される酸化物セラミック体を構築するステップと、
該酸化物セラミック体の第１表面で少なくとも第１導電性接点を埋め込むステップと、
該酸化物セラミック体の第２表面で少なくとも第２導電性接点を形成するステップと、
接地平面上、均一な距離にある前記酸化物セラミック体の中に少なくとも１本の伝送回線を埋め込み、該少なくとも１本の伝送回線が該酸化物セラミック体を通して前記第１導電性接点と前記第２導電性接点の間に電気経路を設けるステップと、
前記少なくとも１つのコンタクトパッドに該第１導電性接点または該第２導電性接点を電気的に接続するステップと、
を通して相互接続構造を構築することをさらに含む請求項３８に記載の方法。
複合誘電体を形成することが、該接地平面に隣接して相対誘電率εRである１０以上を有し、少なくとも１つのコンタクトパッドに電気的に接続されるときに、少なくとも１つの導電性素子の入力インピーダンスを修正し、少なくとも１つの半導体金型の出力インピーダンスを実質的に整合するように均一な寸法で作られる高−ｋセラミック材料の基部誘電体層を配置することをさらに含む請求項３８に記載の方法。
金属化層を形成することが、
第１表面と第２表面を有する接地平面誘電体を形成するステップと、
該接地平面誘電体の該第１表面に隣接して電気接地平面を形成するステップと、
該接地平面誘電体の第２表面に、該設置平面誘電体を通して電気的に短絡される容量性パッドの周期的配列を構築し、該配列が、所望される位相シフトが前記接地平面に入射する電磁波の反射される電場で引き起こされるように前記容量性パッドの間に均一な周期性及び間隔を有し、周波数バンドギャップ範囲内に周波数を有するステップと、
をさらに含む請求項３８に記載の方法。
第１表面と第２表面及び少なくとも１つの導電性素子を有するアンテナ誘電体を形成するステップと、
非晶質シリカ、純アルミナ、その混合剤、及び有機媒質からなるグループから選択される５０ナノメートル未満の最大名目粒度を有する誘電ホスト物質の中に、相対誘電率１０以上を有する物質と、相対的な透磁率≠１を有する物質からなるグループから選択される少なくとも１つの物質から構成される少なくとも１つのセラミック誘電性介在物を埋め込むことによって第１表面と第２表面を有する複合誘電体を形成し、その結果、該複合誘電体が有効誘電率４以上を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化するステップと、
該複合誘電体の前記第１表面に金属化層を形成し、該金属化層が電気接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドを含み、各コンタクトパッドが前記複合誘電体の中、及び前記アンテナ誘電体の中の少なくとも１つのビアを通して少なくとも１つの導電性素子の関連付けられた１つに電気的に接続されるステップと、
前記複合誘電体の前記第２表面に配置される容量性パッドの周期的配列を構築し、該容量性パッドが該複合誘電体を通して電気的に短絡され、該配列が、前記接地平面構造に入射し、周波数バンドギャップ範囲の中に周波数を有する電磁波の反射された電場成分が、該反射された電場成分と、該反射された電場成分と同じ方向伝搬ベクトルを実質的に共用する該少なくとも１つの導電性素子から生じる電場成分の間に干渉の状態を生じさせる、誘発された位相シフトとなるように、前記容量性パッド間に一様な周期性及び間隔を有するステップと、
を通して接地平面を構築するステップと、
を含む少なくとも１つの半導体金型に接続可能なアンテナモジュールを構築する方法。
少なくとも１つの半導体金型を関連付けられた少なくとも１つの超小型電子構成部品に接続するための低損失電気相互接続構造を含む回路モジュールを構築する方法であって、
少なくとも１つの超小型電子構成部品を提供するステップと、
電気接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層を形成し、前記少なくとも１つの超小型電子構成部品の関連付けられた１つに該少なくとも１つのコンタクトパッドのそれぞれを電気的に接続するステップと、
該少なくとも１つのコンタクトパッドと少なくとも１つの超小型電子構成部品の間の前記電気的な接続を収容するために少なくとも１つのビアを有する該金属化層に隣接する基部誘電体層を形成し、前記少なくとも１つの超小型電子構成部品が該金属化層に対向する該基部誘電体層の表面に配置されるステップと、
相対誘電率４．５以下を有するホスト誘電物質の少なくとも２つの層から構成される複合セラミック誘電体を形成するステップであって、該複合セラミック誘電体が第１表面、第２表面およびそれぞれ５０ナノメートル未満の最大粒度を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する誘電性介在物を有するステップと、
前記複合セラミック誘電体の中に少なくとも１本の伝送回線を埋め込むステップと、
前記複合セラミック誘電体の前記第１表面を通して前記少なくとも１本の伝送回線の関連付けられた１つに該コンタクトパッドの１つを、第１導電性コネクタを介して電気的に接続するステップと、
接地平面と、半導体金型が前記少なくとも１本の伝送回線の前記関連付けられた１つに電気的に接続できる第２導電性コネクタ手段とを含む前記複合誘電体の前記第２表面に相互接続金属化層を形成するステップと、
を含む方法。
少なくとも１つの半導体金型を関連付けられた少なくとも１つの超小型電子構成部品に接続するための低損失電気相互接続構造を含む回路モジュールを構築する方法であって、
少なくとも１つの超小型電子構成部品を提供するステップと、
電気接地平面及び少なくとも１つのコンタクトパッドを含む金属化層を形成し、前記少なくとも１つの超小型電子構成部品の関連付けられた１つに該少なくとも１つのコンタクトパッドのそれぞれを電気的に接続するステップと、
該少なくとも１つのコンタクトパッドと少なくとも１つの超小型電子構成部品の間の前記電気的な接続を収容するために少なくとも１つのビアを有する前記金属化層に隣接する基部誘電体層を形成し、前記少なくとも１つの超小型電子構成部品が該金属化層に対向する該基部誘電体層の表面に配置されるステップと、
損失正接３×１０^-3以下を有するホスト誘電物質の少なくとも２つの層から構成される複合セラミック誘電体を形成し、該複合セラミック誘電体が第１表面、第２表面およびそれぞれ５０ナノメートル未満の最大粒度を有し、前記複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化する誘電性介在物を有するステップと、
該複合セラミック誘電体の中に少なくとも１本の伝送回線を埋め込むステップと、
該複合セラミック誘電体の前記第１表面を通して前記少なくとも１本の伝送回線の関連付けられた１つに前記コンタクトパッドの１つを、第１導電性コネクタを介して電気的に接続するステップと、
接地平面と、半導体金型が前記少なくとも１本の伝送回線の前記関連付けられた１つに電気的に接続できる第２導電性コネクタ手段とを含む前記複合誘電体の前記第２表面に相互接続金属化層を形成するステップと、
を含む方法。
有効相対誘電率４以上を有する複合誘電体を得るために、３×１０^-3以下である損失正接を有するホスト物質の中に、５０ナノメートル未満の最大粒度を有する少なくとも１つの誘電性介在物を埋め込むステップであって、該複合誘電体の有効誘電率が温度が１℃変化したとき５×１０ ^-2 ℃ ^-1 以下の割合で変化するメタマテリアル誘電体を形成する方法。