(57)【要約】柔軟なアンテナ・アレイは、薄い金属の複数の層と複数層のサンドイッチとして配置された柔軟な絶縁媒体とを含む。このサンドイッチの各層は、（ｉ）これらの金属層の一つにおいてパターン化されたアンテナ・セグメントと、（ｉｉ）アンテナ・セグメントから間隔を置いて配置された層に形成され、もう一つの金属層においてパターン化された金属最上部要素のアレイと、（ｉｉｉ）この金属最上部要素のアレイから間隔を置いて配置された層に形成され、更に別の金属層から形成された金属の接地面と、（ｉｖ）この金属最上部要素のアレイ内の最上部要素の各々を前記接地面に結合する誘導性要素と、を画定するために必要とされるようにパターン化される。前記アンテナ・セグメントのうちの選択されたセグメント同士を結合するために遠隔的に制御されるスイッチのアレイが設けられる。
2004535720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）リリース（剥離）層または基板の上に柔軟な絶縁媒体の層を堆積し、そこに開口を形成するためにその絶縁媒体の層をパターン化（パターニング）するステップと、
（ｂ）パターン化にしたがって前に堆積された絶縁層上に金属層を堆積し、必要に応じてこの金属層をパターン化するステップと、
（ｃ）パターン化にしたがって前に堆積された金属層上に柔軟な絶縁媒体の層を堆積し、そこに開口を形成するために前記絶縁媒体の層をパターン化するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層からパターン化されたアンテナ・セグメントを持った上面を有する多層の高インピーダンス面と、前記上面から間隔を置いて配置された層に形成され、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層からパターン化された金属最上部要素のアレイと、前記金属最上部要素のアレイから間隔を置いて配置された層に形成され、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層から形成された金属の接地面と、前記金属最上部要素のアレイ内の最上部要素の各々を前記接地面と結合する、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された一つ以上の金属層から形成された誘導性要素と、を形成するために必要に応じてステップ（ｂ）、（ｃ）を反復するステップと、
（ｅ）各々の光学的に制御されるスイッチに関連した光電池に当る光に応答して隣接アンテナ・セグメント同士を結合するために、前記アンテナ・セグメントのうちの少なくとも選択されたアンテナ・セグメントに隣接して光学的に制御されるスイッチを配置するステップと、
（ｆ）光導波管または光ファイバによって搬送される光を光学的に制御されるスイッチに関連した光電池に結合するために、前記光学的に制御されるスイッチのそれぞれのスイッチに結合される各光導波管または光ファイバの遠端を有する前記高インピーダンス面上に、または、前記高インピーダンス面に隣接して光導波管または光ファイバを配置するステップと、
を含む、薄くて柔軟なアンテナを製造する方法。
【請求項２】
前記光学的に制御されるスイッチがＭＥＭスイッチである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）において、前記誘導性要素が、前記最上部要素のアレイを前記接地面に接続するスタッドと直列に形成された個別誘導子を含み、この個別誘導子は絶縁媒体層上に形成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記光導波管または光ファイバが、これらの導波管またはファイバに関連する屈折率よりも低い屈折率を有する基板の上または内に配置される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記絶縁媒体がポリイミドである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
（ａ）絶縁媒体層に開口を形成するためにその絶縁媒体層をパターン化（パターニング）するステップと、
（ｂ）パターン化にしたがって前に堆積された絶縁層上に金属層を堆積し、必要に応じてこの金属層をパターン化するステップと、
（ｃ）パターン化にしたがって前に堆積された金属層上に絶縁媒体の層を堆積し、そこに開口を形成するために前記絶縁媒体層をパターン化するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層からパターン化されたアンテナ・セグメントを持った上面を有する多層の高インピーダンス面と、前記上面から間隔を置いて配置された層に形成され、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層からパターン化された金属最上部要素のアレイと、前記金属最上部要素のアレイから間隔を置いて配置された層に形成され、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された金属層から形成された金属の接地面と、前記金属最上部要素のアレイ内の最上部要素の各々を前記接地面と結合する、ステップ（ｂ）にしたがって前に堆積された一つ以上の金属層から形成された誘導性要素と、を形成するために必要に応じてステップ（ｂ）、（ｃ）を反復するステップと、
（ｅ）各々の遠隔的に制御されるスイッチに関連した駆動信号に応答して隣接アンテナ・セグメント同士を結合するために、前記アンテナ・セグメントのうちの少なくとも選択されたアンテナ・セグメントに隣接して遠隔的に制御されるスイッチを配置するステップと、
（ｆ）駆動信号チャネルによって搬送される駆動信号を遠隔的に制御されるスイッチに結合するために、前記遠隔的に制御されるスイッチのそれぞれのスイッチに動作可能に結合される各チャネルの遠端を有する前記高インピーダンス面内に、または前記高インピーダンス面に隣接して駆動信号チャネルを配置するステップと、
を含む、アンテナを製造する方法。
【請求項７】
前記遠隔的に制御されるスイッチがＭＥＭスイッチである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記遠隔的に制御されるスイッチが光学的に制御されるＭＥＭスイッチである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記チャネルが、基板上にまたは基板内に配置された光導波管または光ファイバによって画定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｄ）において、前記誘導性要素が、前記最上部要素のアレイを前記接地面に接続するスタッドと直列に形成された個別誘導子を含み、この個別誘導子は絶縁媒体層上に形成される、請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
（ａ）複数層のサンドイッチの各層が
（ｉ）金属層の一つの層内でパターン化されたアンテナ・セグメントと、
（ｉｉ）これらのアンテナ・セグメントから間隔を置いて配置された層内に形成され、
他の金属層内でパターン化された金属最上部要素のアレイと、
（ｉｉｉ）前記金属最上部要素のアレイから間隔を置いて配置された層内に形成され、更に他の金属層から形成された金属の接地面と、
（ｉｖ）前記金属最上部要素のアレイ内の最上部要素の各々を前記接地面に結合する誘導性要素と、を画定するために必要に応じてパターン化された前記複数層のサンドウィッチとして配置された複数の薄い金属層と柔軟な絶縁媒体層と、
（ｂ）前記アンテナ・セグメントのうちの選択されたアンテナ・セグメント同士を結合するための遠隔的に制御されるスイッチのアレイと、
を含む柔軟なアンテナ・アレイ。
【請求項１２】
前記スイッチが光学的に制御されるＭＥＭスイッチである、請求項１１に記載のアレイ。
【請求項１３】
光ファイバを支持する誘電体層を更に含むアレイであって、前記誘電体層はＭＥＭスイッチに隣接して配置され、また前記光ファイバは前記光ファイバまたは光導波管によって搬送される光を前記光学的に制御されるＭＥＭスイッチに関連する感光性表面に反射するための関連反射面を有する、請求項１２に記載のアレイ。
【請求項１４】
前記誘電体層がＭＥＭスイッチに隣接して配置されるときに、前記誘電体層が前記ＭＥＭスイッチを収容するために形成された複数の空洞を有する、請求項１３に記載のアレイ。
【請求項１５】
前記光導波管または光ファイバが、前記誘電体層の上または内に配置され、また前記誘電体層が、前記導波管またはファイバに関連する屈折率よりも低い屈折率を有する、請求項１３に記載のアレイ。
【請求項１６】
前記誘導子が、柔軟な絶縁媒体の二つの層の間に配置されたらせん状誘導子である、請求項１１〜１５のいずれかに記載のアレイ。
【請求項１７】
前記柔軟な絶縁媒体の層がポリイミドの層である、請求項１１〜１５のいずれかに記載のアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高インピーダンス面（Ｈｉｇｈ−Ｚ面）の上に無線周波数（ＲＦ）マイクロエレクトロメカニカル（超小型電子機械式）（ＭＥＭ）スイッチを有する新規な２次元（２Ｄ）再構成可能アンテナ・アレイの集積のための商業的に利用可能な高密度多層接続（ＨＤＭＩ、または時には単にＨＤＩ）パッケージとマルチチップ接続とを利用する低コスト実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術は、「Ｓｍａｒｔ  ａｎｔｅｎｎａ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｔｕｎａｂｌｅ  ｄｉｐｏｌｅ  ａｎｔｅｎｎａｓ  ａｎｄ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｂａｎｄｇａｐ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ（超小型電子機械的に同調可能なダイポールアンテナと光子バンドギャップ材料とを使用する高性能アンテナシステム）」と題する、Ｊｕａｎ  Ｆ．ＬａｍとＧｒｅｇｏｒｙ  Ｌ．ＴａｎｇｏｎａｎとＲｉｃｈａｒｄ  Ｌ．Ａｂｒａｍｓとに与えられた米国特許第５，５４３，６１４号を含んでいる。この特許は、再構成可能ダイポール用のＲＦ  ＭＥＭＳスイッチおよび光子バンドギャップ面の使用方法を示している。
【０００３】
従来技術は、金属の接地面より１／４波長上のＲＦ  ＭＥＭＳ同調可能ダイポールも含むが、この手法は限定された帯域幅という結果を招き、便利な実装方法にはなり難い。
【０００４】
従来技術は更に、高インピーダンス面（ここではＨｉ−Ｚ面とも称する）を開示している、１９９８年３月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／０７９，９５３号の「Ｃｉｒｃｕｉｔ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｃｕｒｒｅｎｔｓ  ｏｎ  Ｍｅｔａｌｓ（金属上の表面電流を除去するための回路および方法）」と題するＤ．ＳｉｅｖｅｎｐｉｐｅｒとＥ．Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈの係属中出願と、１９９９年１０月７日にＷＯ９９／５０９２９号として公開された対応するＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ９９／０６８８４号とを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、証明された低コスト高密度マルチチップ・モジュール（ＨＤＭＩ  ＭＣＭ−Ｄ）パッケージを利用する。このようなパッケージは、ＨＤＭＩという名称／モデル番号でカリフォルニア州、Ｅｌ  ＳｅｇｕｎｄｏのＲｅｙｔｈｅｏｎから商業的に入手可能である。図１は、シリコン基板上に製造された従来技術の薄膜銅／ポリイミド多層ＨＤＭＩ  ＭＣＭ−Ｄ集積構造の断面を示す。本技術で既知のようにこの製造プロセスは、ｚ軸接続バイアの位相マスク・レーザー形成と配線パターン形成とを含むインタラクティブ・プロセスにおける約１０μｍ厚さのポリイミド誘電体層のスピン・コーティングまたはカーテン・コーティングと約１０μｍ厚さの銅導体層のスパッタ堆積とを含んでいる。同等のプロセスを使用して、厳しい要求の重量・体積要件を満たすために、航空機レーダー、軍事衛星・商業衛星、宇宙発射体において、３５，０００を超える２”  ×  ４”ＭＣＭ−Ｄモジュール複合体が製造され使用されてきたが、現場における失敗は、何ら報告されていなかった。
【０００６】
本発明で使用されるこのパッケージ用の基板は、好適には、ガラス、石英またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかである。Ｈｉ−Ｚもまた設けられる。Ｈｉ−Ｚ面のための誘電体は、従来から実装に使用されてきた可能性のあるポリイミド層である。本アンテナは、Ｈｉ−Ｚ面に隣接して配置され、ダイポールの長さを変えるだけでアンテナを再構成するためにＲＦ  ＭＥＭＳスイッチが使用される。アンテナ用の給電構造体と直流ラインは、アンテナの放射パターンと干渉しないようにＨｉ−Ｚ面の背後に配置される。このパッケージ全体は、環境的に保護される。
【０００７】
利用されるＨｉ−Ｚ面は、個別誘導子を付加したＨｉ−Ｚ面であることが好ましい。
【０００８】
上述のタイプの実装された装置は、小型・高信頼・高性能アンテナを必要とする軍事および商業通信において、幅広く多様に適用され得るので、このタイプの実装された装置の必要性が現存しており、また存在してきた。一つの理由は、ＲＦ  ＭＥＭＳスイッチが直流から４０ＧＨｚまでの極めて広い周波数範囲に亘って極めて低い挿入損失（＜０．２ｄＢ）と高い分離（＞３５ｄＢ）を示すことである。更にこれらのスイッチは、極めて僅かの電力（すなわち１動作当たり２００ｐＪ未満）しか消費しない。Ｈｉｇｈ−Ｚ面は、アンテナを極めてコンパクトにできる。最後に本アンテナは、ＲＦ  ＭＥＭスイッチを用いて再構成可能であるので、異なる所望の周波数で動作させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般的に言えば本発明は、その一態様において、薄くて柔軟なアンテナを製造する方法を提供する。本発明のこの態様によれば、基板上に柔軟な絶縁媒体の層が堆積され、そこに開口を形成するためにその絶縁媒体の層のパターン化（パターニング）が行われる。その後、前に堆積された絶縁層上に金属層が堆積されて必要に応じてパターン化され、前に堆積された金属層上に柔軟な絶縁媒体の層が堆積されて必要に応じてパターン化され、そしてこれらの金属層と絶縁媒体層は、前に堆積された金属層からパターン化されたアンテナ・セグメントを持った上面を有する多層の高インピーダンス面と、前記上面から間隔を置いて配置された層に形成され前に堆積された金属層からパターン化された金属最上部要素のアレイと、金属最上部要素の前記アレイから間隔を置いて配置された層に形成され前に堆積された金属層から形成された金属の接地面と、前記金属最上部要素のアレイ内の最上部要素の各々を前記接地面に結合する誘導性要素であって前に堆積された一つ以上の金属層から形成された誘導性要素と、を形成する。それから各々の光学的に制御されるスイッチに関連した光電池に当る光に応答して隣接アンテナ・セグメント同士を結合するために前記アンテナ・セグメントの少なくとも選択されたアンテナ・セグメントに隣接して光学的に制御されるスイッチが配置される。光ファイバによって搬送される光を光学的に制御されるスイッチに関連した光電池に結合するために前記光学的に制御されるスイッチのそれぞれのスイッチに結合される各光ファイバの遠端を有する前記高インピーダンス面に、または前記高インピーダンス面に隣接して光ファイバが配置される。製造時に薄くて柔軟なアンテナを製造するための支持を与えるだけの基板から多層高インピーダンス面が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上述のＨＤＭＩ製造プロセスは、所望であれば輪郭が描かれた面の形態をとり、そのためにこの面に配置できる薄型軽量柔軟な再構成可能アンテナを製造するために使用することができる。図２は、多層ＨＤＭＩ接続構造体がキャリアの上で製造されたその再使用可能なキャリアから取り外される２４”  ×  ２４”、０．００７”厚さ（６０ｃｍ  ×  ６０ｃｍ  ×  ０．０１８ｃｍ厚さ）の柔軟な多層ＨＤＭＩ接続構造体を示す。
【００１１】
図３ａは、本発明の再構成可能アンテナの断面を示す。Ｈｉ−Ｚ面１０および好適には個別誘導子１８を付加したＨｉ−Ｚ面を画定するのを助けるために第１、第２、第３のＨＤＭＩ層１、２、３が利用される。メッキされた貫通金属バイアは、複数のペアのスタッド１４ａ、１４ｂの各ペアが第３の層３上に形成されたＨｉ−Ｚ面の各金属最上部要素１６を第１の層１上に形成された接地面１２に接続している複数ペアのスタッド１４ａ、１４ｂを形成する。複数の個別誘導子１８は、Ｈｉ−Ｚ面の帯域幅を増加させるために、各ペアのスタッド１４ａ、１４ｂと直列に配置された複数の誘導子の各誘導子２８を有する第３の層の上に、任意選択的に形成される。Ｈｉ−Ｚ面のスタッド１４ａ、１４ｂは、それらに結び付いたある固有のインダクタンスを持っているので、本発明を実施する場合は、個別誘導子１８を使用しなくてもよく、その場合には層２、３は単一層に結合することができ、また複数ペアのスタッド１４ａ、１４ｂは、一般には、複数の単一スタッドに置き換えられる。
【００１２】
第３の層３上には、最上部要素１６が密接配置され、それらを容量結合し、隣接要素１６としている。図示のようにアンテナ・ダイポール・セグメント２２とＲＦ  ＭＥＭＳスイッチ２４は、層１〜３上に形成されたＨｉ−Ｚ面の上方に配置されている。実際にアンテナ・ダイポール要素２２は、好適には、層１〜３上に形成されたＨｉ−Ｚ面をオーバーレイする層１上に形成される。アンテナ・ダイポール・セグメント給電ライン２３は、好適には、層４上の接地面１２の下方に配置され、金属充填バイアホールによって形成されたスタッド２５によって層１〜４を介してダイポール・セグメント２２に接続される。ＲＦ  ＭＥＭスイッチ２４は、好適には、光学的に制御される。光学的に制御されるＲＦ  ＭＥＭＳスイッチ２４は、関連する片持ち梁アーム２８（図４）に駆動電圧を与える光電池１６（図４）を備えている。
【００１３】
図３ｂは、明瞭にするためにポリイミド層１、２、３、４と誘電体最上部層３６とを省略した図３ａのＨＤＭＩ再構成可能アンテナの斜視図である。この図で最上部要素１６は、接地面１２の上に配置された２次元アレイに示されている。各最上部要素は、本実施形態では、関連する個別誘導子１８を持っている。いくつかの実施形態では、個別誘導子１８は、図示のその他の構造体に本来十分な誘導性を有する可能性があるので省略されることがある。その場合には、中間層２または３の一つも省略できる。図３ａに示す誘導子１８は、好適には、コイル状の誘導子である。これらのコイル状誘導子１８’の一つは、そのコイル形状を描くために斜視図のように描かれている。コイル状誘導子１８は、通常、ＨＤＭＩ構造体の単一層上に現れるので、図３ａのこの断面図におけるコイル状誘導子１８は、通常、単純な線として現れる（この図では、６個の誘導子１８のうちの５個に関しては、単純な線として描かれている。）。最上部要素１６は、平面図では、６角形であるように描かれている（図３ｂを参照のこと）。これら最上部要素は、円形、正方形、矩形等を含む好都合の如何なる形状でも良い。給電線導体２３は、図３ａでは、互いに重ねて描かれているが、ＨＤＭＩ構造体に必要とされる層の数は、これらの導体を、重ねてではなく、互いに隣同士にして配置することによって、おそらく減らすことができる。
【００１４】
図４は、光学的に制御されるＭＥＭスイッチ２４の上面図である。このスイッチ２４は、光電池２６と、一端で旋回軸点３４に接続されていて他端に２２−１、２２−２として識別される二つのダイポール・セグメントに引き込まれて接触するコンタクト・パッドあるいは駆動パッド３５を有する片持ちのアームまたは梁２８と、を有する。典型的には多数のダイポール・セグメント２２は、互いに軸方向に配置され、それによって形成されるダイポールアンテナ３８の有効長さは、スイッチ２４を閉じることによって互いに接続されるセグメント２２の数を制御することによって制御される。
【００１５】
典型的には、図３ａ、３ｂの構造では、関連する給電ライン２３、２５を有する多数の平行なダイポールアンテナが配置されることが好ましい。更にダイポールアンテナの各アームは多数のセグメント２２を含み、所定の時刻に接続されるセグメントの数を制御することによって各ダイポールアンテナ３８が共振する周波数が制御される。図３ａ、３ｂでは、単に表現し易くするために、ダイポールアンテナ３８の各アームは二つのセグメント２２を有するものとして示されており、一般には各アームが多数のこのようなセグメント２２と関連スイッチ２４とを含むであろうこと、また更にこれらのセグメント２２が異なる長さであり得ること、ということは理解される。どのスイッチ２４を閉じるかを適切に制御することによって、同様に関連ダイポール３８の共振周波数が制御される。
【００１６】
関心の周波数のため、ダイポールのアームの長さは典型的にはその波長の１／４に等しく、また、各最上部要素１６のサイズは、典型的にはその波長の約１／１０である。最上部要素のサイズは、その直径によるものであったり（上から見て円形の場合）、その一辺の長さによるものであったり（上から見て正方形の場合）、あるいは最上部要素が正方形または円形以外の形状であることを想定した場合も、同様のサイズ寸法によるものである。実際に、最上部要素１６の好適な形状は、上から見て六角形である。
【００１７】
このＨＤＭＩ実装手法は、コンパクトな超軽量アンテナとして、再構成可能アンテナと高インピーダンス面とＲＦ  ＭＥＭＳスイッチ技術とを効果的に集積することを可能にする。商業的に利用可能な７導体層ＨＤＭＩ接続デカルの質量は、約５０６ｇｒａｍｓ／ｍ２であり、したがって個々のアンテナは小型軽量にできる。
【００１８】
ここに開示されたＨｉ−Ｚ  ＨＤＭＩ装置の製造は、順次に堆積されるポリイミド層１、２、３、４と金属層とを設けることを含む。図３ａでは、導体２３は、支持面４０に支持されたリリース（剥離）層４１に直接隣接して示されており、このように、これら導体はリリース層４１上に最初に堆積される。リリース層４１の使用は、任意選択的である。このリリース層４１は、製造されたＨｉ−Ｚ  ＨＤＭＩ装置を、製造時において、この装置を支持するために使用された支持面４０から取り外すことを容易にするものである。支持面４０は、特にＨｉ−Ｚ  ＨＤＭＩ装置が製造後に取り外される場合には、石英基板であってよい。もう一つの方法として、リリース層４１を使用しない場合には、支持面は、完成したＨｉ−Ｚ  ＨＤＭＩ装置の一部となる基板４０であってよい。
【００１９】
ポリイミドの第１の層４は、数ミクロン以下に薄くなり得る液体膜として堆積されることが好ましい。ポリイミドは、一般に熱で硬化し、その後に例えば位相マスクを介してレーザービームでこれを走査することによってパターン化される。位相マスクは、表面の前面に配置され、レーザーによって残されるパターンを決定する。ポリイミドの露光された部分は、適当な溶媒を用いて除去される。このようにしてポリイミドに孔が形成され、これらの孔は、垂直方向に配置される給電ワイヤとスタッド１４ａ、１４ｂ、２５とを形成するためにポリイミド層内のどこに導電性バイアが現れるかを画定する。それから蒸着か電気メッキによって金属を堆積して、ポリイミド内の孔を充填して、そこに金属バイアを形成する。各金属層は、適当な腐食液を使用して接地面１２か誘導子１８か最上部要素１６のいずれかを画定するために必要に応じてパターン化される。
【００２０】
パターン化の後、エッチングされた金属層は、典型的には、そこに画定されるバイアのための適当な場所で、前の層と同様に露光されてパターン化されるもう一つのポリイミド層によってカバーされ、必要に応じてパターン化される別の金属層がこれに続く。このプロセスは、図３ａに示す構造の大部分が形成されるまで反復されて、多数のエッチングされたポリイミドとエッチングされた金属の層を形成する。その後、セグメント２２を選択的に接続するために、ＭＥＭスイッチ２４が設置される。これらのＭＥＭスイッチ２４は、エポキシといった適当な接着剤で接着されることが好ましく、それからこれらの接触部分は、アンテナ・セグメント２２にワイヤにより接続される。
【００２１】
図３ａの実施形態では、ＲＦ  ＭＥＭスイッチ２４は、光学的に起動されることが好ましい。図４に示すＭＥＭスイッチ２４といった光学的に起動されるＭＥＭスイッチは、光に応答してスイッチを閉じるために有効な電圧を生成する一体化された光電池２６を含む。図４において、ＭＥＭスイッチは、光電池２６に当る光に応答して各命令にしたがって二つのＲＦライン２２−１、２２−２を結合するために有効な、スイッチの片持ち梁２８の端部に配置された駆動パッド３５を含むものである。光学的に制御されるＭＥＭスイッチは更に、本出願の譲受人に譲渡された、１９９９年１０月２９日出願の「Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＭＥＭ  Ｓｗｉｔｃｈ（光学的に制御されるＭＥＭスイッチ）」と題する米国特許第６，３１０，３３９号に開示されている。光学的に制御されるＭＥＭスイッチは、本出願の譲受人に譲渡された、２０００年８月２５日出願の「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ  Ｗｉｒｅ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ（光学的ボンディングワイヤ接続）」と題する米国特許出願ＳＮ０９／６４８，６８９号に開示された手法を使用して、光ファイバ３０（図３ａを参照のこと）に結合でき、これによって導波管または光ファイバ３０からの光を光学的に制御されるＭＥＭスイッチ２４内に向けるために、傾斜した鏡映面が形成される。１９９９年１０月２９日出願の「Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＭＥＭ（光学的に制御されるＭＥＭ）」と題する米国特許出願ＳＮ０９／４２９，２３４号（現在の米国特許第６，３１０，３３９号）と２０００年８月２５日出願の「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ  Ｗｉｒｅ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ（光学的ボンディングワイヤ接続）」と題する米国特許出願ＳＮ０９／６４８，６８９号（ＷＯ０２／１９００８Ａ２として公開されたＰＣＴ出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＵＳ０１／２５６８１に対応）の開示内容は、この引例によってここに組み入れられている。
【００２２】
このＨＤＭＩ実装手法を使用して、光チャネルをＨＤＭＩポリイミド内に形成することができ、これにより、光学的に駆動されたＲＦ  ＭＥＭＳスイッチおよび／または信号の光子的分配を光学的に作動させることができる。このようにして光学的に起動されるＲＦ  ＭＥＭスイッチが使用されるとき、本発明はアンテナ要素におけるマイクロ波ＲＦ信号を直接的に光学的に混合することができる。
【００２３】
ＷＯ０２／１９００８Ａ２として公開された「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ−Ｗｉｒｅ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ（光学的ボンディングワイヤ接続）」と題する、前述のＰＣＴ特許出願Ｎｏ．ＰＣＴ／ＵＳ０１／２５６８１に開示されたタイプの傾斜した鏡映面を使用する代わりに、例えば、前述の光ファイバ３０の一つである、光導波管からの光を関連する光学的に制御されるＭＥＭスイッチ２４に結合するために、各光学的に起動されるＭＥＭスイッチ２４の上方にプリズムを配置することもできる。いずれの場合においても、このプリズムと傾斜した鏡映面の両者は、導波管あるいは光ファイバ３０によって搬送される光３１をこの導波管あるいは光ファイバ３０の長軸に本質的に直交する方向に向けるための反射面３２を与える。
【００２４】
光信号は、誘電体基板３６に印刷できる平面状光導波管を使用して、光学的に駆動されるＭＥＭスイッチに経路指定できる。その開示内容が引例によってここに組み入れられている２０００年８月１日出願の「Ａ  Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ  Ａｎｔｅｎｎａ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｂａｎｄ，  Ｂｅａｍ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ（多帯域ビーム・スイッチング動作のための再構成可能アンテナ）」と題する米国特許第６,３８４，７９７号を参照のこと。このような導波管３０は、典型的には、より低い屈折率を有する基板３６上に設けられた、より高い屈折率を有する材料の直線状のチャネルからなる。この構造は、光学的駆動のＭＥＭスイッチの上に配置されると、図３ａに示すように、小さなプリズムまたは傾斜した鏡映面３２を介して、光学的駆動のＭＥＭスイッチに対して、光を下向き方向に放射するであろう。プリズムが使用される場合には、これらのプリズムは、ガラスまたはその他光学的に透明な材料の上に配置される成型または研磨された形状として形成される。基板３６は、より低い屈折率のガラスであってよい。基板３６として十分であることが分かっている材料の一つは、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓの製造するシリコン様材料である、商品名Ｓｉｌａｓｔｉｃで販売されている柔軟な材料である。
【００２５】
対応する反射面３２は、導波管／光ファイバ３０からの光をそれに関連する光電池２８に結合するために、各光学的に起動されるＭＥＭスイッチ２４の上方に配置される。ダイポール・セグメントは、典型的には、最上部要素１６によってサイズが画定される高インピーダンス面の個々のセルより長い。利用されるＭＥＭスイッチの数は、アンテナの容量に依存する。単に周波数を切り替えるためには、単に数個のＭＥＭスイッチが必要とされる。すなわち典型的には１個のダイポール３８ごとに必要とされる１周波数帯域ごとに２個が必要とされる。位相同調のためには多数のスイッチ２４が利用され、すなわち典型的には１個のダイポール３８ごとに必要とされる１位相状態ごとに２個が利用される。
【００２６】
誘電体基板３６は、ＭＥＭスイッチ２２を収容するためと、光ファイバ・ケーブル３０の端部の反射面３２をＭＥＭスイッチ２２に位置合わせするのを助けるために、基板内に形成された空洞３７を持つようにパターン化され、あるいは形成されることが好ましい。それから、最終的なパッケージは、好適には、窒素、アルゴンまたは六フッ化硫黄といった不活性ガスが充填された気密パッケージに密封されることが好ましい。
【００２７】
ＨＤＭＩ処理は、多層の電子実装技術においては良く知られており、したがってＨＤＭＩ処理の詳細は、ここでは説明しない。テキサス州ダラスにあるＲａｙｔｈｅｏｎ社は、この分野では良く知られている。
【００２８】
本発明をそのいくつかの実施形態に関連して説明してきたことから、本発明の修正した態様は、当業者にとっては明らかである。そして、本発明は、従属項において要求されるものを除いて、開示された実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】シリコン基板上に製造された薄膜銅／ポリイミド多層ＨＤＭＩ  ＭＣＭ−Ｄ集積構造体の断面図である。
【図２】再使用可能な石英キャリアまたは基板から剥がされるＨＤＭＩデカルを示す図である。
【図３ａ】本発明によるＨＤＭＩ再構成可能アンテナの断面図である。
【図３ｂ】明瞭にするためにポリイミド層と誘電体最上部層とを省略した図３ａのＨＤＭＩ再構成可能アンテナの斜視図である。
【図４】光学的に制御されるＭＥＭＳスイッチの上面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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