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KR-102959904-B1 - 전자기 장치 및 그 제조 방법

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Abstract

전자기 장치에 있어서, 유전체 물질을 포함하는 3차원(3D) 바디 -상기 3D 바디는 제1 유전체 부분(1DP) 및 제2 유전체 부분(2DP)을 가짐-를 포함하고, 상기 1DP는 상기 2DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP 및 상기 2DP는공기 이외의 유전체 물질을 각각 포함하고, 상기 1DP 및 상기2DP는 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일을 각각 가지고, 상기 3D 바디의 적어도 일부는 유전체 공진기(DR)를 포함한다.

Inventors

  • 스핑크, 재레드 케이.
  • 블라시우스, 윌리엄
  • 클라비조, 세르지오
  • 판세, 크리스티

Assignees

  • 로저스코포레이션

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20211209
Priority Date
20211208

Claims (20)

  1. 전자기(EM; electromagnetic) 장치에 있어서, 유전체 물질을 포함하는 3D 바디 를 포함하고, 상기 3D 바디는, 제1 유전체 부분(1DP; first dielectric portion) 및 제2 유전체 부분(2DP; second dielectric portion)을 가지고, 상기 1DP는, 상기 2DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP 및 상기 2DP는, 공기 이외의 유전체 물질(dielectric material)을 각각 포함하고, 상기 1DP 및 상기2DP는, 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일(planar cross-section profile)을 각각 가지고, 상기 3D 바디의 적어도 일부는, 유전체 공진기(DR; dielectric resonator)를 포함하고, 상기 3D 바디는, 제1 평면 단부(first planar end) 및 대향하는 제2 평면 단부(opposing second planar end)를 가지고, 상기 제1 및 제2 평면 단부들은 상기 1DP 및 상기 2DP를 모두 포함하는 외측 단면 프로파일(outside cross-section profile)을 가지고, 1DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들은, 상기 2DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들과 상이하거나 이종의(dissimilar) 2D 형상을 가지는, EM 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3D 바디는, 상기 특정 선형 축을 따르는 방향으로 공압출 구조(coextrusion construct)를 가지고, 상기 1 DP의 상기 유전체 물질 및 상기 2DP의 상기 유전체 물질은, 서로 접촉하고 인접하여 배치되는, EM 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 평면 단부는, 상기 제1 평면 단부와 평행한, EM 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 평면 단부 및 상기 제2 평면 단부 중 적어도 하나는, 상기 특정 선형 축과 수직한, EM 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 평면 단부 및 상기 제2 평면 단부 중 하나 또는 둘 다는, 다음 형상들: 완전한 또는 부분적인 원; 완전한 또는 부분적인 타원; 완전한 또는 부분적인 정사각형; 완전한 또는 부분적인 직사각형; 완전한 또는 부분적인 삼각형; 완전한 또는 부분적인 오각형; 완전한 또는 부분적인 육각형; 완전한 또는 부분적인 팔각형; 완전한 또는 부분적인 평행사변형; 완전한 또는 부분적인 사다리꼴; 또는 임의의 전술한 형상들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 외측 2D 프로파일을 가지는, EM 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 1DP의 상기 제1 및 제2 평면 단부들은, 보우타이 형상(bowtie shape)을 포함하는, EM 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 1DP는, 제1 평균 유전 상수(1Dk; first average dielectric constant)를 가지는 제1 유전체 물질을 포함하고, 상기 2DP는, 제2 평균 유전 상수(2Dk; second average dielectric constant)를 가지는 제2 유전체 물질을 포함하고, 상기 2Dk는, 상기 1Dk와 상이한, EM 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 1Dk는, 상기 2Dk보다 큰, EM 장치.
  9. 제8항에 있어서, 1Dk는, 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 2Dk는, 1보다 크고 3보다 작거나 같은, EM 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 2Dk는, 상기 1Dk보다 큰, EM 장치.
  11. 제10항에 있어서, 2Dk는 3보다 크고 20보다 작거나 같고, 1Dk는 1보다 크고 3보다 작거나 같은, EM 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유전체 물질 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는, 균질한(homogenous), EM 장치.
  13. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유전체 물질 및 상기 제2 유전체 물질 중 적어도 하나는, 공기를 포함하는, EM 장치.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 바디는, 적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion)을 더 포함하고, 상기 2DP는, 상기 3DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 3DP는, 상기 특정 선형 축을 따라 일정한 상기 3D 바디의 상기 특정 선형 축과 수직한 평면 단면 프로파일을 가지는, EM 장치.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 바디의 평면 단부들을 제외하고, 상기 3D 바디를 커버하는 외부 금속 레이어(outer metallic layer) 를 더 포함하는, EM 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 3D 바디의 평면 단부들을 제외하고, 상기 3D 바디를 커버하는 외부 금속 레이어(outer metallic layer) 를 더 포함하는, EM 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 금속 레이어는, 구리를 포함하는, EM 장치.
  18. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3D 바디는, 적어도 제3 유전체 부분(3DP; third dielectric portion) 을 더 포함하고, 상기 2DP는, 상기 3DP 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 3DP는, 제3 평균 유전 상수(3Dk; third average dielectric constant)를 가지는 제3 유전체 물질을 포함하고, 3Dk는, 1Dk와 같은, EM 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3 유전체 물질은, 균질한(homogeneous), EM 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제3 유전체 물질은, 공기를 포함하는, EM 장치.

Description

전자기 장치 및 그 제조 방법 본 출원은 2020년 12월 9일 출원된 미국 가출원번호 63/123,249의 혜택을 청구하는 2021년 12월 8일 출원된 미국 출원번호 17/545,204의 혜택을 청구하고, 이들은 전부 참조로 본 명세서에 통합된다. 본 개시는 일반적으로 전자기(EM; electromagnetic) 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 특히 둘 이상의 유전체 부분들(dielectric portions) 및 특정 선형 방향을 따라 일정한 둘 이상의 유전체 부분들의 평면 단면 프로파일들(planar cross section profiles)을 가지는 3차원(3D; three dimensional) 바디를 가지는 EM 장치에 관한 것이다. 유전체 공진기들(dielectric resonators)의 역할을 하는 알려진 유전체 EM 장치들은 흔히 할당된(assigned) 미국 특허 번호: 10,476,164; 10,522,917; 10,587,039; 10,601,137; 10,700,434; 10,700435에서 찾을 수 있다. 기존의 유전체 EM 장치들이 그들의 의도된 목적에 적합할 수 있는 반면, 유전체 EM 장치들에 관한 기술은 더 쉽게 제작할 수 있는 구조(structure)로 발전할 것이다. 예시적인 비제한적인 도면들을 참조하면, 첨부된 도면들에서 유사한 요소들(elements)은 동일하게 번호가 매겨진다. 도 1a, 1b 및 1c는 실시예에 따라, 유전체 물질로 구성된 3차원(3D) 바디를 가지는 EM 장치의 회전된 등척도(rotated isometric view)를 각각 묘사한다; 도 2a 및 2b는 실시예에 따라, 도 1a-1c에 묘사된 것들에 대안적인(alternative) EM 장치의 회전된 등척도 및 대응하는 정면도를 각각 묘사한다; 도 3a, 3b 및 3c는 실시예에 따라, 도 1a-1c 및 2a-2b에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 회전된 등척도 및 대응하는 정면도를 각각 묘사한다; 도 4는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디를 생산하는 데 이용할 수 있는 3D 구조(3D construct)의 커팅 프로세스 단계들(cutting process steps)을 포함한 여러 가지 뷰들 및 프로세스 단계들을 묘사한다; 도 5는 실시예에 따라, 도 4에 묘사된 것에 대안적인 커팅 프로세스 단계들의 블록 다이어그램 측면도를 묘사한다; 도 6a, 6b, 6c 및 6d는 실시예에 따라, 도 1a-1c 및 2a-2b에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 평면도 및 대응하는 측면도(side elevation view)를 각각 묘사한다; 도 7a, 7b 및 7c는 실시예에 따라, 도 6a, 6c 및 6d에 묘사된 것들에 대안적인 EM 장치의 평면도 및 대응하는 측면도를 각각 묘사한다; 도 8a 및 8b는 실시예에 따라, 도 4에 묘사된 것과 유사한 3D 바디를 가지고 EM 신호 피드를 가지는 기판 상에 배치된 EM 장치의 투명 측면도(transparent side elevation view) 및 대응하는 투명 평면도를 각각 묘사한다; 도 9 및 10은 실시예에 따라, 도 8a 및 8b에 묘사된 EM 장치의 분석적으로 모델링된 성능 특성들을 묘사한다; 도 11a는 실시예에 따라, 도 8a 및 8b에 묘사된 것에 대안적이고 복수의 측면 돌출부들이 있는 EM 장치의 투명 평면도 및 상응하는 투명 측면도를 묘사한다; 도 11b는 실시예에 따라, 도 11a에 묘사된 것과 유사하지만 z-축에 대해 약간(slightly) 시계 반대 방향으로 회전된 3D 바디가 있는 EM 장치의 투명 측면도를 묘사한 것이다; 도 12 및 13은 실시예에 따라, 각자 도 11a 및 도 11b의 EM 장치들의 EM 성능 특성들(EM performance characteristics)을 묘사한다; 도 14a 및 14b는 실시예에 따라, 각자 도 11a 및 11b의 EM 장치들의 추가적인 EM 성능 특성들을 묘사한다; 도 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f 및 15g는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디와 함께 이용하기에 적합할 수 있는 대안적인 어레이 구조들을 묘사한다; 도 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f 및 16g는 실시예에 따라, 본 명세서에 개시된 바와 같이 3D 바디를 제조하기에 적합할 수 있는 압출(extrusion)의 대안적인 2차원(2D) 단면 프로파일들을 묘사한다; 도 17a는 실시예에 따라, 3D 구조 또는 복수의 레이어들로 구성된 3D 바디를 묘사한다; 그리고 도 17b, 17c 및 17d는 실시예에 따라, 도 17a의 3D 구조로부터 커팅된 3D 바디를 묘사한다. 당업자는 본 명세서 아래에서 설명되는 도면들이 오직 예시 목적들(illustration purposes)만을 위한 것임을 이해할 것이다. 예시(illustration)의 단순화 및 명확성을 위해, 도면에 도시된 요소들이 반드시 축척에 따라 그려지지 않았다는 것은 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 요소들의 치수들 또는 축척은 명확성을 위해 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다. 뿐만 아니라, 적절하다고 고려되는 경우, 대응하거나 유사한(analogous) 요소들을 가리키기 위해 도면들 사이에 참조 번호들이 반복되거나, 유사한 요소들이 모든 도면들에서 반복적으로 열거되지 않을 수 있다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, 문구 "실시예(embodiment)"는 "본 명세서에 개시 및/또는 예시된 실시예"를 의미하고, 이는 첨부된 청구범위에 따른 발명의 특정 실시예를 반드시 포함(encompass)하지는 않지만, 그럼에도 불구하고 첨부된 청구범위에 따른 발명의 완전한 이해에 유용한 것으로서 본 명세서에 제공된다. 다음의 상세한 설명에는 예시의 목적을 위해 많은 구체적 사항들(specifics)이 포함되어 있지만, 당업자는 누구나 다음의 세부 사항들에 대한 많은 변형들(variations) 및 대안들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 설명된 특징들이 다른 설명된 특징들에 대해 상호 배타적이지 않을 수 있는 경우, 그러한 상호 배타적이지 않은 특징들의 조합들은 본 명세서에 본래(inherently) 개시된 것으로 간주된다. 추가적으로, 공통적인 특징들은 다양한 도면들에 공통적으로 예시될 수 있으나 단순화를 위해 모든 도면들에 구체적으로 열거되지 않을 수 있지만, 당업자에 의해 특정 도면에 열거되지 않더라도 명시적으로 개시된 특징인 것으로 인식될 수 있다. 따라서, 다음의 예시적인 실시예들은 본 명세서에 개시되고 첨부된 청구범위에 존재하는 청구된 발명에 대한 일반성(generality)의 손실 없이, 그리고 이에 대한 제한들을 부과하는 것 없이 제시된다(set forth). 일반적으로 도 1a-1c를 참조하여, 다양한 도면들 및 첨부된 텍스트에 의해 도시되고 설명된 바와 같은 실시예는, 전자기(EM) 장치(10)에 있어서, 유전체 물질로 구성된 3차원(3D) 바디(20) -상기 3D 바디(20)는 제1 유전체 부분(1DP)(100) 및 제2 유전체 부분(2DP)(200)을 가짐-를 가지고, 상기 1DP(100)은 상기 2DP(200) 내에 적어도 부분적으로 내장되지만 완전히 내장되지는 않고, 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)는 공기 이외의 유전체 물질로 각각 구성되고, 상기 1DP(100) 및 상기2DP(200)는 특정 선형 축(22)을 따라 일정한 상기 3D 바디(20)의 상기 특정 선형 축(22)에 수직한 평면 단면 프로파일(102, 202)을 각각 가지고, 상기 3D 바디(20)의 적어도 일부는 유전체 공진기(DR)를 형성하는, EM 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100)는 상기 DR을 형성하고, 상기 2DP(200)는 유전체 렌즈 또는 도파관을 형성한다. 도 1a-1c에 볼 수 있는 바와 같이, 묘사된 특정 선형 축(22)은 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축이지만, 본 발명의 실시예는 3D 바디(20)의 직교 x-y-z 좌표계의 x-축인 특정 선형 축(22)에 제한되지 않고, 3D 바디(20)의 원통 r--z 좌표계의 z-축일 수 있다는 것이 본 명세서에 개시, 설명 및 예시된 다른 실시예들로부터 인식될 것이고, 이는 본 명세서 아래에서 더 논의될 것이다. 일 실시예에서, 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)를 포함하는 상기 3D 바디(20)는 상기 특정 선형 축(22)을 따라 압출이고, 여기서 상기 1DP(100) 및 상기 2DP(200)는 모두 서로와 유사한 방식으로 상기 특정 선형 축(22)을 따라 연장된다. 계속 도 1a-1c를 참조하여, 상기 3D 바디(20)의 실시예는 하부가 잘린 타원 또는 계란형(bottom truncated ellipse or oval)(도 1a 및 1b) 또는 직사각형 또는 정사각형(도 1c) 중 어느 하나일 수 있는 각각의 1DP(100)의 평면 단면 프로파일(102); 및 하부가 잘린 타원 또는 계란형(도 1a), 하부와 상부가 잘린 타원 또는 계란형(bottom and top truncated ellipse or oval)(도 1b) 또는 직사각형 또는 정사각형(도 1c) 중 어느 하나일 수 있는 각각의 2DP(200)의 평면 단면 프로파일(202)을 포함한다. 특정 평면 단면 프로파일(102, 202)이 도 1a-1c에 묘사되어 있는 반면, 이는 예시적인 실시예에 불과하고, 본 명세서에 개시된 발명의 영역(ambit)은 그렇게 제한되지 않고 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다는 것이 인식될 것이다. 일 실시예에서, 상기 3D 바디(20)는 제1 평면 단부(first planar end)(24)와 대향하는 제2 평면 단부(opposing second planar end)(26)를 가지고(상기 3D 바디(20)의 후면(back side)에 가려짐) -상기 제1 및 제2 평면 단부들(24, 26)은 제1DP(100) 및 제2DP(200)를 모두 포함하는 외측 단면 프로파일(outside cross-section profile)을 가짐-, 여기서 상기 제1 및 제2 평면 단부들(24