电磁带隙元件结构及制造方法与流程

电磁带隙元件结构及制造方法


背景技术：

1.本公开涉及用于形成电磁带隙(ebg)元件的结构及方法。具体来说，本公开涉及用于直接及/或间接喷墨印刷具有周期性蘑菇型单元的结构的ebg元件以能够在非常宽的频率范围内(例如在500mhz到约30ghz之间)减小占据面积的方法。
2.在其中重量、大小、成本及占据面积遭受严格设计约束的所有领域中，具有小形状因子的电子装置的需求越来越大。这些包含(例如)：制造业、商业、消费品、军事、航空、物联网及其它。具有这些较小形状因子的产品依赖具有紧密接近放置的紧密间隔数字及模拟电路的紧凑电子电路。在许多这些应用中，天线调谐谐振的能力是适当功能性的基本要求。此外，无线标准的可变性及新兴第五代(5g)及毫米波技术要求天线在高频处具有精确带隙且所有在非常小封装内。
3.随着越来越小传输及接收模块用于各种应用中(例如智能电话中的gps收发器)，多个天线通常可安置于单个介电衬底上，其可引起归因于天线之间的相互耦合的潜在信号泄漏。表面波表示许多天线中的非所要特征，因为其沿接地平面传播而非在自由空间中辐射以负面影响天线的效率及增益以及降级其辐射图案。同样地，表面波引起天线阵列的相互耦合，从而可能导致相位阵列系统的扫描死角。归因于高速数据传输的需求，例如(例如)uwb带通滤波器现今非常流行。表面波通过使得假阻带出现来降级uwb滤波器的性能。另外，通过多层pcb中的同步切换噪声(ssn)来激发谐振模式导致信号完整性问题及电磁干扰(emi)。
4.为消除所述泄漏，可将电磁带隙安置于两个天线之间。由ebg元件引起的带隙产生用于基本上消除耦合。
5.以下公开内容解决所描述的问题。


技术实现要素：

6.在各种示范性实施方案中，公开用于形成电磁带隙(ebg)元件的结构及方法。此外，本文公开用于直接及/或间接喷墨印刷具有周期性蘑菇型单元的结构的ebg元件以能够在非常宽的频率范围内(例如在500mhz到约30ghz之间)减小占据面积的方法。
7.通常，ebg元件使用不同种类的技术构建，例如传统普通pcb制造技术，其中当尝试与约500khz到约30ghz之间的频带(例如(例如)用于蓝牙、zigbby、wi-fi、蜂窝频带、mm波及rf中的带宽)匹配时，ebg元件的大小相当大。本公开提供一种3d结构ebg，其中cl及cr值远高于普通型ebg操作，从而实现非常小(mm波)天线及rf电路集成以减小最终产品的大小。
8.在示范性实施方案中，本文提供一种制造电磁带隙(ebg)元件的计算机化方法，其包括：提供喷墨印刷系统，所述喷墨印刷系统包括：第一印刷头，其经设定大小及配置以施配介电油墨组合物；第二印刷头，其经设定大小及配置以施配导电油墨组合物；输送机，其可操作地耦合到所述第一印刷头及所述第二印刷头，所述输送机经配置以将衬底输送到所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者；及计算机辅助制造(“cam”)，其具有中央处理模块(cpm)，与所述输送机及所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者通信，所述cpm
进一步包括：至少一个处理器，其与上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质通信，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使得所述cpm通过实施包括以下的步骤来控制所述喷墨印刷系统：接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；及产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；接收表示所述ebg元件的所述3d可视化文件；产生表示用于印刷的所述大体上2d层的所述文件库；提供所述介电油墨组合物及所述导电油墨组合物；从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述介电油墨及所述导电油墨；使用所述第一印刷头来形成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；使用所述第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；重复使用所述第一印刷头来形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置；及移除所述衬底。
9.在另一实施例中，本文提供一种电磁带隙(ebg)元件，其包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置。
10.在又一示范性实施方案中，本文提供一种制品，其包括上面存储有用于制造电磁带隙(ebg)元件的计算机可读介质(crm)的非暂时性存储器存储装置，所述crm包括经配置以在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行以下步骤的一组可执行指令：接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；使用第一印刷头来形成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案，所述第一印刷头可操作以施配介电油墨、包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信；使用包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信的电磁辐射源来固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；使用
第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案，所述第二印刷头可操作以施配导电油墨、包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信；使用包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信的聚焦热源来烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；重复形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件经配置以包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置。
11.将从结合示范性而非限制性图及实例解读的以下详细描述明白用于直接及/或间接喷墨印刷ebg元件的方法及ebg元件的结构的这些及其它特征。
附图说明
12.为更好理解ebg元件的结构及用于直接及/或间接喷墨印刷ebg元件的方法，关于其示范性实施方案、实例及应用，参考所附实例及图，其中：
13.图1a说明具有蘑菇型导电元件的典型ebg元件，图1b展示单个图钉状辐射元件的示意图，及图1c展示图1a沿线a-a的y-z总截面，且图1d是图1c中所说明的ebg元件的单位单元的等效电路示意图；
14.图2是使用所公开的方法制造的ebg元件结构的第一示范性实施方案的y-z横截面的示意图；
15.图3是使用所公开的方法制造的ebg元件结构的第一示范性实施方案的y-z横截面的示意图；及
16.图4a是辐射元件的多边形表面的示范性实施方案的示意图，及图4b说明多边形辐射元件的另一实施方案。
具体实施方式
17.本文提供用于形成电磁带隙(ebg)元件的结构及方法的示范性实施方案。此外，本文公开用于使用增材制造电子器件(ame)直接形成具有周期性蘑菇型单元的结构的ebg元件以实现ism b型频率的减小占据面积的方法。电子电路领域的所属领域的技术人员也可将所公开的示范性实施方案应用于多层印刷电路板(pcb)及柔性印刷电路(fpc)、电信设备及物联网组件。还可考虑用于需要ebg元件电路的各种应用中的其它电路，例如(例如)无线系统、射频(rf)、电视及卫星广播、移动通信、宽带微波、毫米波通信系统、雷达及与信息电信相关的许多其它系统。
18.如图1a中示意性说明，蘑菇型ebg元件通常由介电介质(衬底)101、金属贴片110i、
接地平面100及连接(盲、经填充或经镀覆)通孔111j组成。ebg元件基本上可操作为lc滤波器阵列或平行谐振电路(参阅(例如)图1c)。电感l由元件内的电流回路通过盲孔111j产生，而电容c由两个第i相邻贴片110i的间隙d2产生。电容(c)、电感(l)、带宽(ω)及谐振频率(fr)的值给出如下：
[0019][0020][0021][0022]
其中μ0、ε0、η0分别是自由空间的导磁率、电容率及阻抗，εr是相对电容率，d1是通孔长度(及/或介电介质的厚度)，d2是相邻贴片之间的间隙，2r是通孔直径，且w是贴片宽度。
[0023]
在谐振时，表面阻抗zs确定如下：
[0024][0025]
假定单位单元10无限(参阅(例如)图4a、4b)且周期性重复安置，由ebg 10阻挡的信号的频带通过使用在下文中由在等效电路中串联连接的电容器c
la
及c
lb
及电感器l
ra
及l
rb
表示的等式(5)及/或在下文中由在等效电路中并联连接的电容器cr及电感器l
l
表示的等式(6)来确定，如(例如)阿舒西
·
萨纳达(atsushi sanada)、克里斯托弗
·
卡洛兹(christophe caloz)、达雄
·
伊藤(tatsuo itoh)的“具有负反射指数的平面分布结构(planar distributed structures with negative reflective index)”(《ieee微波理论与技术汇刊》(ieee transactions on microwave theory and techniques)，第52卷，第4期，第1252到1263页(2004年4月13日))中所描述，其全部内容以引用的方式并入本文中。
[0026][0027][0028]
在上述等式中，ω
se
及ω
sh
分别指示由ebg 10阻挡的信号频带的上限或下限。如果等式(5)及(6)指示lr与c
l
的乘积(下文指称l
rcl
乘积)恒定且l
l
与cr的乘积(下文指称l
lcr
乘积)也恒定，那么即使单位单元10的大小(例如第i贴片110i的宽度w及/或第j盲孔111j的长度d1)调整，但由ebg 10阻挡的信号的频带保持不变。相反地，改变第i贴片110i的有效宽度w、相邻贴片110i之间的间隙d2、盲孔111j直径2r(及从而周期性的节距p)中的至少一者将不可避免地更改ω
se
及ω
sh
两者且因此更改由ebg元件10阻挡的带隙。
[0029]
因此且在示范性实施方案中，本文提供一种制造电磁带隙(ebg)元件的计算机化方法，其包括：提供喷墨印刷系统，喷墨印刷系统包括：第一印刷头，其经设定大小及配置以施配介电油墨组合物；第二印刷头，其经设定大小及配置以施配导电油墨组合物；输送机，其可操作地耦合到第一印刷头及第二印刷头，输送机经配置以将衬底输送到第一印刷头及第二印刷头中的每一者；及计算机辅助制造(“cam”)，其具有中央处理模块(cpm)，与输送机
及第一印刷头及第二印刷头中的每一者通信，cpm进一步包括：至少一个处理器，其与上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质通信，指令在由至少一个处理器执行时使得cpm通过实施包括以下的步骤来控制喷墨印刷系统：接收表示ebg元件的3d可视化文件；及产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；接收表示ebg元件的3d可视化文件；产生表示用于印刷的大体上2d层的文件库；提供介电油墨组合物及导电油墨组合物；从库获得表示ebg元件的第一印刷层的第一文件，第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；使用第一印刷头来形成对应于第一层中的介电油墨的图案；固化对应于第一层中的介电油墨的图案；使用第二印刷头来形成对应于第一层中的导电油墨的图案；烧结对应于第一层中的导电油墨的图案；从库获得表示用于印刷ebg元件的后续层的后续文件；后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：后续层中的介电油墨及导电油墨；重复使用第一印刷头来形成对应于后续层中的介电油墨的图案的步骤到烧结对应于后续层中的导电油墨的图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，ebg元件包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于介电介质的顶面安置的基面且在介电介质的顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，间隙多边形结构从导电接地平面的顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中盲孔与孔同轴安置；及移除衬底。
[0030]
替代地，本文提供一种制造电磁带隙(ebg)元件的计算机化方法，其包括：提供喷墨印刷系统，喷墨印刷系统包括：第一印刷头，其经设定大小及配置以施配介电油墨组合物；第二印刷头，其经设定大小及配置以施配导电油墨组合物；输送机，其可操作地耦合到第一印刷头及第二印刷头，输送机经配置以将衬底输送到第一印刷头及第二印刷头中的每一者；及计算机辅助制造(“cam”)，其具有中央处理模块(cpm)，与输送机及第一印刷头及第二印刷头中的每一者通信，cpm进一步包括：至少一个处理器，其与上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质通信，指令在由至少一个处理器执行时使得cpm通过实施包括以下的步骤来控制喷墨印刷系统：接收表示ebg元件的3d可视化文件；及产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；接收表示ebg元件的3d可视化文件；产生表示用于印刷的大体上2d层的文件库；提供介电油墨组合物及导电油墨组合物；从库获得表示ebg元件的第一印刷层的第一文件，第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；使用第一印刷头来形成对应于第一层中的介电油墨的图案；固化对应于第一层中的介电油墨的图案；使用第二印刷头来形成对应于第一层中的导电油墨的图案；烧结对应于第一层中的导电油墨的图案；从库获得表示用于印刷ebg元件的后续层的后续文件；后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：后续层中的介电油墨及导电油墨；重复使用第一印刷头来形成对应于后续层中的介电油墨的图案的步骤到烧结对应于后续层中的导电油墨的图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，ebg元件包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于介电介质的顶面安置的基面且在介电介质的顶
面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，间隙多边形结构从导电接地平面的顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中盲孔与孔同轴安置；及移除衬底。
[0031]
在示范性实施方案中，cpm可操作以针对表示介电油墨图案的大体上2d层的每一文件产生，以进一步产生导电油墨图案文件的子库，每一导电油墨图案文件表示用于印刷的大体上2d层。导电图案的子库文件中的每一者可进一步包括元文件，其具有以下中的至少一者：印刷顺序、与其相关联的介电油墨图案的大体上2d层的文件的标识符，及关于印刷速度及印刷顺序中的至少一者的指令。应注意，所产生的子库可包括若干文件，一旦子库中的最终大体上2d导电油墨图案被烧结，那么对应的固化介电油墨层经配置以具有相同的厚度(或高度)。例如，子库可包括大约10到大约55个文件，每一者表示用于印刷的导电油墨的大体上2d层。另外，每一文件中的导电油墨图案可为相同的，或至少一个文件可具有与子库中的另一文件不同的图案。此外，在制造及烧结最终的大体上2d导电油墨图案时形成的厚度可高于或低于印刷的固化的介电油墨图案的大体上2d层的表面。例如，在形成通孔、未填充过孔时，可能期望将通孔、未填充过孔的上表面升高到介电层厚度之上，以确保层之间的电接触。类似地，当形成用于集成电路支路(例如，j支路)的阱时，将导电油墨图案降低到介电油墨层的表面之下可能是有利的。
[0032]
可通过参考附图来获得本文所公开的组件、方法及装置的更完全理解。这些图仅是基于演示本公开的方便性及容易性的示意图且因此不旨在指示装置或其组件的相对大小及尺寸、其相对大小关系及/或界定或限制示范性实施方案的范围。尽管为清楚起见在以下描述中使用特定术语，但这些术语旨在仅指为了附图说明而选择的示范性实施方案的特定结构，且不旨在界定或限制本公开的范围。在下文附图及以下描述中，应理解，相同元件符号指相同功能的组件。同样地，横截面指在具有xyz轴的法向正交坐标设备上，使得y轴是指前后，x轴是指左右，且z轴是指上下。
[0033]
如图2中所说明，在所提供的方法中，使用所公开的系统且在固化及/或烧结最终层之后，电磁带隙(ebg)元件20包括：导电接地平面100，其具有顶面1001及基面1002，其中具有基面1012及顶面1011的介电介质(可与衬底互换)101安置于导电接地平面100上。还展示：多个多边形导电元件(可与贴片互换)110i，每一第i贴片110i具有顶面1105及相邻于介电介质的顶面1011安置的基面1106且在介电介质的顶面1011上与每一其它i贴片110i间隔，每一第i多边形导电元件110i进一步包括基底延伸的至少两个(直径)相对小面壁1102，其中每一第i多边形导电元件110i通过盲孔111j耦合到导电接地平面100；及多个间隙多边形结构1003j，每一第j间隙多边形结构1003j与第i多边形导电元件110i相关联且具有顶面1005，间隙多边形结构1003j从导电接地平面100的顶面1001向顶延伸且是形成导电接地平面100的突出延伸部的导电结构，其中每一第j间隙多边形结构1003j界定同心孔1004j，其中盲孔111j与孔1004j同轴安置。显然，每一第i多边形导电元件110i具有偶数个小面(侧)，包含基底延伸的至少两个(直径)相对小面壁1102(换句话说，从上平板构件1101朝向导电接地平面100延伸到介电介质101内的预定深度u以有效增大第i多边形导电元件110i的大小w，从而影响电容c
l
以及电感lr)。
[0034]
如图2中所说明，每一第i多边形导电元件110i与相邻第i多边形导电元件110i间
隔预定距离t1。如最初所指示，t1等效(在功能上，未必大小)于间隙d2以影响ebg元件20的c
l
(参阅(例如)等式2)。此外，每一第j间隙多边形结构1003j从导电接地平面100的顶面1001向顶延伸到每一第j间隙多边形结构1003j的顶面1005与相关联第i多边形导电元件110i的基面1106之间的预定间隙g1。在ebg元件20中，g1在功能上等效于图1c中的d1，如从等式1及2可见，其影响电容cr及电感l
l
两者，因此提供在不损及第i多边形导电元件110i的大小的情况下减小间隙的方式且如从等式6及7看出，调变由ebg 20阻挡的带隙。因此且在示范性实施方案中，g1可操作以界定由ebg元件20阻挡的预定频率下限ω
sh
。类似地，至少两个(直径)相对小面壁1102延伸到的介电介质101内的预定深度u及相邻多边形导电元件110i之间间隔的t1可一起操作以界定由ebg元件阻挡的预定频率上限。
[0035]
在本公开的上下文中，术语“可操作”意味着特定元件或步骤、系统及/或装置及/或程序经设定大小、调适及校准，功能齐全，包括元件，且满足适用可操作性要求以在安置、激活、耦合、实施、致动、影响、实现时或在可执行程序由与系统及/或装置相关联的至少一个处理器执行时执行叙述功能。关于系统及电路，本文所使用的术语“可操作”意味着系统及/或电路功能齐全且经校准，包括逻辑，具有所需硬件及固件以及电路系统，且满足适用可操作性要求以在由至少一个处理器执行时执行叙述功能。
[0036]
现转到图3，说明使用所公开的ame方法制造的ebg元件的另一示范性配置。如图3中所说明，ebg元件30包括(除图2中所说明的组件及其对带隙的影响之外)；每一第i多边形导电元件110i的至少一个小面壁1102(例如基底延伸的至少两个(直径)相对小面壁1102、1102'中的一者)进一步包括彼此以预定竖直距离d4安置的横向延伸且竖直重叠(换句话说，一者1103在另一者1103'上)相同(大小)平板的对1103、1103'，其中一对平板1103、1103'嵌入介电介质101内且横向延伸以覆盖距离t2的一部分到相邻第i多边形导电元件110i；且互补平板1104从与一对横向延伸的相同平板1103、1103'的小面壁1102直径相对的小面壁1102'横向延伸，其中相邻多边形导电元件110i经布置使得互补平板1104以预定间隙g2交错安置于一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'之间且与一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'重叠，预定间隙g2介于互补平板1104的上表面与一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'的上平板1103的下表面之间。如图3中所说明，g2在功能上等效于ebg元件20中的t1，从而允许通过更改g2来调变cl。因此且在另一示范性配置中，互补平板1104的上表面与一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'的上平板1103的下表面之间的预定间隙g2可操作以界定由ebg元件阻挡的预定频率上限ω
se
。
[0037]
如图3中进一步所说明，互补平板1104与一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'重叠a1占由一对横向延伸且竖直重叠的相同平板1103、1103'的表面界定的表面积的约60％到约99％之间。例如，重叠可在约65％到约85％之间或在约70％到约80％之间。
[0038]
现转到图4a、4b，说明所公开的ebg元件的示范性实施方案。如所指示，为产生所公开的单位单元，至少两个相对壁用于产生周期性单元，使得多边形导电元件经耦合以形成导致偶数个小面的带隙。同样地，为维持适当节距，每一导电间隙多边形结构1003j形成基底封闭中空孔1004，其外围壁具有与多边形导电元件相同的小面数目。
[0039]
另外或替代地，在所提供的方法中，使用所公开的系统且在固化及/或烧结最终层之后，每一第j盲孔111j及孔1004同轴。在此上下文中，术语“同轴”意味着每一第j盲孔111j
与孔1004具有共同传播轴。
[0040]
在某些示范性实施方案中，每一第j盲孔111j引发于外部顶层或外部基层且终止于导电接地平面100，指称“盲孔”。
[0041]
尽管本文参考喷墨油墨及其施配系统，但在实施所公开的方法时还考虑其它增材制造(am)方法。在示范性实施方案中，ebg元件同样可由选择性激光烧结(sls)工艺制造，但也可单独或组合使用任何其它适合增材制造工艺(也称为快速原型、快速制造及3d印刷方法)。例如，这些可为直接金属激光烧结(dmls)、电子束熔炼(ebm)、选择性热烧结(shs)或立体光刻(sla)。
[0042]
ebg元件可由任何适合增材制造材料制造，例如(若干)金属粉末(例如银、金、钴、铬、钢、铝、钛及/或镍合金)、(若干)气体雾化金属粉末、(若干)热塑性粉末(例如聚乳酸(pla)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)及/或高密度聚乙烯(hdpe))、(若干)光聚合物树脂(例如uv可固化光聚合物，例如(例如)pmma)、(若干)热固性树脂、(若干)热塑性树脂或实现本文所描述的功能性的任何其它适合材料。
[0043]
取决于金属粒子的类型(例如银、铜、金、铝等)及纵横比(是指金属粒子的长度与其相应厚度或直径之间的比率)，在用于喷墨印刷的导电油墨组合物中，可达到的最大理论导电率可为相同金属的体导电率的分率，例如，与纯块金属相比，在约10％到约90％之间，或在约20％到约80％之间，或在又一实例中在约30％到约70％之间或50％。
[0044]
例如，用于形成第i多边形导电元件110i、导电接地平面100及导电间隙多边形结构1003j的导电材料是银纳米粒子。在本公开的上下文中，纳米粒子被界定为具有低于1微米(例如低于约0.5微米或低于约0.2微米)的体积平均粒径(d
3,2
，其可中心获得适当纵横比，换句话说，r》》1，例如在3:1到10:1之间)的粒子。纳米粒子可有利于喷墨印刷应用以实现低油墨粘度(即使具有非常高导电材料含量或负载)(因此确保超过2d及3d位点渗透阈值)以及防止喷墨印刷头施配器上的喷嘴堵塞。
[0045]
在示范性实施方案中，在用于制造本文所公开的ebg元件的印刷头的上下文中，术语“施配”可用于指定油墨从其滴落的装置的施配操作，例如印刷头充当施配器。施配器可为(例如)用于施配少量液体的设备，包含微阀、压电施配器、连续喷射印刷头、沸腾(气泡喷射)施配器及影响流动通过施配器的流体的温度及性质的其它设备。在示范性实施方案中，术语“印刷头”及术语“施配器”可互换。
[0046]
使用本文所公开的计算机化喷墨印刷系统形成ebg元件的方法可包括提供衬底(例如可剥离衬底，例如薄膜)的步骤。沉积介电油墨的印刷头(及其衍生物；应理解为是指以受控方式在表面上沉积、转移或产生材料的任何装置或技术)可经配置以视需要(换句话说，依据各种工艺参数)提供(若干)墨滴，所述工艺参数例如输送机速度、所要ame子层厚度、是否填充或镀覆盲孔或其组合。
[0047]
用于本文所公开的计算机化喷墨印刷系统中的衬底可为(例如)可移除或可剥离，也可为相对刚性材料，例如玻璃或晶体(例如蓝宝石)，替代地，衬底可为柔性(例如可卷曲)衬底(或薄膜)以允许从ame容易地剥离衬底，例如聚对萘二甲酸乙二酯(pen)、聚酰亚胺(例如dupont的)、硅聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚(四氟乙烯)(ptfe)薄膜等。
[0048]
当在第一或第二印刷头(例如用于烧结导电层)之前或第一或第二印刷头之后使
用本文所公开的计算机化喷墨印刷系统时，可采取其它功能步骤(及因此用于影响这些步骤的构件)。这些步骤可包含(但不限于)：加热步骤(受加热元件(例如卡盘)及/或热空气影响)；光漂白(例如使用uv光源及光掩模)；干燥(例如使用真空区域或加热元件)；(反应性)等离子体沉积(例如使用加压等离子体枪及等离子体束控制器)；交联(例如通过在涂布或用作具有金属前体或纳米粒子的分散剂之前通过将光酸(例如{4-[(2-羟基十四烷基)-氧基]-苯基}-苯基碘酸六氟锑酸盐)添加到聚合物溶液来选择性引发)；退火，或促进氧化还原反应。
[0049]
当使用本文所公开的计算机化喷墨印刷系统时，配制(若干)导电及/或介电油墨组合物可考虑由沉积工具施加的要求(如果有)及(任选地可移除)衬底的表面特性(例如亲水或疏水中的至少一者及表面能)。例如，使用具有压电头的喷墨印刷，导电油墨及/或介电油墨的粘度(在20℃测量)可(例如)不低于约5cp(例如不低于约8cp或不低于约10cp)且不高于约30cp(例如不高于约20cp或不高于约15cp)。导电油墨及/或介电油墨可各自经配置(例如配制)以具有约25mn/m到约35mn/m之间的动态表面张力(是指在印刷头孔径处形成喷墨墨滴时的表面张力)，例如在约50ms的表面时效及在25℃由最大气泡压力张力测定法测量的约29mn/m到约31mn/m之间。动态表面张力可经公式化以提供约100
°
到约165
°
之间的与可剥离衬底或(若干)介电层的接触角。
[0050]
在示范性实施方案中，用于形成ebg元件的喷墨油墨系统组合物及方法可通过(例如)在衬底或任何后续层上方的预定距离处在两个(x-y)(应理解，印刷头也可在z轴上移动)维度上操纵印刷头(或衬底/卡盘)时将本文所提供的液体喷墨墨滴从孔口一次一滴排出来图案化。用于本文所描述的方法中的所提供喷墨印刷头可提供等于或小于约3μm到约10,000μm的最小层薄膜厚度。
[0051]
在示范性实施方案中，导电油墨及/或介电油墨的每一液滴的体积可在从0.5微微升(pl)到300pl的范围内(例如1pl到4pl)且取决于驱动脉冲的强度及油墨的性质。排出单个液滴的波形可为10v到约70v脉冲或约16v到约20v，且可以约5khz到约500khz之间的频率排出。
[0052]
另外，本文所描述的介电油墨组合物可具有连续相，其包括：交联剂、共单体、共低聚物、共聚合物或包括前述中的一或多者的组合物。同样地，可通过使聚合物与将在主链上形成自由基的试剂接触来诱发低聚物及/或聚合物主链形成交联，从而允许交联位点。在示范性实施方案中，交联剂、共单体、共低聚物、共聚合物或包括前述中的一或多者的组合物可为一部分，或经配置以在连续相内形成溶液、乳液、凝胶或悬浮液。
[0053]
在示范性实施方案中，使用用于形成ebg元件的所公开方法制造的ame(fpc及hdi电路)中使用的连续相可包括：多官能丙烯酸酯单体、低聚物、聚合物或其组合；交联剂；及自由基光引发剂，且可部分或完全溶解于连续相中。
[0054]
可使用引发剂(例如过氧化苯甲酰(bp)及其它含过氧化物的化合物)引发介电树脂主链聚合。本文所使用的术语“引发剂”一般是指引发化学反应的物质，具体来说，引发聚合的任何化合物，或产生引发聚合的反应性物种，包含(例如但不限于)共引发剂及/或(若干)光引发剂。
[0055]
在另一示范性实施方案中，用于油墨组合物中的介电树脂包括能够使用光引发剂经历光引发的聚合物的活性及/或活组分。能够经历光引发的此活单体、活低聚物、活聚合
物或其组合可为(例如)多官能丙烯酸酯，例如可为选自由以下组成的群组的多官能丙烯酸酯的多官能丙烯酸酯：1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、双酚-a-二缩水甘油醚二丙烯酸酯、羟基新戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化双酚-a-二缩水甘油醚二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、三(2-丙烯酰氧乙基)异氰尿酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇五丙烯酸酯及季戊四醇六丙烯酸酯。
[0056]
可与本文所描述的多官能团丙烯酸酯一起使用的光引发剂可为(例如)自由基光引发剂。这些自由基光引发剂可为来自(例如)汽巴精化化学(cibaspecialty chemical)的500及1173、819、184、tpo-l(乙基(2,4,6-三甲基苯甲酰)苯基膦酸酯)二苯甲酮及苯乙酮化合物及其类似者。例如，自由基光引发剂可为阳离子光引发剂，例如混合三芳基磺酰六氟锑酸盐。用于本文所描述的活性连续相中的自由基光引发剂的另一实例可为2-异丙基硫杂蒽酮。
[0057]
在示范性实施方案中，术语“活单体”、“活低聚物”、“聚合物”或其对应物(例如共单体)组合是指单体、单体的短基团或具有能够形成自由基反应的至少一个官能基团的聚合物(换句话说，反应可持续且未以其它方式由端基终止)。
[0058]
用于形成ebg元件的本文所描述的组合物、系统及方法中使用的交联剂可为(例如)一级或二级多胺及其加成物，或在另一实例中，可为酸酐、聚酰胺、c
4-c
30
聚氧化烯，其中亚烷基各自独立包括2个到6个碳原子或包括前述中的一或多者的组合物。
[0059]
导电及/或介电油墨组合物可各自需要存在表面活性剂及任选地助表面活性剂。表面活性剂及/或助表面活性剂可为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及两亲共聚物，例如嵌段共聚物。
[0060]
此外，整个介电(绝缘)层部分可具有大体上均匀厚度，从而产生用于接收额外导电电路图案的大体上平面(例如平坦)表面。介电层可为uv可固化粘合剂或其它聚合物材料。例如，介电油墨包括uv可固化聚合物。其它介电聚合物例如为聚酯(pes)、聚乙烯(pe)、聚乙烯醇(pvoh)及聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp，水溶性且可有利于不堵塞印刷头孔口)。其它介电材料可为光致抗蚀聚合物(例如基于su-8的聚合物、聚合物衍生陶瓷或其组合)且也可使用共聚合物。
[0061]
在示范性实施方案中，固化步骤与烧结步骤分开且相异。因此，在某些示范性实施方案中，通过使印刷介电图案暴露于约196nm到约400nm之间(例如约300nm到约400nm之间或约350nm到约380nm之间)的预定波长的电磁辐射来影响固化。相反地，通过使印刷导电图案暴露于聚焦热源(例如ir聚焦灯或可操作以依循导电图案的激光束)来影响烧结。
[0062]
用于实施本文所提供的方法的喷墨系统可进一步包括计算机辅助制造(“cam”)模块，模块包括与上面存储有用于制造电磁带隙(ebg)元件的计算机可读介质(crm)的非暂时性存储器存储装置通信的数据处理器(例如中央处理模块(cpm))，crm包括经配置以在由至少一个处理器执行时使得至少一个处理器执行以下步骤的一组可执行指令：接收表示ebg
元件的3d可视化文件；产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；从库获得表示ebg元件的第一印刷层的第一文件，第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；使用第一印刷头来形成对应于第一层中的介电油墨的图案，第一印刷头可操作以施配介电油墨、包含在制品内与至少一个处理器通信；使用包含在制品内与至少一个处理器通信的电磁辐射源来固化对应于第一层中的介电油墨的图案；使用第二印刷头来形成对应于第一层中的导电油墨的图案，第二印刷头可操作以施配导电油墨、包含在制品内与至少一个处理器通信；使用包含在制品内与至少一个处理器通信的聚焦热源来烧结对应于第一层中的导电油墨的图案；从库获得表示用于印刷ebg元件的后续层的后续文件；后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：后续层中的介电油墨及导电油墨；重复形成对应于后续层中的介电油墨的图案的步骤到烧结对应于后续层中的导电油墨的图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，ebg元件经配置以包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于介电介质的顶面安置的基面且在介电介质的顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，间隙多边形结构从导电接地平面的顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中盲孔与孔同轴安置。
[0063]
因此，cam模块可包括：2d文件库，其存储从ebg元件的3d可视化文件导出的文件。本文所使用的术语“库”是指从3d可视化文件导出的2d层文件的集合，含有印刷每一导电及介电图案所需的信息，其可由数据收集应用程序(其可由计算机可读介质执行)存取及使用。cam进一步包括：至少一个处理器，其与库通信；非暂时性存储装置，其存储用于由处理器执行的一组操作指令；一或若干微机械喷墨印刷头，其与处理器及库通信；及印刷头(或若干印刷头)接口电路，其与2d文件库、非暂时性存储装置及一或若干微机械喷墨印刷头通信，2d文件库可操作以将特定于功能(印刷)层的操作参数提供到印刷机。
[0064]
在某些示范性实施方案中，库包括仅表示介电图案的文件、仅表示导电图案的文件(例如，用于形成每一第i多边形导电元件110i)或包括介电及导电图案两者的层文件。在包括介电及导电图案两者的层中，由包含在系统内、存储在存储器存储装置上的可执行指令组产生的元文件将进一步优先化哪个图案将先印刷及固化或烧结序列。
[0065]
表示ebg元件的3d可视化文件可为odb、odb++、.asm、stl、iges、step、catia、solidworks、autocad、creo、3d studio、gerber、rhino、altium、orcad、包括前述中的一或多者的文件；且其中表示至少一个大体上2d层(且上载到库)的文件可为(例如)jpeg、gif、tiff、bmp、pdf文件或包括前述中的一或多者的组合。
[0066]
另外，计算机程序可包括用于实施本文所描述的方法的步骤的程序代码构件以及包括存储在可由计算机读取的介质上的程序代码构件的计算机程序产品。用于本文所描述的方法中的(若干)非暂时性存储装置可为各种类型的非易失性存储器装置或存储装置中的任一者(换句话说，在无电源存在时不丢失其上信息的存储器装置)。术语“存储器装置”旨在涵盖安装介质(例如cd-rom、软盘或磁带装置)或非易失性存储器，例如磁性介质，例如硬盘机、光学存储器或rom、eprom、flash等。存储器装置还可包括其它类型的存储器或其组
合。另外，存储器介质可位于其中执行程序的第一计算机(例如所提供的3d喷墨印刷机)中，及/或可位于经由网络(例如因特网)连接到第一计算机的第二不同计算机中。在后一例子中，第二计算机可进一步将程序指令提供到第一计算机用于执行。术语“存储器装置”还可包含可驻留于不同位置中(例如在经由网络连接的不同计算机中)的两个或更多个存储器装置。因此，例如，位图库可驻留于远离耦合到所提供的3d喷墨印刷机的cam模块的存储器装置上，且可由所提供的3d喷墨印刷机存取(例如，通过广域网)。
[0067]
术语“模块”的使用不隐含作为模块的部分描述或主张的组件或功能性全部配置于(单个)共同封装中。其实，模块的各种组件中的任一者或全部(无论控制逻辑还是其它组件)可组合于单个封装中或单独维持且可进一步分布于多个分组或封装中或跨多个(远程)位置及装置分布。此外，在某些示范性实施方案中，术语“模块”是指单片或分布式硬件单元。
[0068]
本文中所使用的术语“包括”及其衍生词旨在为开放式术语，其特指存在所述特征、元件、组件、群组、整体及/或步骤，但不排除存在其它未述特征、元件、组件、群组、整体及/或步骤。前述也适用于具有类似含义的用语，例如术语“包含”、“具有”及其衍生词。
[0069]
除非另有明确说明，否则从以下讨论明白，应了解，在整个说明书讨论中，利用例如“处理”、“加载”、“通信”、“检测”、“计算”、“确定”、“分析”或其类似者的术语是指计算机或运算系统类似电子运算装置将表示为物理(例如晶体管架构)的数据操纵及/或变换为类似表示为物理结构(换句话说，树脂或金属)层的其它数据的动作及/或工艺。
[0070]
与ame(包含用于方法、程序及库中的本文所描述的待制造内建被动及嵌入式主动组件)相关联的计算机辅助设计/计算机辅助制造(cad/cam)产生的信息可基于经转换cad/cam数据报可为(例如)iges、dxf、dwg、dmis、nc文件、文件、stl、eprt文件、odb、odb++、.asm、stl、iges、step、catia、solidworks、autocad、proe、3d studio、gerber、rhino、altium、orcad、eagle文件或包括前述中的一或多者的封装。另外，附加到图形对象的属性转移制造所需的元信息且可精确界定pcb。因此且在示范性实施方案中，使用预处理算法，将本文所描述的dwg、dxf、stl、eprt asm及其类似者转换为2d文件。
[0071]
本文所公开的所有范围包含端点，且端点可彼此独立组合。“组合”包含掺合物、混合物、合金、反应产物及其类似者。本文中的术语“一”及“所述”不表示数量限制，而是应被解释为涵盖单数及复数两者，除非本文另有指示或与上下文明确矛盾。本文所使用的前缀“(若干)”旨在包含其修饰的术语的单数及复数，从而包含一或多个所述术语(例如，(若干)元件包含一或多个元件)。
[0072]
本说明书中参考“一个示范性实施方案”、“另一示范性实施方案”、“示范性实施方案”等(如果存在)意味着结合示范性实施方案描述的特定元件(例如特征、结构及/或特性)包含在本文所描述的至少一个示范性实施方案中，且可或可不存在于其它示范性实施方案中。另外，应理解，所描述的元件可在各种示范性实施方案中以任何适合方式组合。
[0073]
本文所公开的所有范围包含端点，且端点可彼此独立组合。此外，本文中的术语“第一”、“第二”及其类似者不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于表示元件彼此区分。
[0074]
同样地，术语“约”意味着量、大小、配方、参数及其它数量及特性不且无需准确，而是可视需要近似及/或更大或更小以反映容限、换算因子、舍入、测量误差及其类似者及所
属领域的技术人员已知的其它因子。一般来说，量、大小、配方、参数或其它数量或特性是“约”或“近似”，无论是否明确如此说明。
[0075]
因此，且在示范性实施方案中，本文提供一种制造电磁带隙(ebg)元件的计算机化方法，其包括：提供喷墨印刷系统，所述喷墨印刷系统包括：第一印刷头，其经设定大小及配置以施配介电油墨组合物；第二印刷头，其经设定大小及配置以施配导电油墨组合物；输送机，其可操作地耦合到所述第一印刷头及所述第二印刷头，所述输送机经配置以将衬底输送到所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者；及计算机辅助制造(“cam”)，其具有中央处理模块(cpm)，与所述输送机及所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者通信，所述cpm进一步包括：至少一个处理器，其与上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质通信，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使得所述cpm通过实施包括以下的步骤来控制所述喷墨印刷系统：接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；及产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；接收表示所述ebg元件的所述3d可视化文件；产生表示用于印刷的所述大体上2d层的所述文件库；提供所述介电油墨组合物及所述导电油墨组合物；从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述介电油墨及所述导电油墨；使用所述第一印刷头来形成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；使用所述第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；重复使用所述第一印刷头来形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置；及移除所述衬底，其中(i)步骤：使用cpm，产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，其进一步包括：针对表示介电油墨图案的大体上2d层的每一文件，产生导电油墨图案文件的子库，子库中的每一导电油墨图案文件表示用于印刷的大体上2d层，及元文件，其具有以下中的至少一者：印刷顺序、与子库导电文件相关联的介电油墨图案文件的大体上2d层的文件的标识符以及关于印刷速度的指令，其中在固化及/或烧结最终层时(ii)每一小面壁在介电内基底延伸到预定深度u，(iii)每一多边形导电元件与相邻导电元件间隔预定距离t1，(iv)每一多边形间隙结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸到所述多边形间隙结构的所述顶面与所述相关联多边形导电元件的所述基面之间的预定间隙g1，(v)g1可操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率下限，(vi)u及t1可一起操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限，(vii)
每一多边形导电元件的至少一个小面壁进一步包括彼此以预定竖直距离安置的一对横向延伸且竖直重叠的相同平板，其中嵌入所述介电介质内的所述一对平板横向延伸以覆盖到所述相邻多边形导电元件的所述距离的一部分；且互补平板从与具有所述一对横向延伸的相同平板的所述小面壁直径相对的小面壁横向延伸，其中相邻多边形导电元件经布置使得所述互补平板以预定间隙g2交错安置于所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板之间且与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠，所述预定间隙g2介于所述互补平板的上表面与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的上平板的下表面之间，(viii)g2可操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限，(ix)所述互补平板与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠占所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的表面积的约60％到约99％之间，及(x)所述间隙多边形结构具有与所述多边形导电元件相同的小面数目。
[0076]
在另一示范性实施方案中，本文提供一种电磁带隙(ebg)元件，其包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置，其中(xi)每一小面壁在介电内基底延伸到预定深度u，(xii)每一多边形导电元件与相邻导电元件间隔预定距离t1，(xiii)每一多边形间隙结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸到所述多边形间隙结构的所述顶面与所述相关联多边形导电元件的所述基面之间的预定间隙g1，(xiv)g1可操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率下限，(xv)l及t可一起操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限，其中(xvi)每一多边形导电元件的至少一个小面壁进一步包括彼此以预定竖直距离安置的一对横向延伸且竖直重叠的相同平板，其中嵌入所述介电介质内的所述一对平板横向延伸以覆盖到所述相邻多边形导电元件的所述距离的一部分；及互补平板从与具有所述一对横向延伸的相同平板的所述小面壁直径相对的小面壁横向延伸，其中相邻多边形导电元件经布置使得所述互补平板以预定间隙g2交错安置于所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板之间且与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠，所述预定间隙g2介于所述互补平板的上表面与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的上平板的下表面之间，其中(xvii)g2可操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限，其中(xviii)所述互补平板与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠占所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的表面积的约60％到约99％之间，且其中(xix)所述间隙多边形结构具有与所述多边形导电元件相同的小面数目。
[0077]
在又一示范性实施方案中，本文提供一种制品，其包括上面存储有用于制造电磁带隙(ebg)元件的计算机可读介质(crm)的非暂时性存储器存储装置，所述crm包括经配置以在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行以下步骤的一组可执行指令：接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；使用第一印刷头来形
成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案，所述第一印刷头与至少一个处理器通信、可操作以施配介电油墨、包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信；使用包含在所述制品内与所述至少一个处理器通信的电磁辐射源来固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；使用第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案，所述第二印刷头可操作以施配导电油墨、与所述至少一个处理器通信；使用与所述至少一个处理器通信的聚焦热源来烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；重复形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件经配置以包括：导电接地平面，其具有顶面及基面；介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对的小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；及多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置，其中(xx)在产生具有多个文件的文件库时，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，所述一组可执行指令经进一步配置以在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器：针对表示介电油墨图案的大体上2d层的每一文件，产生导电油墨图案文件的子库，子库中的导电油墨图案的每一文件表示用于印刷的大体上2d层，及元文件，其具有以下中的至少一者：印刷顺序、与子库导电文件相关联的介电油墨图案文件的大体上2d层的文件的标识符，以及关于印刷速度的指令。
[0078]
上述实例及描述当然仅供说明，且绝不旨在限制所公开的技术。所属领域的技术人员应了解，所公开的技术可以各种方式实施以相较于上述技术采用多于一种技术，其所有不超出本发明的范围。

技术特征：
1.一种制造电磁带隙(ebg)元件的计算机化方法，其包括：a.提供喷墨印刷系统，所述喷墨印刷系统包括：i.第一印刷头，其经设定大小及配置以施配介电油墨组合物；ii.第二印刷头，其经设定大小及配置以施配导电油墨组合物；iii.输送机，其能够操作地耦合到所述第一印刷头及所述第二印刷头，所述输送机经配置以将衬底输送到所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者；以及iv.计算机辅助制造(“cam”)，其具有中央处理模块(cpm)，与输送机及所述第一印刷头及所述第二印刷头中的每一者通信，所述cpm进一步包括：至少一个处理器，其与上面存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质通信，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使得所述cpm通过实施包括以下的步骤来控制所述喷墨印刷系统：接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；及产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；b.接收表示所述ebg元件的所述3d可视化文件；c.产生表示用于印刷的所述大体上2d层的所述文件库；d.提供所述介电油墨组合物及所述导电油墨组合物；e.从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述介电油墨及所述导电油墨；f.使用所述第一印刷头来形成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；g.固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；h.使用所述第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；i.烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；j.从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；k.重复使用所述第一印刷头来形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件包括：i.导电接地平面，其具有顶面及基面；ii.介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；iii.多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；以及iv.多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置；以及l.移除所述衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，每一小面壁基底延伸到所述介电介质内的预定深度u。3.根据权利要求2所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，每一多边形导
电元件与相邻导电元件间隔预定距离t1。4.根据权利要求3所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，每一多边形间隙结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸到所述多边形间隙结构的所述顶面与相关联多边形导电元件的所述基面之间的预定间隙g1。5.根据权利要求4所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，g1能够操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率下限。6.根据权利要求4所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，u及t1能够一起操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限。7.根据权利要求1所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后：a.每一多边形导电元件的至少一个小面壁进一步包括彼此以预定竖直距离安置的一对横向延伸且竖直重叠的相同平板，其中嵌入所述介电介质内的所述一对平板横向延伸以覆盖到相邻多边形导电元件的距离的一部分；且b.互补平板从与具有所述一对横向延伸的相同平板的所述小面壁直径相对的小面壁横向延伸，其中相邻多边形导电元件经布置使得所述互补平板以预定间隙g2交错安置于所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板之间且与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠，所述预定间隙g2介于所述互补平板的上表面与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的上平板的下表面之间。8.根据权利要求7所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，g2能够操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限。9.根据权利要求7所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，所述互补平板与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠占所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的表面积的约60％到约99％之间。10.根据权利要求1所述的方法，其中在固化及/或烧结所述最终层之后，所述间隙多边形结构具有与所述多边形导电元件相同的小面数目。11.根据权利要求1所述的方法，其中步骤：使用所述cpm，产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，其进一步包括：针对表示介电油墨图案的所述大体上2d层的每一文件，产生导电油墨图案文件的子库，所述子库中的每一导电油墨图案文件表示用于印刷的大体上2d层，及元文件，其具有以下中的至少一者：印刷顺序、与子库导电文件相关联的介电油墨图案文件的大体上2d层的文件的标识符以及关于印刷速度的指令。12.一种电磁带隙(ebg)元件，其包括：a.导电接地平面，其具有顶面及基面；b.介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；c.多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；以及d.多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，
其中所述盲孔与所述孔同轴安置。13.根据权利要求12所述的ebg元件，其中每一小面壁基底延伸到所述介电介质内的预定深度u。14.根据权利要求13所述的ebg元件，其中每一多边形导电元件与相邻导电元件间隔预定距离t1。15.根据权利要求14所述的ebg元件，其中每一多边形间隙结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸到所述多边形间隙结构的所述顶面与相关联多边形导电元件的所述基面之间的预定间隙g1。16.根据权利要求15所述的ebg元件，其中g1能够操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率下限。17.根据权利要求15所述的ebg元件，其中l及t能够一起操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限。18.根据权利要求12所述的ebg元件，其中：a.每一多边形导电元件的至少一个小面壁进一步包括彼此以预定竖直距离安置的一对横向延伸且竖直重叠的相同平板，其中嵌入所述介电介质内的所述一对平板横向延伸以覆盖到相邻多边形导电元件的距离的一部分；且b.互补平板从与具有所述一对横向延伸的相同平板的所述小面壁直径相对的小面壁横向延伸，其中相邻多边形导电元件经布置使得所述互补平板以预定间隙g2交错安置于所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板之间且与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠，所述预定间隙g2介于所述互补平板的上表面与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的上平板的下表面之间。19.根据权利要求18所述的ebg元件，其中g2能够操作以界定由所述ebg元件阻挡的预定频率上限。20.根据权利要求18所述的ebg元件，其中所述互补平板与所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板重叠占所述一对横向延伸且竖直重叠的相同平板的表面积的约60％到约99％之间。21.根据权利要求12所述的ebg元件，其中所述间隙多边形结构具有与所述多边形导电元件相同的小面数目。22.一种制品，其包括上面存储有用于制造电磁带隙(ebg)元件的计算机可读介质(crm)的非暂时性存储器存储装置，所述crm包括经配置以在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行以下步骤的一组可执行指令：a.接收表示所述ebg元件的3d可视化文件；b.产生具有多个文件的文件库，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，及至少表示用于印刷的所述大体上2d层中的每一者的印刷顺序的元文件；c.从所述库获得表示所述ebg元件的第一印刷层的第一文件，所述第一文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：介电油墨及导电油墨；d.使用第一印刷头来形成对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案，所述第一印刷头与所述至少一个处理器通信、能够操作以施配介电油墨、包含在所述制品
内与所述至少一个处理器通信；e.使用与所述至少一个处理器通信的电磁辐射源来固化对应于所述第一层中的所述介电油墨的所述图案；f.使用第二印刷头来形成对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案，所述第二印刷头能够操作以施配导电油墨、与所述至少一个处理器通信；g.使用与所述至少一个处理器通信的聚焦热源来烧结对应于所述第一层中的所述导电油墨的所述图案；h.从所述库获得表示用于印刷所述ebg元件的后续层的后续文件；所述后续文件包括表示以下中的至少一者的图案的印刷指令：所述后续层中的所述介电油墨及所述导电油墨；i.重复形成对应于所述后续层中的所述介电油墨的所述图案的步骤到烧结对应于所述后续层中的所述导电油墨的所述图案的步骤，其中在固化及/或烧结最终层之后，所述ebg元件经配置以包括：i.导电接地平面，其具有顶面及基面；ii.介电介质，其具有安置于所述导电接地平面上的基面及顶面；iii.多个多边形导电元件，其各自具有顶面及相邻于所述介电介质的所述顶面安置的基面且在所述介电介质的所述顶面上彼此间隔，每一多边形导电元件进一步包括基底延伸的至少两个相对小面壁，其中每一导电元件通过盲孔耦合到所述导电接地平面；以及iv.多个间隙多边形结构，其各自与多边形导电元件相关联且具有顶面，所述间隙多边形结构从所述导电接地平面的所述顶面向顶延伸，其中每一间隙多边形结构界定同心孔，其中所述盲孔与所述孔同轴安置。23.根据权利要求22所述的制品，其中：在产生具有多个文件的文件库时，每一文件表示用于印刷所述ebg元件的大体上2d层，所述一组可执行指令进一步经配置以在由至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器：针对表示介电油墨图案的所述大体上2d层的每一文件，产生导电油墨图案文件的子库，所述子库中的每一导电油墨图案文件表示用于印刷的大体上2d层，及元文件，其具有以下中的至少一者：印刷顺序、与子库导电文件相关联的介电油墨图案文件的大体上2d层的文件的标识符以及关于印刷速度的指令。

技术总结
本公开涉及用于形成电磁带隙(EBG)元件的结构及方法。具体来说，本公开涉及用于通过更改EBG结构的覆板以及接地平面两者来增材制造具有周期性单元结构的电子蘑菇型EBG元件以能够在非常宽的频率范围内，例如在500MHz到约30GHz之间减小占据面积及增大带隙范围的方法。法。法。


技术研发人员：山田實
受保护的技术使用者：维纳米技术公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/10/5