JP2021040005A - テラヘルツ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の目的は、利得の向上を図ることができるテラヘルツ装置を提供することにある。
(第1実施形態)
図1〜図9は、本開示の第1実施形態にかかるテラヘルツ装置10を示している。詳細には、図1及び図2は、テラヘルツ装置10の斜視図である。図3は、テラヘルツ装置の断面構造を説明するための端面図であり、図7の3−3線端面図に相当する。図4は、テラヘルツ素子の正面図であり、図5は能動素子及びその周辺を模式的に示す端面図であり、図6は図5の部分拡大図である。図7は、図3の7−7線断面図であり、図8は図7の8−8線断面図である。図9は、テラヘルツ装置の下面図である。なお、図示の都合上、図7においては、導電部80,90についてはハッチングを省略して示す。
テラヘルツ素子20は、テラヘルツ帯の電磁波と電気エネルギーとの変換を行う素子である。なお、電磁波とは、光及び電波のいずれか一方あるいは両方の概念を含むものとする。テラヘルツ素子20は、発振することによって、入力される電気エネルギーをテラヘルツ帯の電磁波に変換する。これにより、テラヘルツ素子20は、電磁波(換言すればテラヘルツ波)を発生させる。テラヘルツ素子20が発生させる電磁波の周波数(発振周波数)は、例えば0.1Thz〜10Thzである。
図3に示すように、本実施形態のテラヘルツ素子20は、素子裏面22が上方を向いた状態(換言すれば素子主面21が下方を向いた状態)で配置されている。素子主面21は、素子裏面22よりも装置裏面12の近くに配置されており、素子裏面22は、素子主面21よりも装置主面11の近くに配置されている。
素子基板31は、半導体からなり、半絶縁性を有する。素子基板31を構成する半導体は、例えば、InP(リン化インジウム)である。
本実施形態では、素子基板31は矩形板状であり、例えば平面視において正方形状である。素子主面21及び素子裏面22は素子基板31の主面及び裏面であり、両素子側面23〜26は素子基板31の側面である。
素子基板31上には、半導体層41aが形成されている。半導体層41aは、例えばGaInAsによって形成されている。半導体層41aには、n型不純物が高濃度にドープされている。
GaInAs層43a上には、AlAs層44aが積層されており、AlAs層44a上にはInGaAs層45が積層されており、InGaAs層45上にはAlAs層44bが積層されている。これらAlAs層44aとInGaAs層45とAlAs層44bとによってRTD部が構成されている。
図6に示すように、素子導通部33b,34bの先端部33ba,34baは、z方向から見て能動素子32と重なっており、能動素子32と電気的に接続されている。具体的には、第1素子導通部33bの先端部33baは、GaInAs層41b上に位置しており、GaInAs層41bに接している。
図1及び図2に示すように、封止材50は直方体形状である。例えば、封止材50は、x方向を長手方向としy方向を短手方向とし、z方向を高さ方向とする直方体形状である。封止材50は、テラヘルツ装置10の外郭を構成している。本実施形態では、封止材50の主面が装置主面11を構成しており、封止材50の裏面が装置裏面12を構成している。そして、封止材50の各側面が装置側面13〜16を構成している。
反射膜60は、テラヘルツ素子20にて発生する電磁波を一方向に向けて反射させるものである。反射膜60は、テラヘルツ素子20にて発生する電磁波を反射する材料で形成されており、例えばCuなどの金属又は合金で形成されている。反射膜60は、一層構造でもよいし、多層構造でもよい。
支持基板100は、例えば単結晶材料である半導体材料からなり、本実施形態においては、Siの単結晶材料である。本実施形態における支持基板100の厚さは、例えば725〜775μm程度である。なお、支持基板100は、Siウエハに限定されず、例えばガラス基板であってもよい。
次に本実施形態の作用について説明する。
(1−1)テラヘルツ装置10は、電磁波を発生させるテラヘルツ素子20と、テラヘルツ素子20と対向する位置に設けられ、電磁波を一方向(本実施形態では上方)に向けて反射させる反射膜60と、テラヘルツ素子20及び反射膜60を封止する封止材50と、を備える。
(1−17)テラヘルツ素子20は、発振点P1を有する素子主面21と、素子主面21とは反対側の面である素子裏面22と、を有する。テラヘルツ素子20は、素子主面21が反射膜60を向いた状態で封止材50に封止されている。この構成によれば、発振点P1から発生した電磁波は、テラヘルツ素子20内を通ることなく、反射膜60に向けて伝搬する。これにより、電磁波が反射膜60に到達し易いため、反射膜60を用いて電磁波を好適に反射させることができる。これにより、利得の更なる向上を図ることができる。
第1実施形態のテラヘルツ装置10の変更例を以下に示す。ただし、下記変更例は、技術的に矛盾が生じない限り、他の実施形態に適用してもよいし、変更例同士を組み合わせてもよい。
例えば、図31及び図32に示すように、第1素子側テーパ部141は、片側テーパ形状でもよい。具体的には、第1素子側テーパ部141は、y方向に対して直交した第1素子側フラット面142と、第1接続本体部121から第1素子対向部81aに向かうにつれて第1素子側フラット面142から離れるように傾斜した第1素子側傾斜面143と、を有する構成であってもよい。
図36〜図40を参照して、第2実施形態のテラヘルツ装置10について説明する。以下の説明において、第1実施形態のテラヘルツ装置10と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施形態のテラヘルツ装置10の製造方法は、各接合部84,85,94,95を形成する工程と第2封止工程との間に、保護ダイオード181,182を実装する工程を含む。
そして、図40に示すように、第2封止工程では、保護ダイオード181,182ごと第2封止層111を形成する。これにより、保護ダイオード181,182が封止材50に封止される。
(2−1)テラヘルツ装置10は、テラヘルツ素子20に対して並列接続された保護ダイオード181,182を備える。この構成によれば、例えば静電気等に起因してテラヘルツ素子20の両端に高電圧が印加された場合には、保護ダイオード181,182を経由して電流を流すことが可能となる。これにより、テラヘルツ素子20に過度な電流が流れることを抑制できるため、テラヘルツ素子20を保護できる。
図41及び図42を参照して、第3実施形態のテラヘルツ装置10について説明する。以下の説明において、第1実施形態のテラヘルツ装置10と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
(3−1)両電極71,72は、装置裏面12のうちz方向から見て反射膜60に対してx方向の両側に設けられており、両導電部190,200はz方向から見てテラヘルツ素子20から互いに離れるように延びており、発振点P1に対してx方向に対して対称配置されている。これにより、両導電部80,90が非対称であることに起因する電磁波の放射モードへの悪影響を抑制できる。
第3実施形態のテラヘルツ装置10の変更例を以下に示す。ただし、下記変更例は、技術的に矛盾が生じない限り、他の実施形態に適用してもよいし、変更例同士を組み合わせてもよい。
図46及び図47を参照して、第4実施形態のテラヘルツ装置10について説明する。以下の説明において、第1実施形態のテラヘルツ装置10と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
具体的に説明すると、テラヘルツ素子20は、装置裏面12に向けて凸となるように湾曲している反射膜60の内側に配置された状態で封止材50に封止されている。この場合、テラヘルツ素子20は、封止材50内におけるz方向の中央部又はそれよりも装置裏面12側に配置されてもよい。本実施形態では、素子主面21は反射膜60を向いている。この場合、素子裏面22が上方(換言すれば装置主面11)を向いている。
本実施形態の導電部251,252は、電極71,72からテラヘルツ素子20に向けて起立した柱状である。導電部251,252は、反射膜60に形成された貫通孔253,254を通って反射膜60の内側に入り込んでいる。両導電部251,252は、x方向に離間して配列されている。
両電極71,72から電圧が印加されることにより、テラヘルツ素子20から電磁波が発生する。発振点P1が副反射膜250側とは反対側に配置されている本実施形態では、発振点P1から発生した電磁波は、テラヘルツ素子20内(換言すれば素子基板31)内を伝搬して副反射膜250に向けて出力される。当該電磁波は、副反射膜250によって反射された後、反射膜60によって更に反射されて、一方向としての上方に向けて出力(照射)される。つまり、テラヘルツ素子20にて発生した電磁波は、副反射膜250を介して反射膜60に伝搬し、反射膜60によって一方向に向けて反射される。
(4−1)テラヘルツ装置10は、反射膜60とは別に封止材50に封止されている副反射器としての副反射膜250を備える。主反射器としての反射膜60は、装置裏面12に向けて凸となるように湾曲している。テラヘルツ素子20は、反射膜60の内側に配置されており、副反射膜250は、テラヘルツ素子20及び反射膜60に対して対向している。副反射膜250は、テラヘルツ素子20から発生した電磁波を反射膜60に向けて反射させ、反射膜60は、副反射膜250から伝搬された電磁波を一方向(例えば上方)に向けて反射させる。この構成によれば、(1−1)の効果を奏する。また、テラヘルツ素子20が反射膜60の内側に配置されているため、テラヘルツ装置10の小型化を図ることができる。
(4−4)副反射膜250は、z方向から見たテラヘルツ素子20の投影領域内に配置されている。仮に副反射膜250が上記投影領域外に配置されている場合、反射膜60によって反射された電磁波は、テラヘルツ素子20と副反射膜250とによって阻害されることになる。これに対して、上記投影領域内に副反射膜250が配置されていることにより、反射膜60によって反射された電磁波が副反射膜250によって阻害されることを抑制できる。これにより、副反射膜250に起因する電磁波の遮断(ブロッキング)を抑制できる。
第4実施形態のテラヘルツ装置10の変更例を以下に示す。ただし、下記変更例は、技術的に矛盾が生じない限り、他の実施形態に適用してもよいし、変更例同士を組み合わせてもよい。
上記各実施形態は本開示に関するテラヘルツ装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関するテラヘルツ装置は、上記各実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記各実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、又は上記各実施形態に新たな構成を付加した形態である。なお、説明の便宜上、以下の変更例では、基本的には第1実施形態を用いて説明するが、技術的な矛盾が生じない限り、他の実施形態にも適用できる。
また、素子側導電部81,91がはみ出し部81b,91bを有していない構成でもよい。この場合、電極側導電部83,93(第1平坦部83a,93a)を反射膜60と重なる位置まで延出させて、反射膜60と重なる位置にて両者を接合するとよい。この構成においては、電極側導電部83,93と反射膜60とが短絡しないように、第1平坦部83a,93aと反射膜60とに高低差を設けるとよい。
・図49に示すように、放熱電極73を省略し、電極71,72の一部が反射膜60と重なってもよい。例えば、電極71,72は、装置裏面12においてz方向から見て反射膜60に重なる部分と反射膜60に重ならない部分とに跨って形成されていてもよい。これにより、コンタクト面積を大きくすることができる。この場合、両電極71,72はy方向に対向配置されている。
・導電部80,90は、反射膜60に対してx方向ではなくy方向にはみ出していてもよいし、x方向及びy方向の双方にはみ出していてもよい。電極71,72についても同様である。
・封止材50の具体的な材料は、電磁波を透過するものであれば任意に変更可能である。例えば、封止屈折率n2が空気の屈折率である「1」よりも低いものであってもよいし、素子屈折率n1よりも高いものでもよい。
・反射膜60によって反射される電磁波の向き(すなわち一方向)は、任意である。また、反射膜60は、全体として一方向に反射させるものであればよく、反射膜60によって反射された全ての電磁波の向きが必ずしも揃っている必要はない。例えば反射膜60によって反射された電磁波に、上記一方向に対して傾斜しているものが含まれていてもよい。
11…装置主面
12…装置裏面
20…テラヘルツ素子
21…素子主面
22…素子裏面
31…素子基板
32…能動素子
33a,34a…パッド
35…素子反射層
50…封止材
60…反射膜
71…第1電極(電極)
72…第2電極(電極)
73…放熱電極
80,190,251…第1導電部(導電部)
81,191…第1素子側導電部(素子側導電部)
81a,191a…第1素子対向部(素子対向部)
81b,123,191b…第1はみ出し部(はみ出し部)
81c,120,191c,210…第1接続部(接続部)
82…第1バンプ(バンプ)
83,193…第1電極側導電部(電極側導電部)
83a…第1平坦部
83b…第2平坦部
83c…傾斜部
84,194…第1素子側接合部(素子側接合部)
85,195…第1電極側接合部(電極側接合部)
90,200,252…第2導電部(導電部)
91,201…第2素子側導電部(素子側導電部)
91a,201a…第2素子対向部(素子対向部)
91b,133,201b…第2はみ出し部(はみ出し部)
91c,130,201c,220…第2接続部(接続部)
92…第2バンプ(バンプ)
93,203…第2電極側導電部(電極側導電部)
93a…第1平坦部
93b…第2平坦部
93c…傾斜部
94,204…第2素子側接合部(素子側接合部)
95,205…第2電極側接合部(電極側接合部)
121,131,211,221…接続本体部
122,132,141,151,161,162,212,222…素子側テーパ部
181,182,260…保護ダイオード
231,232…主面電極
250…副反射膜
253,254…貫通孔
P1…発振点
P2…反射膜の中心点
θ…開口角度
n1…素子屈折率
n2…封止屈折率
Claims (76)
- 電磁波を発生させるテラヘルツ素子と、
前記テラヘルツ素子と対向する位置に設けられ、前記テラヘルツ素子から発生した電磁波を一方向に向けて反射させる反射膜と、
前記テラヘルツ素子及び前記反射膜を封止する封止材と、
を備える
テラヘルツ装置。 - 前記封止材内には導電部が設けられており、
前記テラヘルツ素子は、前記導電部にフリップチップ実装されている
請求項1に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、前記テラヘルツ装置の高さ方向の両端面として、
前記反射膜によって反射された電磁波が出力される装置主面と、
前記装置主面とは反対側の装置裏面と、
を有し、
前記装置裏面には電極が形成されており、
前記導電部は、前記テラヘルツ素子と前記電極とを電気的に接続するものである
請求項2に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記装置裏面よりも前記装置主面の近くに配置されており、
前記反射膜は、前記テラヘルツ素子よりも前記装置裏面の近くに配置されている
請求項3に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜とは重ならない部分に形成されている
請求項3又は4に記載のテラヘルツ装置。 - 前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分には、前記反射膜の熱が伝達される放熱電極が形成されている
請求項5に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分と前記反射膜に重ならない部分とに跨って形成されている
請求項3又は4に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記反射膜の方を向いたパッドを有し、
前記導電部は、
前記テラヘルツ素子と前記反射膜との間に設けられ、前記パッドに対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する素子対向部と、
前記パッドと前記素子対向部との間に設けられたバンプと、
を備え、
前記テラヘルツ素子は、前記バンプを介して前記素子対向部にフリップチップ実装されている
請求項3〜7のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記パッドは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て長手方向及び短手方向を有する形状であり、
前記素子対向部は、前記パッドの長手方向に延びており、
前記バンプは、前記パッドの長手方向に複数配列されている
請求項8に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部は、
前記素子対向部、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜からはみ出したはみ出し部、及び前記素子対向部と前記はみ出し部とを繋ぐ接続部を有する素子側導電部と、
前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記テラヘルツ素子及び前記反射膜とは重ならない位置に設けられ、前記はみ出し部及び前記電極の双方と電気的に接続された電極側導電部と、
を備える
請求項8又は9に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極側導電部は、前記テラヘルツ装置の高さ方向に折り曲げられたクランク状に形成されている
請求項10に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極側導電部は、
前記はみ出し部に対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する第1平坦部と、
前記第1平坦部よりも前記装置裏面の近くに配置され、前記電極に対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する第2平坦部と、
前記第1平坦部と前記第2平坦部とを繋ぐものであって、前記第1平坦部から前記第2平坦部に向かうにつれて前記装置裏面に近づくように傾斜した傾斜部と、
を有する
請求項11に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部は、
前記はみ出し部と前記第1平坦部との間に設けられ、前記はみ出し部と前記第1平坦部とを接合する素子側接合部と、
前記第2平坦部と前記電極との間に設けられ、前記第2平坦部と前記電極とを接合する電極側接合部と、
を有する
請求項12に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子側導電部は、前記テラヘルツ装置の高さ方向と直交する第1方向に延びており、
前記素子側導電部において、前記テラヘルツ装置の高さ方向と前記第1方向との双方と直交する第2方向を幅方向とすると、
前記接続部の少なくとも一部は、前記素子対向部よりも幅狭に形成されている
請求項10〜13のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記接続部は、
前記素子対向部よりも幅狭に形成された接続本体部と、
前記接続本体部と前記素子対向部とを繋ぐものであって、前記接続本体部から前記素子対向部に向かうにつれて徐々に幅広に形成された素子側テーパ部と、
を有する
請求項14に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置は、
前記電極として第1電極及び第2電極と、
前記導電部として第1導電部及び第2導電部と、
を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記装置裏面における前記反射膜に対して第1方向にずれた位置にて、前記第1方向と直交する第2方向に並んで配置されており、
前記第1導電部と前記第2導電部とは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記第2方向に並んだ状態で前記第1方向に延びている
請求項3〜15のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、
発振点と、
前記発振点を介して前記第2方向に離間して対向配置され、前記第1方向を長手方向とする第1パッド及び第2パッドを有し、
前記第1導電部は、
前記第1パッドに対して対向し、前記第1方向を長手方向とする第1素子対向部と、
前記第1パッドと前記第1素子対向部との間に設けられ、前記第1方向に複数配列された第1バンプと、
を有し、
前記第2導電部は、
前記第2パッドに対して対向し、前記第1方向を長手方向とする第2素子対向部と、
前記第2パッドと前記第2素子対向部との間に設けられ、前記第1方向に複数配列された第2バンプと、
を有する
請求項16に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置は、
前記電極として第1電極及び第2電極と、
前記導電部として第1導電部及び第2導電部と、
を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜に対して第1方向の両側に設けられており、
前記第1導電部と前記第2導電部とは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記テラヘルツ素子から互いに離れるように前記第1方向に延びている
請求項3〜15のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、
発振点と、
前記発振点を介して前記第1方向に離間して対向配置され、前記テラヘルツ装置の高さ方向と前記第1方向との双方と直交する第2方向を長手方向とする第1パッド及び第2パッドを有し、
前記第1導電部は、
前記第1パッドに対して対向し、前記第2方向を長手方向とする第1素子対向部と、
前記第1パッドと前記第1素子対向部との間に設けられ、前記第2方向に複数配列された第1バンプと、
を有し、
前記第2導電部は、
前記第2パッドに対して対向し、前記第2方向を長手方向とする第2素子対向部と、
前記第2パッドと前記第2素子対向部との間に設けられ、前記第2方向に複数配列された第2バンプと、
を有する
請求項18に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材の屈折率である封止屈折率は、空気の屈折率よりも高くかつ前記テラヘルツ素子の屈折率である素子屈折率よりも低い
請求項1〜19のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、素子基板を有し、
前記素子屈折率は、前記素子基板の屈折率である
請求項20に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子基板は、InPによって構成されている
請求項21に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、エポキシ樹脂によって構成されている
請求項1〜22のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜は、電気的にフローティング状態である
請求項1〜23のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜は、前記テラヘルツ素子よりも大きく形成されている
請求項1〜24のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記テラヘルツ装置の高さ方向に対して交差する面として、
発振点を有する素子主面と、
前記素子主面とは反対側の面である素子裏面と、
を有し、
前記テラヘルツ素子は、前記素子主面が前記反射膜を向いた状態で封止されている
請求項1〜25のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記発振点から開口角度の範囲に亘って放射状に電磁波を照射するものであり、
前記反射膜は、前記発振点に対して前記開口角度以上の角度に亘って形成されている
請求項26に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜はパラボラアンテナ形状である
請求項26又は27に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜は、当該反射膜の焦点が前記発振点に位置するように配置されている
請求項28に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜の中心点と前記発振点とが一致している
請求項28に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜の中心点と前記発振点との距離は、前記テラヘルツ素子から発生した電磁波の共振条件を満たすように設定されている
請求項28に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜の中心点と前記発振点とがずれた位置に配置されている
請求項28に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子裏面には、前記テラヘルツ素子から発生する電磁波を反射させる素子反射層が形成されている
請求項26〜32のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材内に設けられ、前記テラヘルツ素子に対して並列接続された保護ダイオードを備える
請求項1〜33のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、前記テラヘルツ装置の高さ方向の両端面として装置主面及び装置裏面を有し、
前記反射膜は、前記装置裏面に向けて凸となるように湾曲しており、
前記テラヘルツ素子は、湾曲した前記反射膜の内側に配置されており、
前記テラヘルツ装置は、前記反射膜とは別に前記封止材に封止され、前記テラヘルツ素子及び前記反射膜に対して対向する副反射膜を備え、
前記副反射膜は、前記テラヘルツ素子から発生した電磁波を前記反射膜に向けて反射させるものであり、
前記反射膜は、前記副反射膜から伝搬された電磁波を前記一方向に向けて反射させるものである
請求項1に記載のテラヘルツ装置。 - 前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分に形成された電極と、
前記封止材内に設けられ、前記電極から前記テラヘルツ素子に向けて起立した導電部と、
を備え、
前記導電部は、前記反射膜に形成された貫通孔を介して前記反射膜の内側に入り込んでおり、
前記テラヘルツ素子は、前記導電部に電気的に接続されている
請求項35に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部と前記反射膜とは絶縁されている
請求項36に記載のテラヘルツ装置。 - 前記副反射膜は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見た前記テラヘルツ素子の投影領域内に配置されている
請求項35〜37のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 電磁波を受信するテラヘルツ素子と、
前記テラヘルツ素子と対向する位置に設けられ、入射された電磁波を前記テラヘルツ素子に向けて反射させる反射膜と、
前記テラヘルツ素子及び前記反射膜を封止する封止材と、
を備える
テラヘルツ装置。 - 前記封止材内には導電部が設けられており、
前記テラヘルツ素子は、前記導電部にフリップチップ実装されている
請求項39に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、前記テラヘルツ装置の高さ方向の両端面として、
電磁波が入射される装置主面と、
前記装置主面とは反対側の装置裏面と、
を有し、
前記反射膜は、前記装置主面から入射される電磁波を前記テラヘルツ素子に向けて反射させるものであり、
前記装置裏面には電極が形成されており、
前記導電部は、前記テラヘルツ素子と前記電極とを電気的に接続するものである
請求項40に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記装置裏面よりも前記装置主面の近くに配置されており、
前記反射膜は、前記テラヘルツ素子よりも前記装置裏面の近くに配置されている
請求項41に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜とは重ならない部分に形成されている
請求項41又は42に記載のテラヘルツ装置。 - 前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分には、前記反射膜の熱が伝達される放熱電極が形成されている
請求項43に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分と前記反射膜に重ならない部分とに跨って形成されている
請求項41又は42に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記反射膜の方を向いたパッドを有し、
前記導電部は、
前記テラヘルツ素子と前記反射膜との間に設けられ、前記パッドに対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する素子対向部と、
前記パッドと前記素子対向部との間に設けられたバンプと、
を備え、
前記テラヘルツ素子は、前記バンプを介して前記素子対向部にフリップチップ実装されている
請求項41〜45のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記パッドは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て長手方向及び短手方向を有する形状であり、
前記素子対向部は、前記パッドの長手方向に延びており、
前記バンプは、前記パッドの長手方向に複数配列されている
請求項46に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部は、
前記素子対向部、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜からはみ出したはみ出し部、及び前記素子対向部と前記はみ出し部とを繋ぐ接続部を有する素子側導電部と、
前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記テラヘルツ素子及び前記反射膜とは重ならない位置に設けられ、前記はみ出し部及び前記電極の双方と電気的に接続された電極側導電部と、
を備える
請求項46又は47に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極側導電部は、前記テラヘルツ装置の高さ方向に折り曲げられたクランク状に形成されている
請求項48に記載のテラヘルツ装置。 - 前記電極側導電部は、
前記はみ出し部に対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する第1平坦部と、
前記第1平坦部よりも前記装置裏面の近くに配置され、前記電極に対して前記テラヘルツ装置の高さ方向に対向する第2平坦部と、
前記第1平坦部と前記第2平坦部とを繋ぐものであって、前記第1平坦部から前記第2平坦部に向かうにつれて前記装置裏面に近づくように傾斜した傾斜部と、
を有する
請求項49に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部は、
前記はみ出し部と前記第1平坦部との間に設けられ、前記はみ出し部と前記第1平坦部とを接合する素子側接合部と、
前記第2平坦部と前記電極との間に設けられ、前記第2平坦部と前記電極とを接合する電極側接合部と、
を有する
請求項50に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子側導電部は、前記テラヘルツ装置の高さ方向と直交する第1方向に延びており、
前記素子側導電部において、前記テラヘルツ装置の高さ方向と前記第1方向との双方と直交する第2方向を幅方向とすると、
前記接続部の少なくとも一部は、前記素子対向部よりも幅狭に形成されている
請求項48〜51のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記接続部は、
前記素子対向部よりも幅狭に形成された接続本体部と、
前記接続本体部と前記素子対向部とを繋ぐものであって、前記接続本体部から前記素子対向部に向かうにつれて徐々に幅広に形成された素子側テーパ部と、
を有する
請求項52に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置は、
前記電極として第1電極及び第2電極と、
前記導電部として第1導電部及び第2導電部と、
を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記装置裏面における前記反射膜に対して第1方向にずれた位置にて、前記第1方向と直交する第2方向に並んで配置されており、
前記第1導電部と前記第2導電部とは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記第2方向に並んだ状態で前記第1方向に延びている
請求項41〜53のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、
共振点と、
前記共振点を介して前記第2方向に離間して対向配置され、前記第1方向を長手方向とする第1パッド及び第2パッドを有し、
前記第1導電部は、
前記第1パッドに対して対向し、前記第1方向を長手方向とする第1素子対向部と、
前記第1パッドと前記第1素子対向部との間に設けられ、前記第1方向に複数配列された第1バンプと、
を有し、
前記第2導電部は、
前記第2パッドに対して対向し、前記第1方向を長手方向とする第2素子対向部と、
前記第2パッドと前記第2素子対向部との間に設けられ、前記第1方向に複数配列された第2バンプと、
を有する
請求項54に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置は、
前記電極として第1電極及び第2電極と、
前記導電部として第1導電部及び第2導電部と、
を備え、
前記第1電極及び前記第2電極は、前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜に対して第1方向の両側に設けられており、
前記第1導電部と前記第2導電部とは、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記テラヘルツ素子から互いに離れるように前記第1方向に延びている
請求項41〜53のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、
共振点と、
前記共振点を介して前記第1方向に離間して対向配置され、前記テラヘルツ装置の高さ方向と前記第1方向との双方と直交する第2方向を長手方向とする第1パッド及び第2パッドを有し、
前記第1導電部は、
前記第1パッドに対して対向し、前記第2方向を長手方向とする第1素子対向部と、
前記第1パッドと前記第1素子対向部との間に設けられ、前記第2方向に複数配列された第1バンプと、
を有し、
前記第2導電部は、
前記第2パッドに対して対向し、前記第2方向を長手方向とする第2素子対向部と、
前記第2パッドと前記第2素子対向部との間に設けられ、前記第2方向に複数配列された第2バンプと、
を有する
請求項56に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材の屈折率である封止屈折率は、空気の屈折率よりも高くかつ前記テラヘルツ素子の屈折率である素子屈折率よりも低い
請求項39〜57のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、素子基板を有し、
前記素子屈折率は、前記素子基板の屈折率である
請求項58に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子基板は、InPによって構成されている
請求項59に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、エポキシ樹脂によって構成されている
請求項39〜60のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜は、電気的にフローティング状態である
請求項39〜61のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜は、前記テラヘルツ素子よりも大きく形成されている
請求項39〜62のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記テラヘルツ装置の高さ方向に対して交差する面として、
共振点を有する素子主面と、
前記素子主面とは反対側の面である素子裏面と、
を有し、
前記テラヘルツ素子は、前記素子主面が前記反射膜を向いた状態で封止されている
請求項39〜63のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記共振点から開口角度の範囲に亘って放射状に電磁波を照射するものであり、
前記反射膜は、前記共振点に対して前記開口角度以上の角度に亘って形成されている
請求項64に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜はパラボラアンテナ形状である
請求項64又は65に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜は、当該反射膜の焦点が前記共振点に位置するように配置されている
請求項66に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜の中心点と前記共振点とが一致している
請求項66に記載のテラヘルツ装置。 - 前記反射膜の中心点と前記共振点との距離は、前記テラヘルツ素子から発生した電磁波の共振条件を満たすように設定されている
請求項66に記載のテラヘルツ装置。 - 前記テラヘルツ素子は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て、前記反射膜の中心点と前記共振点とがずれた位置に配置されている
請求項66に記載のテラヘルツ装置。 - 前記素子裏面には、電磁波を反射させる素子反射層が形成されている
請求項64〜70のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材内に設けられ、前記テラヘルツ素子に対して並列接続された保護ダイオードを備える
請求項39〜71のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。 - 前記封止材は、前記テラヘルツ装置の高さ方向の両端面として装置主面及び装置裏面を有し、
前記反射膜は、前記装置裏面に向けて凸となるように湾曲しており、
前記テラヘルツ素子は、湾曲した前記反射膜の内側に配置されており、
前記テラヘルツ装置は、前記反射膜とは別に前記封止材に封止され、前記テラヘルツ素子及び前記反射膜に対して対向する副反射膜を備え、
前記反射膜は、入射された電磁波を前記副反射膜に向けて反射させるものであり、
前記副反射膜は、前記反射膜によって反射された電磁波を前記テラヘルツ素子に向けて反射させるものである
請求項39に記載のテラヘルツ装置。 - 前記装置裏面のうち前記テラヘルツ装置の高さ方向から見て前記反射膜と重なる部分に形成された電極と、
前記封止材内に設けられ、前記電極から前記テラヘルツ素子に向けて起立した導電部と、
を備え、
前記導電部は、前記反射膜に形成された貫通孔を介して前記反射膜の内側に入り込んでおり、
前記テラヘルツ素子は、前記導電部に電気的に接続されている
請求項73に記載のテラヘルツ装置。 - 前記導電部と前記反射膜とは絶縁されている
請求項74に記載のテラヘルツ装置。 - 前記副反射膜は、前記テラヘルツ装置の高さ方向から見た前記テラヘルツ素子の投影領域内に配置されている
請求項73〜75のいずれか一項に記載のテラヘルツ装置。
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