JP2022119180A - Antenna device and camera system - Google Patents

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Tatsuto Goda
泰史 小山
Yasushi Koyama
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Abstract

To provide an antenna device that operates satisfactorily with reduced parasitic oscillation.SOLUTION: An antenna device of the present disclosure has: an antenna array in which a plurality of antennas is arranged each consisting of a negative differential resistance element and a resonance circuit; a voltage bias circuit that applies a voltage to the antenna array; a first shunt element that is connected in parallel with the negative differential resistance elements and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit and has a first resistance and a first capacity connected in series thereto; and a second shunt element that is connected in parallel with the negative differential resistance elements and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit and has a second resistance and a second capacity connected in series thereto. The first shunt element and the second shunt element have a lower impedance with reference to a value of resistance of the negative differential resistance elements.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、電磁波を送信または受信するアンテナ装置およびカメラシステムに関する。 The present disclosure relates to an antenna device and a camera system that transmit or receive electromagnetic waves.

負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナは、ミリ波からテラヘルツ波まで(30GHz以上30THz以下)の周波数帯域のうちの少なくとも一部を含む電磁波(以後、単に「テラヘルツ波」と呼ぶ)を発生させることができる。一例として、特許文献1には、負性微分抵抗素子と共振回路とを半導体チップ上に集積し、テラヘルツ波を発するアンテナが開示されている。 An antenna composed of a negative differential resistance element and a resonance circuit generates electromagnetic waves (hereinafter simply referred to as "terahertz waves") including at least part of the frequency band from millimeter waves to terahertz waves (30 GHz or more and 30 THz or less). can be made As an example, Patent Document 1 discloses an antenna that integrates a negative differential resistance element and a resonance circuit on a semiconductor chip and emits terahertz waves.

特許文献1では、負性微分抵抗素子として、共鳴トンネルダイオード(RTD:Resonant Tunneling Diode)を用い、負性微分抵抗素子にバイアス電圧を供給する電源とを有する。電源からのバイアス電圧は、電線と導体とを含むバイアス供給部を介して負性抵抗素子に供給される。アンテナが発するテラヘルツ波以外の寄生的な低周波発振(寄生発振)は、バイアス供給部に伴う構造によって発生することが多い。それゆえ、特許文献1では、バイアス供給部にシャント素子を配置することで寄生発振を抑制する技術が開示されている。 In Patent Document 1, a resonant tunneling diode (RTD) is used as a negative differential resistance element, and a power supply for supplying a bias voltage to the negative differential resistance element is provided. A bias voltage from a power supply is supplied to the negative resistance element through a bias supply section including wires and conductors. Parasitic low-frequency oscillation (parasitic oscillation) other than the terahertz wave emitted by the antenna is often caused by the structure associated with the bias supply section. Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing parasitic oscillation by arranging a shunt element in a bias supply section.

特開2015-180049号公報JP 2015-180049 A

アンテナ出力を増大する手段として、負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナを複数配置してアンテナアレイ化することが挙げられる。このアンテナアレイを集積したチップをセラミックパッケージやプリント基板などの別の基板に実装する場合、チップと基板をボンディングワイヤーで接続し、寄生発振を抑制するためのシャント素子を基板上に配置する。 As a means for increasing the antenna output, a plurality of antennas each having a negative differential resistance element and a resonance circuit are arranged to form an antenna array. When a chip with an integrated antenna array is mounted on another substrate such as a ceramic package or printed circuit board, the chip and substrate are connected with bonding wires, and a shunt element is placed on the substrate to suppress parasitic oscillation.

このボンディングワイヤーやシャント素子を構成する抵抗や容量は寄生インダクタンスを有している。この寄生インダクタンスは、テラヘルツ波を正常に発生させる上で無視できず、テラヘルツ波よりも低周波(30GHz未満)の寄生発振の原因となっている。この寄生インダクタンスにより、特に10MHzから10GHzの寄生発振が発生しやすい。このようなアンテナアレイにおいて、テラヘルツ波を正常に発振させるには基板上のシャント素子の回路パラメータや配置を最適化する必要があるが、特許文献1では十分な検討がなされていない。 The bonding wire and the resistance and capacitance forming the shunt element have parasitic inductance. This parasitic inductance cannot be ignored when normally generating a terahertz wave, and causes parasitic oscillation at a frequency lower than that of the terahertz wave (less than 30 GHz). This parasitic inductance is particularly likely to cause parasitic oscillations from 10 MHz to 10 GHz. In order to normally oscillate terahertz waves in such an antenna array, it is necessary to optimize the circuit parameters and arrangement of the shunt elements on the substrate.

そこで、本開示は、負性微分抵抗素子と共振回路からなるアンテナアレイを有するアンテナ装置において、寄生発振を抑制する技術を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a technology for suppressing parasitic oscillation in an antenna device having an antenna array composed of a negative differential resistance element and a resonance circuit.

上記目的を達成するために、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電
圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっている
ことを特徴とするアンテナ装置を含む。
In order to achieve the above object, the antenna device according to the present disclosure includes:
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
An antenna array in which a plurality of antennas each comprising a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
a voltage bias circuit that applies a voltage to the antenna array;
A first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, wherein the first resistor and the first shunt element of the first shunt element a first shunt element having one capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second resistance of the second shunt element and a second shunt element in which the second capacitor is connected in series;
has
The antenna device is characterized in that the first shunt element and the second shunt element have a low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element.

また、本開示に係るアンテナ装置は、
電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、
前記チップが配置される基板と、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、
前記チップは、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、
前記基板は、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置することを特徴とするアンテナ装置を含む。
また、本開示に係るカメラシステムは、
上記のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置から送信された電磁波を検出するための検出装置と、
前記検出装置からの信号を処理する処理部とを有するカメラシステムを含む。
Further, the antenna device according to the present disclosure is
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
a chip having an antenna array in which a plurality of antennas composed of negative differential resistance elements and resonant circuits are arranged;
a substrate on which the chip is arranged;
a voltage bias circuit that applies a voltage to the antenna array;
The chip is
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit and including at least a first capacitance;
a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
The substrate is
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitor, disposed on the substrate;
An antenna device is included, wherein the antenna array is positioned between the first pad and the second pad.
Further, the camera system according to the present disclosure is
the above antenna device;
a detection device for detecting electromagnetic waves transmitted from the antenna device;
a camera system having a processor for processing signals from the detector.

本開示の技術によれば、シャント素子の構成が最適化され、寄生発振が抑制されて良好に動作するアンテナ装置およびカメラシステムを提供できる。 According to the technique of the present disclosure, it is possible to provide an antenna device and a camera system that optimize the configuration of the shunt element, suppress parasitic oscillation, and operate satisfactorily.

第1の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例An example of a cross-sectional view of the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例An example of a cross-sectional view of the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナアレイを示す説明図Explanatory drawing showing the antenna array according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路図Equivalent circuit diagram of the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明するグラフGraphs for explaining the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明するグラフGraphs for explaining the antenna device according to the first embodiment 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明する図A diagram for explaining an antenna device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係るアンテナ装置を説明する図A diagram for explaining an antenna device according to a first embodiment. 第2の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a second embodiment 第3の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a third embodiment 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment 第5の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fifth embodiment 第5の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fifth embodiment 第6の実施形態に係るアンテナ装置の等価回路図Equivalent circuit diagram of the antenna device according to the sixth embodiment 第6の実施形態に係るアンテナアレイを示す説明図Explanatory diagram showing an antenna array according to the sixth embodiment 第6の実施形態に係るアンテナ装置の断面図の一例An example of a cross-sectional view of an antenna device according to a sixth embodiment 第6の実施形態の一変形例に係るアンテナアレイを示す説明図Explanatory drawing showing an antenna array according to a modified example of the sixth embodiment 第6の実施形態の一変形例に係るアンテナ装置の断面図の一例An example of a cross-sectional view of an antenna device according to a modified example of the sixth embodiment 第4の実施形態に係るアンテナ装置の平面図の一例An example of a plan view of an antenna device according to a fourth embodiment 第7の実施形態に係るカメラシステムを説明するための概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a camera system according to a seventh embodiment; FIG.

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the following embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present disclosure. In addition, in the drawings described below, the same reference numerals are assigned to elements having the same function, and the description thereof may be omitted or simplified.

(第1の実施形態)
第1の実施形態に係るアンテナ装置について、図1~図9を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のA-A’線での断面図である。
(First embodiment)
An antenna device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an antenna device according to this embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG.

本実施形態によるアンテナ装置100は、図1および図2に示すように、基板10の上に、複数のアンテナ121からなるアンテナアレイ12が配置された四角形状のチップ11が実装されている。図1はチップ11の表面における構成を示す。アンテナ121の詳細は後述するが、アンテナ121は、負性微分抵抗素子と共振回路から構成され、テラヘルツ周波数帯の電磁波を送信または受信する。アンテナ121は、ミリ波からテラヘルツ波までの周波数帯域(30GHz以上30THz以下)のうちの少なくとも一部の周波数帯域を含む電磁波(以後、単に「テラヘルツ波」と呼ぶ)を発生させる。また、隣接するアンテナ121は、マイクロストリップライン(図4を用いて後述する)によって容量結合する構成となっている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 100 according to the present embodiment has a rectangular chip 11 on which an antenna array 12 composed of a plurality of antennas 121 is mounted on a substrate 10 . FIG. 1 shows the configuration on the surface of the chip 11. As shown in FIG. Although details of the antenna 121 will be described later, the antenna 121 includes a negative differential resistance element and a resonance circuit, and transmits or receives electromagnetic waves in the terahertz frequency band. Antenna 121 generates electromagnetic waves (hereinafter simply referred to as “terahertz waves”) including at least part of the frequency band from millimeter waves to terahertz waves (30 GHz to 30 THz). Adjacent antennas 121 are capacitively coupled by a microstrip line (described later with reference to FIG. 4).

チップ11は、アンテナアレイ12の他、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131および容量素子132、チップ11にバイアス電圧を印加するパッド141、チップ11にグランド電圧を印加するパッド142を備える。パッド141、142は、チップ11の外部の回路と電気的接続をするためのものであり、例えば、外部から所定の電圧を供給するためのものである。パッド141、142は、導電体よりなる。以下、パッドは、外部との電気的接続のためのものである。具体的には、パッドは、外部から所定の電圧を供給されるためのものであり、外部へ所定の電圧を供給するためのものでありうる。本実施形態において、所定の電圧とは、グランド電圧や、電源電圧、電圧バイアス回路からの電圧などでありうる。 Chip 11 includes antenna array 12 , resistor element 131 and capacitor element 132 forming first shunt element 1300 , pad 141 for applying bias voltage to chip 11 , and pad 142 for applying ground voltage to chip 11 . The pads 141 and 142 are for electrical connection with circuits outside the chip 11, for example, for supplying a predetermined voltage from the outside. Pads 141 and 142 are made of a conductor. Hereinafter, pads are for electrical connection with the outside. Specifically, the pad is for receiving a predetermined voltage from the outside, and may be for supplying a predetermined voltage to the outside. In this embodiment, the predetermined voltage can be a ground voltage, a power supply voltage, a voltage from a voltage bias circuit, or the like.

アンテナアレイ12は、チップ11の略中央に配置され、アンテナアレイ12に隣接して容量素子132が配置される。また、容量素子132がアンテナアレイ12を囲むよう配置されることで、チップ11上における容量素子の配置面積を拡大して大きな容量を確保できる。また、容量素子132によってアンテナアレイ12が挟まれるように、チップ11の対向する2辺のそれぞれの辺の側(図ではチップ11の右側と左側)に分割して容量素子132が配置される。これにより、容量素子132が配置されない部分(図ではチップ11の上側)に抵抗素子131や配線やパッド等を配置できるため、チップ11のチップサイズを縮小できる。 The antenna array 12 is arranged substantially in the center of the chip 11 , and the capacitive element 132 is arranged adjacent to the antenna array 12 . In addition, by arranging the capacitive element 132 so as to surround the antenna array 12, it is possible to expand the arrangement area of the capacitive element on the chip 11 and secure a large capacity. In addition, the capacitive elements 132 are arranged so that the antenna array 12 is sandwiched between the capacitive elements 132 on each side of two opposing sides of the chip 11 (the right side and the left side of the chip 11 in the figure). As a result, the resistor element 131, wiring, pads, and the like can be arranged in a portion where the capacitive element 132 is not arranged (upper side of the chip 11 in the drawing), so that the chip size of the chip 11 can be reduced.

図2に示すように、抵抗素子131の一端子は、配線133とビア134を介して容量素子132の一端子に接続される。抵抗素子131と容量素子132は直列接続されており、接続を容易に配置するために抵抗素子131は容量素子132の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子131は、容量素子132の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子131の他端子は、パッド141とバイアス電圧線130を介して接続される。バイアス電圧線130は、アンテナアレイ12の各アンテナ121の間にも配置されて各アンテナ121に共通に接続され、各アンテナ121にバイアス電圧が印加される。容量素子132の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド142と接続される。 As shown in FIG. 2, one terminal of the resistive element 131 is connected to one terminal of the capacitive element 132 through the wiring 133 and the via 134 . The resistance element 131 and the capacitance element 132 are connected in series, and the resistance element 131 is preferably arranged near the capacitance element 132 in order to easily arrange the connection. Alternatively, the resistive element 131 may be arranged to overlap the capacitive element 132 . The other terminal of resistive element 131 is connected to pad 141 via bias voltage line 130 . The bias voltage line 130 is also arranged between the antennas 121 of the antenna array 12 and commonly connected to each antenna 121 to apply a bias voltage to each antenna 121 . The other terminal of the capacitive element 132 is connected to the pad 142 via wiring and vias (not shown).

容量素子132としては絶縁層を金属層で挟んだMIM(Metal-Insulator-Metal)容
量を用いることができる。金属層としてはチップ11内の配線層を使用でき、絶縁層としてアンテナを形成する絶縁層や誘電体層を使用できる。本実施形態によれば、図2に示されるように、MIM容量の一方の電極として、接地金属層124が用いられ、接地金属層124はグランド電圧を印加するパッド142と接続される。MIM容量のもう一方の電極として、絶縁層を介して金属層135が形成されている。金属層135はビア134を介して配線133と接続される。このようにMIM容量を構成することで、簡便な製造プロセスでチップ内に容量を形成することができる。
As the capacitive element 132, an MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitor in which an insulating layer is sandwiched between metal layers can be used. A wiring layer in the chip 11 can be used as the metal layer, and an insulating layer or a dielectric layer forming an antenna can be used as the insulating layer. According to this embodiment, as shown in FIG. 2, a ground metal layer 124 is used as one electrode of the MIM capacitor, and the ground metal layer 124 is connected to a pad 142 that applies a ground voltage. A metal layer 135 is formed via an insulating layer as the other electrode of the MIM capacitor. Metal layer 135 is connected to wiring 133 through via 134 . By configuring the MIM capacitor in this way, the capacitor can be formed in the chip by a simple manufacturing process.

上記の構成の他、チップ11とは別の基板に容量を形成して、チップ11の表面や裏面に貼り付ける構成も可能であり、この構成によれば、より大容量の容量素子を備えることが可能である。 In addition to the above configuration, it is also possible to form a capacitor on a substrate different from the chip 11 and attach it to the front surface or the back surface of the chip 11. According to this configuration, a capacitive element with a larger capacity can be provided. is possible.

第1シャント素子1300では、抵抗素子131はバイアス電圧を印加するパッド141に接続され、容量素子132はグランド電圧を印加するパッド142に接続されている。ただし、接続関係を逆にして、抵抗素子131がグランド電圧を印加するパッド142に接続され、容量素子132がバイアス電圧を印加するパッド141に接続されてもよい。 In the first shunt element 1300, the resistive element 131 is connected to the pad 141 applying the bias voltage, and the capacitive element 132 is connected to the pad 142 applying the ground voltage. However, the connection relationship may be reversed so that the resistance element 131 is connected to the pad 142 to which the ground voltage is applied and the capacitance element 132 is connected to the pad 141 to which the bias voltage is applied.

好ましくは、チップ11には、アンテナアレイ12のアンテナ121として、20個~40個のアンテナが配置される。また、バイアス電圧を印加するためのパッド141の個数やグランド電圧を印加するパッド142の個数は、アンテナの個数より少なくする。これにより、チップ11のスペースを有効に使用して、チップ11をより小型化できる。さらに、抵抗素子131と容量素子132の組の数は、バイアス電圧を印加するためのパッド141の個数以下、またはグランド電圧を印加するパッド142の個数以下であると、チップ11のスペースを有効に使用して、チップ11をより小型化できる。 Preferably, 20 to 40 antennas are arranged on the chip 11 as the antennas 121 of the antenna array 12 . Also, the number of pads 141 for applying a bias voltage and the number of pads 142 for applying a ground voltage are made smaller than the number of antennas. As a result, the space of the chip 11 can be effectively used and the chip 11 can be made smaller. Furthermore, if the number of sets of resistance elements 131 and capacitive elements 132 is equal to or less than the number of pads 141 for applying a bias voltage or equal to or less than the number of pads 142 to apply a ground voltage, the space of the chip 11 can be effectively used. can be used to make the chip 11 smaller.

また、基板10は、第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151および容量素子152、チップ11のパッド141と接続するためのパッド161、チップ11のパッド142と接続するためのパッド162を備える。パッド161、162は、チップ11の外部の回路と電気的な接続をするためのものである。パッド161、162は、導電体よりなる。ここでは、外部の回路とはチップ11である。また、電圧バイアス回路17からバイアス電圧が供給される接続端子181、グランド電圧を与える接続端子182を備える。基板10の小型化には、抵抗素子151や容量素子152として表面実装部品(SMD:Surface Mount Device)を使用することが好ましい。基板10に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子151として、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500とを接続する経路に含まれる基板10上の配線の抵抗を使用してもよい。これにより、チップ11における使用部品数を減らして、チップ11の小型化を実現できる。ここで、接続端子181、182はパッドであってもよい。 The substrate 10 also includes a resistor element 151 and a capacitor element 152 that constitute the second shunt element 1500 , pads 161 for connecting with the pads 141 of the chip 11 , and pads 162 for connecting with the pads 142 of the chip 11 . Pads 161 and 162 are for electrical connection with circuits outside chip 11 . Pads 161 and 162 are made of a conductor. Here, the external circuit is the chip 11 . It also has a connection terminal 181 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 17 and a connection terminal 182 to which a ground voltage is applied. For miniaturization of the substrate 10, it is preferable to use surface mount devices (SMD) as the resistance element 151 and the capacitance element 152. FIG. Since the wiring arranged on the substrate 10 also has a resistance value, the resistance of the wiring on the substrate 10 included in the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 may be used as the resistance element 151. . As a result, the number of parts used in the chip 11 can be reduced, and the size of the chip 11 can be reduced. Here, the connection terminals 181 and 182 may be pads.

電圧バイアス回路17は基板10の外部から接続端子181、182を介して接続される。なお、この構成の代わりに、電圧バイアス回路17は、基板10上に配置してもよいし、チップ11上に配置してもよい。 The voltage bias circuit 17 is connected from the outside of the substrate 10 via connection terminals 181 and 182 . Note that instead of this configuration, the voltage bias circuit 17 may be arranged on the substrate 10 or may be arranged on the chip 11 .

チップ11のパッド141と基板10のパッド161は、ボンディングワイヤー191によって接続される。チップ11のパッド142と基板10のパッド162は、ボンディングワイヤー192によって接続される。ボンディングワイヤー191、192のインダクタンスを下げるために、パッド141とパッド161ならびにパッド142とパッド162は、互いに近傍に配置して、ボンディングワイヤー191、192の長さを短くすることが好ましい。 Pads 141 of chip 11 and pads 161 of substrate 10 are connected by bonding wires 191 . Pads 142 of chip 11 and pads 162 of substrate 10 are connected by bonding wires 192 . In order to reduce the inductance of bonding wires 191 and 192, pads 141 and 161 as well as pads 142 and 162 are preferably arranged close to each other to shorten the length of bonding wires 191 and 192. FIG.

ボンディングワイヤー191、192を短くするには、パッド141およびパッド142を、チップ11の端部に配置するとよい。また、パッド141とパッド161は、チップ11の辺を挟んで対向して配置するとよい。また、パッド142とパッド162もまたチップ11の辺を挟んで対向して配置するとよい。 In order to shorten the bonding wires 191 and 192 , the pads 141 and 142 should be arranged at the edge of the chip 11 . Also, the pads 141 and 161 are preferably arranged facing each other with the side of the chip 11 interposed therebetween. Also, the pads 142 and the pads 162 are preferably arranged facing each other with the side of the chip 11 interposed therebetween.

抵抗素子151の一端子1512は、容量素子152の一端子1521と配線157を介して接続される。すなわち、抵抗素子151と容量素子152は直列接続されている。そのため、抵抗素子151と容量素子152は、互いに近傍に配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子151の一端子1512が容量素子152の一端子1521と隣接して配置される。これにより、配線157の長さを短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 1512 of the resistance element 151 is connected to one terminal 1521 of the capacitance element 152 through the wiring 157 . That is, the resistive element 151 and the capacitive element 152 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistor element 151 and the capacitor element 152 close to each other. More preferably, one terminal 1512 of the resistive element 151 is arranged adjacent to one terminal 1521 of the capacitive element 152 . Thereby, the length of the wiring 157 can be shortened and the inductance can be reduced.

抵抗素子151の他端子1511は、配線153を介してパッド161と接続され、また配線154を介して接続端子181と接続される。また、容量素子152の他端子1522は配線155を介してパッド162と接続され、また配線156を介して接続端子182と接続される。抵抗素子151の端子1511、1512と容量素子152の端子1521、1522が整列する方向と、パッド161とパッド162が整列する方向とを同じにすることが好ましい。このような配置によって接続する配線を短くすることができ、インダクタンスを小さくすることができる。 The other terminal 1511 of the resistance element 151 is connected to the pad 161 via the wiring 153 and connected to the connection terminal 181 via the wiring 154 . Further, the other terminal 1522 of the capacitive element 152 is connected to the pad 162 via the wiring 155 and connected to the connection terminal 182 via the wiring 156 . It is preferable that the direction in which the terminals 1511 and 1512 of the resistance element 151 and the terminals 1521 and 1522 of the capacitance element 152 are aligned is the same as the direction in which the pads 161 and 162 are aligned. With such an arrangement, the wiring for connection can be shortened, and the inductance can be reduced.

また、第2シャント素子1500において、抵抗素子151はバイアス電圧を印加する接続端子181に接続され、容量素子132はグランド電圧を印加する接続端子182に接続されている。ただし、接続関係を逆にして、抵抗素子131がグランド電圧を印加する接続端子182に接続され、容量素子132がバイアス電圧を印加する接続端子181に接続されてもよい。 In the second shunt element 1500, the resistive element 151 is connected to a connection terminal 181 for applying a bias voltage, and the capacitive element 132 is connected to a connection terminal 182 for applying a ground voltage. However, the connection relationship may be reversed so that the resistive element 131 is connected to the connection terminal 182 to which the ground voltage is applied and the capacitive element 132 is connected to the connection terminal 181 to which the bias voltage is applied.

本実施形態では、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500が、それぞれ抵抗素子131、151と容量素子132、152とから構成される例を想定する。ただし、第1シャント素子と第2シャント素子が抵抗素子と容量素子のいずれか一方から構成されていてもよい。シャント素子が容量素子を備える場合には寄生発振の抑制だけでなくインピーダンスの周波数特性を利用して直流電流をカットするなど消費電力の抑制も可能となる。 In this embodiment, an example is assumed in which the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 are composed of resistive elements 131 and 151 and capacitive elements 132 and 152, respectively. However, the first shunt element and the second shunt element may be composed of either a resistive element or a capacitive element. When the shunt element is provided with a capacitive element, it is possible not only to suppress parasitic oscillation but also to suppress power consumption by cutting direct current using the frequency characteristics of impedance.

アンテナ装置100の構成要素の位置関係としては、アンテナアレイ12と電圧バイアス回路17との間に、第1シャント素子1300が配置され、第1シャント素子1300と電圧バイアス回路17との間に第2シャント素子1500が配置される。 As for the positional relationship of the components of the antenna device 100 , the first shunt element 1300 is arranged between the antenna array 12 and the voltage bias circuit 17 , and the second shunt element 1300 is arranged between the first shunt element 1300 and the voltage bias circuit 17 . A shunt element 1500 is placed.

図3は、チップ11の裏面にパッドを形成して、ボンディングワイヤー19を使用しないでチップ11と基板10とを接続する構成を説明するアンテナ装置100の部分断面図
である。図3によれば、チップ11の表面にある配線が貫通電極135を介してチップ11の裏面にあるパッド141と接続されている。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the antenna device 100 for explaining a configuration in which pads are formed on the back surface of the chip 11 and the chip 11 and the substrate 10 are connected without using the bonding wire 19. As shown in FIG. According to FIG. 3, the wiring on the surface of the chip 11 is connected to the pad 141 on the back surface of the chip 11 via the through electrode 135 .

貫通電極135は、チップ11に貫通孔を形成した後、貫通孔の内壁に電気的に切り離すための絶縁膜を形成し、電気抵抗が低く電解鍍金法などで容易に電極形成が可能な銅などで貫通孔を埋めることで形成される。また、貫通電極135は、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械的研磨)処理などを用いて平滑化される。貫通電極135
を形成した後、チップ11の裏面に貫通電極135と電気的に接続するようにパッド141が形成される。
The through electrode 135 is formed by forming a through hole in the chip 11 and then forming an insulating film on the inner wall of the through hole for electrical isolation. is formed by filling the through holes with Also, the through electrode 135 is smoothed using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process or the like. Penetration electrode 135
, a pad 141 is formed on the rear surface of the chip 11 so as to be electrically connected to the through electrode 135 .

チップ11の裏面のパッド141と基板10のパッド161は重なるように配置され、半田等で接続される。貫通電極135で電気的接続をする場合にはボンディングワイヤーを使用しないため、インダクタンスが低減され、アンテナ装置100における寄生発振の抑制が容易になる。 The pads 141 on the back surface of the chip 11 and the pads 161 on the substrate 10 are arranged so as to overlap and are connected by soldering or the like. Since no bonding wire is used when the through electrode 135 is used for electrical connection, the inductance is reduced and parasitic oscillation in the antenna device 100 can be easily suppressed.

図4は、本実施形態におけるアンテナアレイ12を示す説明図である。図4Aがアンテナアレイ12の上面図であり、図4Bが図4AにおけるB-B’線でのアンテナアレイ12の断面図である。図では一例として、アンテナアレイ12に含まれる2つのアンテナ121、122を示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the antenna array 12 in this embodiment. 4A is a top view of the antenna array 12, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the antenna array 12 along line B-B' in FIG. 4A. In the drawing, two antennas 121 and 122 included in the antenna array 12 are shown as an example.

通常、電力合成を目的としたアンテナアレイでは、個別のアンテナの間隔を、発振電磁波の真空中の波長に換算した波長以下、又は波長の整数倍、より好ましくは半波長以下にする。本実施形態では、アンテナの間隔が送信電磁波の半波長以下となるようにアンテナ121、122が配置されている。 Generally, in an antenna array for the purpose of power combining, the distance between individual antennas is set to be equal to or less than the wavelength of oscillating electromagnetic waves in vacuum, or an integral multiple of the wavelength, more preferably half the wavelength or less. In this embodiment, the antennas 121 and 122 are arranged such that the antenna spacing is equal to or less than half the wavelength of the transmitted electromagnetic waves.

アンテナアレイ12では、アンテナの一部をなす第1の導体である金属層123、誘電体層128、アンテナの一部をなす第2の導体である接地金属層124からなるマイクロストリップ共振器によって発振周波数を制御する共振回路1200が構成されている。アンテナ121、122は、この共振回路1200と負性微分抵抗素子127からなる。金属層123にはビア135を介してバイアス電圧線130が接続され、負性微分抵抗素子127にバイアス電圧が印加される。負性微分抵抗素子127は、発振を維持するための電磁波利得を生成する。個別のアンテナ121、122は同位相で同期して発振するため、発振周波数ωに近くなるように設計される。そこで、半波長共振器を含む個別のアンテナの形状は、互いに同様の形状であることが好ましい。負性微分抵抗素子127の形状や特性も同等なものを用いると好ましい。マイクロストリップライン125は、上記のような個別のアンテナを互いに同位相で同期させて発振させるための素子間構造である。 In the antenna array 12, oscillation is performed by a microstrip resonator composed of a metal layer 123, a dielectric layer 128, which is a first conductor forming part of the antenna, and a ground metal layer 124, which is a second conductor forming a part of the antenna. A resonance circuit 1200 is configured to control the frequency. Antennas 121 and 122 are composed of this resonant circuit 1200 and a negative differential resistance element 127 . A bias voltage line 130 is connected to the metal layer 123 via a via 135 to apply a bias voltage to the negative differential resistance element 127 . Negative differential resistance element 127 produces electromagnetic wave gain to sustain oscillation. Since the individual antennas 121 and 122 oscillate synchronously in phase, they are designed to have an oscillation frequency ω 0 close to that. Therefore, it is preferable that the shapes of the individual antennas including the half-wave resonators are similar to each other. It is preferable to use the same shape and characteristics as the negative differential resistance element 127 . The microstrip line 125 is an inter-element structure for synchronizing and oscillating the individual antennas as described above in phase with each other.

リンク構造となる金属部の伝送線であるマイクロストリップライン125は、一端から他端までのマイクロストリップライン125に沿った長さが、同期後の発振周波数ωの電気長で2πになるように選択するのが好ましい。電気長で2πとは、周囲の構造における実効的な誘電率で換算される実効的な発振波長λに相当する長さである。電気長として2πを選択するのは、アンテナ121、122を同位相で同期させて発振させるためである。アンテナ121、122を逆位相で同期させる場合は、電気長はπあるいは3πでもよい。マイクロストリップライン125の長さは、正確に2πではなくても、アンテナ121、122の同期が可能である。マイクロストリップライン125で形成される素子間の結合の大きさにもよるが、典型的には電気長2π±10%程度は許容範囲である。なお、この許容範囲は、マイクロストリップライン125を使わないで結合させるときよりも広い。なお、マイクロストリップラインの電気長は、電磁界シミュレータ等で容易に確認することができる。 The microstripline 125, which is the transmission line of the metal part forming the link structure, is arranged so that the length along the microstripline 125 from one end to the other end is 2π in electrical length at the oscillation frequency ω0 after synchronization. preferably selected. The electrical length of 2π is the length corresponding to the effective oscillation wavelength λ 0 converted by the effective dielectric constant of the surrounding structure. The reason why 2π is selected as the electrical length is to oscillate the antennas 121 and 122 in synchronization with each other in the same phase. When the antennas 121 and 122 are synchronized in antiphase, the electrical length may be π or 3π. Synchronization of the antennas 121, 122 is possible even though the length of the microstrip line 125 is not exactly 2π. Although it depends on the magnitude of the coupling between the elements formed by the microstrip line 125, an electrical length of about 2π±10% is typically an allowable range. This allowable range is wider than when the microstrip line 125 is not used for coupling. The electrical length of the microstrip line can be easily confirmed using an electromagnetic field simulator or the like.

アンテナ121の発振出力の一部は、マイクロストリップライン125を経由して隣接するアンテナ122にほぼ同位相で入力される。一方で、アンテナ122の発振出力の一部は、マイクロストリップライン125を経由して隣接するアンテナ121にほぼ同位相で入力される。本実施形態のアンテナアレイでは、このようなアンテナ121、122間の相互・注入同期現象を実現するためにマイクロストリップライン125を導入している。 A part of the oscillation output of the antenna 121 is input to the adjacent antenna 122 via the microstrip line 125 in substantially the same phase. On the other hand, part of the oscillation output of the antenna 122 is input to the adjacent antenna 121 via the microstrip line 125 in substantially the same phase. In the antenna array of this embodiment, a microstrip line 125 is introduced in order to realize such a mutual injection locking phenomenon between the antennas 121 and 122 .

本実施形態のマイクロストリップライン125は、共振構造の金属層123と容量結合していることが特徴である。これらは、金属-絶縁体-金属(MIM)領域126において、絶縁層129を介して容量を形成するのみで、DC開放である。これにより、発振周波数ωの帯域において、アンテナ間結合の大きさは直接結合と変わらずに大きく確保することが出来る。さらに、ωより小さい低周波領域において、結合の大きさは小さくなるのでアンテナ間のアイソレーションを確保できる。本実施形態のマイクロストリップライン125は、このような性質を有するため好ましい。さらに、ωより小さい低周波領域において端部開放のマイクロストリップライン125はキャパシティブ要素になる。アンテナ121側の負性微分抵抗素子127から見て、マイクロストリップライン125はキャパシティブ要素であり、アンテナ122側の共振構造の金属層123もキャパシタである。このため、低周波領域において懸念している共振周波数自体、生成されることもない。したがって、低周波領域における寄生発振を抑制することが可能となる。 The microstrip line 125 of this embodiment is characterized by being capacitively coupled with the metal layer 123 of the resonant structure. They only form capacitance through insulating layer 129 in metal-insulator-metal (MIM) region 126 and are DC open. As a result, in the band of the oscillation frequency ω0 , the magnitude of the inter-antenna coupling can be secured as large as in the direct coupling. Furthermore, since the magnitude of coupling is small in a low frequency region smaller than ω 0 , isolation between antennas can be ensured. The microstripline 125 of this embodiment is preferable because it has such properties. Furthermore, the open-ended microstripline 125 becomes a capacitive element in the low frequency region below ω 0 . As seen from the negative differential resistance element 127 on the antenna 121 side, the microstrip line 125 is a capacitive element, and the metal layer 123 of the resonant structure on the antenna 122 side is also a capacitor. Therefore, the resonance frequency itself, which is a concern in the low frequency region, is not generated. Therefore, it is possible to suppress parasitic oscillation in the low frequency region.

図4Aおよび図4Bでは、2つの個別のアンテナ121、122について説明したが、アンテナアレイ12では、各アンテナをアンテナ121、122と同様の構成で配置することによってアレイ化が可能である。また、接地金属層124の上には、誘電体層128を介して、アレイの数に対応した複数の金属層123が配置され、さらに金属層123に対応する負性微分抵抗素子127が配置される。隣接するアンテナは、マイクロストリップライン125によって容量結合される。また、それぞれのマイクロストリップライン125の電気長は2π程度である。したがって、すべての負性微分抵抗素子127を同相で同期することが可能となる。このようにアンテナアレイ化することによって、合成された電力が大きくなるだけでなく、鋭い指向性が得られるため好ましい。 Although two separate antennas 121, 122 are described in FIGS. 4A and 4B, the antenna array 12 can be arrayed by placing each antenna in a configuration similar to antennas 121, 122. FIG. A plurality of metal layers 123 corresponding to the number of arrays are arranged on the ground metal layer 124 via a dielectric layer 128, and negative differential resistance elements 127 corresponding to the metal layers 123 are arranged. be. Adjacent antennas are capacitively coupled by microstripline 125 . Also, the electrical length of each microstrip line 125 is about 2π. Therefore, all the negative differential resistance elements 127 can be synchronized in phase. By forming an antenna array in this way, not only is the combined power increased, but sharp directivity is obtained, which is preferable.

また、複数の金属層123はチップ11の内部においてストリップ導体(不図示)を介して共通に接続されてバイアス電圧が印加されるパッド141と接続されており、接地金属層124はチップ11の内部でパッド142と接続されている。この構成によって、パッド141とパッド142に電圧が印加されると、負性微分抵抗素子127にバイアス電圧が印加される。 A plurality of metal layers 123 are connected in common via strip conductors (not shown) inside the chip 11 and are connected to pads 141 to which a bias voltage is applied. is connected to the pad 142 at . With this configuration, a bias voltage is applied to the negative differential resistance element 127 when a voltage is applied to the pads 141 and 142 .

負性微分抵抗素子127としては、InP基板に格子整合する共鳴トンネルダイオードを用いることができる。なお、負性微分抵抗素子127として、共鳴トンネルダイオードに限らず、エサキダイオード、ガンダイオードを用いてもよい。共鳴トンネルダイオードは、例えば、InP基板上のInGaAs/InAlAs、InGaAs/AlAsによる多重量子井戸構造とn-InGaAsによる電気的接点層を伴って構成される。多重量子井戸構造としては、例えば三重障壁構造を用いる。より具体的には、AlAs(1.3
nm)/InGaAs(7.6nm)/InAlAs(2.6nm)/InGaAs(5.
6nm)/AlAs(1.3nm)の半導体多層膜構造で構成する。このうち、InGa
Asは井戸層、格子整合するInAlAsや非整合のAlAsは障壁層である。これらの層は意図的にキャリアドープを行わないアンドープとしておく。このような多重量子井戸構造は、電子濃度が2×1018cm-3のn-InGaAsによる電気的接点層に挟まれる。こうした電気的接点層間の構造の電流-電圧(I/V)特性において、ピーク電流密度は280kA/cmであり、約0.7Vから約0.9Vまでが負性抵抗領域となる。ダイオードの構成として、直径2μmのメサ構造の場合、ピーク電流値10mA、負性抵
抗値-20Ωが得られる。金属層123の下部に接続された直径2μmの共鳴トンネルダイオードの接合容量に伴うリアクタンスを考慮すると、発振周波数は約0.55THzと
なる。
A resonant tunneling diode lattice-matched to the InP substrate can be used as the negative differential resistance element 127 . The negative differential resistance element 127 is not limited to the resonant tunneling diode, and may be an Esaki diode or a Gunn diode. Resonant tunneling diodes are constructed, for example, with multiple quantum well structures of InGaAs/InAlAs, InGaAs/AlAs on an InP substrate and electrical contact layers of n-InGaAs. For example, a triple barrier structure is used as the multiple quantum well structure. More specifically, AlAs (1.3
nm)/InGaAs (7.6 nm)/InAlAs (2.6 nm)/InGaAs (5.
6 nm)/AlAs (1.3 nm). Of these, InGa
As is a well layer, and lattice-matched InAlAs or non-matched AlAs is a barrier layer. These layers are intentionally undoped without carrier doping. Such a multiple quantum well structure is sandwiched between electrical contact layers of n-InGaAs with an electron concentration of 2×10 18 cm −3 . In the current-voltage (I/V) characteristics of the structure between these electrical contact layers, the peak current density is 280 kA/cm 2 and the negative resistance region is from about 0.7V to about 0.9V. As for the configuration of the diode, in the case of a mesa structure with a diameter of 2 μm, a peak current value of 10 mA and a negative resistance value of −20Ω are obtained. Considering the reactance associated with the junction capacitance of the resonant tunneling diode with a diameter of 2 μm connected to the bottom of the metal layer 123, the oscillation frequency is approximately 0.55 THz.

次に、図5に、本実施形態によるアンテナ装置の等価回路図を示す。チップ11の等価回路は、アンテナアレイ12を構成する負性微分抵抗素子の抵抗r(rは負性微分抵抗素子の抵抗の絶対値を示す)を有する。また、チップ11の等価回路は、アンテナアレイ12を構成する共振回路1200のインピーダンスZと、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131の抵抗Rcとを有する。さらに、チップ11の等価回路は、第1シャント素子1300を構成する容量素子132の容量Ccを有する。 Next, FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the antenna device according to this embodiment. The equivalent circuit of the chip 11 has a resistance r (r indicates the absolute value of the resistance of the negative differential resistance element) of the negative differential resistance element forming the antenna array 12 . Also, the equivalent circuit of the chip 11 has the impedance Z of the resonance circuit 1200 forming the antenna array 12 and the resistance Rc of the resistive element 131 forming the first shunt element 1300 . Furthermore, the equivalent circuit of chip 11 has capacitance Cc of capacitive element 132 that constitutes first shunt element 1300 .

第1シャント素子1300は、抵抗Rcと容量Ccが直列に接続されて構成されている。さらに、抵抗rと共振回路1200のインピーダンスZと第1シャント素子1300は、互いに並列に接続されている。より具体的には、抵抗rの一端子と共振回路1200のインピーダンスZの一端子と抵抗Rcの一端子が、それぞれ第1ノードn1に接続される。また、抵抗Rcの他端子は、容量Ccの一端子と接続される。また、抵抗rの他端子と共振回路1200のインピーダンスZの他端子と容量Ccの他端子は、グランド電圧に接続される。第1ノードn1はチップ11のパッド141に接続され、グランド電圧はチップ11のパッド142を介して印加される。 The first shunt element 1300 is configured by connecting a resistor Rc and a capacitor Cc in series. Furthermore, the resistor r, the impedance Z of the resonance circuit 1200, and the first shunt element 1300 are connected in parallel with each other. More specifically, one terminal of the resistor r, one terminal of the impedance Z of the resonant circuit 1200, and one terminal of the resistor Rc are each connected to the first node n1. Also, the other terminal of the resistor Rc is connected to one terminal of the capacitor Cc. The other terminal of the resistor r, the other terminal of the impedance Z of the resonance circuit 1200, and the other terminal of the capacitor Cc are connected to the ground voltage. The first node n1 is connected to the pad 141 of the chip 11 and the ground voltage is applied through the pad 142 of the chip 11. FIG.

基板10の等価回路は、第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151の抵抗Rpおよび容量素子152の容量Cpと、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500とを接続する経路のインダクタンスLと、から構成される。インダクタンスLには第1シャント素子1300とパッド141を接続する配線、チップと基板を接続するボンディングワイヤー、ボンディングワイヤーと第2シャント素子1500を接続する配線、パッド等の寄生インダクタンスが含まれる。 The equivalent circuit of the substrate 10 includes the resistance Rp of the resistance element 151 and the capacitance Cp of the capacitance element 152 that constitute the second shunt element 1500, and the inductance L of the path that connects the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500. , consists of The inductance L includes the parasitic inductance of the wiring connecting the first shunt element 1300 and the pad 141, the bonding wire connecting the chip and the substrate, the wiring connecting the bonding wire and the second shunt element 1500, and the pad.

第2シャント素子1500は、抵抗Rpと容量Cpが直列に接続されて構成されている。さらに、インダクタンスLを介してチップ11と第2シャント素子1500とが接続される。より具体的には、インダクタンスLの一端子はチップ11の等価回路における第1ノードn1に接続され、インダクタンスLの他端子と抵抗Rpの一端子は第2ノードn2に接続される。また、抵抗Rpの他端子は容量Cpの一端子と接続される。また、容量Cpの他端子には接地電圧が印加される。さらに、第2ノードn2は端子181に接続されており、電圧バイアス回路Vが接続される。したがって、第2ノードn2にはバイアス電圧が印加され、抵抗rには、インダクタンスLを介してバイアス電圧が印加される。 The second shunt element 1500 is configured by connecting a resistor Rp and a capacitor Cp in series. Further, chip 11 and second shunt element 1500 are connected via inductance L. FIG. More specifically, one terminal of the inductance L is connected to the first node n1 in the equivalent circuit of the chip 11, and the other terminal of the inductance L and one terminal of the resistor Rp are connected to the second node n2. Also, the other terminal of the resistor Rp is connected to one terminal of the capacitor Cp. A ground voltage is applied to the other terminal of the capacitor Cp. Furthermore, the second node n2 is connected to the terminal 181, and the voltage bias circuit V is connected. Therefore, a bias voltage is applied to the second node n2, and a bias voltage is applied to the resistor r through the inductance L. FIG.

第1シャント素子1300(抵抗Rcと容量Cc)は、負性微分抵抗素子(抵抗r)と並列に接続されており、インダクタンスLを介して第2シャント素子1500(抵抗Rpと容量Cp)とも並列に接続されている。さらには、第1シャント素子1300は、電圧バイアス回路Vとも並列に接続されている。 The first shunt element 1300 (resistance Rc and capacitance Cc) is connected in parallel with the negative differential resistance element (resistance r), and is also connected in parallel with the second shunt element 1500 (resistance Rp and capacitance Cp) via the inductance L. It is connected to the. Furthermore, the first shunt element 1300 is also connected in parallel with the voltage bias circuit V. FIG.

このようなアンテナ装置において、寄生発振を抑制するには、負性微分抵抗素子127の抵抗rを基準として、第1シャント素子1300および第2シャント素子1500は低インピーダンスとなっていることが好ましい。すなわち、テラヘルツ周波数帯より小さい周波数帯において、負性微分抵抗素子127からみて低インピーダンスとなるように設定されることが好ましい。この場合、以下の式(1)、式(2)の条件式が成り立つ。
Rp +1/(2π×f×Cp) < r・・・(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r・・・(2)
ここで、rは、負性微分抵抗素子の抵抗値の絶対値、Rcは、第1の抵抗である抵抗Rcの抵抗値、Ccは、第1の容量である容量Ccの容量値である。また、Rpは、第2の抵
抗である抵抗Rpの抵抗値、Cpは、第2の容量である容量Cpの容量値、Lは、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスである。また、fは対象となる寄生発振の周波数であり、アンテナアレイ12を構成する共振回路の共振周波数未満の周波数を示す。また、周波数fは、具体的には30GHz未満であるが、本実施形態のような基板10にチップ11が実装される場合は、特に10MHz~10GHzの範囲の周波数である。
In order to suppress parasitic oscillation in such an antenna device, it is preferable that first shunt element 1300 and second shunt element 1500 have low impedance with resistance r of negative differential resistance element 127 as a reference. That is, it is preferable to set the impedance to be low when viewed from the negative differential resistance element 127 in a frequency band smaller than the terahertz frequency band. In this case, the following conditional expressions (1) and (2) hold.
Rp+1/(2π×f×Cp)<r (1)
Rc+1/(2π×f×Cc)<r (2)
Here, r is the absolute value of the resistance value of the negative differential resistance element, Rc is the resistance value of the resistor Rc, which is the first resistor, and Cc is the capacitance value of the capacitor Cc, which is the first capacitor. Rp is the resistance value of the resistor Rp, which is the second resistor, Cp is the capacitance value of the capacitor Cp, which is the second capacitor, and L is the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500. is the inductance of Also, f is the frequency of the target parasitic oscillation, which is less than the resonant frequency of the resonant circuit forming the antenna array 12 . Further, the frequency f is specifically less than 30 GHz, but is particularly in the range of 10 MHz to 10 GHz when the chip 11 is mounted on the substrate 10 as in this embodiment.

しかしながら、式(1)と式(2)が成り立っても、インダクタンスLと容量CcにおけるLC共振が生じる可能性がある。このLC共振を抑制するためには、発振のエネルギーを損失させるため、Rcを確保する必要があり、かつLを小さくして、Ccを大きくすることが好ましい。よって、寄生発振を抑制するには、以下の式(3)の条件式も成り立つ。
L/(Cc×r) <Rc・・・(3)
However, even if the formulas (1) and (2) hold, LC resonance may occur in the inductance L and the capacitance Cc. In order to suppress this LC resonance, it is necessary to secure Rc, and it is preferable to reduce L and increase Cc, because the oscillation energy is lost. Therefore, in order to suppress the parasitic oscillation, the following conditional expression (3) also holds.
L/(Cc×r) <Rc (3)

図6は、図5の等価回路を基にインダクタンスLの値を変えたときの負性微分抵抗素子127からみたインピーダンスの周波数特性を示すグラフである。破線はL=1nH、実線は5nH、一点鎖線は10nHについての特性を示し、インピーダンスは特定の周波数でピーク値を有する。具体的には、L=1nHについては160MHzにおいてピーク値1.8Ω、L=5nHについては50MHzにおいてピーク値16.8Ω、L=10nHについては71MHzにおいてピーク値8.5Ωとなっている。 FIG. 6 is a graph showing frequency characteristics of impedance seen from the negative differential resistance element 127 when the value of the inductance L is changed based on the equivalent circuit of FIG. The dashed line shows the characteristics for L=1 nH, the solid line shows the characteristics for 5 nH, and the one-dot chain line shows the characteristics for 10 nH, and the impedance has a peak value at a specific frequency. Specifically, L=1 nH has a peak value of 1.8 Ω at 160 MHz, L=5 nH has a peak value of 16.8 Ω at 50 MHz, and L=10 nH has a peak value of 8.5 Ω at 71 MHz.

図7は、図6の周波数特性に基づき、インダクタンスLと負性微分抵抗素子127からみたインピーダンスのピーク値の関係を示すグラフである。図7によれば、インダクタンスLが大きくなるにつれて、インピーダンスのピーク値が大きくなる。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the inductance L and the peak value of the impedance viewed from the negative differential resistance element 127, based on the frequency characteristics of FIG. According to FIG. 7, the peak value of impedance increases as the inductance L increases.

抑制の対象となる寄生発振の周波数fにおいて、負性微分抵抗素子127からみた線路
のインピーダンスが負性微分抵抗の絶対値の10倍以下であれば、負性微分抵抗素子127が持つ利得に対して、線路による損失の大きさが無視できなくなる。これによって、LC共振の発振を抑制できる。一例として、3mm角~4mm角のチップサイズのアンテナアレイでは、20個~40個のアンテナを配置することができ、負性微分抵抗127の合成抵抗値は、大きくても1Ω、すなわち1Ω以下となる。したがって、この抵抗値の10倍である10Ω以下であれば寄生発振を抑制できる。すなわち、図7のグラフによれば、L≦5nHであればよい。
At the frequency f of the parasitic oscillation to be suppressed, if the impedance of the line seen from the negative differential resistance element 127 is 10 times or less than the absolute value of the negative differential resistance element 127, the gain of the negative differential resistance element 127 is Therefore, the magnitude of loss due to the line cannot be ignored. Oscillation of LC resonance can be suppressed by this. As an example, in an antenna array with a chip size of 3 mm square to 4 mm square, 20 to 40 antennas can be arranged, and the combined resistance value of the negative differential resistance 127 is at most 1 Ω, that is, 1 Ω or less. Become. Therefore, parasitic oscillation can be suppressed if the resistance is 10Ω or less, which is ten times the resistance value. That is, according to the graph of FIG. 7, it is sufficient if L≦5 nH.

インダクタンスLには、第1シャント素子1300とパッド141を接続する配線、チップと基板を接続するボンディングワイヤー、ボンディングワイヤーと第2シャント素子1500を接続する配線、パッド等の寄生インダクタンスが含まれる。そして、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のこれらのインダクタンスは、それぞれ以下の式(4)、式(5)で算出することが可能である。第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路において、断面がほぼ円形に近似できる部分は式(4)で算出し、断面が四角形に近似できる部分は式(5)で算出する。
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] 〔nH〕・・・(4)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] 〔nH〕・・・(5)
ここで、l1は、当該経路における断面がほぼ円形に近似できる部分の長さ(mm)であり、dはその断面直径(mm)である。また、l2は、当該経路における断面が四角形に近似できる部分の長さ(mm)であり、wはその幅(mm)、hはその厚さ(mm)である。
The inductance L includes the parasitic inductance of the wiring connecting the first shunt element 1300 and the pad 141, the bonding wire connecting the chip and the substrate, the wiring connecting the bonding wire and the second shunt element 1500, and the pad. These inductances of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 can be calculated by the following equations (4) and (5), respectively. In the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500, the portion where the cross section can approximate a circle is calculated by Equation (4), and the portion where the cross section can approximate a square is calculated by Equation (5).
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)−0.75] [nH] (4)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w+h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] [nH] (5)
Here, l1 is the length (mm) of the portion of the path whose cross section can approximate a circle, and d is its cross-sectional diameter (mm). In addition, l2 is the length (mm) of the portion of the path whose cross section can approximate a square, w is its width (mm), and h is its thickness (mm).

図8は、本実施形態における第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を
接続する経路のインダクタンスを説明する図である。第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路は、第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131とパッド141を接続する配線(第1の部分P1)、パッド141(第2の部分P2)を有する。さらに、当該経路は、ボンディングワイヤー19(第3の部分P3)、パッド161(第4の部分P4)、パッド161と第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151を接続する配線(第5の部分P5)を有する。
FIG. 8 is a diagram for explaining the inductance of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 in this embodiment. The path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 includes wiring (first portion P1) connecting the resistance element 131 and the pad 141 constituting the first shunt element 1300, pad 141 (second portion P2). Further, the path includes bonding wire 19 (third portion P3), pad 161 (fourth portion P4), wiring (fifth portion P5).

第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路の長さは4mm以下が好ましく、寄生インダクタンスを低減して寄生発振を抑制するのに好適である。より好ましくは2mm以下である。 The length of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 is preferably 4 mm or less, which is suitable for reducing parasitic inductance and suppressing parasitic oscillation. More preferably, it is 2 mm or less.

以下に、経路における各部の寸法、および式(4)あるいは式(5)によって算出されるインダクタンスの一例について説明する。 An example of the dimensions of each part in the path and the inductance calculated by Equation (4) or Equation (5) will be described below.

第1の部分P1は、長さ0.3mm、幅0.2mm、厚さ0.5μmであり、この領域のインダクタンスL1は式(5)で算出され、0.1nHである。 The first portion P1 has a length of 0.3 mm, a width of 0.2 mm, and a thickness of 0.5 μm, and the inductance L1 of this region is 0.1 nH as calculated by Equation (5).

第2の部分P2のインダクタンスL2は、パッド141の端部からボンディングワイヤー19が接続されるパッド141の略中央部までの領域として算出する。この領域は長さ0.1mm、幅0.2mm、厚さ0.5μmであり、このインダクタンスL2は式(5)で算出され、0.02nHである。 The inductance L2 of the second portion P2 is calculated as the area from the end of the pad 141 to the substantially central portion of the pad 141 to which the bonding wire 19 is connected. This region has a length of 0.1 mm, a width of 0.2 mm, and a thickness of 0.5 μm.

第3の部分P3は、長さ1.0mm、断面直径20μmのボンディングワイヤーであり、この領域のインダクタンスL3は式(4)で算出され、0.91nHである。 The third portion P3 is a bonding wire with a length of 1.0 mm and a cross-sectional diameter of 20 μm, and the inductance L3 of this region is 0.91 nH as calculated by Equation (4).

第4の部分P4のインダクタンスL4は、パッド161の端部からボンディングワイヤー19が接続されるパッド161の略中央部までの領域として算出する。この領域は長さ0.6mm、幅1.2mm、厚さ35μmであり、このインダクタンスL4は式(5)で算出され、0.11nHである。 The inductance L4 of the fourth portion P4 is calculated as a region from the end of the pad 161 to the substantially central portion of the pad 161 to which the bonding wire 19 is connected. This region has a length of 0.6 mm, a width of 1.2 mm, and a thickness of 35 μm.

第5の部分P5は、長さ0.8mm、幅0.6mm、厚さ35μmであり、この領域のインダクタンスL5は式(5)で算出され、0.26nHである。 The fifth portion P5 has a length of 0.8 mm, a width of 0.6 mm, and a thickness of 35 μm, and the inductance L5 of this region is 0.26 nH as calculated by equation (5).

したがって、第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスは、インダクタンスL1、L2、L3、L4、L5の合計で算出でき、1.4nHとなる。 Therefore, the inductance of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 can be calculated as the sum of the inductances L1, L2, L3, L4, and L5, and is 1.4 nH.

本実施形態では、ボンディングワイヤー19の断面が円形状であるとして式(4)を用いてインダクタンスを算出したが、断面が四角形のリボン状のボンディングワイヤーを使用してもよい。リボン状のボンディングワイヤーの場合は、式(5)を使用してインダクタンスを算出することができる。リボン状のボンディングワイヤーは断面積が大きくでき、インダクタンスを下げることができる。 In the present embodiment, the inductance is calculated using equation (4) assuming that the bonding wire 19 has a circular cross section, but a ribbon-like bonding wire with a square cross section may be used. For ribbon bonding wires, equation (5) can be used to calculate the inductance. A ribbon-shaped bonding wire can have a large cross-sectional area and can reduce the inductance.

図9Aおよび図9Bは、配線のインダクタンスの算出について説明する図である。ここでは、パッド161と第2シャント素子1500を構成する抵抗素子151を接続する配線153を用いて説明する。第1シャント素子1300を構成する抵抗素子131とパッド141を接続する配線についても同様に考えることができる。 9A and 9B are diagrams illustrating calculation of wiring inductance. Here, the wiring 153 that connects the pad 161 and the resistance element 151 that constitutes the second shunt element 1500 will be described. The wiring that connects the resistor element 131 and the pad 141 that constitute the first shunt element 1300 can also be considered in the same way.

図9Aは、配線153が折れ曲がり部を有する構成の一例を示す図である。図9Aに示す例では、配線153は90度に曲がった部分を2箇所有する折れ曲がり部によって構成
されている。図9Aに示す例における配線153のインダクタンスは、3つの矩形部分に分けて算出することができる。3つの矩形部分は、パッド161に接続される第1の矩形部分RS1、第1の矩形部分に接続される第2の矩形部分RS2、第2の矩形部分に接続される第3の矩形部分RS3である。第3の矩形部分RS3は抵抗素子151に接続される。第1の矩形部分RS1は、長さl21、幅w1、厚さh1であり、第2の矩形部分RS2は、長さl22、幅w2、厚さh2であり、第3の矩形部分RS3は、長さl23、幅w3、厚さh3である。各矩形部分について式(5)を用いてインダクタンスを算出して、その合計を配線153のインダクタンスとする。
FIG. 9A is a diagram showing an example of a configuration in which wiring 153 has a bent portion. In the example shown in FIG. 9A, the wiring 153 is configured by a bent portion having two 90-degree bent portions. The inductance of the wiring 153 in the example shown in FIG. 9A can be calculated by dividing it into three rectangular portions. The three rectangular portions are a first rectangular portion RS1 connected to the pad 161, a second rectangular portion RS2 connected to the first rectangular portion, and a third rectangular portion RS3 connected to the second rectangular portion. is. A third rectangular portion RS3 is connected to the resistive element 151 . The first rectangular portion RS1 has a length l21, width w1 and thickness h1, the second rectangular portion RS2 has a length l22, width w2 and thickness h2, and the third rectangular portion RS3 has a length l22, width w2 and thickness h2. It has a length l23, a width w3, and a thickness h3. The inductance of each rectangular portion is calculated using equation (5), and the total is taken as the inductance of the wiring 153 .

ここで、長さl21、長さl22、長さl23の決定方法の一例を説明する。第1の矩形部分RS1の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Xと第2の矩形部分RS2の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Yとの交点を点Aとする。また、線Yと第3の矩形部分RS3の幅方向の中心を通り長さ方向に延伸する線Zとの交点を点Bとする。そして、パッド161の端部と点Aの距離を第1の矩形部分の長さl21とし、点Aと点Bの距離を第2の矩形部分RS2の長さl22とし、点Bと抵抗素子151の端部の距離を第3の矩形部分RS3の長さl23とする。 Here, an example of the method of determining the length l21, length l22, and length l23 will be described. Point A is the intersection of a line X passing through the center of the width direction of the first rectangular portion RS1 and extending in the length direction and a line Y passing through the center of the width direction of the second rectangular portion RS2 and extending in the length direction. do. A point B is an intersection point between the line Y and a line Z passing through the center in the width direction of the third rectangular portion RS3 and extending in the length direction. The distance between the end of the pad 161 and the point A is defined as the length l21 of the first rectangular portion, the distance between the point A and the point B is defined as the length l22 of the second rectangular portion RS2, and the point B and the resistor element 151 is the length l23 of the third rectangular portion RS3.

長さl21、長さl22、長さl23の決定方法としては、配線153を分割して矩形部分を特定できれば、上記以外の決定方法が採用されてよい。 As a method for determining the length l21, the length l22, and the length l23, a determination method other than the above may be adopted as long as the wiring 153 can be divided and rectangular portions can be specified.

次に、図9Bは、配線153が、抵抗素子151からパッド161に向かって幅が漸増しながら直線状に延伸するように構成されている例を示す図である。このような配線153でも、図に示すように配線153を矩形部分RS4に置き換えることで、式(5)を用いて配線153のインダクタンスを算出できる。矩形部分RS4は、長さl24、幅w4、厚さh4である。 Next, FIG. 9B is a diagram showing an example in which the wiring 153 is configured to linearly extend from the resistance element 151 toward the pad 161 with the width gradually increasing. Even with such a wiring 153, the inductance of the wiring 153 can be calculated using Equation (5) by replacing the wiring 153 with a rectangular portion RS4 as shown in the figure. Rectangular portion RS4 has length l24, width w4 and thickness h4.

次に、矩形部分RS4の長さl24と幅w4の決定方法の一例を説明する。配線153とパッド161が接する部分V-V’の中心点Cを規定し、点Cと最短距離で抵抗素子151に接する点Dを規定する。点Cと点Dの距離を長さl24とする。また、点Cと点Dの中心Eを通って線分CD対して垂直方向における配線の端部間の距離を幅w4とする。 Next, an example of a method of determining the length l24 and width w4 of the rectangular portion RS4 will be described. A center point C of a portion VV' where the wiring 153 and the pad 161 are in contact is defined, and a point D which is the shortest distance from the point C and contacts the resistance element 151 is defined. Let the distance between point C and point D be length l24. Also, the distance between the ends of the wiring in the direction perpendicular to the line segment CD passing through the center E between the points C and D is defined as a width w4.

このように、図9Aおよび図9Bを用いて説明した決定方法によって配線のインダクタンスを算出することができる。 Thus, the wiring inductance can be calculated by the determination method described with reference to FIGS. 9A and 9B.

本実施形態によれば、式(1)、式(2)、式(3)を満たすようにシャント素子を構成することによって寄生発振を抑制することが可能となる。また、式(3)で使用される第1シャント素子1300と第2シャント素子1500を接続する経路のインダクタンスLを求める際に、式(4)、式(5)、図8、図9を用いて説明した算出方法を適用することができる。 According to the present embodiment, parasitic oscillation can be suppressed by configuring the shunt element so as to satisfy the formulas (1), (2), and (3). Further, when obtaining the inductance L of the path connecting the first shunt element 1300 and the second shunt element 1500 used in the equation (3), the equations (4), (5), FIGS. 8 and 9 are used. The calculation method described above can be applied.

(第2の実施形態)
本開示の第2の実施形態に係るアンテナ装置について、図10を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態とは異なり、パッドとパッドが複数のボンディングワイヤーで接続されている。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Second embodiment)
An antenna device according to a second embodiment of the present disclosure will be described using FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in that pads are connected by a plurality of bonding wires. In addition, in this embodiment, description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.

図10に示すアンテナ装置200は、チップ21に、バイアス電圧を印加するためのパッド241と、グランド電圧を印加するパッド242を備える。また、基板20に、チップ21のパッド241と接続するためのパッド261、チップ21のパッド242と接続するためのパッド262を備える。また、基板20に、パッド241とパッド261を接
続するための複数のボンディングワイヤー291と、パッド242とパッド262を接続するための複数のボンディングワイヤー292とを備える。アンテナ装置200におけるその他のアンテナアレイ、第1シャント素子、第2シャント素子などは第1の実施形態に係るアンテナ装置100と同様である。
The antenna device 200 shown in FIG. 10 has a chip 21 with a pad 241 for applying a bias voltage and a pad 242 for applying a ground voltage. Further, the substrate 20 is provided with pads 261 for connecting with the pads 241 of the chip 21 and pads 262 for connecting with the pads 242 of the chip 21 . The substrate 20 is also provided with a plurality of bonding wires 291 for connecting the pads 241 and 261 and a plurality of bonding wires 292 for connecting the pads 242 and 262 . Other antenna arrays, first shunt elements, second shunt elements, etc. in the antenna device 200 are the same as those in the antenna device 100 according to the first embodiment.

ボンディングワイヤー291、292のインダクタンスを下げるため、パッド241とパッド261およびパッド242とパッド262は、互いに近傍に配置してボンディングワイヤー291、292を短くすることが好ましい。 In order to reduce the inductance of the bonding wires 291 and 292, it is preferable to arrange the pads 241 and 261 and the pads 242 and 262 close to each other so that the bonding wires 291 and 292 are short.

ボンディングワイヤー291、292を短くするには、パッド241とパッド242をチップ21の端部に配置することが好ましい。複数のボンディングワイヤー291、292が横断するチップ21の一辺を第1の辺271とすると、パッド241とパッド261は第1の辺271を挟んで対向するように配置される。また、パッド242とパッド262も、第1の辺271を挟んで対向するように配置される。さらに、複数のボンディングワイヤー291、292は、第1の辺271に平行な方向に間隔を空けて並べて配置される。 In order to shorten the bonding wires 291 and 292 , it is preferable to arrange the pads 241 and 242 at the ends of the chip 21 . Assuming that one side of the chip 21 crossed by the plurality of bonding wires 291 and 292 is a first side 271, the pads 241 and 261 are arranged to face each other with the first side 271 interposed therebetween. The pads 242 and 262 are also arranged to face each other with the first side 271 interposed therebetween. Furthermore, the plurality of bonding wires 291 and 292 are arranged side by side at intervals in the direction parallel to the first side 271 .

複数のボンディングワイヤー291、292は電気的に並列に接続される。並列接続されたM本のボンディングワイヤーの合成インダクタンスLmは、以下の式(6)で算出できる。
1/Lm=Σ(1/Li)(i=1,2,3,・・・,M)・・・(6)
ここで、Liは、M本のうちのi本目のボンディングワイヤーのインダクタンスであり、ボンディングワイヤーの断面が円形状の場合は式(4)を用いて算出し、ボンディングワイヤーの断面が四角形状の場合は式(5)を用いて算出する。なお、ボンディングワイヤーの断面が円形状であるか四角形状であるかは適宜決定されて、式(4)、(5)によりボンディングワイヤーの合成インダクタンスLmが算出されてよい。
A plurality of bonding wires 291 and 292 are electrically connected in parallel. A combined inductance Lm of the M bonding wires connected in parallel can be calculated by the following equation (6).
1/Lm=Σ(1/Li) (i=1,2,3,...,M)...(6)
Here, Li is the inductance of the i-th bonding wire out of the M wires, and when the cross section of the bonding wire is circular, it is calculated using formula (4), and when the cross section of the bonding wire is square, is calculated using Equation (5). It should be noted that whether the cross section of the bonding wire is circular or rectangular may be determined as appropriate, and the combined inductance Lm of the bonding wire may be calculated by equations (4) and (5).

このように複数のボンディングワイヤー291、292を電気的に並列に接続することで、ボンディングワイヤー291、292の合成インダクタンスを低減でき、これにより寄生発振の抑制が容易になる。 By electrically connecting the plurality of bonding wires 291 and 292 in parallel in this manner, the combined inductance of the bonding wires 291 and 292 can be reduced, thereby facilitating suppression of parasitic oscillation.

本実施形態では、第1の実施形態におけるパッド141、142よりもパッド241、242の面積を大きくし、また第1の実施形態におけるパッド161、162よりもパッド261、262の面積を大きくする。これにより、パッド間を接続するボンディングワイヤーの本数を増やして、複数のボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減できる。 In this embodiment, the area of pads 241 and 242 is made larger than that of pads 141 and 142 in the first embodiment, and the area of pads 261 and 262 is made larger than that of pads 161 and 162 in the first embodiment. As a result, the number of bonding wires connecting pads can be increased, and the combined inductance of a plurality of bonding wires can be reduced.

また、パッド241、242、261、262は、チップ21の第1の辺271に平行な方向の寸法が第1の辺271に垂直な方向の寸法よりも大きくなるように構成されている。これにより、配置できるボンディングワイヤーの本数を増やすことができ、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減できる。 Also, the pads 241 , 242 , 261 , 262 are configured such that the dimension in the direction parallel to the first side 271 of the chip 21 is larger than the dimension in the direction perpendicular to the first side 271 . As a result, the number of bonding wires that can be arranged can be increased, and the combined inductance of the bonding wires can be reduced.

また、パッド241、242、261、262を、第1の実施形態と同じようにボンディングワイヤーごとに分割することも可能である。この場合、バッドを形成する金属層よりも下層の配線層で接続する構成にすればよい。しかしながら、図10で示したような1つのパッドに複数のボンディングワイヤーを配置する構成の方が、パッド間を分割するスペースを確保する必要がなく、パターン形成が容易となる。したがって、図10に例示する構成を採用することで、基板20として安価なプリント基板やセラミックパッケージを使用することができ、低コスト化が可能となる。 Also, the pads 241, 242, 261, 262 can be divided for each bonding wire as in the first embodiment. In this case, the connection may be made in a wiring layer below the metal layer forming the pads. However, the configuration of arranging a plurality of bonding wires on one pad as shown in FIG. 10 eliminates the need to secure a space for dividing the pads, thereby facilitating pattern formation. Therefore, by adopting the configuration illustrated in FIG. 10, an inexpensive printed circuit board or ceramic package can be used as the substrate 20, and cost can be reduced.

(第3の実施形態)
本開示の第3の実施形態によるアンテナ装置について、図11を用いて説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態に対して、第1シャント素子および第2シャント素子を構成する抵抗素子や容量素子を追加して並列に接続している点が異なる。本実施形態において、第1および第2の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Third embodiment)
An antenna device according to a third embodiment of the present disclosure will be described using FIG. The third embodiment differs from the first embodiment in that resistance elements and capacitance elements that constitute the first shunt element and the second shunt element are added and connected in parallel. In this embodiment, descriptions of the same configurations as in the first and second embodiments are omitted.

図11に示す本実施形態によるアンテナ装置300は、チップ31に、抵抗素子331および容量素子332で構成される第1シャント素子と、抵抗素子333および容量素子332で構成される別の第1シャント素子を備える。さらに、アンテナ装置300は、チップ31に、バイアス電圧を印加するためのパッド341、343、グランド電圧を印加するパッド342を備える。また、基板30に、抵抗素子351および容量素子352で構成される第2シャント素子と、抵抗素子353および容量素子354で構成される別の第2シャント素子を備える。 The antenna device 300 according to this embodiment shown in FIG. Equipped with an element. Further, the antenna device 300 includes pads 341 and 343 for applying a bias voltage and a pad 342 for applying a ground voltage to the chip 31 . Further, the substrate 30 is provided with a second shunt element composed of a resistive element 351 and a capacitive element 352 and another second shunt element composed of a resistive element 353 and a capacitive element 354 .

また、基板30に、チップ31のパッド341と接続するためのパッド361、チップ31のパッド342と接続するためのパッド362、チップ31のパッド343と接続するためのパッド363を備える。また、パッド341とパッド361は、ボンディングワイヤー391によって接続され、パッド342とパッド362は、ボンディングワイヤー392によって接続され、パッド343とパッド363は、ボンディングワイヤー393によって接続される。さらに、基板30には、電圧バイアス回路37からバイアス電圧が供給される接続端子381、383、グランド電圧を与える接続端子182を備える。 Further, the substrate 30 is provided with pads 361 for connecting with the pads 341 of the chip 31 , pads 362 for connecting with the pads 342 of the chip 31 , and pads 363 for connecting with the pads 343 of the chip 31 . Pads 341 and 361 are connected by a bonding wire 391 , pads 342 and 362 are connected by a bonding wire 392 , and pads 343 and 363 are connected by a bonding wire 393 . Further, the substrate 30 has connection terminals 381 and 383 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 37, and a connection terminal 182 to which a ground voltage is applied.

図11では、チップ31のパッド341、342、343と基板30のパッド361、362、363は、それぞれ1本のボンディングワイヤー391、392、393で接続されている。ただし、第2の実施形態のように2つのパッドを複数のボンディングワイヤーで接続してもよい。あるいは、図3のようにボンディングワイヤー391、392、393を使用せずに貫通電極で2つのパッドを接続してもよい。 In FIG. 11, pads 341, 342 and 343 of chip 31 and pads 361, 362 and 363 of substrate 30 are connected by bonding wires 391, 392 and 393, respectively. However, two pads may be connected by a plurality of bonding wires as in the second embodiment. Alternatively, as shown in FIG. 3, two pads may be connected by through electrodes without using bonding wires 391, 392, and 393. FIG.

アンテナアレイ32は第1の実施形態と同様にチップ31の略中央に配置され、アンテナアレイ32に隣接して容量素子332が配置される。抵抗素子331の一端子は容量素子332の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子333の一端子は容量素子332の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子331、333は、容量素子332の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子331、333は、容量素子332の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子331の他端子はパッド341とバイアス電圧線330を介して接続される。バイアス電圧線330は、アンテナアレイ32の各アンテナ321の間にも配置され、各アンテナ321と接続される。これにより、各アンテナ321にバイアス電圧が印加される。容量素子332の他端子はパッド342と配線およびビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子333の他端子はパッド343とバイアス電圧線330を介して接続される。 The antenna array 32 is arranged substantially in the center of the chip 31 as in the first embodiment, and the capacitive element 332 is arranged adjacent to the antenna array 32 . One terminal of the resistance element 331 is connected to one terminal of the capacitance element 332 through a wiring and a via (not shown). One terminal of the resistance element 333 is connected to one terminal of the capacitance element 332 through a wiring and a via (not shown). The resistance elements 331 and 333 are preferably arranged near the capacitance element 332 . Alternatively, the resistive elements 331 and 333 may be arranged to overlap the capacitive element 332 . The other terminal of resistive element 331 is connected to pad 341 via bias voltage line 330 . A bias voltage line 330 is also arranged between each antenna 321 of the antenna array 32 and connected to each antenna 321 . Thereby, a bias voltage is applied to each antenna 321 . The other terminal of the capacitive element 332 is connected to the pad 342 via wiring and vias (not shown). The other terminal of resistive element 333 is connected to pad 343 via bias voltage line 330 .

抵抗素子351の一端子3512は容量素子352の一端子3521と配線を介して接続される。すなわち、抵抗素子351と容量素子352は直列接続されている。そのため抵抗素子351と容量素子352は隣接して配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子351の一端子3512を容量素子352の一端子3521と隣接して配置すると、配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 3512 of the resistor 351 is connected to one terminal 3521 of the capacitor 352 through a wiring. That is, the resistive element 351 and the capacitive element 352 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistance element 351 and the capacitance element 352 adjacent to each other. More preferably, if one terminal 3512 of the resistance element 351 is arranged adjacent to one terminal 3521 of the capacitance element 352, the wiring can be shortened and the inductance can be reduced.

抵抗素子351の他端子3511は、配線を介してパッド361と接続され、また配線を介して接続端子381と接続される。また、容量素子352の他端子3522は、配線を介してパッド362と接続され、また配線を介して接続端子382と接続される。 The other terminal 3511 of the resistive element 351 is connected to the pad 361 via wiring, and is also connected to the connection terminal 381 via wiring. Also, the other terminal 3522 of the capacitive element 352 is connected to the pad 362 via wiring, and is also connected to the connection terminal 382 via wiring.

抵抗素子353の一端子3532は容量素子354の一端子3541と配線を介して接続される。すなわち、抵抗素子353と容量素子354は直列接続されている。そのため抵抗素子353と容量素子354は隣接して配置した方が好ましい。より好ましくは、抵抗素子353の一端子3532を容量素子354の一端子3541と隣接して配置すると、配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 One terminal 3532 of the resistor 353 is connected to one terminal 3541 of the capacitor 354 through a wiring. That is, the resistive element 353 and the capacitive element 354 are connected in series. Therefore, it is preferable to arrange the resistance element 353 and the capacitance element 354 adjacent to each other. More preferably, if one terminal 3532 of the resistance element 353 is arranged adjacent to one terminal 3541 of the capacitance element 354, the wiring can be shortened and the inductance can be reduced.

抵抗素子353の他端子3531は、配線を介してパッド363と接続され、また配線を介して接続端子383と接続される。また、容量素子354の他端子3542は配線を介してパッド362と接続され、また配線を介して接続端子382と接続される。 The other terminal 3531 of the resistive element 353 is connected to the pad 363 via wiring, and is also connected to the connection terminal 383 via wiring. Also, the other terminal 3542 of the capacitive element 354 is connected to the pad 362 via wiring, and is also connected to the connection terminal 382 via wiring.

図11では、抵抗素子351の端子3511、3512と容量素子352の端子3521、3522と抵抗素子353の端子3531、3532と容量素子354の端子3541、3542は、基板30上で一方向(図の左右方向)に並ぶように配置されている。本実施形態では、パッド361、362、363も、端子3511、3512、3521、3522、3531、3532、3541、3542が配置される方向と同一の方向に並ぶように配置されている。このように端子とパッドを配置することによって、接続する配線を短くして、インダクタンスを小さくすることができる。 In FIG. 11, terminals 3511 and 3512 of the resistance element 351, terminals 3521 and 3522 of the capacitance element 352, terminals 3531 and 3532 of the resistance element 353, and terminals 3541 and 3542 of the capacitance element 354 are arranged in one direction on the substrate 30 ( left and right direction). In this embodiment, the pads 361, 362, 363 are also arranged in the same direction as the terminals 3511, 3512, 3521, 3522, 3531, 3532, 3541, 3542 are arranged. By arranging the terminals and pads in this manner, the wiring for connection can be shortened and the inductance can be reduced.

接続端子381、383の両方に電圧バイアス回路37からバイアス電圧が供給されるため、抵抗素子351の他端子3511と抵抗素子353の他端子3531が電気的に接続されている。また、容量素子352の他端子3522と容量素子354の他端子3542は、配線によって共通に接続されている。したがって、第2シャント素子を構成する抵抗素子351および容量素子352と、別の第2シャント素子を構成する抵抗素子353および容量素子354とは、電気的に並列に接続されている。抵抗素子351、353および容量素子352、354としては、例えばSMD(Surface Mount Device)が採用されるが、このような部品は抵抗成分や容量成分だけでなく寄生インダクタンスも有する。そのため、第1シャント素子と第2シャント素子の2つの組について、それぞれの組の第2シャント素子(抵抗素子351および容量素子352と抵抗素子353および容量素子354)を並列に接続する。これにより、寄生インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Since a bias voltage is supplied to both connection terminals 381 and 383 from the voltage bias circuit 37, the other terminal 3511 of the resistance element 351 and the other terminal 3531 of the resistance element 353 are electrically connected. Further, the other terminal 3522 of the capacitive element 352 and the other terminal 3542 of the capacitive element 354 are commonly connected by wiring. Therefore, the resistive element 351 and the capacitive element 352 forming the second shunt element and the resistive element 353 and the capacitive element 354 forming another second shunt element are electrically connected in parallel. SMDs (Surface Mount Devices), for example, are employed as the resistance elements 351, 353 and the capacitance elements 352, 354. Such parts have not only resistance and capacitance but also parasitic inductance. Therefore, for two sets of the first shunt element and the second shunt element, the second shunt elements of each set (resistive element 351 and capacitive element 352 and resistive element 353 and capacitive element 354) are connected in parallel. Thereby, parasitic inductance can be reduced and parasitic oscillation can be suppressed.

また、バイアス電圧を供給する経路であるボンディングワイヤー391とボンディングワイヤー393が並列に接続されるため、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスも低減される。 Moreover, since the bonding wire 391 and the bonding wire 393, which are the paths for supplying the bias voltage, are connected in parallel, the combined inductance of the bonding wires is also reduced.

また、基板30に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子351、353として第1シャント素子と第2シャント素子を接続する基板30上の配線の抵抗を使用してもよい。これにより、基板30上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 Moreover, since the wiring arranged on the substrate 30 also has a resistance value, the resistance of the wiring on the substrate 30 connecting the first shunt element and the second shunt element may be used as the resistance elements 351 and 353 . As a result, the number of components arranged on the substrate 30 can be reduced, which is advantageous for miniaturization.

また、チップ31において、チップ31に配置される素子やパッド、基板30に配置される素子やパッドや配線等は、アンテナアレイ32の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ32の中心を通る軸は、例えば、基板30の表面に垂直な方向に延伸する軸AXと、基板30の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。アンテナアレイ32の中心は、アンテナアレイ32の導電体の平面形状をもとに決定することができる。また、アンテナアレイ32の中心は、アンテナアレイ32の導電体の重心であってもよい。重心は、断面形状および平面形状をもとに決定することができる。したがって、基板30では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対
して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ32から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
In the chip 31 , the elements and pads arranged on the chip 31 and the elements, pads, wiring, etc. arranged on the substrate 30 are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 32 . The axis passing through the center of the antenna array 32 includes, for example, an axis AX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 30 and an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 30 . Here, symmetry is determined with reference to an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. The center of the antenna array 32 can be determined based on the planar shape of the conductor of the antenna array 32 . Also, the center of the antenna array 32 may be the center of gravity of the conductors of the antenna array 32 . The center of gravity can be determined based on the cross-sectional shape and planar shape. Therefore, on the substrate 30, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 32 and increases the frontal strength of the terahertz waves.

本実施形態では、接続端子381、383を用いた2つの経路からバイアス電圧を供給し、接続端子182を用いた1つの経路からグランド電圧を与える構成を採用している。ただし、接続端子381、383を用いた2つの経路からグランド電圧を与え、接続端子182を用いた1つの経路からバイアス電圧を供給する構成を用いてもよい。 In this embodiment, a configuration is adopted in which bias voltages are supplied from two paths using connection terminals 381 and 383 and ground voltage is supplied from one path using connection terminal 182 . However, a configuration may be used in which the ground voltage is supplied from two paths using the connection terminals 381 and 383 and the bias voltage is supplied from one path using the connection terminal 182 .

(第4の実施形態)
本開示の第4の実施形態に係るアンテナ装置について、図12~図14を用いて説明する。第4の実施形態係るアンテナ装置は、チップの対向する2つの辺がある両側にパッドが配置されている、すなわちパッドによってチップが挟まれるようにパッドおよびチップが配置されている点で第1の実施形態に係るアンテナ装置と異なる。本実施形態において、上記の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
An antenna device according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG. The antenna device according to the fourth embodiment is different from the first in that the pads are arranged on both sides of the chip, i.e., the pads and the chip are arranged so that the chip is sandwiched between the pads. It differs from the antenna device according to the embodiment. In this embodiment, the description of the same configuration as in the above embodiment is omitted.

図12に示した本実施形態によるアンテナ装置400は、チップ41において第1の実施形態と同様に、バイアス電圧を印加するためのパッド441と、グランド電圧を印加するパッド442を備える。また、第1の実施形態と異なり、アンテナ装置400は、バイアス電圧を印加するためのパッド443と、グランド電圧を印加するパッド444を備える。 An antenna device 400 according to the present embodiment shown in FIG. 12 includes a pad 441 for applying a bias voltage and a pad 442 for applying a ground voltage in a chip 41, as in the first embodiment. Also, unlike the first embodiment, the antenna device 400 includes a pad 443 for applying a bias voltage and a pad 444 for applying a ground voltage.

また、チップ41において、パッド441、442が、アンテナアレイ42から見てチップ41の第1の辺411がある側に配置されている。また、チップ41において、パッド443とパッド444が、アンテナアレイ42から見てチップ41の第1の辺411に対向する第2の辺412がある側に配置されている。これにより、パッド441、442と、パッド443、444との間にアンテナアレイ421が配置された構成となっている。このように、第1シャント素子と第2シャント素子の2つの組によってアンテナアレイが挟まれるように、第1シャント素子と第2シャント素子のそれぞれの組が配置されている。 Also, in the chip 41 , the pads 441 and 442 are arranged on the side of the chip 41 on which the first side 411 is located when viewed from the antenna array 42 . Also, in the chip 41 , the pads 443 and 444 are arranged on the side of the second side 412 facing the first side 411 of the chip 41 when viewed from the antenna array 42 . As a result, the antenna array 421 is arranged between the pads 441 and 442 and the pads 443 and 444 . In this way, each set of the first shunt element and the second shunt element is arranged such that the antenna array is sandwiched between the two sets of the first shunt element and the second shunt element.

また、チップ41には、第1シャント素子を構成する抵抗素子431、容量素子432、抵抗素子433が配置されている。 Also, on the chip 41, a resistive element 431, a capacitive element 432, and a resistive element 433, which constitute the first shunt element, are arranged.

抵抗素子431の一端子は、容量素子432の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子431は、容量素子432の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子431は、容量素子432の上にオーバーラップして配置してもよい。また、抵抗素子431の他端子は、パッド441とバイアス電圧線430を介して接続される。また、バイアス電圧線430はアンテナアレイ42の各アンテナ421の間にも配置されて各アンテナ421に共通に接続され、各アンテナ421にバイアス電圧が印加される。 One terminal of the resistance element 431 is connected to one terminal of the capacitance element 432 through a wiring and a via (not shown). The resistor element 431 is preferably arranged near the capacitor element 432 . Alternatively, the resistive element 431 may be arranged to overlap the capacitive element 432 . Also, the other terminal of the resistance element 431 is connected to the pad 441 via the bias voltage line 430 . The bias voltage line 430 is also arranged between the antennas 421 of the antenna array 42 and is commonly connected to each antenna 421 to apply a bias voltage to each antenna 421 .

抵抗素子433の一端子は容量素子432の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子433は容量素子432の近傍に配置することが好ましい。あるいは、容量素子432の上にオーバーラップして配置してもよい。また、抵抗素子433の他端子はパッド443とバイアス電圧線430を介して接続される。また、容量素子432の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド442、444に接続される。 One terminal of the resistance element 433 is connected to one terminal of the capacitance element 432 through a wiring and a via (not shown). The resistor element 433 is preferably arranged near the capacitor element 432 . Alternatively, it may be arranged to overlap on the capacitive element 432 . Also, the other terminal of the resistance element 433 is connected to the pad 443 via the bias voltage line 430 . Also, the other terminal of the capacitive element 432 is connected to pads 442 and 444 via wiring and vias (not shown).

チップ41において、パッド441、442とパッド443、444との間に、抵抗素子431と抵抗素子433が配置される。そして、抵抗素子431と抵抗素子433との間に、容量素子432が周囲に配置されているアンテナアレイ42が配置される。このよ
うに、パッドおよび第1シャント素子が、アンテナアレイ42の中心を通る軸(図では基板40の表面にcする軸BX)に対して対称に配置されている。したがって、基板40では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ42から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
In the chip 41 , resistor elements 431 and 433 are arranged between the pads 441 and 442 and the pads 443 and 444 . An antenna array 42 around which capacitive elements 432 are arranged is arranged between the resistive element 431 and the resistive element 433 . Thus, the pads and the first shunt elements are arranged symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array 42 (in the figure, the axis BX extending to the surface of the substrate 40). Therefore, on the substrate 40, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 42 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

基板40において、チップ41の第1の辺411の側にある第1の領域413(図中点線で囲まれる領域)には、第1の実施形態と同様に、第2シャント素子を構成する抵抗素子451および容量素子452が配置されている。さらに、第1の領域413には、チップ41のパッド441とボンディングワイヤー491によって接続されるパッド461、チップ41のパッド442とボンディングワイヤー492によって接続されるパッド462が配置されている。さらに、第1の領域413には、電圧バイアス回路471からバイアス電圧が供給される接続端子481、グランド電圧を与える接続端子482が配置されている。 In the substrate 40, a first region 413 (the region surrounded by the dotted line in the figure) on the first side 411 side of the chip 41 has a resistor forming the second shunt element, as in the first embodiment. An element 451 and a capacitive element 452 are arranged. Further, in the first region 413, pads 461 connected to the pads 441 of the chip 41 and bonding wires 491 and pads 462 connected to the pads 442 of the chip 41 and the bonding wires 492 are arranged. Further, in the first region 413, a connection terminal 481 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 471 and a connection terminal 482 to which a ground voltage is applied are arranged.

また、基板40において、チップ41の第2の辺412の側にある第2の領域414(図中点線で囲まれる領域)には、第2シャント素子を構成する抵抗素子453および容量素子454が配置されている。さらに、第2の領域414には、チップ41のパッド443とボンディングワイヤー493によって接続されるパッド463、チップ41のパッド444とボンディングワイヤー494によって接続されるパッド464が配置されている。さらに、第2の領域414には、電圧バイアス回路472からバイアス電圧が供給される接続端子483、グランド電圧を与える接続端子484が配置されている。 Also, in the substrate 40, a resistive element 453 and a capacitative element 454 constituting a second shunt element are provided in a second area 414 (an area surrounded by a dotted line in the figure) on the second side 412 side of the chip 41. are placed. Further, in the second region 414, pads 463 connected to the pads 443 of the chip 41 and bonding wires 493 and pads 464 connected to the pads 444 of the chip 41 and the bonding wires 494 are arranged. Further, in the second region 414, a connection terminal 483 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 472 and a connection terminal 484 to which a ground voltage is applied are arranged.

上記の説明では、電圧バイアス回路471、472は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧を供給するように基板40を構成してもよい。 Although the voltage bias circuits 471 and 472 are described above as separate circuits, the substrate 40 may be configured such that a single voltage bias circuit supplies the bias voltage and the ground voltage.

このように、基板40では、第1の領域413と第2の領域414の間にチップ41が配置される構成となる。この構成によれば、パッド441、442とパッド443、443との間にアンテナアレイ42が配置される。別の言い方をすると、辺411と辺412を結ぶ線分に沿った方向において、第1の領域413、チップ41、第2の領域414がこの順に配置されている。このような構成によって、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスを小さくすることができる。また、抵抗素子451または容量素子452と抵抗素子453または容量素子454との間にチップ41が配置される。したがって、第1シャント素子の場合と同様に、パッドや第2シャント素子が、アンテナアレイ42の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ42の中心を通る軸は、例えば、基板40の表面に垂直な方向に延伸する軸BXと、基板40の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板40では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ42から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。 In this way, the substrate 40 has a structure in which the chip 41 is arranged between the first region 413 and the second region 414 . According to this configuration, the antenna array 42 is arranged between the pads 441,442 and the pads 443,443. In other words, the first region 413, the chip 41, and the second region 414 are arranged in this order along the line connecting the sides 411 and 412. FIG. With such a configuration, it is possible to reduce the impedance of the wiring that supplies the bias voltage. Also, the chip 41 is arranged between the resistive element 451 or the capacitive element 452 and the resistive element 453 or the capacitive element 454 . Therefore, similarly to the case of the first shunt element, the pads and the second shunt element are arranged symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array 42 . The axis passing through the center of the antenna array 42 includes, for example, an axis BX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 40 and an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 40 . Here, symmetry is determined with reference to an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. Therefore, on the substrate 40, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 42 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

また、本実施形態によれば、アンテナアレイ42に印加するバイアス電圧をチップ41の対向する2つの辺411、412の側から供給している。これにより、チップ41のいずれか1つの辺の側からバイアス電圧を供給する場合よりも、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるので電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ
出力の均一性が向上する。
Further, according to this embodiment, the bias voltage to be applied to the antenna array 42 is supplied from the two opposing sides 411 and 412 of the chip 41 . As a result, compared to the case where the bias voltage is supplied from any one side of the chip 41, the impedance of the wiring for supplying the bias voltage becomes smaller, so that the voltage drop is reduced. As a result, variations in the bias voltage applied to the negative differential resistance element of each antenna among the antennas are reduced, and the uniformity of the antenna output is improved.

さらに、第2シャント素子を構成する抵抗素子451および容量素子452と、抵抗素子453および容量素子454とが並列に接続されている。抵抗素子451、453および容量素子452、454としては、例えばSMDが採用されるが、このような部品は抵抗成分や容量成分だけでなく寄生インダクタンスも有する。そのため、抵抗素子451および容量素子452と、抵抗素子453および容量素子454とを並列に接続することで、寄生インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Furthermore, the resistance element 451 and the capacitance element 452, and the resistance element 453 and the capacitance element 454, which constitute the second shunt element, are connected in parallel. SMDs, for example, are used as the resistance elements 451, 453 and the capacitance elements 452, 454. Such components have parasitic inductance as well as resistance and capacitance components. Therefore, by connecting the resistance element 451 and the capacitance element 452 and the resistance element 453 and the capacitance element 454 in parallel, the parasitic inductance can be reduced and the parasitic oscillation can be suppressed.

また、基板40に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子451、453として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板40上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 In addition, since the wiring arranged on the substrate 40 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistance elements 451 and 453, thereby reducing the number of parts arranged on the substrate 40 and contributing to miniaturization. Advantageous.

図13は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。なお、本変形例において、上記の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図13に示すアンテナ装置500の構成は、第3の実施形態で説明した構成に、さらに本実施形態の特徴を適用した構成となっている。本変形例において、第3の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。 FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna device according to a modification of this embodiment. In addition, in this modification, description is abbreviate|omitted about the structure similar to said embodiment. The configuration of the antenna device 500 shown in FIG. 13 is a configuration obtained by applying the characteristics of this embodiment to the configuration described in the third embodiment. In this modified example, the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the third embodiment, and the description thereof is omitted.

アンテナ装置500では、チップ51上において、チップ51の第1の辺511がある側に、第3の実施形態と同様に抵抗素子531、533、パッド541、542、543が配置される。さらに、チップ51の第1の辺511に対向する第2の辺512がある側に、抵抗素子534、535、パッド544、545、546が配置される。 In the antenna device 500, resistor elements 531, 533 and pads 541, 542, 543 are arranged on the chip 51 on the side where the first side 511 of the chip 51 is located, as in the third embodiment. Further, resistor elements 534 and 535 and pads 544, 545 and 546 are arranged on the side of the second side 512 facing the first side 511 of the chip 51 .

チップ51の第1の辺511と第2の辺512との間には、アンテナ521が複数配置されたアンテナアレイ52が配置される。アンテナアレイ52の周囲には容量素子532が配置される。容量素子532は抵抗素子531、533、534、535とそれぞれ接続され、第1シャント素子を構成する。 An antenna array 52 in which a plurality of antennas 521 are arranged is arranged between the first side 511 and the second side 512 of the chip 51 . A capacitive element 532 is arranged around the antenna array 52 . The capacitive element 532 is connected to the resistive elements 531, 533, 534 and 535, respectively, and constitutes a first shunt element.

抵抗素子531、533、534、535それぞれの一端子は、容量素子532の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子531、533、534、535は容量素子532の近傍に配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子531、533、534、535は容量素子532の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子531、533、534、535それぞれの他端子は、パッド541とバイアス電圧線530を介して接続される。バイアス電圧線530はアンテナアレイ52の各アンテナ521の間にも配置されて各アンテナ521に共通に接続され、各アンテナ521にバイアス電圧が印加される。容量素子532の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド542、545に接続される。 One terminal of each of the resistive elements 531, 533, 534, and 535 is connected to one terminal of the capacitive element 532 via a wiring and a via (not shown). The resistance elements 531 , 533 , 534 and 535 are preferably arranged near the capacitance element 532 . Alternatively, the resistive elements 531 , 533 , 534 , 535 may be placed overlapping the capacitive element 532 . The other terminals of the resistive elements 531 , 533 , 534 and 535 are connected to the pad 541 via the bias voltage line 530 . The bias voltage line 530 is also arranged between the antennas 521 of the antenna array 52 and is commonly connected to each antenna 521 to apply a bias voltage to each antenna 521 . The other terminal of the capacitive element 532 is connected to pads 542 and 545 via wiring and vias (not shown).

チップ51において、パッド541、542、543とパッド544、545、546の間に、抵抗素子531、533と抵抗素子534、535が配置される。また、抵抗素子531、533と抵抗素子534、535との間に、容量素子532が周囲に配置されたアンテナアレイ52が配置される。このようにパッドや第1シャント素子が、アンテナアレイ52の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ52の中心を通る軸は、例えば、基板50の表面に垂直な方向に延伸する軸CXと、基板50の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板50では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ52から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラ
ヘルツ波の正面強度が高まる。
In the chip 51 , resistor elements 531 , 533 and resistor elements 534 , 535 are arranged between the pads 541 , 542 , 543 and the pads 544 , 545 , 546 . An antenna array 52 around which capacitive elements 532 are arranged is arranged between the resistive elements 531 and 533 and the resistive elements 534 and 535 . Thus, the pads and first shunt elements are arranged symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array 52 . The axes passing through the center of the antenna array 52 include, for example, an axis CX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 50 and an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 50 . Here, symmetry is determined with reference to an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. Therefore, on the substrate 50, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 52 and increases the frontal strength of the terahertz waves.

また、基板50において、チップ51の第1の辺511の側にある第1の領域513(図中点線で囲まれる領域)には、第3の実施形態と同様に、チップ51のパッド541とボンディングワイヤー591で接続するパッド561が配置されている。さらに、第1の領域513には、パッド542とボンディングワイヤー592によって接続されるパッド562、パッド543とボンディングワイヤー593によって接続されるパッド563が配置されている。さらに、第1の領域513には、第2シャント素子を構成する抵抗素子551、553、容量素子552、554が配置されている。さらに、第1の領域513には、電圧バイアス回路571からバイアス電圧が供給される接続端子581、583と、グランド電圧を与える接続端子582が配置されている。なお、各パッド、第2シャント素子、接続端子の互いの接続関係は、第3の実施形態で説明した接続関係と同様である。 In the substrate 50, the pads 541 of the chip 51 and the pads 541 of the chip 51 are provided in the first region 513 (the region surrounded by the dotted line in the figure) on the side of the first side 511 of the chip 51, as in the third embodiment. A pad 561 connected with a bonding wire 591 is arranged. Further, in the first region 513, a pad 562 connected to the pad 542 by a bonding wire 592 and a pad 563 connected to the pad 543 by a bonding wire 593 are arranged. Furthermore, in the first region 513, resistive elements 551 and 553 and capacitive elements 552 and 554 that constitute the second shunt element are arranged. Furthermore, in the first region 513, connection terminals 581 and 583 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 571 and a connection terminal 582 to which a ground voltage is applied are arranged. The mutual connection relationship between each pad, the second shunt element, and the connection terminal is the same as the connection relationship described in the third embodiment.

上記の説明では、電圧バイアス回路571、572は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧を供給するように基板50を構成してもよい。 Although the voltage bias circuits 571 and 572 are described above as separate circuits, the substrate 50 may be configured such that a single voltage bias circuit supplies the bias voltage and the ground voltage.

また、基板50において、チップ51の第2の辺512の側にある第2の領域514(図中点線で囲まれる領域)には、チップ51のパッド544とボンディングワイヤー594で接続するパッド564が配置されている。さらに、第2の領域514には、パッド545とボンディングワイヤー595によって接続されるパッド565、パッド546とボンディングワイヤー596によって接続されるパッド566が配置されている。さらに、第2の領域514には、第2シャント素子を構成する抵抗素子555、557と、容量素子556、558が配置されている。さらに、第2の領域514には、電圧バイアス回路572からバイアス電圧が供給される接続端子584、586と、グランド電圧を与える接続端子585が配置されている。なお、第2の領域514における各パッド、第2シャント素子、接続端子の接続関係も、第3の実施形態で説明した接続関係と同様である。 In the substrate 50, pads 564 connected to the pads 544 of the chip 51 by bonding wires 594 are provided in the second area 514 (the area surrounded by the dotted line in the figure) on the side of the second side 512 of the chip 51. are placed. Further, in the second region 514, a pad 565 connected to the pad 545 by a bonding wire 595 and a pad 566 connected to the pad 546 by a bonding wire 596 are arranged. Further, in the second region 514, resistive elements 555 and 557 and capacitive elements 556 and 558 forming the second shunt element are arranged. Furthermore, in the second region 514, connection terminals 584 and 586 to which a bias voltage is supplied from the voltage bias circuit 572 and a connection terminal 585 to which a ground voltage is applied are arranged. The connection relationship between each pad, the second shunt element, and the connection terminal in the second region 514 is also the same as the connection relationship described in the third embodiment.

このように、基板50において、第1の領域513と第2の領域514との間にチップ51が配置される構成となる。この構成によれば、パッド541とパッド544との間、またはパッド542とパッド545との間、またはパッド543とパッド546との間に、アンテナアレイ52が配置される。また、抵抗素子551、553および容量素子552、554と、抵抗素子555、557および容量素子556、558との間に、チップ51が配置される。したがって、パッドや第2シャント素子が、アンテナアレイ52の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ52の中心を通る軸は、例えば、基板50の表面に垂直な方向に延伸する軸CXと、基板50の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここでは、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板50では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ52から発生するテラヘルツ波の指向性向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。 In this manner, the chip 51 is arranged between the first region 513 and the second region 514 on the substrate 50 . According to this configuration, the antenna array 52 is arranged between the pads 541 and 544 , between the pads 542 and 545 , or between the pads 543 and 546 . Also, the chip 51 is arranged between the resistance elements 551 and 553 and the capacitance elements 552 and 554 and the resistance elements 555 and 557 and the capacitance elements 556 and 558 . Therefore, the pads and second shunt elements are arranged symmetrically with respect to the axis passing through the center of the antenna array 52 . The axes passing through the center of the antenna array 52 include, for example, an axis CX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 50 and an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 50 . Here, symmetry is determined with reference to an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. Therefore, on the substrate 50, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. As a result, the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 52 is improved, and the front strength of the terahertz waves is increased.

また、バイアス電圧をチップ51の対向する2つの辺511、512から供給することにより、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるため、電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ出力の均一性が向上する。 Also, by supplying the bias voltage from the two opposing sides 511 and 512 of the chip 51, the impedance of the wiring that supplies the bias voltage is reduced, thereby reducing the voltage drop. As a result, variations in the bias voltage applied to the negative differential resistance element of each antenna among the antennas are reduced, and the uniformity of the antenna output is improved.

さらに、第2シャント素子を構成する抵抗素子551および容量素子552と、抵抗素
子553および容量素子554とが並列に接続される。同様に、第2シャント素子を構成する抵抗素子555および容量素子556と、抵抗素子557および容量素子558とが並列に接続される。これにより、アンテナ装置500では、アンテナ装置400よりも並列に接続される抵抗素子および容量素子の数が多くなる。このため、抵抗素子および容量素子に含まれる寄生インダクタンスをより低減でき、寄生発振を抑制することができる。
Further, the resistive element 551 and the capacitive element 552 and the resistive element 553 and the capacitative element 554 forming the second shunt element are connected in parallel. Similarly, resistive element 555 and capacitive element 556 forming the second shunt element, and resistive element 557 and capacitive element 558 are connected in parallel. Accordingly, in antenna device 500 , the number of resistance elements and capacitive elements connected in parallel is greater than that in antenna device 400 . Therefore, the parasitic inductance included in the resistive element and the capacitive element can be further reduced, and parasitic oscillation can be suppressed.

また、基板50に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子551、553、555、557として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板50上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 In addition, since the wiring arranged on the substrate 50 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistance elements 551, 553, 555, and 557, thereby reducing the number of parts arranged on the substrate 50. , which is advantageous for miniaturization.

図14は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。図14に示すアンテナ装置600の構成は、図13に示すアンテナ装置500の構成に、さらに第2の実施形態の特徴を適用した構成となっている。したがって、本変形例に係るアンテナ装置は、上記のアンテナ装置におけるパッド間を接続するボンディングワイヤーの本数が異なる点に特徴がある。図14に示すアンテナ装置の構成において、図13に示すアンテナ装置500の構成と同様の構成については、説明を省略する。 FIG. 14 is a diagram illustrating an antenna device according to a modification of this embodiment. The configuration of the antenna device 600 shown in FIG. 14 is a configuration obtained by applying the features of the second embodiment to the configuration of the antenna device 500 shown in FIG. Therefore, the antenna device according to this modification is characterized in that the number of bonding wires connecting the pads is different from that of the antenna device described above. In the configuration of the antenna device shown in FIG. 14, the description of the configuration similar to that of the antenna device 500 shown in FIG. 13 will be omitted.

図14に示すように、アンテナ装置600では、チップ61上において、チップ61の第1の辺611がある側に、パッド641、642、643が配置される。さらに、チップ61の第1の辺611に対向する第2の辺612がある側に、パッド644、645、646が配置される。 As shown in FIG. 14, in the antenna device 600, pads 641, 642, and 643 are arranged on the chip 61 on the side where the first side 611 of the chip 61 is located. Further, pads 644 , 645 and 646 are arranged on the side of the second side 612 facing the first side 611 of the chip 61 .

また、基板60において、チップ61の第1の辺611の側にある第1の領域613(図中点線で囲まれる領域)には、図13に示す構成と同様に、パッド661、662、663が配置されている。また、チップ61の第2の辺612の側にある第2の領域614(図中点線で囲まれる領域)には、パッド664、665、666が配置されている。 Also, on the substrate 60, pads 661, 662, 663 are provided in a first area 613 (an area surrounded by a dotted line in the figure) on the side of the first side 611 of the chip 61, similarly to the configuration shown in FIG. are placed. Pads 664 , 665 , and 666 are arranged in a second area 614 (an area surrounded by a dotted line in the figure) on the second side 612 side of the chip 61 .

パッド641とパッド661は複数のボンディングワイヤー691で接続され、パッド642とパッド662は複数のボンディングワイヤー692で接続され、パッド643とパッド663は複数のボンディングワイヤー693で接続される。また、パッド644とパッド664は複数のボンディングワイヤー694で接続され、パッド645とパッド665は複数のボンディングワイヤー695で接続され、パッド646とパッド666は複数のボンディングワイヤー696で接続される。 Pads 641 and 661 are connected by a plurality of bonding wires 691 , pads 642 and 662 are connected by a plurality of bonding wires 692 , and pads 643 and 663 are connected by a plurality of bonding wires 693 . Pads 644 and 664 are connected by a plurality of bonding wires 694 , pads 645 and 665 are connected by a plurality of bonding wires 695 , and pads 646 and 666 are connected by a plurality of bonding wires 696 .

本変形例においても、第2の実施形態と同様に、複数のボンディングワイヤーを電気的に並列に接続することでボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減でき、寄生発振を抑制することができる。 In this modification, similarly to the second embodiment, by electrically connecting a plurality of bonding wires in parallel, the combined inductance of the bonding wires can be reduced, and parasitic oscillation can be suppressed.

(第5の実施形態)
次に、本開示の第5の実施形態に係るアンテナ装置について、図15および図16を用いて説明する。第5の実施形態に係るアンテナ装置は、チップの各辺の近傍にパッドを配置した点が特徴である。本実施形態において、他の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Fifth embodiment)
Next, an antenna device according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described using FIGS. 15 and 16. FIG. The antenna device according to the fifth embodiment is characterized in that pads are arranged near each side of the chip. In this embodiment, descriptions of the same configurations as those of other embodiments are omitted.

図15に示した本実施形態によるアンテナ装置700は、チップ71において、バイアス電圧を印加するためのパッド741、743、およびグランド電圧を印加するパッド742を備える。さらに、アンテナ装置700は、バイアス電圧を印加するためのパッド741、グランド電圧を印加するパッド742を備える。 An antenna device 700 according to the present embodiment shown in FIG. 15 has pads 741 and 743 for applying a bias voltage and a pad 742 for applying a ground voltage in a chip 71 . Further, the antenna device 700 has a pad 741 for applying a bias voltage and a pad 742 for applying a ground voltage.

本実施形態によるアンテナ装置700は、チップ71において、第1の辺711の近傍
にパッド741が配置され、第2の辺712の近傍にパッド742が配置される。さらに、チップ71において、第1の辺711に対向する第3の辺713の近傍にパッド743が配置され、第2の辺712に対向する第4の辺714の近傍にパッド744が配置される。また、パッド741とパッド743にバイアス電圧が印加され、パッド742とパッド744にグランド電圧が印加される。また、パッド741、742、743、744は、アンテナアレイ72の周りにアンテナアレイ72を囲むように配置されている。
In the antenna device 700 according to this embodiment, a pad 741 is arranged near a first side 711 and a pad 742 is arranged near a second side 712 on a chip 71 . Further, in the chip 71, a pad 743 is arranged near a third side 713 opposite to the first side 711, and a pad 744 is arranged near a fourth side 714 opposite to the second side 712. . A bias voltage is applied to pads 741 and 743 , and a ground voltage is applied to pads 742 and 744 . Pads 741 , 742 , 743 and 744 are arranged around the antenna array 72 so as to surround the antenna array 72 .

また、チップ71には第1シャント素子を構成する抵抗素子731、733および容量素子732が配置されている。抵抗素子731の一端子および抵抗素子733の一端子は容量素子132の一端子と配線とビア(不図示)を介して接続される。抵抗素子731および抵抗素子733は、容量素子732に隣接して配置することが好ましい。あるいは、抵抗素子731は、容量素子732の上にオーバーラップして配置してもよい。抵抗素子731の他端子はパッド741とバイアス電圧線730を介して接続され、抵抗素子733の他端子はパッド743とバイアス電圧線730を介して接続される。また、バイアス電圧線730はアンテナアレイ72の各アンテナ721の間にも配置されて、各アンテナ721に共通に接続され、バイアス電圧が印加される。容量732の他端子は、配線およびビア(不図示)を介してパッド742およびパッド744に接続される。 Also, resistor elements 731 and 733 and a capacitive element 732 that constitute the first shunt element are arranged on the chip 71 . One terminal of the resistor element 731 and one terminal of the resistor element 733 are connected to one terminal of the capacitor element 132 through a wiring and a via (not shown). Resistive element 731 and resistive element 733 are preferably arranged adjacent to capacitive element 732 . Alternatively, the resistive element 731 may be placed over and over the capacitive element 732 . The other terminal of resistive element 731 is connected to pad 741 via bias voltage line 730 , and the other terminal of resistive element 733 is connected to pad 743 via bias voltage line 730 . The bias voltage line 730 is also arranged between the antennas 721 of the antenna array 72 and is commonly connected to the antennas 721 to apply a bias voltage. The other terminal of capacitor 732 is connected to pads 742 and 744 via wiring and vias (not shown).

基板70において、チップ71の第1の辺711の側にある第1の領域715には、第2シャント素子を構成する抵抗素子751および抵抗素子758、チップ71のパッド741とボンディングワイヤー791で接続されるパッド761が配置されている。また、第1の領域715には、電圧バイアス回路771からバイアス電圧が供給される接続端子781が配置される。また、抵抗素子751の一端子と抵抗素子758の一端子はパッド761と接続され、パッド761は接続端子781と接続される。 In the substrate 70 , in the first region 715 on the side of the first side 711 of the chip 71 , the resistance elements 751 and 758 constituting the second shunt elements are connected to the pads 741 of the chip 71 by bonding wires 791 . A pad 761 is arranged. A connection terminal 781 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 771 is arranged in the first region 715 . One terminal of the resistance element 751 and one terminal of the resistance element 758 are connected to the pad 761 , and the pad 761 is connected to the connection terminal 781 .

同様に、チップ71の第2の辺712の側にある第2の領域716には、第2シャント素子を構成する容量素子752および容量素子753、チップ71のパッド742とボンディングワイヤー792で接続されるパッド762が配置される。また、第2の領域716には、電圧バイアス回路772からグランド電圧が供給される接続端子782が配置される。また、容量素子752の一端子と容量素子753の一端子はパッド762と接続され、パッド762は接続端子782と接続される。 Similarly, in a second region 716 on the side of the second side 712 of the chip 71 , capacitive elements 752 and 753 forming the second shunt element are connected to pads 742 of the chip 71 by bonding wires 792 . A pad 762 is arranged to A connection terminal 782 to which a ground voltage is supplied from a voltage bias circuit 772 is arranged in the second region 716 . One terminal of the capacitor 752 and one terminal of the capacitor 753 are connected to the pad 762 , and the pad 762 is connected to the connection terminal 782 .

同様に、チップ71の第3の辺713の側にある第3の領域717には、第2シャント素子を構成する抵抗素子754および抵抗素子755、チップ71のパッド743とボンディングワイヤー793によって接続されるパッド763が配置される。また、第3の領域717には、電圧バイアス回路773からバイアス電圧が供給される接続端子783が配置される。抵抗素子754の一端子と抵抗素子755の一端子はパッド763と接続され、パッド763は接続端子783と接続される。 Similarly, in the third region 717 on the third side 713 side of the chip 71 , the resistance elements 754 and 755 constituting the second shunt element are connected to the pads 743 of the chip 71 by bonding wires 793 . A pad 763 is arranged. A connection terminal 783 to which a bias voltage is supplied from a voltage bias circuit 773 is arranged in the third region 717 . One terminal of the resistance element 754 and one terminal of the resistance element 755 are connected to the pad 763 , and the pad 763 is connected to the connection terminal 783 .

同様に、チップ71の第4の辺714の側にある第4の領域718には、第2シャント素子を構成する抵抗素子756および抵抗素子757、チップ71のパッド744とボンディングワイヤー794によって接続されるパッド764が配置される。また、第4の領域718には、電圧バイアス回路774からグランド電圧が供給される接続端子784が配置される。抵抗素子756の一端子と抵抗素子757の一端子はパッド764と接続され、パッド764は接続端子784と接続される。 Similarly, in a fourth region 718 on the side of the fourth side 714 of the chip 71 , the resistance elements 756 and 757 constituting the second shunt element are connected to the pads 744 of the chip 71 by bonding wires 794 . A pad 764 is arranged to A connection terminal 784 to which a ground voltage is supplied from the voltage bias circuit 774 is arranged in the fourth region 718 . One terminal of the resistance element 756 and one terminal of the resistance element 757 are connected to the pad 764 , and the pad 764 is connected to the connection terminal 784 .

チップ71における第1の辺711と第2の辺712とがなす第1の角726の近傍に、抵抗素子751と容量素子752が配置され、抵抗素子751の他端子と容量素子752の他端子が接続される。また、チップ71における第2の辺712と第3の辺713とがなす第2の角727の近傍において、抵抗素子753と容量素子754が配置され、抵
抗素子753の他端子と容量素子754の他端子が接続される。また、チップ71における第3の辺713と第4の辺714とがなす第3の角728の近傍において、抵抗素子755と容量素子756が配置され、抵抗素子755の他端子と容量素子756の他端子が接続される。また、チップ71における第4の辺714と第1の辺711とがなす第4の角729の近傍において、抵抗素子757と容量素子758が配置され、抵抗素子757の他端子と容量素子758の他端子が接続される。
A resistor element 751 and a capacitor element 752 are arranged in the vicinity of a first corner 726 formed by a first side 711 and a second side 712 of the chip 71, and the other terminal of the resistor element 751 and the other terminal of the capacitor element 752 are arranged. is connected. Also, in the vicinity of a second corner 727 formed by the second side 712 and the third side 713 of the chip 71, the resistor element 753 and the capacitor element 754 are arranged, and the other terminal of the resistor element 753 and the capacitor element 754 are connected. Other terminals are connected. Also, in the vicinity of a third corner 728 formed by the third side 713 and the fourth side 714 of the chip 71, the resistor element 755 and the capacitor element 756 are arranged, and the other terminal of the resistor element 755 and the capacitor element 756 are connected. Other terminals are connected. In addition, in the vicinity of a fourth corner 729 formed by the fourth side 714 and the first side 711 of the chip 71, the resistor element 757 and the capacitor element 758 are arranged, and the other terminal of the resistor element 757 and the capacitor element 758 are connected. Other terminals are connected.

この抵抗素子と容量素子の接続関係により、第2シャント素子を構成する抵抗素子751と容量素子752、抵抗素子753と容量素子754、抵抗素子755と容量素子756、抵抗素子757と容量素子758が、互いに電気的に並列に接続されている。このため、各素子に含まれる寄生インダクタンスをより低減でき、寄生発振を抑制することができる。 Due to this connection relationship between the resistance element and the capacitance element, the resistance element 751 and the capacitance element 752, the resistance element 753 and the capacitance element 754, the resistance element 755 and the capacitance element 756, and the resistance element 757 and the capacitance element 758, which constitute the second shunt element. , are electrically connected in parallel with each other. Therefore, the parasitic inductance included in each element can be further reduced, and parasitic oscillation can be suppressed.

図15では、電圧バイアス回路771、772、773、774は、個別の回路としているが、1つの電圧バイアス回路によってバイアス電圧およびグランド電圧が供給されるように基板70を構成してもよい。 Although the voltage bias circuits 771, 772, 773, and 774 are shown as separate circuits in FIG. 15, the substrate 70 may be configured such that the bias voltage and the ground voltage are supplied by one voltage bias circuit.

また、図15では、第2シャント素子を構成する抵抗素子751と容量措置752は、抵抗素子751の2つの端子が並ぶ方向と容量素子752の2つの端子が並ぶ方向とが互いに直交するように配置されている。また、抵抗素子753と容量素子754、抵抗素子755と容量素子756、および抵抗素子757と容量素子758も、同様の配置となるように構成されている。 In FIG. 15, the resistance element 751 and the capacitance element 752 that constitute the second shunt element are arranged so that the direction in which the two terminals of the resistance element 751 are aligned and the direction in which the two terminals of the capacitance element 752 are aligned are orthogonal to each other. are placed. Also, the resistor element 753 and the capacitor element 754, the resistor element 755 and the capacitor element 756, and the resistor element 757 and the capacitor element 758 are arranged in the same manner.

また、基板70に配置する配線も抵抗値を有するため、抵抗素子751、753、755、757として配線の抵抗を使用してもよく、これにより基板40上に配置する部品数を減らすことができ、小型化に有利である。 In addition, since the wiring arranged on the substrate 70 also has a resistance value, the resistance of the wiring may be used as the resistance elements 751, 753, 755, and 757, thereby reducing the number of parts arranged on the substrate 40. , which is advantageous for miniaturization.

以上のように本実施形態では、チップ71の4辺の各辺がある側に、それぞれパッドを配置し、それぞれの辺からバイアス電圧またはグランド電圧を供給している。この構成を言い換えると次のようになる。対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向においてパッドとチップ71とパッドがこの順に配され、別の対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向においてパッドとチップ71とパッドがこの順に配される。対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向と別の対向する2辺を結ぶ線分に沿った方向は交差する。本実施形態の構成によって、チップ71のいずれか1つまたは2つの辺がある側からバイアス電圧またはグランド電圧を供給する場合よりも、バイアス電圧を供給する配線のインピーダンスが小さくなるため、電圧降下が低減する。この結果、各アンテナの負性微分抵抗素子に印加されるバイアス電圧のアンテナ間のばらつきが小さくなり、アンテナ出力の均一性が向上する。 As described above, in the present embodiment, pads are arranged on each of the four sides of the chip 71, and the bias voltage or the ground voltage is supplied from each side. In other words, this configuration is as follows. Pads, chips 71, and pads are arranged in this order in the direction along the line segment connecting two opposite sides, and pads, chips 71, and pads are arranged in this order in the direction along the line segment connecting two opposite sides. be done. A direction along a line segment connecting two opposing sides and a direction along another line segment connecting two opposing sides intersect. With the configuration of this embodiment, the impedance of the wiring that supplies the bias voltage is smaller than when the bias voltage or the ground voltage is supplied from the side where any one or two sides of the chip 71 exist, so that the voltage drop is reduced. Reduce. As a result, variations in the bias voltage applied to the negative differential resistance element of each antenna among the antennas are reduced, and the uniformity of the antenna output is improved.

また、チップ71の各辺がある側にパッドが配置されているため、パッドを大きくしつつ複数のボンディングワイヤーを電気的に並列に接続することができる。これにより、ボンディングワイヤーの合成インダクタンスを低減して、寄生発振をより抑制することができる。 Also, since the pads are arranged on the sides of the chip 71, it is possible to electrically connect a plurality of bonding wires in parallel while increasing the size of the pads. As a result, the combined inductance of the bonding wires can be reduced, and parasitic oscillation can be further suppressed.

また、基板70においてチップ71の4つの角726~729それぞれの近傍に、第2シャント素子の抵抗素子と容量素子を配置することで、基板のスペースを有効に利用して、基板サイズを低減して製造コストを抑えることができる。 In addition, by arranging the resistance element and the capacitance element of the second shunt element in the vicinity of each of the four corners 726 to 729 of the chip 71 on the substrate 70, the substrate space can be effectively used and the substrate size can be reduced. can reduce manufacturing costs.

また、パッドや第2シャント素子は、アンテナアレイ72の中心を通る軸に対して対称に配置されている。アンテナアレイ72の中心を通る軸は、例えば、基板70の表面に垂直な方向に延伸する軸DXと、基板70の表面に平行な方向に延伸する軸がある。ここで
は、基板の表面に平行な方向に延伸する軸を基準に対称かを判断している。したがって、基板70では、互いに接続される第1シャントと第2シャント素子の組が複数組配置され、第1シャント素子と第2シャント素子の少なくとも2つの組が、アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されている。これにより、アンテナアレイ72から発生するテラヘルツ波の指向性が向上し、テラヘルツ波の正面強度が高まる。
Also, the pads and the second shunt element are arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the antenna array 72 . The axis passing through the center of the antenna array 72 includes, for example, an axis DX extending in a direction perpendicular to the surface of the substrate 70 and an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate 70 . Here, symmetry is determined with reference to an axis extending in a direction parallel to the surface of the substrate. Therefore, on the substrate 70, a plurality of sets of first shunt elements and second shunt elements connected to each other are arranged, and at least two sets of the first shunt elements and second shunt elements are arranged along an axis passing through the center of the antenna array. It is arranged in a symmetrical position. This improves the directivity of the terahertz waves generated from the antenna array 72 and increases the frontal intensity of the terahertz waves.

図16は本実施形態の変形例に係るアンテナ装置を説明する図である。なお、本変形例において、上記の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図16に示すアンテナ装置800では、チップ81の角826~829のそれぞれの角の近傍に、抵抗素子851と容量素子852、抵抗素子853と容量素子854、抵抗素子855と容量素子856、抵抗素子857と容量素子858が配置される。また、抵抗素子、851、853、855、857と容量素子852、854、856、858は、それぞれチップの各辺の延伸方向に対して斜めに配置される。また、抵抗素子851の2つの端子が並ぶ方向と容量素子852の2つの端子が並ぶ方向は同一方向であり、抵抗素子853と容量素子854、抵抗素子855と容量素子856、および抵抗素子857と容量素子858も同様に配置されている。 FIG. 16 is a diagram illustrating an antenna device according to a modification of this embodiment. In addition, in this modification, description is abbreviate|omitted about the structure similar to said embodiment. In the antenna device 800 shown in FIG. 16, a resistance element 851 and a capacitance element 852, a resistance element 853 and a capacitance element 854, a resistance element 855 and a capacitance element 856, and a resistance element 857 and a capacitive element 858 are arranged. Resistive elements 851, 853, 855 and 857 and capacitive elements 852, 854, 856 and 858 are arranged obliquely with respect to the extending direction of each side of the chip. The direction in which the two terminals of the resistor 851 are arranged is the same direction as the direction in which the two terminals of the capacitor 852 are arranged. A capacitive element 858 is similarly arranged.

各素子がこのように配置されていることで、抵抗素子、容量素子、およびパッドを接続する配線を短くすることができ、配線に含まれる寄生インダクタンスを低減して、寄生発振を抑制することができる。 By arranging each element in this way, the wiring that connects the resistance element, the capacitance element, and the pad can be shortened, and the parasitic inductance contained in the wiring can be reduced, thereby suppressing parasitic oscillation. can.

(第6の実施形態)
次に、本開示の第6の実施形態に係るアンテナ装置におけるアンテナアレイについて、図17~図22を用いて説明する。本実施形態において、他の実施形態と同様の構成については、説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, the antenna array in the antenna device according to the sixth embodiment of the present disclosure will be explained using FIGS. 17 to 22. FIG. In this embodiment, descriptions of the same configurations as those of other embodiments are omitted.

図17は、本実施形態によるアンテナ装置900の等価回路図を示す。図17に示す等価回路図の構成例は、図5に示す第1実施形態によるアンテナ装置100の等価回路図におけるアンテナアレイ12についてアンテナ121が3×3個のマトリクス状に配置された構成に対応する。アンテナアレイ912は、3×3個分の負性微分抵抗素子r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33と、抵抗素子Rai(i=1,2,3...,12)と、容量素子Cai(i=1,2,3...,12)とを有する。アンテナアレイ912には、負性微分抵抗素子と、抵抗素子および容量素子が直列に接続された複数の第3シャント素子とが構成されている。また、3×3個分の負性微分抵抗素子と複数の第3シャント素子は互いに並列に接続された構成となっている。負性微分抵抗素子それぞれの一端子と複数の第3シャント素子における抵抗素子Raiの一端子と、第1シャント素子の抵抗素子Rcの一端子は共通に接続される。また、抵抗素子Raiの他端子は容量素子Caiの一端子と接続される。さらに、負性微分抵抗素子各々の他端子と複数の第3シャント素子における容量素子Caiの他端子は、グランド電位に接続される。アンテナアレイ912のその他の構成は、図5と同様の構成であるためここでは説明を省略する。 FIG. 17 shows an equivalent circuit diagram of the antenna device 900 according to this embodiment. The configuration example of the equivalent circuit diagram shown in FIG. 17 corresponds to the configuration in which the antenna array 12 in the equivalent circuit diagram of the antenna device 100 according to the first embodiment shown in FIG. 5 has antennas 121 arranged in a 3×3 matrix. do. The antenna array 912 includes 3×3 negative differential resistance elements r11, r12, r13, r21, r22, r23, r31, r32, r33 and resistance elements Rai (i=1, 2, 3 . . . , 12) and capacitive elements Cai (i=1, 2, 3, . . . , 12). Antenna array 912 includes negative differential resistance elements and a plurality of third shunt elements in which resistance elements and capacitance elements are connected in series. Also, the 3×3 negative differential resistance elements and the plurality of third shunt elements are connected in parallel with each other. One terminal of each negative differential resistance element, one terminal of the resistance element Rai in the plurality of third shunt elements, and one terminal of the resistance element Rc in the first shunt element are commonly connected. Also, the other terminal of the resistance element Rai is connected to one terminal of the capacitance element Cai. Further, the other terminal of each negative differential resistance element and the other terminal of the capacitive element Cai in the plurality of third shunt elements are connected to the ground potential. The rest of the configuration of the antenna array 912 is the same as in FIG. 5, so the description is omitted here.

アンテナアレイ912において、3×3個分の負性微分抵抗素子r11、r12、r13、r21、r22、r23、r31、r32、r33の合成抵抗が、図5に示した抵抗rに相当する。また、第3シャント素子と配線の寄生インピーダンスの合成インピーダンスが、図5に示したインピーダンスZに相当する。 In the antenna array 912, the combined resistance of 3×3 negative differential resistance elements r11, r12, r13, r21, r22, r23, r31, r32, r33 corresponds to the resistance r shown in FIG. Also, the combined impedance of the parasitic impedance of the third shunt element and the wiring corresponds to the impedance Z shown in FIG.

図18は、図17の等価回路図に対応する3×3個のマトリクス状に配置されたアンテナアレイ912の上面図の例である。図19は、図18におけるC-C’線での断面図である。図4を用いて説明した構成については説明を省略し、図4と同様の構成要素には同
一の符号を用いる。隣接したアンテナ間は、図4を用いて説明した通り、マイクロストリップライン125a~125hによって相互に結合されており、テラヘルツ波の発振周波数fTHzにおいて相互注入同期(相互に同期)されている。図18は、1つのアンテナに2つの負性微分抵抗素子127a、127bを備える構成を例示する。テラヘルツ波の指向性を向上させるため、2つの負性微分抵抗素子127a、127bは、1つのアンテナの中心を通る線に対して対称的に配置することが好ましい。
FIG. 18 is an example of a top view of an antenna array 912 arranged in a 3×3 matrix corresponding to the equivalent circuit diagram of FIG. 17 . 19 is a cross-sectional view taken along line CC' in FIG. 18. FIG. Description of the configuration described using FIG. 4 is omitted, and the same reference numerals are used for the same components as in FIG. Adjacent antennas are coupled to each other by microstrip lines 125a to 125h, as described with reference to FIG. 4, and are mutually injection-locked (mutually synchronized) at the terahertz wave oscillation frequency fTHz. FIG. 18 illustrates a configuration in which one antenna is provided with two negative differential resistance elements 127a and 127b. In order to improve the directivity of the terahertz wave, the two negative differential resistance elements 127a and 127b are preferably arranged symmetrically with respect to a line passing through the center of one antenna.

発振周波数fTHzより低い周波数帯の寄生発振を抑制するために、バイアス電圧線130に第3シャント素子が設けられる。第3シャント素子は、負性微分抵抗素子に対して並列に配置することでfTHzより低い周波数帯をショートして、寄生発振を抑制する構造である。また、第3シャント素子は、負性微分抵抗素子に対して並列に抵抗素子、または抵抗と容量を直列に接続した素子を配置した構造である。第3シャント素子において、抵抗および容量の値は、近傍に配置された複数の負性微分抵抗素子の合成された負性微分抵抗の絶対値と素子のインピーダンスが等しいか、少し低い。 A third shunt element is provided in the bias voltage line 130 to suppress parasitic oscillation in a frequency band lower than the oscillation frequency fTHz. The third shunt element has a structure of suppressing parasitic oscillation by short-circuiting a frequency band lower than fTHz by arranging it in parallel with the negative differential resistance element. The third shunt element has a structure in which a resistive element or an element in which a resistor and a capacitor are connected in series is arranged in parallel with the negative differential resistance element. In the third shunt element, the resistance and capacitance values are equal to or slightly lower than the absolute value of the synthesized negative differential resistance of the plurality of negative differential resistance elements arranged in the vicinity of the element impedance.

図18では、平面視において破線137’で囲まれる領域には第3シャント素子を構成する容量素子の一方の電極である導体層137が配置される。また、破線138’で囲まれる領域には抵抗素子である抵抗体138が配置される。導体層137と抵抗体138はバイアス電圧線130を構成する配線層の下層に配置される。第3シャント素子は各アンテナの周囲に配置される。各アンテナの一部である金属層123にはバイアス電圧線130が接続されてバイアス電圧が供給されるが、第3シャント素子はその接続部の近傍に配置されることが好ましく、アンテナとアンテナの間に配置するとよい。このような配置によって1つの第3シャント素子を両隣のアンテナが共有する構成が可能となる。そのためレイアウト効率が向上してチップの小型化が可能となり、またシャント素子の容量や抵抗のサイズ調整の自由度が増すため寄生発振の抑制が容易になる。 In FIG. 18, a conductor layer 137, which is one electrode of a capacitive element forming the third shunt element, is arranged in a region surrounded by a dashed line 137' in plan view. A resistor 138, which is a resistive element, is arranged in a region surrounded by a dashed line 138'. The conductor layer 137 and the resistor 138 are arranged below the wiring layer forming the bias voltage line 130 . A third shunt element is arranged around each antenna. A bias voltage line 130 is connected to the metal layer 123, which is part of each antenna, to supply a bias voltage. should be placed in between. Such an arrangement enables a configuration in which adjacent antennas share one third shunt element. As a result, the layout efficiency is improved and the size of the chip can be reduced, and the degree of freedom in adjusting the size of the capacitance and resistance of the shunt element is increased, thereby facilitating the suppression of parasitic oscillation.

図19の断面図に示すように、接地金属層124の上には誘電体層136が配置される。なお、誘電体層136は、第3シャント素子の容量の誘電体として用いるので、MIM容量構造の小型化のために比較的誘電率の高い窒化シリコン(ε=7)を用いることが好ましい。 A dielectric layer 136 is disposed over the ground metal layer 124, as shown in the cross-sectional view of FIG. Since the dielectric layer 136 is used as a dielectric of the capacitor of the third shunt element, it is preferable to use silicon nitride (ε=7) having a relatively high dielectric constant in order to miniaturize the MIM capacitor structure.

また、誘電体層136の上には導体層137が積層される。したがって、アンテナアレイ912には、接地金属層124、誘電体層136、導体層137の順に積層された金属-絶縁体-金属(MIM)の容量構造が形成されており、第3シャント素子の容量素子に相当する。この容量構素子がアンテナとアンテナの間に配置されたバイアス電圧線130の下層に配置される。導体層137は、バイアス電圧線130と、接地金属層124との間の層に配置されている。導体層137には抵抗体138が接続され、抵抗体138はバイアス電圧線130と接続される。この抵抗体138は、第3シャント素子の抵抗素子に相当する。 A conductor layer 137 is laminated on the dielectric layer 136 . Therefore, the antenna array 912 has a metal-insulator-metal (MIM) capacitor structure in which the ground metal layer 124, the dielectric layer 136, and the conductor layer 137 are laminated in this order. It corresponds to an element. This capacitive element is placed under the bias voltage line 130 placed between the antennas. A conductor layer 137 is located in the layer between the bias voltage line 130 and the ground metal layer 124 . A resistor 138 is connected to the conductor layer 137 and the resistor 138 is connected to the bias voltage line 130 . This resistor 138 corresponds to the resistance element of the third shunt element.

このように本実施形態では、接地金属層124とバイアス電圧線130は、第3シャント素子を構成する容量素子および抵抗素子を介して電気的に接続されている。第3シャント素子はアンテナとアンテナの間における各箇所においてバイアス電圧線130と接続される形でアレイアンテナ内に複数配置される。本実施形態では第3シャント素子は接地金属層124に接続されているが、固定電位の導電層に接続されればよく、他の導電層に接続されてもよい。 Thus, in this embodiment, the ground metal layer 124 and the bias voltage line 130 are electrically connected via the capacitive element and the resistive element that constitute the third shunt element. A plurality of third shunt elements are arranged in the array antenna so as to be connected to the bias voltage line 130 at each point between the antennas. Although the third shunt element is connected to the ground metal layer 124 in this embodiment, it may be connected to a conductive layer with a fixed potential, or may be connected to another conductive layer.

なお、アンテナに定在する発振周波数fTHzの高周波電界の節に第3シャント素子を配置する構成は、周波数fTHzにおいて高インピーダンスであり周波数fTHzの高周波のみを選択的に発振させるためにより好適な構成である。しかし、アンテナアレイにお
けるアレイ数の増加やバイアス電圧線の共通化に伴って予期しない低周波のマルチモード発振が生じるリスクがある。このため、本実施形態では、アレイアンテナにおけるバイアス電圧線130を、発振周波数fTHzより低い低周波数帯において負性抵抗素子に比べて低インピーダンスに設定した構成とする。これによれば、アンテナアレイのアレイ数が増加しても他モード発振を抑制し、テラヘルツ帯における安定した単一周波数の発振を得ることが可能である。第3シャント素子では、特に10GHz以上で、周波数fTHz未満の周波数帯における寄生発振を効果的に抑制することができる。
The configuration in which the third shunt element is arranged at the node of the high-frequency electric field of the oscillation frequency fTHz standing in the antenna is a more suitable configuration for selectively oscillating only the high frequency of the frequency fTHz, which has a high impedance at the frequency fTHz. be. However, with an increase in the number of antenna arrays and common use of bias voltage lines, there is a risk of unexpected low-frequency multimode oscillation. For this reason, in this embodiment, the bias voltage line 130 in the array antenna is configured to have a lower impedance than the negative resistance element in a low frequency band lower than the oscillation frequency fTHz. According to this, even if the number of antenna arrays increases, it is possible to suppress other-mode oscillation and obtain stable single-frequency oscillation in the terahertz band. The third shunt element can effectively suppress parasitic oscillation particularly in a frequency band of 10 GHz or more and less than fTHz.

図20は、図18に示すアンテナアレイ912の変形例であるアンテナアレイ1012の上面図であり、図21は図20におけるD-D’線での断面図である。図18、図19と同一の構成については、同じ符号を使用し、説明を省略する。アンテナアレイ1012は、第3シャント素子を構成する抵抗素子が抵抗体138aと抵抗体138bから構成される点で図18、図19に示すアンテナアレイ912と異なる。 FIG. 20 is a top view of an antenna array 1012 that is a modification of the antenna array 912 shown in FIG. 18, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along line D-D' in FIG. 18 and 19 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Antenna array 1012 differs from antenna array 912 shown in FIGS. 18 and 19 in that the resistive elements constituting the third shunt element are composed of resistors 138a and 138b.

図20に示すように、アンテナアレイ1012では、アンテナ1112とアンテナ1113の間に抵抗体138aと抵抗体138bが配置される。この2つの抵抗体138a、138bは第3シャント素子の抵抗素子に相当し、並列に接続されており、容量素子137と直列に接続される。抵抗素子138a、138bはアンテナ1112、1113とバイアス電圧線130の接続部の近傍に配置され、バイアス電圧線130を構成する配線層をパターニングして除去したスペースに配置される。 As shown in FIG. 20 , in antenna array 1012 , resistors 138 a and 138 b are arranged between antennas 1112 and 1113 . These two resistors 138 a and 138 b correspond to resistor elements of the third shunt element, are connected in parallel, and are connected in series with the capacitive element 137 . Resistive elements 138a and 138b are arranged in the vicinity of connecting portions of antennas 1112 and 1113 and bias voltage line 130, and are arranged in a space obtained by patterning and removing a wiring layer forming bias voltage line 130. FIG.

図21の断面図に示すように、バイアス電圧線130と同一の高さに抵抗体138aと抵抗体138bが配置される。抵抗体138aと抵抗体138bの一方の端部はバイアス電圧線130と接続され、また他方の端部はバイアス電圧線130と同じ配線層を用いて導体層137に接続される。 As shown in the cross-sectional view of FIG. 21, resistors 138a and 138b are arranged at the same height as the bias voltage line . One end of resistor 138a and resistor 138b is connected to bias voltage line 130, and the other end is connected to conductor layer 137 using the same wiring layer as bias voltage line 130. FIG.

アンテナアレイ1012の端部のアンテナ1111について、他のアンテナと挟まれない領域137’’に配置される第3シャント素子は、抵抗素子として抵抗体138aまたは抵抗体138bのいずれか一方(図では138a)を配置する構成としてもよい。 For the antenna 1111 at the end of the antenna array 1012, the third shunt element arranged in the region 137'' not sandwiched between other antennas is either the resistor 138a or the resistor 138b (138a in the figure) as a resistive element. ) may be arranged.

図20、図21に示すアンテナアレイ1012の構成は、抵抗体138aや抵抗体138bを配置する位置において、バイアス電圧線130を構成する配線層をパターニングで除去し、そのスペースに抵抗体となる材料を形成すればよい。このため、従来のアンテナアレイに比べて作製が容易となり、欠陥の発生も抑制できる。 The configuration of the antenna array 1012 shown in FIGS. 20 and 21 is such that the wiring layer forming the bias voltage line 130 is removed by patterning at the positions where the resistors 138a and 138b are to be arranged, and the space is filled with a material that will become the resistors. should be formed. Therefore, compared to conventional antenna arrays, the fabrication is easier and the occurrence of defects can be suppressed.

ここで、図22を用いて、第1シャント素子、第2シャント素子、第3シャント素子について説明を追加する。図22は、第4の実施形態で説明したチップの対向する2つの辺にパッドを配置し、パッドとパッドを複数のボンディングワイヤーで接続した構成を例示する。なお、以下の説明において、第4の実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 Here, descriptions of the first shunt element, the second shunt element, and the third shunt element will be added with reference to FIG. 22 . FIG. 22 illustrates a configuration in which pads are arranged on two opposing sides of the chip described in the fourth embodiment, and the pads are connected to each other by a plurality of bonding wires. In the following description, the same reference numerals are assigned to the same components as those described in the fourth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

第1シャント素子は抵抗素子531と容量素子532からなり、チップ51内においてアンテナアレイ52の周囲に配置される。容量素子532としてはMIM容量が好適である。 The first shunt element consists of a resistive element 531 and a capacitive element 532 and is arranged around the antenna array 52 within the chip 51 . An MIM capacitor is suitable for the capacitive element 532 .

第2シャント素子は抵抗素子551と容量素子552からなり、チップ51が実装される基板50上に配置される。抵抗素子551と容量素子552には表面実装部品(SMD)が好適に用いられ、容量素子552としては例えばセラミックコンデンサが用いられる。 The second shunt element consists of a resistance element 551 and a capacitance element 552 and is arranged on the substrate 50 on which the chip 51 is mounted. A surface mount device (SMD) is preferably used for the resistance element 551 and the capacitance element 552, and a ceramic capacitor is used as the capacitance element 552, for example.

第3シャント素子は抵抗素子(不図示)と容量素子521からなり、第1シャント素子と同様にチップ51内に配置され、アンテナアレイ52内に配置される。容量素子521としてはMIM容量が好適である。 The third shunt element is composed of a resistive element (not shown) and a capacitive element 521, and is arranged within the chip 51 and within the antenna array 52 in the same manner as the first shunt element. An MIM capacitor is suitable for the capacitive element 521 .

3つのシャント素子を構成する容量素子の面積あるいは容量値の大きさとしては、第3シャント素子、第1シャント素子、第2シャント素子の順で大きくすることが好ましい(容量素子521<容量素子532<容量素子552)。容量素子521は1pF以上100pF未満、容量素子532は100pF以上から10nF未満、容量素子552は10nF以上100μF未満であれば好適に配置できる。また、第1シャント素子、第2シャント素子、第3シャント素子の抵抗素子は0.01Ω以上10Ω未満であれば好適に配置できる。 It is preferable that the area or capacitance value of the capacitive elements constituting the three shunt elements be increased in the order of the third shunt element, the first shunt element, and the second shunt element (capacitor element 521<capacitor element 532). <capacitor element 552). Capacitor 521 can be suitably arranged if it is 1 pF or more and less than 100 pF, capacitive element 532 is 100 pF or more and less than 10 nF, and capacitive element 552 is 10 nF or more and less than 100 μF. Also, the resistance elements of the first shunt element, the second shunt element, and the third shunt element can be preferably arranged if they have a resistance of 0.01Ω or more and less than 10Ω.

第3シャント素子の個数はアンテナアレイ2のアンテナ数に応じて決まるが、第1シャント素子の個数以上および第2シャント素子の個数以上であることが好ましく、これにより寄生発振抑制や出力向上が可能となる。 Although the number of third shunt elements is determined according to the number of antennas in the antenna array 2, it is preferable that the number be equal to or greater than the number of the first shunt elements and the number of the second shunt elements or more, thereby suppressing parasitic oscillation and improving output. becomes.

出力を小さく調整するためなどアンテナアレイ2のアンテナ数が少ない場合においては、第3シャント素子の個数は第1シャント素子や第2シャント素子の個数よりも少なくしてもよい。 When the number of antennas in the antenna array 2 is small, such as for adjusting the output to be small, the number of the third shunt elements may be smaller than the number of the first shunt elements and the second shunt elements.

第2シャント素子の個数が第1シャント素子の個数以上とすると、第2シャント素子を並列に接続する数を増やすことができる。その結果、SMDが有する寄生インダクタンスを低減できるので、寄生発振を抑制できる。また、第1シャント素子の個数が減少することでチップ面積が削減でき、アンテナアレイのコスト低減に寄与する。 If the number of second shunt elements is greater than or equal to the number of first shunt elements, the number of parallel-connected second shunt elements can be increased. As a result, the parasitic inductance of the SMD can be reduced, thereby suppressing parasitic oscillation. In addition, since the number of first shunt elements is reduced, the chip area can be reduced, which contributes to the cost reduction of the antenna array.

第2シャント素子の個数が第1シャント素子の個数より少ないと、第2シャント素子を構成するSMDの個数を削減できる。SMDを基板に実装するために必要な面積は比較的大きいため、SMDの個数が減少することで基板サイズを小型化でき、アンテナアレイのコスト低減に寄与する。 If the number of second shunt elements is less than the number of first shunt elements, the number of SMDs constituting the second shunt elements can be reduced. Since the area required to mount the SMDs on the substrate is relatively large, the reduction in the number of SMDs allows the size of the substrate to be reduced, which contributes to the cost reduction of the antenna array.

チップ内の第1シャント素子や第3シャント素子の抵抗素子を形成する抵抗体としては、Ta、Ti、Mo、Mn、Al、Ni、Nb、W、Ruなどが好適に用いられる。さらに、当該抵抗体としては、それらの合金膜、酸化膜、窒化膜、シリサイド膜など(例えば、TiW、TiN、TaN、WN、WSiN、TaSiN、NbN、MoN、MnO、RuO)が好適に用いられる。さらに、当該抵抗体としては、ポリシリコン、Siに不純物をドープした拡散抵抗膜等が好適に用いられる。 Ta, Ti, Mo, Mn, Al, Ni, Nb, W, Ru, and the like are preferably used as resistors forming resistor elements of the first shunt element and the third shunt element in the chip. Furthermore, as the resistor, an alloy film, oxide film, nitride film, silicide film, etc. thereof (eg, TiW, TiN, TaN, WN, WSiN, TaSiN, NbN, MoN, MnO, RuO) are preferably used. . Furthermore, polysilicon, a diffused resistance film obtained by doping impurities into Si, or the like is preferably used as the resistor.

チップ内で用いられる配線や導電層の材料としては、抵抗率が1×10-6Ω・m以下の材料が好ましい。具体的には、材料として、Ag、Au、Cu、W、Ni、Cr、Ti、Al、AuIn合金、TiNなどの金属および金属化合物が好適に用いられる。 Materials with a resistivity of 1×10 −6 Ω·m or less are preferable as materials for wiring and conductive layers used in the chip. Specifically, metals and metal compounds such as Ag, Au, Cu, W, Ni, Cr, Ti, Al, AuIn alloys, and TiN are preferably used as materials.

MIM容量を構成する誘電体層には、絶縁性(直流電圧に対して電気を通さない絶縁体・高抵抗体としてふるまう性質)、バリア性(電極に用いる金属材料の拡散防止の性質)、加工性(サブミクロンの精度で加工が可能な性質)が求められる。これらを満たす材料の具体例としては、酸化シリコン(ε=4)、窒化シリコン(ε=7)、酸化アルミ、窒化アルミなどの無機の絶縁体材料が好適に用いられる。 The dielectric layer that makes up the MIM capacitor has insulating properties (property of acting as an insulator and high resistance that does not conduct electricity against DC voltage), barrier properties (property of preventing diffusion of metal materials used for electrodes), and processing. (property that can be processed with submicron precision) is required. As specific examples of materials satisfying these requirements, inorganic insulating materials such as silicon oxide (ε=4), silicon nitride (ε=7), aluminum oxide, and aluminum nitride are preferably used.

負性抵抗素子は電極や半導体層を含み、電極は半導体層とオーム性接続された導体であれば、直列抵抗に起因したオーム性損失やRC遅延の低減に好適である。オーミック電極として電極を用いる場合、材料としては、例えば、Ti/Pd/Au、Ti/Pt/Au
、AuGe/Ni/Au、TiW、Mo、ErAsなどが好適に用いられる。
The negative resistance element includes an electrode and a semiconductor layer, and if the electrode is a conductor ohmically connected to the semiconductor layer, it is suitable for reducing ohmic loss and RC delay due to series resistance. When an electrode is used as an ohmic electrode, the material may be Ti/Pd/Au, Ti/Pt/Au,
, AuGe/Ni/Au, TiW, Mo, ErAs and the like are preferably used.

(第7の実施形態)
本実施形態に係る検出システムについて、図23を用いて説明する。検出システムは、画像撮影が可能なシステムであってもよく、例えば、カメラシステムである。本実施形態では、カメラシステムを例に説明する。図23はテラヘルツ波を用いたカメラシステム2300の構成を説明するための概略図である。
(Seventh embodiment)
A detection system according to this embodiment will be described with reference to FIG. The detection system may be a system capable of taking images, for example a camera system. In this embodiment, a camera system will be described as an example. FIG. 23 is a schematic diagram for explaining the configuration of a camera system 2300 using terahertz waves.

カメラシステム2300は、発振装置2301と、検出装置2302と、処理部2303とを有する。発振装置2301は、各実施形態にて説明したアンテナ装置を適用することができる。検出装置2302は、アンテナ装置から送信される電磁波を検出することが可能であり、例えば、ショットキーバリアダイオードなど他の半導体素子を用いたアンテナ装置であってもよい。発振装置2301から発されたテラヘルツ波は、被写体2305にて反射し、検出装置2302にて検出される。処理部2303は、検出装置2302にて検出された信号を処理する。処理部2303にて生成された画像データが出力部2304から出力される。このような構成によって、テラヘルツ画像を取得することができる。 The camera system 2300 has an oscillation device 2301 , a detection device 2302 and a processing section 2303 . The antenna device described in each embodiment can be applied to the oscillation device 2301 . The detection device 2302 can detect electromagnetic waves transmitted from the antenna device, and may be an antenna device using other semiconductor elements such as Schottky barrier diodes, for example. The terahertz wave emitted from the oscillation device 2301 is reflected by the subject 2305 and detected by the detection device 2302 . A processing unit 2303 processes the signal detected by the detection device 2302 . Image data generated by the processing unit 2303 is output from the output unit 2304 . With such a configuration, a terahertz image can be obtained.

発振装置2301や検出装置2302には、光学部設けられていてもよい。光学部は、ポリエチレン、テフロン(登録商標)、高抵抗シリコン、ポリオレフィン樹脂等、テラヘルツ波に対し透明な材料の少なくとも1つを含み、複数層から構成されていてもよい。 The oscillation device 2301 and the detection device 2302 may be provided with an optical section. The optical section includes at least one material transparent to terahertz waves, such as polyethylene, Teflon (registered trademark), high-resistance silicon, and polyolefin resin, and may be composed of multiple layers.

本実施形態で説明したカメラシステムは一例にすぎず、他の形態であってもよい。特に、システムによって取得する情報は画像情報に限らず、信号の検出を行う検出システムであってもよい。 The camera system described in this embodiment is merely an example, and may be in other forms. In particular, the information acquired by the system is not limited to image information, and may be a detection system that detects signals.

各実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 Each of the embodiments merely shows specific examples for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed to be limited by these. That is, the present invention can be embodied in various forms without departing from its technical concept or main features.

12 アンテナアレイ、17 電圧バイアス回路、100 アンテナ装置、131、151 抵抗素子、132、152 容量素子、1200 共振回路、1300 第1シャント素子、1500 第2シャント素子 12 antenna array 17 voltage bias circuit 100 antenna device 131, 151 resistive element 132, 152 capacitive element 1200 resonance circuit 1300 first shunt element 1500 second shunt element

Claims (28)

電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイと、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、
前記アンテナアレイと前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第1シャント素子であって、前記第1シャント素子の第1の抵抗および第1の容量が直列に接続されている第1シャント素子と、
前記第1シャント素子と前記電圧バイアス回路との間に、前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続される第2シャント素子であって、前記第2シャント素子の第2の抵抗および第2の容量が直列に接続されている第2シャント素子と、
を有し、
前記第1シャント素子および前記第2シャント素子が、前記負性微分抵抗素子の抵抗値を基準として低インピーダンスとなっている
ことを特徴とするアンテナ装置。
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
An antenna array in which a plurality of antennas each comprising a negative differential resistance element and a resonant circuit are arranged;
a voltage bias circuit that applies a voltage to the antenna array;
A first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the antenna array and the voltage bias circuit, wherein the first resistor and the first shunt element of the first shunt element a first shunt element having one capacitance connected in series;
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit between the first shunt element and the voltage bias circuit, the second resistance of the second shunt element and a second shunt element in which the second capacitor is connected in series;
has
The antenna device according to claim 1, wherein the first shunt element and the second shunt element have a low impedance with respect to the resistance value of the negative differential resistance element.
以下の式(1)から式(3)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置
Rp +1/(2π×f×Cp) < r ・・・(1)
Rc +1/(2π×f×Cc) < r ・・・(2)
L/(Cc×r) <Rc ・・・(3)
ここで、rは、前記負性微分抵抗素子の抵抗値の絶対値、Rpは、前記第2の抵抗の抵抗値、Cpは、前記第2の容量の容量値、Rcは、前記第1の抵抗の抵抗値、Ccは、前記第1の容量の容量値、Lは、前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンス、fは、前記共振回路の共振周波数未満の周波数である。
The antenna device according to claim 1, wherein the following equations (1) to (3) are satisfied: Rp+1/(2π×f×Cp)<r (1)
Rc+1/(2π×f×Cc)<r (2)
L/(Cc×r)<Rc (3)
Here, r is the absolute value of the resistance value of the negative differential resistance element, Rp is the resistance value of the second resistor, Cp is the capacitance value of the second capacitor, and Rc is the first The resistance value of the resistor, Cc is the capacitance value of the first capacitor, L is the inductance of the path connecting the first shunt element and the second shunt element, and f is the frequency below the resonance frequency of the resonance circuit. is.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路のインダクタンスLは、以下の式(4)を満たし、
L≦5nH ・・・(4)
前記経路において、前記経路の断面が円形に近似できる第1の部分と前記経路の断面が四角形に近似できる第2の部分とに分けた場合に、前記第1の部分のインダクタンスL1を以下の式(5)により算出し、前記第2の部分のインダクタンスL2を以下の式(6)により算出することを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置
L1=0.2×l1×[ln(4×l1/d)- 0.75] ・・・(5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w + h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] ・・・(6)
ここで、l1は、前記第1の部分の長さであり、dは、前記第1の部分の断面の直径であり、l2は、前記第2の部分の長さであり、wは、前記第2の部分の幅であり、hは、前記第2の部分の厚さである。
The inductance L of the path connecting the first shunt element and the second shunt element satisfies the following formula (4),
L≤5nH (4)
When the path is divided into a first portion whose cross-section can be approximated as a circle and a second portion whose cross-section can be approximated as a square, the inductance L1 of the first portion is expressed by the following equation: (5), and the inductance L2 of the second portion is calculated by the following equation (6): L1=0.2×l1×[ln (4×l1/d)−0.75] (5)
L2=0.2×l2×[ln{2×l2/(w+h)}+0.2235×(w+h)/l2+0.5] (6)
where l1 is the length of the first portion, d is the cross-sectional diameter of the first portion, l2 is the length of the second portion, and w is the length of the second portion. is the width of the second portion and h is the thickness of said second portion.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の組が複数組配置され、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の少なくとも2つの組が、前記アンテナアレイの中心を通る軸に対して対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
A plurality of sets of the first shunt element and the second shunt element are arranged,
4. Any one of claims 1 to 3, wherein at least two sets of said first shunt element and said second shunt element are arranged at symmetrical positions with respect to an axis passing through the center of said antenna array. 1. An antenna device according to claim 1.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の前記2つの組によって前記アンテナアレイが挟まれるように、前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の2つの組が配置されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。 Two sets of the first shunt element and the second shunt element are arranged such that the antenna array is sandwiched between the two sets of the first shunt element and the second shunt element. 5. The antenna device according to claim 4. 前記第1シャント素子は、前記アンテナアレイが配置されるチップ上に配置され、
前記チップは四角形状のチップであり、
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子のそれぞれの組の前記第2シャント素子が、前記チップの角の近傍に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載のアンテナ装置。
The first shunt element is arranged on a chip on which the antenna array is arranged,
The chip is a square chip,
6. The antenna device according to claim 4, wherein the second shunt element of each set of the first shunt element and the second shunt element is arranged near a corner of the chip.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子の2つの組のそれぞれの前記第2シャント素子が並列に接続されていることを特徴とする請求項4に記載のアンテナ装置。 5. The antenna device according to claim 4, wherein the second shunt elements of each of the two sets of the first shunt element and the second shunt element are connected in parallel. 前記第1シャント素子は、前記アンテナアレイが配置されるチップ上に配置され、
前記第2シャント素子は、前記チップが配置される基板上に配置される
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
The first shunt element is arranged on a chip on which the antenna array is arranged,
8. The antenna device according to claim 1, wherein said second shunt element is arranged on a substrate on which said chip is arranged.
前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路は、前記チップ上に配置された第1パッドと、前記基板上に配置された第2パッドと、を含み、
前記第1パッドおよび第2パッドを介して前記アンテナアレイにバイアス電圧が供給される
ことを特徴とする請求項8に記載のアンテナ装置。
a path connecting the first shunt element and the second shunt element includes a first pad arranged on the chip and a second pad arranged on the substrate;
9. The antenna device according to claim 8, wherein a bias voltage is supplied to said antenna array through said first pad and second pad.
前記アンテナ装置は、前記チップ上に配置された第3パッドと、前記基板上に配置された第4パッドと、をさらに有し、
前記第3パッドおよび前記第4パッドを介して前記アンテナアレイにグランド電圧が供給され、
前記チップは四角形状のチップであり、
前記チップの第1の辺がある側から、前記第1パッドおよび第2パッドを介して前記アンテナアレイにバイアス電圧が供給され、
前記チップの第1の辺とは異なる第2の辺がある側から、前記第3パッドおよび前記第4パッドを介して前記アンテナアレイにグランド電圧が供給される
ことを特徴とする請求項9に記載のアンテナ装置。
The antenna device further has a third pad arranged on the chip and a fourth pad arranged on the substrate,
A ground voltage is supplied to the antenna array through the third pad and the fourth pad,
The chip is a square chip,
A bias voltage is supplied to the antenna array through the first pad and the second pad from the first side of the chip,
10. A ground voltage is supplied to the antenna array via the third pad and the fourth pad from a side of the chip having a second side different from the first side. An antenna device as described.
前記第1パッドと前記第2パッドとは、並列接続された複数のボンディングワイヤーによって接続されていることを特徴とする請求項9または10に記載のアンテナ装置。 11. The antenna device according to claim 9, wherein said first pad and said second pad are connected by a plurality of bonding wires connected in parallel. 前記第2の抵抗は、前記基板に配置された配線であることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 11. The antenna device according to any one of claims 8 to 10, wherein the second resistor is wiring arranged on the substrate. 電磁波を送信または受信するアンテナ装置であって、
負性微分抵抗素子と共振回路からなる複数のアンテナが配置されたアンテナアレイを有するチップと、
前記チップが配置される基板と、
前記アンテナアレイに電圧を印加する電圧バイアス回路と、を有し、
前記チップは、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第1の容量を含む第1シャント素子と、
第1パッドと第2パッドを少なくとも含み、前記アンテナアレイに所定の電圧を供給するための複数のパッドと、を有し、
前記基板は、
前記負性微分抵抗素子と前記電圧バイアス回路に並列に接続され、少なくとも第2の容量を含み、前記基板に配された第2シャント素子を有し、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に前記アンテナアレイが位置することを特徴とするアンテナ装置。
An antenna device for transmitting or receiving electromagnetic waves,
a chip having an antenna array in which a plurality of antennas composed of negative differential resistance elements and resonant circuits are arranged;
a substrate on which the chip is arranged;
a voltage bias circuit that applies a voltage to the antenna array;
The chip is
a first shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit and including at least a first capacitance;
a plurality of pads including at least a first pad and a second pad for supplying a predetermined voltage to the antenna array;
The substrate is
a second shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and the voltage bias circuit, including at least a second capacitor, disposed on the substrate;
An antenna device, wherein the antenna array is positioned between the first pad and the second pad.
前記アンテナアレイの前記負性微分抵抗素子の合成抵抗値は1Ω以下であることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 14. The antenna device according to claim 1, wherein a combined resistance value of said negative differential resistance elements of said antenna array is 1[Omega] or less. 前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路の長さは4mm以下であることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 15. The antenna device according to claim 1, wherein the length of the path connecting said first shunt element and said second shunt element is 4 mm or less. 前記第1シャント素子と前記第2シャント素子を接続する経路の長さは2mm以下であることを特徴とする請求項15に記載のアンテナ装置。 16. The antenna device according to claim 15, wherein the length of the path connecting said first shunt element and said second shunt element is 2 mm or less. 前記電磁波の周波数帯域は、30GHz以上30THz以下の周波数帯域のうちの少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 17. The antenna device according to any one of claims 1 to 16, wherein the frequency band of the electromagnetic wave includes at least part of a frequency band of 30 GHz or more and 30 THz or less. 前記負性微分抵抗素子は、共鳴トンネルダイオードであることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 18. The antenna device according to claim 1, wherein said negative differential resistance element is a resonant tunneling diode. 前記第1の容量は、MIM(Metal-Insulator-Metal)容量であることを特徴とする請
求項1から18のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
19. The antenna device according to claim 1, wherein the first capacity is MIM (Metal-Insulator-Metal) capacity.
前記アンテナアレイにおいて、前記負性微分抵抗素子に並列に接続され、少なくとも第3の容量を含む第3シャント素子を有することを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 20. The antenna array according to any one of claims 1 to 19, further comprising a third shunt element connected in parallel to the negative differential resistance element and including at least a third capacitance. antenna device. 前記第3シャント素子は、アンテナとアンテナの間に複数配置されることを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 21. The antenna device according to claim 20, wherein a plurality of said third shunt elements are arranged between antennas. 前記第3シャント素子を、前記第3シャント素子の両隣のアンテナが共有することを特徴とする請求項21に記載のアンテナ装置。 22. The antenna device according to claim 21, wherein the third shunt element is shared by antennas on both sides of the third shunt element. 前記第3の容量、前記第1の容量、前記第2の容量の順で面積あるいは容量値が大きいことを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 21. The antenna device according to claim 20, wherein the third capacitor, the first capacitor, and the second capacitor have larger areas or larger capacitance values in that order. 前記第3シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数以上かつ前記第2シャント素子の個数以上であることを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 21. The antenna device according to claim 20, wherein the number of said third shunt elements is greater than or equal to the number of said first shunt elements and greater than or equal to the number of said second shunt elements. 前記第3シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数よりも少ないかつ前記第2シャント素子の個数よりも少ないことを特徴とする請求項20に記載のアンテナ装置。 21. The antenna device according to claim 20, wherein the number of said third shunt elements is less than the number of said first shunt elements and less than the number of said second shunt elements. 前記第2シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数以上であることを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 20. The antenna device according to claim 1, wherein the number of said second shunt elements is greater than or equal to the number of said first shunt elements. 前記第2シャント素子の個数は、前記第1シャント素子の個数より少ないことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 20. The antenna device according to any one of claims 1 to 19, wherein the number of said second shunt elements is smaller than the number of said first shunt elements. 請求項1から27のいずれか1項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置から送信された電磁波を検出するための検出装置と、
前記検出装置からの信号を処理する処理部とを有するカメラシステム。
An antenna device according to any one of claims 1 to 27;
a detection device for detecting electromagnetic waves transmitted from the antenna device;
a processing unit for processing signals from the detection device.
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