JP6039472B2 - アンテナモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、テラヘルツ帯域、例えば０．０５ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下の周波数の電磁波を送信または受信するアンテナモジュールおよびその製造方法に関する。
テラヘルツ帯域の電磁波を用いたテラヘルツ通信は、短距離超高速通信、および非圧縮・無遅延の超高精細映像伝送等の種々の用途への応用が期待されている。
特許文献１には、半導体基板を用いたテラヘルツ発振検出素子が記載されている。特許文献１のテラヘルツ発振検出素子では、半導体基板上に、第１および第２の電極、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）リフレクタ、共振器および能動素子が形成されている。第１の電極と第２の電極との間にはホーン開口部が配置されている。能動素子として例えば共鳴トンネルダイオードが用いられ、能動素子への印加電圧を変えることによって、テラヘルツ発振検出素子を発振素子と検出素子とに使い分けることが可能となる。
特開２０１３−５１１５号公報
上記のテラヘルツ発振検出素子が検出素子として動作する場合、特定の周波数帯域の電磁波の受信時に、伝送特性が大きく低下することがある。そのため、使用される電磁波の周波数帯域によっては、テラヘルツ発振検出素子を検出素子として良好に使用することができない。
本発明の目的は、所望の周波数帯域における伝送特性の低下が抑制されたアンテナモジュールおよびその製造方法を提供することである。
（１）第１の発明に係るアンテナモジュールは、第１および第２の面を有し、絶縁性のベース層と、テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能にベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成される電極と、電極に電気的に接続されるようにベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に実装され、テラヘルツ帯域で動作可能な半導体素子とを備え、電極は、開口を有するテーパスロットアンテナを構成する第１および第２の導電層を含み、開口は、第１および第２の導電層の一端から他端へ連続的または段階的に減少する幅を有し、第１の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに第１の導電層を分離するように第１の導電層に第１のスリットが形成され、第２の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに第２の導電層を分離するように第２の導電層に第２のスリットが形成されたものである。
テラヘルツ帯域は、例えば０．０５ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下の周波数を表し、好ましくは０．１ＴＨｚ以上１ＴＨｚ以下の周波数を表す。
そのアンテナモジュールにおいては、ベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成される電極によりテラヘルツ帯域内の電磁波が送信または受信される。また、ベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に実装された半導体素子が検波および整流動作または発振動作を行う。
電極の第１および第２の導電層により開口を有するテーパスロットアンテナが構成される。第１の導電層に第１のスリットが形成されることにより、第１の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに第１の導電層が分離される。同様に、第２の導電層に第２のスリットが形成されことにより、第２の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに第２の導電層が分離される。
電磁波の受信時には、半導体素子が検波および整流動作を行い、受信された電磁波に対応する信号を出力する。半導体素子から出力される信号の一部は第１および第２の導電層を伝搬する。この場合、第１および第２の導電層において信号の干渉が生じ、特定の周波数帯域で信号の伝送特性が低下する。伝送特性が低下する周波数帯域は、干渉が生じる第１および第２の導電層の部分の大きさに依存する。その大きさが大きいほど、伝送特性が低下する周波数帯域が低くなる。
上記の構成によれば、半導体素子から出力される信号が第１および第２の素子接続部から第１および第２のアンテナ部に伝搬することが第１および第２のスリットにより阻止される。それにより、第１および第２の素子接続部においてのみ信号の干渉が生じる。したがって、第１および第２のスリットが形成されていない場合に比べて、伝送特性が低下する周波数帯域をより高い領域にずらすことができる。また、第１および第２のスリットの位置、幅および形状を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。その結果、所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することができる。
（２）第１および第２のスリットは、開口の中心線に関して対称に形成されてもよい。この場合、アンテナモジュールの指向性が向上される。
（３）第１の素子接続部は第１のアンテナ部よりも小さい面積を有し、第２の素子接続部は第２のアンテナ部よりも小さい面積を有してもよい。
この場合、第１および第２のスリットが形成されていない場合に比べて、伝送特性が低下する周波数帯域を十分に高い領域にずらすことができる。それにより、より高い周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することができる。
（４）第１の導電層は、第１の側面を有し、第２の導電層は、第２の側面を有し、開口は、第１の導電層の第１の側面と第２の導電層の第２の側面との間に形成され、第１のスリットは、第１の導電層の第１の側面から外側および他端に近づくように形成され、第２のスリットは、第２の導電層の第２の側面から外側および他端に近づくように形成されてもよい。
この場合、アンテナ利得の低下を抑制しつつ所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することが可能となる。また、半導体素子の接続のための第１および第２の素子接続部の領域を確保しつつ第１および第２の素子接続部の面積を第１および第２のアンテナ部の面積よりも十分に小さくすることができる。
（５）第１および第２のスリットは、直線状に形成されてもよい。
この場合、アンテナ利得の低下を抑制しつつ所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することが可能となる。また、半導体素子の接続のための第１および第２の素子接続部の領域を確保しつつ第１および第２の素子接続部の面積を第１および第２のアンテナ部の面積よりも十分に小さくすることができる。
（６）第１のスリットは、第１の導電層の第１の側面から開口の中心線に対する角度が漸次小さくなるように曲線状に形成され、第２のスリットは、第２の導電層の第２の側面から開口の中心線に対する角度が漸次小さくなるように曲線状に形成されてもよい。
この場合、アンテナ利得の低下を抑制しつつ所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することが可能となる。また、半導体素子の接続のための第１および第２の素子接続部の領域を確保しつつ第１および第２の素子接続部の面積を第１および第２のアンテナ部の面積よりも十分に小さくすることができる。
（７）第１の導電層は、他端側において開口の中心線に略垂直な第１の端面を有し、第２の導電層は、他端側において開口の中心線に略垂直な第２の端面を有し、第１のスリットは、第１の導電層の第１の側面から第１の端面に延びるように形成され、第２のスリットは、第２の導電層の第２の側面から第２の端面に延びるように形成されてもよい。
この場合、アンテナ利得の低下を抑制しつつ所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することが可能となる。また、半導体素子の接続のための第１および第２の素子接続部の領域を確保しつつ第１および第２の素子接続部の面積を第１および第２のアンテナ部の面積よりも十分に小さくすることができる。
（８）ベース層は、樹脂からなる誘電体膜であってもよい。この場合、電極の周囲の実効比誘電率が低くなる。それにより、電極から放射された電磁波または電極により受信される電磁波が誘電体膜に引き寄せられにくい。したがって、アンテナモジュールは、効率よく電磁波を放射させることが可能となり、アンテナモジュールの指向性が向上される。また、電磁波の伝送損失が低減され、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。
（９）第２の発明に係る配線回路基板の製造方法は、絶縁性のベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上にテラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能に電極を形成する工程と、電極に電気的に接続されるようにベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上にテラヘルツ帯域で動作可能な半導体素子を実装する工程とを備え、電極は、開口を有するテーパスロットアンテナを構成する第１および第２の導電層を含み、開口は、第１および第２の導電層の一端から他端へ連続的または段階的に減少する幅を有し、第１の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに第１の導電層を分離するように第１の導電層に第１のスリットが形成され、第２の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに第２の導電層を分離するように第２の導電層に第２のスリットが形成されたものである。
その製造方法により製造されるアンテナモジュールにおいては、ベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成される電極によりテラヘルツ帯域内の電磁波が送信または受信される。また、ベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に実装された半導体素子が検波および整流動作または発振動作を行う。
電極の第１および第２の導電層により開口を有するテーパスロットアンテナが構成される。第１の導電層に第１のスリットが形成されることにより、第１の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに第１の導電層が分離される。同様に、第２の導電層に第２のスリットが形成されことにより、第２の導電層の他端に位置しかつ半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに第２の導電層が分離される。
このような構成により、半導体素子から出力される信号が第１および第２の素子接続部から第１および第２のアンテナ部に伝搬することが第１および第２のスリットにより阻止される。それにより、第１および第２の素子接続部においてのみ信号の干渉が生じる。したがって、第１および第２のスリットが形成されていない場合に比べて、伝送特性が低下する周波数帯域をより高い領域にずらすことができる。また、第１および第２のスリットの位置、幅および形状を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。その結果、所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することができる。
本発明によれば、所望の周波数帯域における伝送特性の低下を抑制することができる。
本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的平面図である。 図１のアンテナモジュールのＡ−Ａ線模式的断面図である。 図１のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。 フリップチップ実装法による半導体素子の実装を示す模式図である。 ワイヤボンディング実装法による半導体素子の実装を示す模式図である。 アンテナモジュールと他の基板との接続例について説明するための図である。 電極とグランド線との間および電極と信号伝送線との間における具体的な接続例について説明するための図である。 電極とグランド線との間および電極と信号伝送線との間における具体的な接続例について説明するための図である。 本実施の形態に係るアンテナモジュールの受信動作を示す模式的平面図である。 本実施の形態に係るアンテナモジュールの送信動作を示す模式的平面図である。 実施例１および実施例２のアンテナモジュールの寸法を説明するための模式的平面図である。 比較例のアンテナモジュールについて説明するための模式的平面図である。 伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 比較例における伝送特性の低下について説明するための図である。 シミュレーションでのアンテナモジュールの放射角度について説明するための図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 実施例４および実施例５のアンテナモジュールについて説明するための模式的平面図である。 実施例３における伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 実施例４および実施例５における伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 実施例３におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 実施例４および実施例５におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的平面図である。 伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的平面図である。 伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 ０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。 スリットの他の形状の例を示す図である。 ベース層が折り曲げられた例を示す模式的側面図である。
以下、本発明の実施の形態に係るアンテナモジュールおよびその製造方法について説明する。以下の説明では、０．０５ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの周波数帯域をテラヘルツ帯域と呼ぶ。実施の形態に係るアンテナモジュールは、テラヘルツ帯域内の少なくとも特定の周波数を有する電磁波の送信または受信が可能である。
（１）第１の実施の形態
（１−１）アンテナモジュールの構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的平面図である。図２は、図１のアンテナモジュールのＡ−Ａ線模式的断面図である。図３は、図１のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。
図１においては、アンテナモジュール１は、ベース層１０、一対の電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０により構成される。ベース層１０は、絶縁性材料により形成される。ベース層１０の互いに対向する２つの面のうち一方の面を主面と呼び、他方の面を裏面と呼ぶ。本実施の形態では、主面が第１の面の例であり、裏面が第２の面の例である。
ベース層１０の主面上に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成される。電極２０ａ，２０ｂ間には、電極２０ａ，２０ｂの一端から他端へ延びる隙間が設けられる。隙間の幅が電極２０ａ，２０ｂの一端から他端へ連続的または段階的に漸次減少するように、電極２０ａ，２０ｂの対向する側面２１ａ，２１ｂがテーパ状に形成される。電極２０ａ，２０ｂ間の隙間をテーパスロットＳと呼ぶ。電極２０ａ，２０ｂはテーパスロットアンテナを構成する。
以下、テーパスロットＳの中心線ＳＥの方向における寸法を長さと呼び、ベース層１０の主面に平行でかつテーパスロットＳの中心線ＳＥに直交する方向を幅方向と呼び、その方向におけるテーパスロットＳの寸法をテーパスロットＳの幅と呼ぶ。最大幅を有するテーパスロットＳの端部を開口端Ｅ１と呼び、最小幅を有するテーパスロットＳの端部を実装端Ｅ２と呼ぶ。さらに、中心線ＳＥ上において実装端Ｅ２から開口端Ｅ１に向かう方向を中心線方向と呼ぶ。
電極２０ａ，２０ｂは、テーパスロットＳの中心線ＳＥに関して互いに対称に形成される。電極２０ａは、幅方向に延びる端面２２ａ，２３ａを有するとともに、テーパスロットＳの外側において中心線ＳＥに平行に延びる側面２４ａを有する。電極２０ｂは、幅方向に延びる端面２２ｂ，２３ｂを有するとともに、テーパスロットＳの外側において中心線ＳＥに平行に延びる側面２４ｂを有する。開口端Ｅ１は電極２０ａの端面２２ａと電極２０ｂの端面２２ｂとの間に位置し、実装端Ｅ２は電極２０ａの端面２３ａと電極２０ｂの端面２３ｂとの間に位置する。
電極２０ａには線状のスリットＳＬ１が形成され、電極２０ｂには線状のスリットＳＬ２が形成される。スリットＳＬ１，ＳＬ２は、テーパスロットＳの中心線ＳＥに関して互いに対称に形成される。本実施の形態において、スリットＳＬ１は、側面２１ａから端面２３ａに直線状に延び、スリットＳＬ２は、側面２１ｂから端面２３ｂに直線状に延びる。これにより、電極２０ａは領域Ｒ１ａおよび領域Ｒ２ａに分離され、電極２０ｂは領域Ｒ１ｂおよび領域Ｒ２ｂに分離される。領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの端面２２ａ，２２ｂ間に開口端Ｅ１が形成され、領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの端面２３ａ，２３ｂ間に実装端Ｅ２が形成される。
スリットＳＬ１の一端は、幅方向において端面２３ａの中心に位置することが好ましく、スリットＳＬ２の一端は、幅方向において端面２３ｂの中心に位置することが好ましい。スリットＳＬ１の幅は、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であり、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。中心線ＳＥに対するスリットＳＬ１の角度θ１および中心線ＳＥに対するスリットＳＬ２の角度θ２は、それぞれ１５°以上７５°以下であることが好ましく、３０°以上６０°以下であることがより好ましい。
ベース層１０および電極２０ａ，２０ｂは、例えばフレキシブル配線回路基板により形成される。この場合、電極２０ａ，２０ｂは、サブトラクティブ法、アディティブ法またはセミアディティブ法によりベース層１０上に形成される。後述する半導体素子３０が適切に実装される場合には、電極２０ａ，２０ｂが他の方法によりベース層１０上に形成されてもよい。例えば、導電材料をスクリーン印刷またはインクジェット法等によりベース層１０上にパターニングすることにより電極２０ａ，２０ｂが形成されてもよい。
半導体素子３０は、実装端Ｅ２における電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ上にフリップチップ実装法またはワイヤボンディング実装法により実装される。半導体素子３０の１つの端子が電極２０ａの領域Ｒ２ａに電気的に接続され、半導体素子３０の他の１つの端子が電極２０ｂの領域Ｒ２ｂに電気的に接続される。半導体素子３０の実装方法については後述する。
ベース層１０は、絶縁性材料からなる。例えば、ベース層１０の材料としてポリマーからなる樹脂が用いられる。ポリマーからなる樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン、シクロオレフィンポリマー、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレートポリマー、液晶ポリマー、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリアセタール、フッ素樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂およびウレタンアクリル樹脂のうち一種または二種以上の多孔質樹脂または非多孔質樹脂が挙げられる。
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン・四フッ化エチレン共重合体、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、または四フッ化エチレン・六フッ化プロプレン共重合体等が挙げられる。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、またはポリブチレンテレフタレート等が挙げられる。
また、ベース層１０の材料として、セラミック、ガラス、シリコンまたは化合物半導体等を用いてもよく、またはこれらを複合して用いてもよい。あるいは、絶縁性を有しかつ板状またはフィルム状に成形可能な他の材料をベース層１０の材料として用いることもできる。
本実施の形態では、ベース層１０は、ポリマーからなる樹脂（例えば、ポリイミド）により形成される。ベース層１０の厚みは、１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。この場合、ベース層１０を容易に作製することができるとともにベース層１０の柔軟性を容易に確保することができる。ベース層１０の厚みは、５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。この場合、ベース層１０をさらに容易に作製することができるとともにベース層１０のより高い柔軟性を容易に確保することができる。本実施の形態では、ベース層１０の厚みは、例えば２５μｍである。
ベース層１０は、テラヘルツ帯域内の使用周波数において７．０以下の比誘電率を有することが好ましく、４．０以下の比誘電率を有することがより好ましい。この場合、使用周波数を有する電磁波の放射効率が十分に高くなるとともに電磁波の伝送損失が十分に低くなる。それにより、使用周波数を有する電磁波の伝送速度および伝送距離を十分に向上させることが可能となる。本実施の形態では、ベース層１０は、テラヘルツ帯域において１．２以上７．０以下の比誘電率を有する樹脂により形成される。例えば、ポリイミドの比誘電率は、テラヘルツ帯域において約３．２であり、多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の比誘電率は、テラヘルツ帯域において約１．２である。
電極２０ａ，２０ｂは、金属または合金等の導電性材料により形成され、単一層構造を有してもよく、または複数の層の積層構造を有してもよい。
本実施の形態では、図２および図３に示すように、電極２０ａ，２０ｂの各々は、銅層２０１、ニッケル層２０２および金層２０３の積層構造を有する。銅層２０１の厚みは例えば１５μｍであり、ニッケル層２０２の厚みは例えば３μｍであり、金層２０３の厚みは例えば０．２μｍである。電極２０ａ，２０ｂの材料および厚みは本実施の形態の例に限定されない。
本実施の形態では、後述するＡｕスタッドバンプによるフリップチップ実装およびＡｕボンディングワイヤによるワイヤボンディング実装を行うために、図２および図３の積層構造が採用される。ニッケル層２０２および金層２０３の形成は、上記の実装方法を用いる場合における銅層２０１の表面処理である。半田ボール、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）またはＡＣＰ（異方性導電ペースト）等による他の実装方法が用いられる場合には、それぞれの実装方法に適した処理が選択される。
半導体素子３０としては、共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）、ショットキバリアダイオード（ＳＢＤ）、タンネット（ＴＵＮＮＥＴＴ；Tunnel Transit Time）ダイオード、インパット（ＩＭＰＡＴＴ：Impact Ionization Avalanche Transit Time）ダイオード、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ＧａＮ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）およびヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）よりなる群から選択された１または複数の半導体素子が用いられる。これらの半導体素子は能動素子である。半導体素子３０として、例えば量子素子を用いることができる。本実施の形態では、半導体素子３０はショットキバリアダイオードである。
図４は、フリップチップ実装法による半導体素子３０の実装を示す模式図である。図４に示すように、半導体素子３０は、端子３１ａ，３１ｂを有する。端子３１ａ，３１ｂは、例えばダイオードのアノードおよびカソードである。半導体素子３０は、端子３１ａ，３１ｂが下を向くように電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの上方に位置決めされ、端子３１ａ，３１ｂがそれぞれＡｕスタッドバンプ３２を用いて電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに接合される。
図５は、ワイヤボンディング実装法による半導体素子３０の実装を示す模式図である。図５に示すように、半導体素子３０は、端子３１ａ，３１ｂが上を向くように電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ上に位置決めされ、端子３１ａ，３１ｂがそれぞれＡｕボンディングワイヤ３３を用いて電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂに接続される。
図１のアンテナモジュール１においては、テーパスロットＳの開口端Ｅ１から半導体素子３０の実装部分までの範囲が電磁波を送信または受信する送受信部として機能する。アンテナモジュール１により送信または受信される電磁波の周波数は、テーパスロットＳの幅およびテーパスロットＳの実効誘電率により定まる。テーパスロットＳの実効誘電率は、電極２０ａ，２０ｂ間の空気の比誘電率ならびにベース層１０の比誘電率および厚みに基づいて算出される。
一般に、媒質中の電磁波の波長λは次式で表される。
λ＝λ０／√εｒｅｆ
λ０は真空中の電磁波の波長であり、εｒｅｆは媒質の実効比誘電率である。したがって、テーパスロットＳの実効比誘電率が高くなると、テーパスロットＳにおける電磁波の波長は短くなる。逆に、テーパスロットＳの実効比誘電率が低くなると、テーパスロットＳにおける電磁波の波長は長くなる。テーパスロットＳの実効比誘電率を最小の１と仮定した場合、テーパスロットＳの幅が１．５ｍｍとなる部分で０．１ＴＨｚの電磁波が送信または受信される。マージンを考慮して、テーパスロットＳが２ｍｍの幅を有する部分を含むことが望ましい。
テーパスロットＳの長さは、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。テーパスロットＳの長さが０．５ｍｍ以上であることにより、半導体素子３０の実装面積を確保することができる。また、テーパスロットＳの長さは１０波長を目安として３０ｍｍ以下とすることが好ましい。
（１−２）他の基板との接続
図６は、アンテナモジュール１と他の基板との接続例について説明するための図である。図６の例では、アンテナモジュール１が配線基板５０に接続される。配線基板５０は、絶縁層５１、信号伝送線５２およびグランド線５３，５４を有する。信号伝送線５２およびグランド線５３，５４は互いに並列に絶縁層５１上に形成される。信号伝送線５２は、グランド線５３，５４の間に配置される。
絶縁層５１は、ポリイミドまたはエポキシ等の種々の絶縁性材料により形成される。信号伝送線５２およびグランド線５３，５４は、金属または合金等の導電性材料により形成され、単一層構造を有してもよく、または複数の層の積層構造を有してもよい。
電極２０ａの領域Ｒ２ａは、グランド線５３と電気的に接続される。電極２０ｂの領域Ｒ２ｂは、信号伝送線５２と電気的に接続される。図示されないが、グランド線５３とグランド線５４とは互いに電気的に接続される。
図７および図８は、電極２０ａとグランド線５３との間および電極２０ｂと信号伝送線５２との間における具体的な接続例について説明するための図である。
図７の例では、電極２０ａの領域Ｒ２ａとグランド線５３とが複数のワイヤ５５を介して電気的に接続される。同様に、電極２０ｂの領域Ｒ２ｂと信号伝送線５２とが複数のワイヤ５５を介して電気的に接続される。ワイヤ５５は、金属または合金等の導電性材料により形成される。
図８の例では、電極２０ａの領域Ｒ２ａとグランド線５３とが導体パターン５６を介して電気的に接続される。同様に、電極２０ｂの領域Ｒ２ｂと信号伝送線５２とが導体パターン５６を介して電気的に接続される。導体パターン５６は、金属または合金等の導電性材料からなり、電極２０ａの領域Ｒ２ａとグランド線５３との間、および電極２０ｂの領域Ｒ２ｂと信号伝送線５２との間で延びるようにベース層１０上および絶縁層５１上にそれぞれ形成される。
（１−３）アンテナモジュールの動作
図９は、本実施の形態に係るアンテナモジュール１の受信動作を示す模式的平面図である。図９において、電磁波ＲＷは、テラヘルツ帯域の周波数（例えば０．３ＴＨｚ）を有するディジタル強度変調信号波およびギガヘルツ帯域の周波数（例えば１ＧＨｚ）を有する信号（ベースバンド信号）を含む。電磁波ＲＷは、アンテナモジュール１のテーパスロットＳにおいて受信される。それにより、電極２０ａ，２０ｂにテラヘルツ帯域の周波数成分を有する電流が流れる。
半導体素子３０は検波動作および整流動作を行う。それにより、半導体素子３０からギガヘルツ帯域の周波数（例えば１ＧＨｚ）を有する信号ＳＧが出力される。出力された信号ＳＧは、配線基板５０の信号伝送線５２およびグランド線５３を通して図示しない外部回路等に伝送される。
図１０は、本実施の形態に係るアンテナモジュール１の送信動作を示す模式的平面図である。図１０において、ギガヘルツ帯域の周波数（例えば１ＧＨｚ）を有する信号ＳＧが配線基板５０の信号伝送線５２およびグランド線５３を通して半導体素子３０に入力される。半導体素子３０は発振動作を行う。それにより、アンテナモジュール１のテーパスロットＳから電磁波ＲＷが送信される。電磁波ＲＷは、テラヘルツ帯域の周波数（例えば０．３ＴＨｚ）を有するディジタル強度変調信号波およびギガヘルツ帯域の周波数（例えば１ＧＨｚ）を有する信号（ベースバンド信号）を含む。
本実施の形態では、電極２０ａの領域Ｒ１ａと領域Ｒ２ａとが空間的に分離され、電極２０ｂの領域Ｒ１ｂと領域Ｒ２ｂとが空間的に分離されている。しかしながら、電磁波ＲＷは進行性を有する。具体的には、受信時においてテーパスロットＳの開口端Ｅ１から実装端Ｅ２に向かって電磁波ＲＷが進行し、送信時においてテーパスロットＳの実装端Ｅ２から開口端Ｅ１に向かって電磁波ＲＷが進行する。特に、テラヘルツ帯域内の電磁波ＲＷは、高い進行性を有する。それにより、電磁波ＲＷは、電極２０ａの領域Ｒ１ａと領域Ｒ２ａとの間および電極２０ｂの領域Ｒ１ｂと領域Ｒ２ｂとの間で伝送される。その結果、電極２０ａ，２０ｂの各々が空間的に分離されていても、アンテナモジュール１は電磁波ＲＷの受信動作および送信動作を適正に行うことができる。
また、本実施の形態では、ベース層１０として、比誘電率が低い材料（例えば、ポリイミド）が用いられる。それにより、電磁波ＲＷの送信時において、電磁波ＲＷは、ベース層１０に引き寄せられることなくアンテナモジュール１の中心線方向に進行する。
（１−４）アンテナモジュールの特性評価
本実施の形態に係るアンテナモジュール１の特性をシミュレーションにより評価した。
（ａ）実施例１、実施例２および比較例
図１１は、実施例１および実施例２のアンテナモジュール１の寸法を説明するための模式的平面図である。
幅方向における電極２０ａ，２０ｂの側面２４ａ，２４ｂ間の距離Ｗ０は２．８３ｍｍである。開口端Ｅ１におけるテーパスロットＳの幅Ｗ１は１．１１ｍｍである。開口端Ｅ１と実装端Ｅ２との間の位置Ｐ１，Ｐ２におけるテーパスロットＳの幅Ｗ２，Ｗ３は、それぞれ０．８８ｍｍおよび０．３６ｍｍである。開口端Ｅ１と位置Ｐ１との間の長さＬ１は１．４９ｍｍであり、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の長さＬ２は１．４９ｍｍである。位置Ｐ２と実装端Ｅ２との間の長さＬ３は３．７３ｍｍである。実装端Ｅ２におけるテーパスロットＳの幅は５０μｍである。
スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅はそれぞれ５０μｍである。スリットＳＬ１の一端は、幅方向において電極２０ａの端面２３ａの略中心に位置し、スリットＳＬ２の一端は、幅方向において電極２０ｂの端面２３ｂの略中心に位置する。領域Ｒ２ａを構成する端面２３ａの部分の幅Ｗ４、および領域Ｒ２ｂを構成する端面２３ｂの部分の幅Ｗ５は、それぞれ０．７５２５ｍｍである。中心線ＳＥに対するスリットＳＬ１の角度θ１および中心線ＳＥに対するスリットＳＬ２の角度θ２は、それぞれ４５°である。
また、実施例１および実施例２において、ベース層１０はポリイミドからなり、電極２０ａ，２０ｂは図２および図３の銅層２０１、ニッケル層２０２および金層２０３の積層構造を有する。ベース層１０の厚みは２５μｍであり、銅層２０１の厚みは１５μｍであり、ニッケル層２０２の厚みは３μｍであり、金層２０３の厚みは０．２μｍである。
実施例１のアンテナモジュール１は、図７に示されるように、複数のワイヤ５５を介して配線基板５０に電気的に接続される。各ワイヤ５５は金からなる。実施例２のアンテナモジュール１は、図８に示されるように、一対の導体パターン５６を介して配線基板５０に電気的に接続される。各導体パターン５６は銅からなる。以下、ワイヤ５５によるアンテナモジュール１と配線基板５０との接続をワイヤ接続と呼ぶ。
図１２は、比較例のアンテナモジュールについて説明するための模式的平面図である。図１２に示すように、比較例のアンテナモジュール１ａは、電極２０ａ，２０ｂにスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されない点を除いて、実施例１および実施例２のアンテナモジュール１と同じ構成を有する。比較例のアンテナモジュール１ａは、実施例１のアンテナモジュール１と同様にワイヤ接続により配線基板５０に電気的に接続される。
（ｂ）伝送特性
実施例１、実施例２および比較例のアンテナモジュール１，１ａについて、信号の伝送特性（通過特性）を電磁界シミュレーションにより求めた。図１３は、伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。図１３において、縦軸は、挿入損失［ｄＢ］を表す。挿入損失が小さいほど、伝送特性が高い。横軸は、伝送される信号（ベースバンド信号）の周波数［ＧＨｚ］を表す。
図１３に示されるように、実施例１におけるシミュレーション結果と実施例２におけるシミュレーション結果とはほぼ同じである。実施例１および実施例２では、約９ＧＨｚ以下の周波数帯域において、周波数が高くなるほど挿入損失が緩やかに増大し、約９ＧＨｚ以上約２０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、挿入損失が略一定に維持される。２０ＧＨｚ以下の周波数帯域においては、約９ＧＨｚで挿入損失が最大となり、その最大値は約５．３ｄＢである。また、１９ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約５ｄＢまで増大する。約２０ＧＨｚ以上の周波数帯域においては、周波数が高くなるほど挿入損失が緩やかに増大する。
比較例では、周波数帯域による挿入損失の変動が大きい。また、１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域において、挿入損失の大きなピークが現れ、挿入損失が著しく増大する。特に、１２．５Ｈｚ付近の周波数帯域において、挿入損失が約２２ｄＢまで増大する。
１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域は、２０Ｇｂｐｓ以上３０Ｇｂｐｓ以下のデータ転送速度に対応する。そのため、信号ＳＧの転送速度が２０Ｇｂｐｓ以上３０Ｇｂｐｓ以下である場合には、１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域における伝送特性が高く維持されることが求められる。
比較例において、１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域で伝送特性が著しく低下する理由は、以下のように考えられる。図１４は、比較例における伝送特性の低下について説明するための図である。
図１４（ａ）に示すように、比較例のアンテナモジュール１ａで電磁波ＲＷが受信される場合、上記のように、半導体素子３０が検波動作および整流動作を行い、半導体素子３０から出力される信号ＳＧが配線基板５０の信号伝送線５２およびグランド線５３を通して伝送される。
この場合、半導体素子３０から出力された信号ＳＧの一部は、図１４（ｂ）に示すように、電極２０ａ，２０ｂを通して実装端Ｅ２（図１）から開口端Ｅ１（図１）に向かう方向Ｄ１に伝送される。比較例のアンテナモジュール１ａでは、電極２０ａ，２０ｂにスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されていないため、方向Ｄ１に伝送される信号ＳＧは、電極２０ａ，２０ｂの端面２２ａ，２２ｂまで伝送され、それらの端面２２ａ，２２ｂで反射する。反射した信号ＳＧは、図１４（ｃ）に示すように、電極２０ａ，２０ｂを通して開口端Ｅ１（図１）から実装端Ｅ２（図１）に向かう方向Ｄ２に伝送される。これにより、電極２０ａ，２０ｂにおいて、方向Ｄ１に伝送される信号ＳＧと方向Ｄ２に伝送される信号ＳＧとが互いに干渉する。
理論上では、図１の中心線ＳＥと平行な方向（方向Ｄ１，Ｄ２と平行な方向）における電極２０ａ，２０ｂの長さ（図１１の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３の合計）が、伝送される信号ＳＧの波長λｓの４分の１と一致する場合、方向Ｄ１に伝送される信号ＳＧと方向Ｄ２に伝送される信号ＳＧとが互いに打ち消し合う。それにより、波長λｓに対応する周波数での伝送特性が低下する。比較例における電極２０ａ，２０ｂの長さは６．７ｍｍである。そのため、６．７×４＝２６．８ｍｍの波長λｓを有する信号ＳＧが伝送される場合に、方向Ｄ２に伝送される信号ＳＧと方向Ｄ１に伝送される信号ＳＧとが互いに打ち消し合う。２６．８ｍｍの波長λｓを有する信号ＳＧの周波数は約１０ＧＨｚである。したがって、上記のように、１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域で伝送特性が低下したものと考えられる。
それに対して、実施例１および実施例２においては、電極２０ａ，２０ｂにスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されているので、上記のような電極２０ａ，２０ｂにおける信号ＳＧの干渉が、領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂにおいてのみ生じる。すなわち、信号ＳＧの干渉が領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの実装端Ｅ２側の端面２３ａ，２３ｂとスリットＳＬ１，ＳＬ２に沿った端面との間で起こる。この場合、信号ＳＧの波長λｓが領域Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの実装端Ｅ２側の端面２３ａ，２３ｂとスリットＳＬ１，ＳＬ２側の端面と間の距離の４倍である場合に、方向Ｄ２に伝送される信号ＳＧと方向Ｄ１に伝送される信号ＳＧとが互いに打ち消し合う。実装端Ｅ２側の端面２３ａ，２３ｂとスリットＳＬ１，ＳＬ２側の端面との間の距離の最大値が０．７５２５ｍｍである場合、３．１ｍｍの波長λｓを有する信号ＳＧ同士が互いに打ち消し合う。３．１ｍｍの波長λｓを有する信号ＳＧの周波数は約１００ＧＨｚである。したがって、１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下よりも十分に高い周波数帯域において伝送特性の大幅な低下が生じるものと考えられる。
このように、電極２０ａ，２０ｂにスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されることにより、電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂから領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂへの信号ＳＧの伝搬が阻止される。それにより、伝送特性が低下する周波数帯域がより高い領域にずらされる。したがって、所望の周波数帯域における信号ＳＧの伝送特性の低下を抑制することが可能となる。
（ｃ）アンテナ利得
上記実施例１のアンテナモジュール１について、送信動作時におけるアンテナ利得を電磁界シミュレーションにより求めた。図１５は、シミュレーションでのアンテナモジュール１の放射角度について説明するための図である。図１５において、アンテナモジュール１の中心線方向を０°とする。また、ベース層１０の主面に平行な面を平行面と呼び、ベース層１０の主面に垂直な面を垂直面と呼ぶ。平行面内で中心線方向に対してなす角度を方位角φと呼び、垂直面内で中心線方向に対してなす角度を仰角θと呼ぶ。
図１６は、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図１７は、０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図１６および図１７において、縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は方位角φまたは仰角θを表す。
図１６および図１７に示されるように、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時および０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時のいずれにおいても、方位角φおよび仰角θが０°の方向でアンテナ利得が最大となる。これにより、アンテナモジュール１は、中心線方向における指向性を有することがわかる。
また、図１６に示されるように、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時には、アンテナ利得の最大値が約１０．６ｄＢｉとなり、図１７に示されるように、０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時には、アンテナ利得の最大値が約６．９ｄＢｉとなる。
（ｄ）実施例３〜実施例５
実施例３〜実施例５のアンテナモジュール１について、上記実施例１のアンテナモジュール１と異なる点を説明する。
実施例３のアンテナモジュール１は、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍに設定される点を除いて、上記実施例１のアンテナモジュール１と同じ構成を有し、かつ実施例１のアンテナモジュール１と同様にワイヤ接続により配線基板５０に接続される。
図１８は、実施例４および実施例５のアンテナモジュール１について説明するための模式的平面図である。図１８に示すように、実施例４および実施例５のアンテナモジュール１においては、スリットＳＬ１の一端が、電極２０ａの端面２３ａと側面２４ａとの境界部分（以下、電極２０ａの角部と呼ぶ）に位置し、スリットＳＬ２の一端が、電極２０ｂの端面２３ｂと側面２４ｂとの境界部分（以下、電極２０ｂの角部と呼ぶ）に位置する。中心線ＳＥに対するスリットＳＬ１の角度θ１および中心線ＳＥに対するスリットＳＬ２の角度θ２は、実施例１と同様にそれぞれ４５°である。
実施例４のアンテナモジュール１においては、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ５０μｍに設定され、実施例５のアンテナモジュール１においては、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍに設定される。実施例４および実施例５のアンテナモジュール１は、実施例１のアンテナモジュール１と同様にワイヤ接続により配線基板５０に接続される。
（ｅ）伝送特性
実施例３〜実施例５のアンテナモジュール１について、信号の伝送特性（通過特性）を電磁界シミュレーションにより求めた。図１９は、実施例３における伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１９には、比較のために実施例１における伝送特性のシミュレーション結果も示される。図２０は、実施例４および実施例５における伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。図１９および図２０において、縦軸は、挿入損失［ｄＢ］を表し、横軸は、伝送される信号（ベースバンド信号）の周波数［ＧＨｚ］を表す。実施例３〜実施例５における伝送特性のシミュレーション結果について、実施例１における伝送特性のシミュレーション結果と異なる点を説明する。
図１９に示されるように、実施例３では、１８．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約６．５ｄＢまで増大する。
図２０に示されるように、実施例４では、１９．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約８．７ｄＢまで増大する。実施例５では、１７ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約１８．３ｄＢまで増大する。
これらにより、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が電極２０ａ，２０ｂの角部にそれぞれ位置する場合よりも、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂの略中心にそれぞれ位置する場合に、２０ＧＨｚ以下の周波数帯域における挿入損失の最大値が小さくなることがわかる。
また、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が、電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂの略中心にそれぞれ位置する場合、および電極２０ａ，２０ｂの角部にそれぞれ位置する場合の各々において、スリットＳＬ１、ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍである場合よりも、スリットＳＬ１、ＳＬ２の幅がそれぞれ５０μｍである場合に、１５ＧＨｚ以上２０ＧＨｚ以下の周波数帯域における挿入損失の最大値が小さくなることがわかる。
また、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が、電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂの略中心にそれぞれ位置する場合、および電極２０ａ，２０ｂの角部にそれぞれ位置する場合の各々において、スリットＳＬ１、ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍである場合よりも、スリットＳＬ１、ＳＬ２の幅がそれぞれ５０μｍである場合に、より高い周波数帯域に挿入損失のピークが現れることがわかる。
（ｆ）アンテナモジュールのアンテナ利得
上記実施例３〜実施例５のアンテナモジュール１について、送信動作時におけるアンテナ利得を電磁界シミュレーションにより求めた。ここでは、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得を求めた。
図２１は、実施例３におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。なお、図２１には、比較のために実施例１におけるアンテナ利得のシミュレーション結果も示される。図２２は、実施例４および実施例５におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図２１および図２２の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は方位角φを表す。図２１および図２２のシミュレーション結果について、実施例１におけるアンテナ利得のシミュレーション結果（図１５）と異なる点を説明する。
図２１および図２２に示されるように、実施例３〜実施例５のいずれにおいても、方位角φがほぼ０°の方向でアンテナ利得が最大となる。これにより、実施例１および実施例２のアンテナモジュール１と同様に実施例３〜実施例５のアンテナモジュール１も中心線方向における指向性を有することがわかる。
また、図２１に示されるように、実施例１では、アンテナ利得の最大値が約１０．６ｄＢｉとなるのに対し、実施例３では、アンテナ利得の最大値が約１２．１ｄＢｉとなる。これにより、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂの略中心に位置する場合には、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ５０μｍである場合よりもスリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍである場合にアンテナ利得がより高くなることがわかる。
図２２に示されるように、実施例４では、アンテナ利得の最大値が約１０．５ｄＢｉとなり、実施例５では、アンテナ利得の最大値が約１１．７ｄＢｉとなる。これにより、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が電極２０ａ，２０ｂの角部に位置する場合においても、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ５０μｍである場合よりもスリットＳＬ１，ＳＬ２の幅がそれぞれ１０μｍである場合にアンテナ利得がより高くなることがわかる。
また、図２１および図２２に示されるように、実施例１におけるアンテナ利得の最大値と実施例４におけるアンテナ利得の最大値は互いにほぼ等しく、実施例３におけるアンテナ利得の最大値と実施例５におけるアンテナ利得の最大値は互いにほぼ等しい。これにより、アンテナ利得は、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置よりもスリットＳＬ１，ＳＬ２の幅に依存し、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅が小さいほどアンテナ利得が高くなることがわかる。
（１−５）第１の実施の形態の効果
このように、第１の実施の形態に係るアンテナモジュール１においては、電極２０ａ，２０ｂにスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されることにより、電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂから領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂへの信号ＳＧの伝搬が阻止される。それにより、伝送特性が低下する周波数帯域がより高い領域にずらされる。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置および幅によって伝送特性が低下する周波数帯域が異なる。それにより、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置および幅を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。したがって、所望の周波数帯域における信号ＳＧの伝送特性の低下を抑制することができる。
（２）第２の実施の形態
図２３は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナモジュール１の模式的平面図である。図２３のアンテナモジュール１について、上記第１の実施の形態に係るアンテナモジュール１と異なる点を説明する。
図２３のアンテナモジュール１においては、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、テーパスロットＳの中心線ＳＥに対して垂直な共通の直線上でそれぞれ延びるように電極２０ａ，２０ｂに形成される。
（２−１）アンテナモジュールの特性評価
第２の実施の形態に係るアンテナモジュール１の特性をシミュレーションにより評価した。
（ａ）実施例６〜実施例１２
実施例６〜実施例１２のアンテナモジュール１は、スリットＳＬ１，ＳＬ２が図２３のように形成される点を除いて、実施例１のアンテナモジュール１と同じ構成を有し、かつ実施例１のアンテナモジュール１と同様にワイヤ接続により配線基板５０に接続される。
実施例６では、電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂからスリットＳＬ１，ＳＬ２までの距離Ｌ４（図２３）が１ｍｍである。実施例７では距離Ｌ４が１．５ｍｍであり、実施例８では距離Ｌ４が２ｍｍであり、実施例９では距離Ｌ４が２．５ｍｍであり、実施例１０では距離Ｌ４が３ｍｍであり、実施例１１では距離Ｌ４が３．５ｍｍであり、実施例１２では距離Ｌ４が４ｍｍである。実施例６〜実施例１２において、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅はそれぞれ５０μｍである。
（ｂ）伝送特性
実施例６、実施例８、実施例１０および実施例１２のアンテナモジュール１について、信号の伝送特性（通過特性）を電磁界シミュレーションにより求めた。図２４は、伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。図２４において、縦軸は、挿入損失［ｄＢ］を表し、横軸は、伝送される信号（ベースバンド信号）の周波数［ＧＨｚ］を表す。図２４のシミュレーション結果について、実施例１における伝送特性のシミュレーション結果と異なる点を説明する。
図２４に示されるように、実施例６では、２１．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約１０．２ｄＢまで増大する。実施例８では、２２．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約１９．５ｄＢまで増大する。実施例１０では、１８．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約３０．３ｄＢまで増大する。実施例１２では、１５．５ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約２８．０ｄＢまで増大する。
このように、実施例６、実施例８、実施例１０および実施例１２においても、上記比較例と比べて１０ＧＨｚ以上１５ＧＨｚ以下の周波数帯域における伝送特性が向上されることがわかる。特に、実施例６および実施例８においては、２０ＧＨｚ以下の周波数帯域において、伝送特性が高く維持される。
また、電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂからスリットＳＬ１，ＳＬ２までの距離Ｌ４（図２３）が小さいほど、挿入損失のピークの値が小さくなることがわかる。
（ｃ）アンテナモジュールのアンテナ利得
上記実施例６〜実施例１２のアンテナモジュール１について、送信動作時におけるアンテナ利得を電磁界シミュレーションにより求めた。
図２５および図２６は、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図２７および図２８は、０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図２５および図２７には、実施例６〜実施例９におけるシミュレーション結果が示される。図２６および図２８には、実施例１０〜実施例１２におけるシミュレーション結果が示される。図２５〜図２８において、縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は方位角φを表す。図２５〜図２８のシミュレーション結果について、実施例１におけるアンテナ利得のシミュレーション結果（図１５および図１６）と異なる点を説明する。
０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時には、図２５および図２６に示されるように、実施例６〜実施例１１において、方位角φがマイナス３０°から０°までの範囲および方位角φが０°からプラス３０°までの範囲に方位角φが０°の方向に関して略対称にアンテナ利得のピークが２つ現れる。方位角φが０°の方向におけるアンテナ利得は、実施例１１、実施例１０、実施例９、実施例８、実施例７および実施例６の順に大きくなる。すなわち、電極２０ａ，２０ｂの端面２３ａ，２３ｂからスリットＳＬ１，ＳＬ２までの距離Ｌ４（図２３）が小さいほど、方位角φが０°の方向におけるアンテナ利得が大きくなる。一方、実施例１２においては、方位角が約０°の方向でアンテナ利得が最大となる。
０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時には、図２７に示されるように、実施例６において、方位角φが約マイナス３０°から約プラス３０°までの範囲でアンテナ利得がほぼ一定となる。実施例７においては、方位角φが約マイナス３０°の方向および約プラス３０°の方向に比較的大きいアンテナ利得のピークがそれぞれ現れ、方位角φが０°の方向に比較的小さいアンテナ利得のピークが現れる。実施例８においては、方位角φが０°の方向でアンテナ利得が最大となる。実施例９においては、方位角φが約マイナス２０°から約プラス２０°までの範囲でアンテナ利得がほぼ一定となる。
また、図２８に示されるように、実施例１０において、方位角φが約マイナス４０°の方向、０°の方向および約プラス４０°の方向にほぼ同じ大きさのアンテナ利得のピークがそれぞれ現れる。実施例１１においては、方位角φが０°の方向でアンテナ利得が最大となる。実施例１２においては、方位角φが約マイナス４０°の方向および約プラス４０°の方向に比較的大きいアンテナ利得のピークがそれぞれ現れ、方位角φが０°の方向に比較的小さいアンテナ利得のピークが現れる。
このように、実施例６〜実施例１２においては、比較的広い方位角φの範囲で同等のアンテナ利得が得られる。すなわち、比較的広い方位角φの範囲に電磁波を送信することができる。
（２−２）第２の実施の形態の効果
このように、第２の実施の形態に係るアンテナモジュール１においても、上記第１の実施の形態と同様に、スリットＳＬ１，ＳＬ２によって電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂから領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂへの信号ＳＧの伝搬が阻止される。それにより、伝送特性が低下する周波数帯域がより高い領域にずらされる。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置によって伝送特性が低下する周波数帯域が異なる。それにより、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。したがって、所望の周波数帯域における信号ＳＧの伝送特性の低下を抑制することができる。
（３）第３の実施の形態
図２９は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナモジュール１の模式的平面図である。図２９のアンテナモジュール１について、上記第１の実施の形態に係るアンテナモジュール１と異なる点を説明する。
図２９のアンテナモジュール１においては、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、電極２０ａ，２０ｂの側面２１ａ，２１ｂから端面２３ａ，２３ｂに曲線状にそれぞれ延びるように設けられる。スリットＳＬ１，ＳＬ２は、テーパスロットＳの中心線ＳＥに関して互いに対称に形成される。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２は、実装端Ｅ２を中心とする円に沿って延びるようにそれぞれ形成される。
（３−１）アンテナモジュールの特性評価
第３の実施の形態に係るアンテナモジュール１の特性をシミュレーションにより評価した。
（ａ）実施例１３〜実施例１６
実施例１３〜実施例１６のアンテナモジュール１は、スリットＳＬ１，ＳＬ２が図２９のように形成される点を除いて、実施例１のアンテナモジュール１と同じ構成を有し、かつ実施例１のアンテナモジュール１と同様にワイヤ接続により配線基板５０に接続される。
実施例１３では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、０．５ｍｍの直径Ｒ０（図２９）を有する円に沿って延びる。実施例１４では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、１ｍｍの直径Ｒ０を有する円に沿って延びる。実施例１５では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、２ｍｍの直径Ｒ０を有する円に沿って延びる。なお、実施例１６では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が、３ｍｍの直径Ｒ０を有する円に沿って延びる。実施例１６では、幅方向における端面２３ａ，２３ｂの長さの合計よりも直径Ｒ０が大きい。そのため、スリットＳＬ１の一端およびスリットＳＬ２の一端が、端面２３ａ，２３ｂではなく側面２４ａ，２４ｂに位置する。
（ｂ）伝送特性
実施例１４〜実施例１６のアンテナモジュール１について、信号の伝送特性（通過特性）を電磁界シミュレーションにより求めた。図３０は、伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。図３０には、比較のために上記比較例における伝送特性のシミュレーション結果も示される。図３０において、縦軸は、挿入損失［ｄＢ］を表し、横軸は、伝送される信号（ベースバンド信号）の周波数［ＧＨｚ］を表す。図３０のシミュレーション結果について、実施例１における伝送特性のシミュレーション結果と異なる点を説明する。
図３０に示されるように、実施例１４では、１９ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約５．１ｄＢまで増大する。実施例１５では、１９ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約７．１ｄＢまで増大する。実施例１６では、２０ＧＨｚ付近の周波数帯域において、挿入損失のピークが現れ、挿入損失が約１０．９ｄＢまで増大する。
実施例１４〜実施例１６のいずれにおいても、約１８ＧＨｚ以下の周波数帯域において、伝送特性が高く維持される。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２に沿った円の直径Ｒ０が小さいほど、挿入損失のピークの値が小さくなることがわかる。一方、スリットＳＬ１，ＳＬ２に沿った円の直径Ｒ０が大きいほど、挿入損失のピークが現れる周波数帯域が高くなることがわかる。
（ｃ）アンテナモジュールのアンテナ利得
上記実施例１３〜実施例１６のアンテナモジュール１について、送信動作時におけるアンテナ利得を電磁界シミュレーションにより求めた。
図３１〜図３４は、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図３５〜図３８は、０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時におけるアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。図３１、図３２、図３５および図３６において、縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は方位角φを表す。図３３、図３４、図３７および図３８において、縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
図３１、図３３、図３５および図３７には、実施例１３および実施例１４におけるシミュレーション結果および比較例におけるシミュレーション結果が示される。図３２、図３４、図３６および図３８には、実施例１５および実施例１６におけるシミュレーション結果が示される。図３１〜図３８のシミュレーション結果について、実施例１におけるアンテナ利得のシミュレーション結果（図１５および図１６）と異なる点を説明する。
０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時には、図３１〜図３４に示されるように、実施例１４〜実施例１６において、方位角φおよび仰角θが０°の方向でアンテナ利得が最大となる。実施例１４〜実施例１６におけるアンテナ利得の最大値は、比較例におけるアンテナ利得の最大値よりも大きくなる。
一方、実施例１３においては、方位角φがマイナス３０°から０°までの範囲および方位角φが０°からプラス３０°までの範囲に方位角φが０°の方向に関して略対称にアンテナ利得のピークが２つ現れる。また、仰角θが約マイナス２０°の方向、０°の方向および約プラス２０°の方向にほぼ同じ大きさのアンテナ利得のピークがそれぞれ現れる。実施例１３におけるアンテナ利得の最大値は、比較例におけるアンテナ利得の最大値よりも小さくなる。
０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時には、実施例１３におけるアンテナ利得の最大値が約マイナス２．２ｄＢｉとなり、実施例１４におけるアンテナ利得の最大値が約１４．３ｄＢｉとなり、実施例１５におけるアンテナ利得の最大値が約１２．８ｄＢｉとなり、実施例１６におけるアンテナ利得の最大値が約１４．３ｄＢｉとなる。
これにより、０．３０ＴＨｚの電磁波の送信時には、スリットＳＬ１，ＳＬ２に沿った円の直径Ｒ０が１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲でアンテナモジュール１の指向性が高くなりかつアンテナ利得が大きくなることがわかる。
０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時には、図３５〜図３８に示されるように、実施例１３〜実施例１６において、方位角φおよび仰角θが０°の方向でアンテナ利得が最大となる。実施例１４および実施例１６におけるアンテナ利得の最大値は、比較例におけるアンテナ利得の最大値よりも大きくなり、実施例１３および実施例１５におけるアンテナ利得の最大値は、比較例におけるアンテナ利得の最大値よりも小さくなる。
０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時には、実施例１３におけるアンテナ利得の最大値が約９．０ｄＢｉとなり、実施例１４におけるアンテナ利得の最大値が約１１．０ｄＢｉとなり、実施例１５におけるアンテナ利得の最大値が約９．４ｄＢｉとなり、実施例１６におけるアンテナ利得の最大値が約１１．０ｄＢｉとなる。
これにより、０．１２ＴＨｚの電磁波の送信時には、スリットＳＬ１，ＳＬ２に沿った円の直径Ｒ０が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲でアンテナモジュール１の指向性が高くなりかつアンテナ利得が大きくなることがわかる。
（３−２）第３の実施の形態の効果
このように、第３の実施の形態に係るアンテナモジュール１においても、上記第１の実施の形態と同様に、スリットＳＬ１，ＳＬ２によって電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂから領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂへの信号ＳＧの伝搬が阻止される。それにより、伝送特性が低下する周波数帯域がより高い領域にずらされる。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置によって伝送特性が低下する周波数帯域が異なる。それにより、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。したがって、所望の周波数帯域における信号ＳＧの伝送特性の低下を抑制することができる。
（４）他の実施の形態
（４−１）
上記実施の形態では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が直線状または円弧状に形成されるが、本発明はこれに限定されない。図３９は、スリットＳＬ１，ＳＬ２の他の例を示す図である。
図３９（ａ）の例では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が鋸歯状に形成される。図３９（ｂ）の例では、スリットＳＬ１，ＳＬ２が電極２０ａ，２０ｂの側面２１ａ，２１ｂからテーパスロットＳの中心線ＳＥに垂直に延び、さらに端面２３ａ，２３ｂに向かって端面２３ａ，２３ｂに垂直に延びるように形成される。
これらの例においても、電極２０ａ，２０ｂの領域Ｒ２ａ、Ｒ２ｂから領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂへの信号ＳＧの伝搬が阻止され、伝送特性が低下する周波数帯域がより高い領域にずらされる。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２の位置、幅および形状を調整することにより、伝送特性が低下する周波数帯域を調整することができる。したがって、所望の周波数帯域における信号ＳＧの伝送特性の低下を抑制することができる。
スリットＳＬ１，ＳＬ２のさらに他の例として、テーパスロットＳの中心線ＳＥに平行にスリットＳＬ１，ＳＬ２が形成されてもよく、またはスリットＳＬ１，ＳＬ２がそれぞれ複数形成されてもよい。
（４−２）
上記実施の形態では、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅が一定に設定されるが、本発明はこれに限定されない。電磁波の送信および受信を適正に行うことが可能であれば、スリットＳＬ１，ＳＬ２の幅が一定でなくてもよい。
（４−３）
ベース層１０が折り曲げられた状態でアンテナモジュール１が使用されてもよい。図４０は、ベース層１０が折り曲げられた例を示す模式的側面図である。
アンテナモジュール１のベース層１０の材料として、柔軟性を有する材料が用いられる場合、アンテナモジュール１を中心線方向に交差する線に沿って折り曲げることができる。それにより、図４０に示すように、電磁波ＲＷの放射方向を任意の方向に変更することができる。
（４−４）
上記実施の形態では、スリットＳＬ１，ＳＬ２がテーパスロットＳの中心線ＳＥに関して互いに対称に設けられるが、本発明はこれに限定されない。アンテナモジュール１の用途等に応じて、スリットＳＬ１，ＳＬ２がテーパスロットＳの中心線ＳＥに関して互いに対称でなくてもよい。また、スリットＳＬ１，ＳＬ２が互いに異なる形状を有してもよい。この場合、アンテナモジュール１の指向性を変化させることができる。
（４−５）
上記実施の形態では、１組の電極２０ａ，２０ｂがベース層１０の主面に設けられるが、本発明はこれに限定されない。例えば、電極２０ａ，２０ｂがベース層１０の裏面にさらに設けられてもよく、または複数組の電極２０ａ，２０ｂがベース層１０の主面および裏面に設けられてもよい。
（４−６）
上記実施の形態では、半導体素子３０がベース層１０の主面に実装されるが、本発明はこれに限定されない。半導体素子３０がベース層１０の裏面に実装されてもよく、または複数の半導体素子３０がベース層１０の主面および裏面にそれぞれ実装されてもよい。例えば、電極がベース層１０の主面上に形成され、半導体素子３０がベース層１０の裏面上に実装されてもよい。
（５）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態では、アンテナモジュール１がアンテナモジュールの例であり、ベース層１０がベース層の例であり、電極２０ａ，２０ｂが電極の例であり、半導体素子３０が半導体素子の例であり、電極２０ａが第１の導電層の例であり、電極２０ｂが第２の導電層の例であり、テーパスロットＳが開口の例であり、領域Ｒ２ａが第１の素子接続部の例であり、領域Ｒ１ａが第１のアンテナ部の例であり、スリットＳＬ１が第１のスリットの例であり、領域Ｒ２ｂが第２の素子接続部の例であり、領域Ｒ１ｂが第２のアンテナ部の例であり、スリットＳＬ２が第２のスリットの例である。また、側面２１ａが第１の側面の例であり、側面２１ｂが第２の側面の例であり、端面２３ａが第１の端面の例であり、端面２３ｂが第２の端面の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
本発明は、種々の配線回路基板に有効に利用可能である。
１ アンテナモジュール
１０ ベース層
２０ａ，２０ｂ 電極
２１ａ，２１ｂ，２４ａ，２４ｂ 側面
２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ 端面
３０ 半導体素子
５０ 配線基板
５２ 信号伝送線
５３，５４ グランド線
Ｅ１ 開口端
Ｅ２ 実装端
Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ 領域
Ｓ テーパスロット
ＳＥ 中心線

Claims (9)

  1. 第１および第２の面を有し、絶縁性のベース層と、
    テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能に前記ベース層の前記第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成される電極と、
    前記電極に電気的に接続されるように前記ベース層の前記第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に実装され、テラヘルツ帯域で動作可能な半導体素子とを備え、
    前記電極は、開口を有するテーパスロットアンテナを構成する第１および第２の導電層を含み、
    前記開口は、前記第１および第２の導電層の一端から他端へ連続的または段階的に減少する幅を有し、
    前記第１の導電層の前記他端に位置しかつ前記半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と前記半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに前記第１の導電層を分離するように前記第１の導電層に第１のスリットが形成され、
    前記第２の導電層の前記他端に位置しかつ前記半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と前記半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに前記第２の導電層を分離するように前記第２の導電層に第２のスリットが形成された、アンテナモジュール。
  2. 前記第１および前記第２のスリットは、前記開口の中心線に関して対称に形成される、請求項１記載のアンテナモジュール。
  3. 前記第１の素子接続部は前記第１のアンテナ部よりも小さい面積を有し、前記第２の素子接続部は前記第２のアンテナ部よりも小さい面積を有する、請求項１または２記載のアンテナモジュール。
  4. 前記第１の導電層は、第１の側面を有し、
    前記第２の導電層は、第２の側面を有し、
    前記開口は、前記第１の導電層の前記第１の側面と前記第２の導電層の前記第２の側面との間に形成され、
    前記第１のスリットは、前記第１の導電層の前記第１の側面から外側および前記他端に近づくように形成され、
    前記第２のスリットは、前記第２の導電層の前記第２の側面から外側および前記他端に近づくように形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  5. 前記第１および第２のスリットは、直線状に形成される、請求項４記載のアンテナモジュール。
  6. 前記第１のスリットは、前記第１の導電層の前記第１の側面から前記開口の中心線に対する角度が漸次小さくなるように曲線状に形成され、
    前記第２のスリットは、前記第２の導電層の前記第２の側面から前記開口の中心線に対する角度が漸次小さくなるように曲線状に形成される、請求項４記載のアンテナモジュール。
  7. 前記第１の導電層は、前記他端側において前記開口の中心線に略垂直な第１の端面を有し、
    前記第２の導電層は、前記他端側において前記開口の中心線に略垂直な第２の端面を有し、
    前記第１のスリットは、前記第１の導電層の前記第１の側面から前記第１の端面に延びるように形成され、
    前記第２のスリットは、前記第２の導電層の前記第２の側面から前記第２の端面に延びるように形成される、請求項４〜６のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  8. 前記ベース層は、樹脂からなる誘電体膜である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  9. 絶縁性のベース層の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上にテラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能に電極を形成する工程と、
    前記電極に電気的に接続されるように前記ベース層の前記第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上にテラヘルツ帯域で動作可能な半導体素子を実装する工程とを備え、
    前記電極は、開口を有するテーパスロットアンテナを構成する第１および第２の導電層を含み、
    前記開口は、前記第１および第２の導電層の一端から他端へ連続的または段階的に減少する幅を有し、
    前記第１の導電層の前記他端に位置しかつ前記半導体素子に電気的に接続される第１の素子接続部と前記半導体素子に電気的に接続されない第１のアンテナ部とに前記第１の導電層を分離するように前記第１の導電層に第１のスリットが形成され、
    前記第２の導電層の前記他端に位置しかつ前記半導体素子に電気的に接続される第２の素子接続部と前記半導体素子に電気的に接続されない第２のアンテナ部とに前記第２の導電層を分離するように前記第２の導電層に第２のスリットが形成された、アンテナモジュールの製造方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10483655B2 (en) * 2015-03-03 2019-11-19 University Of Massachusetts Low cross-polarization decade-bandwidth ultra-wideband antenna element and array
GB201615108D0 (en) * 2016-09-06 2016-10-19 Antenova Ltd De-tuning resistant antenna device
JP6971163B2 (ja) * 2018-02-13 2021-11-24 株式会社ヨコオ アンテナ装置
US10714839B2 (en) 2018-09-21 2020-07-14 Hrl Laboratories, Llc Active wideband antenna
US11183760B2 (en) * 2018-09-21 2021-11-23 Hrl Laboratories, Llc Active Vivaldi antenna
CN110957580B (zh) * 2019-12-18 2021-10-29 中国计量科学研究院 定向光馈天线及定向光馈天线系统

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2173646B (en) * 1985-03-22 1988-07-20 Decca Ltd Compound horn antenna
CA2049597A1 (en) * 1990-09-28 1992-03-29 Clifton Quan Dielectric flare notch radiator with separate transmit and receive ports
US5264860A (en) * 1991-10-28 1993-11-23 Hughes Aircraft Company Metal flared radiator with separate isolated transmit and receive ports
US5748153A (en) * 1994-11-08 1998-05-05 Northrop Grumman Corporation Flared conductor-backed coplanar waveguide traveling wave antenna
US5638033A (en) * 1995-12-27 1997-06-10 Hughes Electronics Three port slot line circulator
US6008770A (en) * 1996-06-24 1999-12-28 Ricoh Company, Ltd. Planar antenna and antenna array
US6351246B1 (en) * 1999-05-03 2002-02-26 Xtremespectrum, Inc. Planar ultra wide band antenna with integrated electronics
US6317094B1 (en) * 1999-05-24 2001-11-13 Litva Antenna Enterprises Inc. Feed structures for tapered slot antennas
FR2817661A1 (fr) * 2000-12-05 2002-06-07 Thomson Multimedia Sa Dispositif pour la reception et/ou l'emission de signaux multifaisceaux
US6967347B2 (en) * 2001-05-21 2005-11-22 The Regents Of The University Of Colorado Terahertz interconnect system and applications
FR2829298A1 (fr) * 2001-09-04 2003-03-07 Thomson Licensing Sa Dispositif de commutation pour des appareils de reception et/ou d'emission d'ondes electromagnetiques
US6963312B2 (en) * 2001-09-04 2005-11-08 Raytheon Company Slot for decade band tapered slot antenna, and method of making and configuring same
WO2005001505A1 (en) 2003-06-25 2005-01-06 Canon Kabushiki Kaisha High frequency electrical signal control device and sensing system
JP3950820B2 (ja) 2003-06-25 2007-08-01 キヤノン株式会社 高周波電気信号制御装置及びセンシングシステム
US6900770B2 (en) * 2003-07-29 2005-05-31 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Combined ultra wideband Vivaldi notch/meander line loaded antenna
JP4154388B2 (ja) 2004-12-27 2008-09-24 キヤノン株式会社 被対象物を透過した電磁波の状態を検出するための検出装置
US7557755B2 (en) * 2005-03-02 2009-07-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultra wideband antenna for filtering predetermined frequency band signal and system for receiving ultra wideband signal using the same
JP4555787B2 (ja) * 2005-07-12 2010-10-06 日立電線株式会社 アンテナ
JP2007124250A (ja) 2005-10-27 2007-05-17 Tokyo Institute Of Technology テラヘルツ発振素子
JP4682022B2 (ja) 2005-11-15 2011-05-11 キヤノン株式会社 周期構造体、周期構造体を用いた素子、及び周期構造体の作製方法
JP5028068B2 (ja) 2006-05-31 2012-09-19 キヤノン株式会社 アクティブアンテナ発振器
JP4762944B2 (ja) 2007-03-26 2011-08-31 浜松ホトニクス株式会社 テラヘルツアンテナモジュール
JP4894610B2 (ja) 2007-05-11 2012-03-14 アイシン精機株式会社 テラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器
US8067739B2 (en) 2007-06-22 2011-11-29 Canon Kabushiki Kaisha Photoconductive element for generation and detection of terahertz wave
JP5283981B2 (ja) 2007-06-22 2013-09-04 キヤノン株式会社 テラヘルツ波発生・検出用光伝導素子
JP2009141661A (ja) 2007-12-06 2009-06-25 Optical Comb Inc 電磁波検出素子及び電磁波検出装置
JP5366663B2 (ja) 2008-07-29 2013-12-11 ローム株式会社 テラヘルツ発振素子
JP5717336B2 (ja) 2009-03-27 2015-05-13 キヤノン株式会社 発振器
JP2010283176A (ja) 2009-06-05 2010-12-16 Canon Inc 光伝導素子、それを用いたテラヘルツ波発生装置及び検出装置
US8896495B2 (en) * 2009-07-01 2014-11-25 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method for direct connection of MMIC amplifiers to balanced antenna aperture
US8305280B2 (en) * 2009-11-04 2012-11-06 Raytheon Company Low loss broadband planar transmission line to waveguide transition
JP5686823B2 (ja) * 2011-02-04 2015-03-18 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ アンテナ装置及び無線通信装置
JP5699812B2 (ja) 2011-05-31 2015-04-15 船井電機株式会社 再生装置
JP6099114B2 (ja) 2011-06-14 2017-03-22 ローム株式会社 無線伝送装置
US9627777B2 (en) * 2011-08-10 2017-04-18 Lawrence Livermore National Security, Llc Broad band antennas and feed methods
US9653793B2 (en) * 2012-03-16 2017-05-16 Stc.Unm Systems and methods for reconfigurable filtenna
JP2014140136A (ja) * 2013-01-21 2014-07-31 Nitto Denko Corp アンテナモジュールおよびその製造方法

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