(57)【要約】【課題】製造コストが低減されかつ容易に組み立て可能で伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能なアンテナモジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】樹脂により形成される誘電体膜１０の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に、電極２０ａ，２０ｂが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形成される。電極２０ａ，２０ｂに電気的に接続されるように、テラヘルツ帯域で動作可能な半導体素子３０が、誘電体膜１０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る。支持層２１０の一部が誘電体膜１０の第１または第２の面上に形成され、誘電体レンズ３００が支持層２１０の他の部分により支持される。支持層２１０の他の部分は、電極２０ａ，２０ｂにより送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波が誘電体レンズ３００を透過するように一部に対して折曲される。【選択図】図１
2014155098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の面を有し、樹脂により形成される誘電体膜と、
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誘電体膜の前記第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誘電体膜の前記第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、
前記誘電体膜の前記第１または第２の面上に形成される第１の部分を有しかつ第２の部分を有する支持層と、
前記支持層の前記第２の部分により支持されるレンズとを備え、
前記電極により送信または受信される電磁波が前記レンズを透過するように前記第２の部分が前記第１の部分に対して折曲された、アンテナモジュール。
【請求項２】
前記支持層の前記第２の部分は、前記電極により送信または受信される電磁波が通過する第１の開口を有し、
前記レンズは、前記第１の開口に位置するように前記第２の部分により支持される、請求項１記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記第１の開口を覆うように前記支持層の前記第２の部分上に形成される絶縁層をさらに備え、
前記レンズは前記絶縁層上に形成される、請求項２記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
第２の開口を有しかつ前記第２の開口に位置するように前記レンズを保持するレンズ保持部材をさらに備え、
前記支持層の前記第２の部分は、前記電極により送信または受信される電磁波が前記レンズを透過するように前記レンズ保持部材を支持する、請求項１記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記電極による電磁波の送信方向または受信方向は、前記誘電体膜の前記第１および第２の面に平行であり、
前記支持層の前記第２の部分は、前記レンズの光軸が前記誘電体膜の前記第１および第２の面に平行となるように前記レンズを支持する、請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記電極は、第３の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、
前記第３の開口は、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する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記支持層は金属材料により形成され、
前記支持層の前記第１の部分は、前記第２の面上において前記電極に重ならない領域に形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能な電極を樹脂により形成される誘電体膜の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成する工程と、
第１および第２の部分を含む支持層の第１の部分を前記誘電体膜の前記第１または第２の面上に形成する工程と、
前記電極に電気的に接続されるように前記誘電体膜の前記第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、
前記支持層の前記第２の部分により支持されるようにレンズを設ける工程と、
前記電極により送信または受信される電磁波が前記レンズを透過するように前記第２の部分を前記第１の部分に対して折曲する工程とを備える、アンテナモジュールの製造方法。
【請求項９】
テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能な電極を樹脂により形成される誘電体膜の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成する工程と、
第１および第２の部分を含む支持層の第１の部分を前記誘電体膜の前記第１または第２の面上に形成する工程と、
前記電極に電気的に接続されるように前記誘電体膜の前記第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、
前記第２の部分を前記第１の部分に対して折曲する工程と、
折曲された前記第２の部分により支持されるようにレンズを設ける工程とを備え、
前記レンズを設ける工程は、前記電極により送信または受信される電磁波が前記レンズを透過するように前記レンズを配置することを含む、アンテナモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特許文献１には、光導電アンテナ素子を有するテラヘルツアンテナモジュールが記載されている。光導電アンテナ素子においては、半絶縁性ＧａＡｓ基板上のＧａＡｓ層に一対のオーミック電極が形成される。一対のオーミック電極の一部により光導電アンテナ部が形成される。このテラヘルツアンテナモジュールは、金属からなる直方体状のベースを備える。ベースの凹部に緩衝部材、半球状レンズ、光導電アンテナ素子および配線基板がこの順序で配置され、ベースへのカバー部材の取り付けによって配線基板、光導電アンテナ素子および半球状レンズが緩衝部材に対して押圧される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４４６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のテラヘルツアンテナモジュールによれば、光導電アンテナ部から半球状レンズを通してＧａＡｓ基板に垂直な方向にテラヘルツ波を送信し、ＧａＡｓ基板に垂直な方向から到来するテラヘルツ波を半球状レンズを通して光導電アンテナ部により受信することができる。
【０００６】
しかしながら、光導電アンテナ素子に半球状レンズを取り付けるために、凹部を有するベース、緩衝部材およびカバー部材等の多数の取り付け部材が必要となる。そのため、テラヘルツアンテナモジュールの製造コストが増加するとともに、テラヘルツアンテナモジュールの組み立て工程が煩雑である。
【０００７】
本発明の目的は、製造コストが低減されかつ容易に組み立て可能で伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（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、樹脂により形成される誘電体膜と、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誘電体膜の第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誘電体膜の第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、誘電体膜の第１または第２の面上に形成される第１の部分を有しかつ第２の部分を有する支持層と、支持層の第２の部分により支持されるレンズとを備え、電極により送信または受信される電磁波がレンズを透過するように第２の部分が第１の部分に対して折曲されたものである。
【０００９】
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。
【００１０】
このアンテナモジュールにおいては、誘電体膜の第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、誘電体膜の第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。電極により送信または受信される電磁波はレンズを透過することにより収束または平行化される。
【００１１】
支持層の第１の部分が誘電体膜の第１または第２の面上に形成され、レンズが支持層の第２の部分により支持される。支持層の第２の部分は、電極により送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波がレンズを透過するように第１の部分に対して折曲される。この場合、複数の取付部材を用いることなく、支持層を折曲することにより、レンズを電極に対して所定位置に配置することができる。したがって、アンテナモジュールの製造コストが低減されるとともに、アンテナモジュールを容易に組み立てることが可能である。
【００１２】
また、誘電体膜が樹脂により形成されるので、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ることが少ない。したがって、効率よく電磁波を放射させることが可能であり、アンテナモジュールの指向性が良好になる。
【００１３】
ここで、電磁波の伝送損失α［ｄＢ／ｍ］は、導体損失α１および誘電体損失α２により次式で表される。
【００１４】
α＝α１＋α２［ｄＢ／ｍ］
実効比誘電率をεｒｅｆとし、ｆを周波数とし、導体表皮抵抗をＲ（ｆ）とし、誘電正接をｔａｎδとすると、導体損失α１および誘電体損失α２は次のように表される。
【００１５】
α１∝Ｒ（ｆ）・√εｒｅｆ［ｄＢ／ｍ］
α２∝√εｒｅｆ・ｔａｎδ・ｆ［ｄＢ／ｍ］
上式より、実効比誘電率εｒｅｆが低いと、電磁波の伝送損失αが低減される。
【００１６】
本発明に係るアンテナモジュールでは、電極の周囲の実効比誘電率が低いので、電磁波の伝送損失が低減される。それにより、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。さらに、電磁波がレンズを透過することにより指向性およびアンテナ利得が向上する。
【００１７】
（２）支持層の第２の部分は、電極により送信または受信される電磁波が通過する第１の開口を有し、レンズは、第１の開口に位置するように第２の部分により支持されてもよい。
【００１８】
この場合、電極により送信または受信される電磁波が支持層の第１の開口およびレンズを透過する。これにより、支持層が電磁波に影響を与えることなくレンズを確実に支持することができる。
【００１９】
（３）アンテナモジュールは第１の開口を覆うように支持層の第２の部分上に形成される絶縁層をさらに備え、レンズは絶縁層上に形成されてもよい。
【００２０】
この場合、レンズが絶縁層上に形成されるので、レンズを容易に支持することができる。
【００２１】
（４）アンテナモジュールは、第２の開口を有しかつ第２の開口に位置するようにレンズを保持するレンズ保持部材をさらに備え、支持層の第２の部分は、電極により送信または受信される電磁波がレンズを透過するようにレンズ保持部材を支持してもよい。
【００２２】
この場合、レンズ支持部材によりレンズを確実かつ容易に支持することができる。また、電極により送信または受信される電磁波がレンズ支持部材の第２の開口およびレンズを透過する。これにより、支持層が電磁波に影響を与えることなくレンズを確実に支持することができる。
【００２３】
（５）電極による電磁波の送信方向または受信方向は、誘電体膜の第１および第２の面に平行であり、支持層の第２の部分は、レンズの光軸が誘電体膜の第１および第２の面に平行となるようにレンズを支持してもよい。
【００２４】
この場合、電極により誘電体膜の第１および第２の面に平行な方向に送信または受信される電磁波がレンズを透過するようにレンズが配置される。それにより、誘電体膜の第１および第２の面に平行な方向に電磁波を高い指向性および高いアンテナ利得で送信または受信することができる。
【００２５】
（６）電極は、第３の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、第３の開口は、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てもよい。
【００２６】
この場合、アンテナモジュールがテラヘルツ帯域内の種々の周波数の電磁波を送信または受信することが可能となる。それにより、より広帯域の伝送が可能となる。また、テーパスロットアンテナが特定の方向の指向性を有するので、高い指向性を有するアンテナモジュールが実現される。
【００２７】
（７）支持層は金属材料により形成され、支持層の第１の部分は、第２の面上において電極に重ならない領域に形成されてもよい。
【００２８】
この場合、誘電体膜の厚みが小さい場合でも、アンテナモジュールの形状保持性が確保される。それにより、電磁波の送信方向または受信方向を固定することができる。また、アンテナモジュールの取り扱い性が向上する。さらに、支持体による指向性の変化および電磁波の伝送損失を抑制することができる。
【００２９】
（８）第２の発明に係るアンテナモジュールの製造方法は、テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能な電極を樹脂により形成される誘電体膜の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成する工程と、第１および第２の部分を含む支持層の第１の部分を誘電体膜の第１または第２の面上に形成する工程と、電極に電気的に接続されるように誘電体膜の第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、支持層の第２の部分により支持されるようにレンズを設ける工程と、電極により送信または受信される電磁波がレンズを透過するように第２の部分を第１の部分に対して折曲する工程とを備えるものである。
【００３０】
誘電体膜への電極の形成の工程、誘電体膜への支持層の形成の工程および半導体素子の実装の工程の順序は限定されない。
【００３１】
このアンテナモジュールの製造方法においては、支持層の第１の部分が誘電体膜の第１または第２の面上に形成され、支持層の第２の部分により支持されるようにレンズが設けられる。その後、電極により送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波がレンズを透過するように支持層の第２の部分が第１の部分に対して折曲される。この場合、複数の取付部材を用いることなく、支持層を折曲することにより、レンズを電極に対して所定位置に配置することができる。したがって、アンテナモジュールの製造コストが低減されるとともに、アンテナモジュールを容易に組み立てることが可能である。
【００３２】
この製造方法により製造されたアンテナモジュールにおいては、誘電体膜の第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、誘電体膜の第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。電極により送信または受信される電磁波はレンズを透過することにより収束または平行化される。
【００３３】
また、誘電体膜が樹脂により形成されるので、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ることが少ない。したがって、効率よく電磁波を放射させることが可能であり、アンテナモジュールの指向性が良好になる。また、電極の周囲の実効比誘電率が低いので、電磁波の伝送損失が低減される。それにより、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。さらに、電磁波がレンズを透過することにより指向性およびアンテナ利得が向上する。
【００３４】
（９）第３の発明に係るアンテナモジュールの製造方法は、テラヘルツ帯域内の電磁波を受信可能または送信可能な電極を樹脂により形成される誘電体膜の第１および第２の面のうち少なくとも一方の面上に形成する工程と、第１および第２の部分を含む支持層の第１の部分を誘電体膜の第１または第２の面上に形成する工程と、電極に電気的に接続されるように誘電体膜の第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、第２の部分を第１の部分に対して折曲する工程と、折曲された第２の部分により支持されるようにレンズを設ける工程とを備え、レンズを設ける工程は、電極により送信または受信される電磁波がレンズを透過するようにレンズを配置することを含むものである。
【００３５】
このアンテナモジュールの製造方法においては、支持層の第１の部分が誘電体膜の第１または第２の面上に形成され、支持層の第２の部分が第１の部分に対して折曲される。その後、折曲された第２の部分により支持されるようにレンズが設けられる。このとき、電極により送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波がレンズを透過するようにレンズが配置される。このように、複数の取付部材を用いることなく、支持層を折曲することにより、レンズを電極に対して所定位置に配置することができる。したがって、アンテナモジュールの製造コストが低減されるとともに、アンテナモジュールを容易に組み立てることが可能である。
【００３６】
この製造方法により製造されたアンテナモジュールにおいては、誘電体膜の第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、誘電体膜の第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。電極により送信または受信される電磁波はレンズを透過することにより収束または平行化される。
【００３７】
また、誘電体膜が樹脂により形成されるので、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ることが少ない。したがって、効率よく電磁波を放射させることが可能であり、アンテナモジュールの指向性が良好になる。また、電極の周囲の実効比誘電率が低いので、電磁波の伝送損失が低減される。それにより、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。さらに、電磁波がレンズを透過することにより指向性およびアンテナ利得が向上する。
【発明の効果】
【００３８】
アンテナモジュールの製造コストを低減しかつアンテナモジュールを容易に組み立てることができ、かつ伝送速度の向上および伝送距離を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。
【図２】図１のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図３】図１のアンテナ部の模式的平面図である。
【図４】図３のアンテナ部のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】図１の支持体の模式的平面図である。
【図８】図７の支持体の支持層の模式的平面図である。
【図９】支持層が折り曲げられる前におけるアンテナモジュールの模式的平面図である。
【図１０】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１１】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１２】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１３】アンテナ部の受信動作を示す模式的平面図である。
【図１４】アンテナ部の送信動作を示す模式的平面図である。
【図１５】アンテナ部の指向性を説明するための模式的側面図である。
【図１６】アンテナ部の指向性の変更を説明するための模式的側面図である。
【図１７】第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。
【図１８】図１７のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図１９】図１７の支持体の支持層の模式的平面図である。
【図２０】図１７の支持体のレンズ保持部材の構成を示す図である。
【図２１】電磁界シミュレーションで用いたアンテナモジュールのアンテナ部の寸法を説明するための模式的平面図である。
【図２２】シミュレーションにおけるアンテナ部の受信角度の定義を説明するための模式図である。
【図２３】アンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２４】実施例に係るアンテナモジュールの構成を示す平面図である。
【図２５】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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２６】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２８】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２９】実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの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３０】実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの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】実施例４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３２】実施例５に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３３】比較例３に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３４】比較例４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３５】実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの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３６】実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの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３７】実施例６に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３８】実施例７に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３９】比較例６に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４０】実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの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４１】実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの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４２】実施例９に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４３】実施例１１，１２に係るアンテナモジュールの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４４】実施例１１，１２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
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。本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受信または送信が可能である。
【００４１】
［１］第１の実施の形態
（１）アンテナモジュールの構成
図１は、第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。図２は、図１のアンテナモジュールの模式的側面図である。図１および図２に示すように、アンテナモジュール５００は、アンテナ部１００、支持体２００および誘電体レンズ３００を含む。以下、アンテナ部１００、支持体２００および誘電体レンズ３００の詳細について説明する。
【００４２】
図３は、図１のアンテナ部１００の模式的平面図である。図４は、図３のアンテナ部１００のＡ−Ａ線断面図である。図３および図４に示すように、アンテナ部１００は、誘電体膜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。誘電体膜１０は、ポリマーからなる樹脂により形成される。誘電体膜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。
【００４３】
誘電体膜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の対向する端面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。
【００４４】
この場合、アンテナモジュール５００がテラヘルツ帯域内の種々の周波数の電磁波を送信または受信することが可能となる。それにより、より広帯域の伝送が可能となる。また、テーパスロットアンテナが特定の方向の指向性を有するので、高い指向性を有するアンテナモジュール５００が実現される。
【００４５】
誘電体膜１０および電極２０ａ，２０ｂは、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誘電体膜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が他の方法により誘電体膜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誘電体膜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。
【００４６】
ここで、テーパスロットＳの中心線の方向における寸法を長さと呼び、誘電体膜１０の主面に平行でかつテーパスロットＳの中心線に直交する方向における寸法を幅と呼ぶ。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、アンテナ部１００の実装端Ｅ２から開口端Ｅ１に向かいかつテーパスロットＳの中心線に沿った方向を中心線方向と呼ぶ。
【００４７】
半導体素子３０は、実装端Ｅ２における電極２０ａ，２０ｂの端部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に電気的に接続され、半導体素子３０の他の一つの端子が電極２０ｂ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。電極２０ｂは接地される。
【００４８】
誘電体膜１０の材料としては、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を用いることができる。
【００４９】
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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。
【００５０】
本実施の形態では、誘電体膜１０は、ポリイミドにより形成される。誘電体膜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、誘電体膜１０を容易に作製することができるとともに誘電体膜１０の柔軟性を容易に確保することができる。誘電体膜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、誘電体膜１０をさらに容易に作製することができるとともに誘電体膜１０のより高い柔軟性を容易に確保することができる。
【００５１】
誘電体膜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、誘電体膜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。
【００５２】
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。
【００５３】
本実施の形態では、図４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。
【００５４】
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４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。
【００５５】
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。
【００５６】
図５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５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に接合される。
【００５７】
図６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６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に接続される。
【００５８】
図３のアンテナ部１００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。アンテナ部１００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誘電体膜１０の比誘電率および厚みに基づいて算出される。
【００５９】
一般に、媒質中の電磁波の波長λは次式で表される。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
図７は、図１の支持体２００の模式的平面図である。図８は、図７の支持体２００の支持層の模式的平面図である。図７に示すように、支持体２００は、支持層２１０および絶縁層２２０を含む。
【００６３】
支持層２１０は、折曲可能でかつ形状保持性を有する材料により形成される。本実施の形態においては、支持層２１０はステンレスにより形成される金属層である。支持層２１０はアルミニウムまたは銅等の他の金属により形成されてもよい。また、本実施の形態においては、絶縁層２２０は、０．１ＴＨｚ以上０．５ＴＨｚ以下の電磁波をほとんど吸収しない誘電体により形成される。
【００６４】
絶縁層２２０が誘電体膜１０と同じ樹脂材料により形成されてもよい。本実施の形態では、絶縁層２２０はポリイミドにより形成される。絶縁層２２０が誘電体膜１０と同じ樹脂材料により形成される場合、絶縁層２２０が誘電体膜１０と連続する誘電体膜であってもよい。この場合、誘電体膜は折曲される。
【００６５】
絶縁層２２０は、図３のアンテナ部１００により受信または送信されるテラヘルツ帯域内の電磁波をほとんど吸収しない他の絶縁物により形成されてもよい。例えば、絶縁層２２０が、多孔質ＰＴＦＥにより形成されてもよい。
【００６６】
図８に示すように、支持層２１０は、複数（本例では２つ）の帯状の支持板２１１，２１２および複数の（本例では３つ）の補強板２１３，２１４，２１５を含む。支持板２１１，２１２は、互いに平行に設けられる。補強板２１３は、支持板２１１，２１２の長手方向の一端部を接続するように、支持板２１１，２１２に一体的に形成される。
【００６７】
補強板２１４は、支持板２１１の一部と支持板２１２の一部を接続するように、支持板２１１，２１２に一体的に形成される。補強板２１５は、支持板２１１の他の一部と支持板２１２の他の一部を接続するように、支持板２１１，２１２に一体的に形成される。支持板２１１，２１２および補強板２１４，２１５により矩形状の開口部ＯＰが形成される。開口部ＯＰを閉塞するように、支持板２１１，２１２および補強板２１４，２１５上に矩形状の図７の絶縁層２２０が形成される。
【００６８】
支持層２１０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。支持層２１０の補強板２１３および一定長さの支持板２１１，２１２の部分の主面上には、図３のアンテナ部１００が配置されるアンテナ部配置領域２３０が設けられる。図７および図８においては、アンテナ部配置領域２３０が点線で示される。
【００６９】
支持層２１０には、幅方向に平行な複数（図７および図８の例では４つ）の折曲部Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４が設けられる。図７および図８においては、折曲部Ｆ１〜Ｆ４が一点鎖線で示される。アンテナ部配置領域２３０の端部と折曲部Ｆ１との間の距離はＤ１に設定される。折曲部Ｆ１，Ｆ２間の距離はＤ２に設定される。折曲部Ｆ２，Ｆ３間の距離は２×Ｄ２に設定される。折曲部Ｆ３，Ｆ４間の距離はＤ２に設定される。
【００７０】
折曲部Ｆ１〜Ｆ４は、例えば線状の浅い溝であってもよく、または、線状の印等でもよい。あるいは、折曲部Ｆ１〜Ｆ４で支持層２１０を折曲可能であれば、折曲部Ｆ１〜Ｆ４に特に何もなくてもよい。本例においては、折曲部Ｆ１〜Ｆ４は支持層２１０の主面に設けられた線状の浅い溝である。以下、支持層２１０の裏面同士が向かい合うように支持層２１０を折り曲げることを山折りと呼び、支持層２１０の主面同士が向かい合うように支持層２１０を折り曲げることを谷折りと呼ぶ。
【００７１】
このように、支持層２１０は金属材料により形成され、支持層２１０の支持板２１１，２１２は、誘電体膜１０の裏面上において電極２０ａ，２０ｂに重ならない領域に形成される。この場合、誘電体膜１０の厚みが小さい場合でも、アンテナモジュール５００の形状保持性が確保される。それにより、電磁波の送信方向または受信方向を固定することができる。また、アンテナモジュール５００の取り扱い性が向上する。さらに、支持体による指向性の変化および電磁波の伝送損失を抑制することができる。
【００７２】
図９は、支持層２１０が折り曲げられる前におけるアンテナモジュール５００の模式的平面図である。図９に示すように、図７のアンテナ部配置領域２３０上にアンテナ部１００が配置される。また、図８の開口部ＯＰに重なるように絶縁層２２０上に誘電体レンズ３００が形成される。本例においては、誘電体レンズ３００は平凸レンズであり、比誘電率２．１のＰＴＦＥにより形成される。
【００７３】
支持層２１０を折曲部Ｆ２，Ｆ４に沿って山折りするとともに、支持層２１０を折曲部Ｆ１，Ｆ３に沿って谷折りする。それにより、図１に示すように、絶縁層２２０が誘電体膜１０の主面に対して垂直となる。ここで、図２に示すように、折曲部Ｆ１，Ｆ２間の距離はＤ２であり、折曲部Ｆ２，Ｆ３間の距離は２×Ｄ２であり、折曲部Ｆ３，Ｆ４間の距離はＤ２である。この構成によれば、図８の開口部ＯＰの中心および絶縁層２２０の中心は、支持層２１０と同一平面上に位置する。
【００７４】
誘電体レンズ３００は、光軸がアンテナ部１００のテーパスロットＳを通りかつ図８の開口部ＯＰと重なるように絶縁層２２０上に形成される。誘電体レンズ３００は、アンテナ部１００からほぼ距離Ｄ１の位置に配置される。
【００７５】
この構成によれば、アンテナ部１００により送信されるテラヘルツ帯域内の電磁波が絶縁層２２０および誘電体レンズ３００を通して放射される。この場合、誘電体レンズ３００により電磁波が平行化される。また、テラヘルツ帯域内の電磁波が誘電体レンズ３００および絶縁層２２０を通してアンテナ部１００により受信される。この場合、誘電体レンズ３００により電磁波が収束される。
【００７６】
誘電体レンズ３００は絶縁層２２０上に形成されるので、誘電体レンズ３００を容易に支持することができる。また、電極２０ａ，２０ｂにより送信または受信される電磁波が支持層２１０の開口部ＯＰおよび誘電体レンズ３００を透過する。これにより、支持層２１０が電磁波に影響を与えることなく誘電体レンズ３００を確実に支持することができる。
【００７７】
（２）アンテナモジュールの製造方法
図９のアンテナモジュール５００の製造工程について説明する。図１０〜図１２は、図９のアンテナモジュール５００の製造工程を示す模式的工程断面図である。図１０（ａ），（ｂ）〜図１２（ａ），（ｂ）の上段に図９のアンテナモジュール５００のＢ−Ｂ線断面図を示す。図１０（ａ），（ｂ）〜図１２（ａ），（ｂ）の下段に図９のアンテナモジュール５００のＣ−Ｃ線断面図を示す。
【００７８】
まず、図１０（ａ）に示すように、例えばステンレス鋼からなる長尺状の金属層２１０ａを準備する。金属層２１０ａの厚みは例えば５０μｍである。ここで、例えばハーフエッチングにより金属層２１０ａの主面の所定の４つの位置にそれぞれ線状の浅い溝を形成する。これにより、金属層２１０ａに図８の折曲部Ｆ１〜Ｆ４が形成される。
【００７９】
線状の浅い溝は、金属層２１０ａの裏面に形成されてもよい。あるいは、谷折りのための折曲部Ｆ１，Ｆ３に対応する浅い溝は金属層２１０ａの主面に形成され、山折りのための折曲部Ｆ２，Ｆ４に対応する浅い溝は金属層２１０ａの裏面に形成されてもよい。
【００８０】
次に、図１０（ｂ）に示すように、金属層２１０ａの主面上の所定の位置に誘電体膜１０を形成するとともに、金属層２１０ａの主面上の他の所定の位置に絶縁層２２０を形成する。誘電体膜１０および絶縁層２２０は、例えばポリイミド樹脂前駆体を金属層２１０ａの主面上に塗布した後、ポリイミド樹脂前駆体を加熱することにより形成することができる。本例においては、誘電体膜１０の厚みは例えば２５μｍであり、絶縁層２２０の厚みは例えば２０μｍである。
【００８１】
続いて、図１１（ａ）に示すように、誘電体膜１０上に銅層２０１を形成する。銅層２０１は、例えばセミアディティブ法により形成することができる。
【００８２】
その後、図１１（ｂ）に示すように、金属層２１０ａを加工することにより、支持板２１１，２１２、補強板２１４，２１５および図８の補強板２１３を有する支持層２１０を形成する。支持層２１０は、例えば所定のパターンを有するフォトレジストマスクおよび塩化鉄溶液を用いたウェットエッチングにより形成することができる。支持板２１１，２１２および補強板２１４，２１５により囲まれる矩形状の領域が開口部ＯＰとなる。これにより、支持体２００が完成する。
【００８３】
次に、図１２（ａ）に示すように、銅層２０１を覆うようにニッケル層２０２および金層２０３を順次形成する。ニッケル層２０２は例えばニッケルめっきにより形成することができ、金層２０３は、例えば金めっきにより形成することができる。銅層２０１、ニッケル層２０２および金層２０３により電極２０ａ，２０ｂが形成される。電極２０ａ，２０ｂ間の隙間がテーパスロットＳとなる。図３の半導体素子３０が電極２０ａ，２０ｂの端部上に実装されることにより、アンテナ部１００が完成する。
【００８４】
最後に、図１２（ｂ）に示すように、絶縁層２２０上に誘電体レンズ３００を形成する。誘電体レンズ３００は、金型、インクジェットまたはディスペンサ等の任意のプロセスにより絶縁層２２０上に形成することができる。ここで、例えば銅により形成されたアライメントマークを基準に誘電体レンズ３００を形成することにより、誘電体レンズ３００をアンテナ部１００に対して精度良く配置することができる。なお、アライメントマークは、図１１（ａ）の工程において銅層２０１と同時に形成してもよい。このようにして、アンテナモジュール５００が完成する。
【００８５】
（３）アンテナ部の動作
図１３は、アンテナ部１００の受信動作を示す模式的平面図である。図１３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）を有する信号波を含む。電磁波ＲＷは、アンテナ部１００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。
【００８６】
図１４は、アンテナ部１００の送信動作を示す模式的平面図である。図１４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、アンテナ部１００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）を有する信号波を含む。
【００８７】
（４）アンテナ部の指向性
図１５は、アンテナ部１００の指向性を説明するための模式的側面図である。図１５において、アンテナ部１００は、信号波で変調されたキャリア波を電磁波ＲＷとして放射する。この場合、誘電体膜１０の比誘電率が低いので、電磁波ＲＷが誘電体膜１０に引き寄せられない。そのため、電磁波ＲＷは、アンテナ部１００の中心線方向に進行する。
【００８８】
図１６は、アンテナ部１００の指向性の変更を説明するための模式的側面図である。アンテナ部１００の誘電体膜１０および支持体２００は柔軟性を有する。そのため、アンテナ部１００および絶縁層２２０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１６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。
【００８９】
また、誘電体レンズ３００は支持体２００により一体的に支持される。そのため、電磁波ＲＷの放射方向を変更するためにアンテナ部１００および支持体２００を折り曲げた場合、誘電体レンズ３００の光軸がアンテナ部１００のテーパスロットＳを通った状態を維持しつつ誘電体レンズ３００の位置も変更される。これにより、アンテナ部１００により送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波ＲＷを効率良く平行化または収束させることができる。
【００９０】
（５）効果
本実施の形態に係るアンテナモジュール５００の製造方法においては、支持体２００の支持層２１０が誘電体膜１０の裏面上に形成され、誘電体レンズ３００が絶縁層２２０を介して支持層２１０上に設けられる。その後、電極２０ａ，２０ｂにより送信または受信されるテラヘルツ帯域内の電磁波が誘電体レンズ３００を透過するように支持層２１０が折曲部Ｆ１〜Ｆ４に沿って折曲される。
【００９１】
この場合、複数の取付部材を用いることなく、支持層２１０を折曲することにより、誘電体レンズ３００の光軸がアンテナ部１００のテーパスロットＳを通る位置に誘電体レンズ３００を配置することができる。したがって、アンテナモジュール５００の製造コストが低減されるとともに、アンテナモジュール５００を容易に組み立てることが可能である。
【００９２】
また、本実施の形態に係るアンテナモジュール５００においては、誘電体膜１０の主面上に形成される電極２０ａ，２０ｂ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、誘電体膜１０の主面上に実装された半導体素子３０が検波および整流動作または発振動作を行う。電極２０ａ，２０ｂにより送信または受信される電磁波は誘電体レンズ３００を透過することにより収束または平行化される。
【００９３】
また、誘電体膜１０が樹脂により形成されるので、電極２０ａ，２０ｂの周囲の実効比誘電率が低くなる。それにより、電極２０ａ，２０ｂから放射された電磁波または電極２０ａ，２０ｂにより受信される電磁波が誘電体膜１０に引き寄せられることが少ない。したがって、効率よく電磁波を放射させることが可能であり、アンテナモジュール５００の指向性が良好になる。
【００９４】
ここで、電磁波の伝送損失α［ｄＢ／ｍ］は、導体損失α１および誘電体損失α２により次式で表される。
【００９５】
α＝α１＋α２［ｄＢ／ｍ］
実効比誘電率をεｒｅｆとし、ｆを周波数とし、導体表皮抵抗をＲ（ｆ）とし、誘電正接をｔａｎδとすると、導体損失α１および誘電体損失α２は次のように表される。
【００９６】
α１∝Ｒ（ｆ）・√εｒｅｆ［ｄＢ／ｍ］
α２∝√εｒｅｆ・ｔａｎδ・ｆ［ｄＢ／ｍ］
上式より、実効比誘電率εｒｅｆが低いと、電磁波の伝送損失αが低減される。
【００９７】
本実施の形態に係るアンテナモジュール５００では、電極２０ａ，２０ｂの周囲の実効比誘電率が低いので、電磁波の伝送損失が低減される。それにより、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。さらに、電磁波が誘電体レンズ３００を透過することにより指向性およびアンテナ利得が向上する。
【００９８】
［２］第２の実施の形態
（１）アンテナモジュールの構成
第２の実施の形態に係るアンテナモジュールについて、第１の実施の形態に係るアンテナモジュール５００と異なる点を説明する。図１７は、第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。図１８は、図１７のアンテナモジュールの模式的側面図である。図１７および図１８に示すように、アンテナモジュール５００は、アンテナ部１００、支持体２００および誘電体レンズ３００を含む。本実施の形態におけるアンテナ部１００の構成は、第１の実施の形態におけるアンテナ部１００の構成と同様である。以下、支持体２００および誘電体レンズ３００の詳細について説明する。
【００９９】
本実施の形態に係る支持体２００は、支持層２１０およびレンズ保持部材２４０を含む。レンズ保持部材２４０は、形状保持性を有する材料により形成される。本実施の形態においては、レンズ保持部材２４０はステンレスにより形成される。レンズ保持部材２４０はアルミニウムまたは銅等の他の金属により形成されてもよい。また、レンズ保持部材２４０が誘電体膜１０よりも高い形状保持性を有する樹脂により形成されてもよい。
【０１００】
図１９は、図１７の支持体２００の支持層２１０の模式的平面図である。図１９に示すように、本実施の形態における支持層２１０は、第１の実施の形態の支持層２１０の補強板２１４，２１５（図８）に代えて、突出板２１６，２１７を含む。
【０１０１】
突出板２１６は、支持板２１１の側辺から外方に延びるように支持板２１１に一体的に形成される。突出板２１７は、支持板２１２の側辺から外方に延びるように支持板２１２に一体的に形成される。突出板２１６，２１７には、それぞれ矩形状の開口部２１６ｏ，２１７ｏが形成される。支持層２１０の長手方向における開口部２１６ｏ，２１７ｏの中心とアンテナ部配置領域２３０との間の距離はＤ１に設定される。
【０１０２】
支持層２１０には、第１の実施の形態の支持層２１０の折曲部Ｆ１〜Ｆ４（図８）に代えて、折曲部Ｆ５，Ｆ６が設けられる。図１９においては、折曲部Ｆ５，Ｆ６が一点鎖線で示される。折曲部Ｆ５は支持板２１１と突出板２１６との境界線上に設けられ、折曲部Ｆ６は支持板２１２と突出板２１７との境界線上に設けられる。
【０１０３】
折曲部Ｆ５，Ｆ６は、例えば線状の浅い溝であってもよく、または、線状の印等でもよい。あるいは、折曲部Ｆ５，Ｆ６で支持層２１０を折曲可能であれば、折曲部Ｆ５，Ｆ６に特に何もなくてもよい。本例においては、折曲部Ｆ５，Ｆ６は支持層２１０の主面に設けられた線状の浅い溝である。
【０１０４】
図２０は、図１７の支持体２００のレンズ保持部材２４０の構成を示す図である。図２０（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれレンズ保持部材２４０の斜視図、正面図および側面図を示す。
【０１０５】
図２０（ａ）〜（ｃ）に示すように、レンズ保持部材２４０は、板状部材２４１により形成される。板状部材２４１には、円形の開口部２４２が形成される。図２０（ｃ）に示すように、開口部２４２には誘電体レンズ３００が嵌合可能である。
【０１０６】
板状部材２４１の両方の側部の上端近傍に外方へ突出するように突出部２４３，２４４がそれぞれ形成される。突出部２４３は図１９の突出板２１６の開口部２１６ｏに嵌合可能であり、突出部２４４は図１９の突出板２１７の開口部２１７ｏに嵌合可能である。
【０１０７】
板状部材２４１の両方の側部の下端側にそれぞれ切欠部２４５，２４６が形成される。切欠部２４５の下面は図１９の支持板２１１の主面に当接可能であり、切欠部２４６の下面は図１９の支持板２１２の主面に当接可能である。
【０１０８】
レンズ保持部材２４０の開口部２４２に誘電体レンズ３００が嵌合される。この場合、レンズ保持部材２４０により誘電体レンズ３００を確実かつ容易に支持することができる。本例においては、誘電体レンズ３００は平凸レンズであり、比誘電率２．１のＰＴＦＥにより形成される。図２０（ｃ）の例においては、平凸レンズである誘電体レンズ３００の平面部がレンズ保持部材２４０の開口部２４２の略半分の深さに位置する。
【０１０９】
この状態で、レンズ保持部材２４０の切欠部２４５，２４６の下面がそれぞれ支持層２１０の支持板２１１，２１２の主面に配置される。その後、支持層２１０が折曲部Ｆ５，Ｆ６に沿って谷折りされる。それにより、レンズ保持部材２４０の突出部２４３が突出板２１６の開口部２１６ｏに嵌合し、突出部２４４が突出板２１７の開口部２１７ｏに嵌合する。この場合、図１７に示すように、レンズ保持部材２４０が誘電体膜１０の主面に対して垂直となる。
【０１１０】
レンズ保持部材２４０が支持層２１０に取り付けられた状態において、誘電体レンズ３００の中心が誘電体膜１０の主面と同一の平面上に位置するように開口部２４２が形成される。これにより、誘電体レンズ３００は、アンテナ部１００からほぼ距離Ｄ１の位置において、光軸がアンテナ部１００のテーパスロットＳを通る状態でレンズ保持部材２４０により保持される。
【０１１１】
この構成によれば、アンテナ部１００により送信されるテラヘルツ帯域内の電磁波が開口部２４２および誘電体レンズ３００を通して放射される。この場合、誘電体レンズ３００により電磁波が平行化される。また、テラヘルツ帯域内の電磁波が開口部２４２および誘電体レンズ３００を通してアンテナ部１００により受信される。この場合、誘電体レンズ３００により電磁波が収束される。このように、支持層２１０は電磁波に影響を与えることなく誘電体レンズ３００を確実に支持することができる。
【０１１２】
（２）アンテナモジュールの製造方法
本実施の形態に係るアンテナモジュール５００の製造方法は、以下の点を除いて第１の実施の形態に係るアンテナモジュール５００の製造方法と同様である。
【０１１３】
図１０（ａ）の工程においては、支持層２１０の主面の所定の２つの位置に複数の線状の浅い溝が形成される。これにより、支持層２１０に図１９の折曲部Ｆ５，Ｆ６が形成される。図１０（ｂ）の工程においては、支持層２１０上に絶縁層２２０は形成されない。
【０１１４】
図１１（ｂ）の工程においては、補強板２１４，２１５に代えて突出板２１６，２１７が形成される。突出板２１６，２１７には、それぞれ開口部２１６ｏ，２１７ｏが形成される。図１２（ｂ）の工程は省略される。
【０１１５】
また、レンズ保持部材２４０は、金型を用いてステンレスを加工することにより形成される。これに代えて、レンズ保持部材２４０は、ステンレス部材を機械加工することにより形成されてもよい。あるいは、レンズ保持部材２４０は、フォトレジストマスクおよび塩化鉄溶液を用いてステンレス部材をウェットエッチングすることにより形成されてもよい。
【０１１６】
（３）効果
本実施の形態に係るアンテナモジュール５００の製造方法においては、支持体２００の支持層２１０が誘電体膜１０の裏面上に形成され、支持層２１０の突出板２１６，２１７が折曲部Ｆ５，Ｆ６に沿って折曲される。その後、折曲された突出板２１６，２１７によりレンズ保持部材２４０が支持される。誘電体レンズ３００がレンズ保持部材２４０により保持される。誘電体レンズ３００の光軸がアンテナ部１００のテーパスロットＳを通る位置に誘電体レンズ３００を配置することができる。したがって、アンテナモジュール５００の製造コストが低減されるとともに、アンテナモジュール５００を容易に組み立てることが可能である。
【０１１７】
また、本実施の形態に係るアンテナモジュール５００においては、誘電体膜１０の主面上に形成される電極２０ａ，２０ｂ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、誘電体膜１０の主面上に実装された半導体素子３０が検波および整流動作または発振動作を行う。電極２０ａ，２０ｂにより送信または受信される電磁波は誘電体レンズ３００を透過することにより収束または平行化される。
【０１１８】
さらに、誘電体膜１０が樹脂により形成されるので、電極２０ａ，２０ｂの周囲の実効比誘電率が低くなる。それにより、電極２０ａ，２０ｂから放射された電磁波または電極２０ａ，２０ｂにより受信される電磁波が誘電体膜１０に引き寄せられることが少ない。したがって、効率よく電磁波を放射させることが可能であり、アンテナモジュール５００の指向性が良好になる。また、電極２０ａ，２０ｂの周囲の実効比誘電率が低いので、電磁波の伝送損失が低減される。それにより、伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。さらに、電磁波が誘電体レンズ３００を透過することにより指向性およびアンテナ利得が向上する。
【０１１９】
［３］他の実施の形態
（１）第１の実施の形態に係るアンテナモジュール５００において、絶縁層２２０の一面上に平凸レンズである誘電体レンズ３００が形成されるが、これに限定されない。絶縁層２２０の一面上に一の平凸レンズが形成されるとともに、絶縁層２２０の他面上に他の平凸レンズが形成されてもよい。この場合、２つの平凸レンズにより両凸レンズである誘電体レンズ３００が構成される。
【０１２０】
同様に、第２の実施の形態に係るアンテナモジュール５００において、レンズ保持部材２４０の一面側から開口部２４２に平凸レンズである誘電体レンズ３００が嵌合されるが、これに限定されない。レンズ保持部材２４０の一面側から開口部２４２に一の平凸レンズが嵌合され、レンズ保持部材２４０の他面側から開口部２４２に他の平凸レンズが嵌合されてもよい。この場合、２つの平凸レンズにより両凸レンズである誘電体レンズ３００が構成される。
【０１２１】
あるいは、第２の実施の形態に係るアンテナモジュール５００において、平凸レンズに代えて両凸レンズである誘電体レンズ３００がレンズ保持部材２４０の開口部２４２に嵌合されてもよい。
【０１２２】
（２）第１の実施の形態に係るアンテナモジュール５００において、支持層２１０に３つの補強板２１３〜２１５が設けられるが、これに限定されない。支持層２１０の強度が十分に大きい場合には、支持層２１０に２つ以下の補強板が設けられてもよい。一方、支持層２１０の強度をより大きくする場合には、支持層２１０に４つ以上の補強板が設けられてもよい。
【０１２３】
同様に、第２の実施の形態に係るアンテナモジュール５００において、支持層２１０に１つの補強板２１３が設けられるが、これに限定されない。支持層２１０の強度が十分に大きい場合には、支持層２１０に補強板２１３が設けられなくてもよい。一方、支持層２１０の強度をより大きくする場合には、支持層２１０に２つ以上の補強板が設けられてもよい。
【０１２４】
（３）上記実施の形態において、電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０は誘電体膜１０の主面に設けられるが、これに限定されない。電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０は誘電体膜１０の裏面に設けられてもよい。あるいは、電極２０ａ，２０ｂが誘電体膜１０の主面および裏面のいずれか一方に設けられ、半導体素子３０が誘電体膜１０の主面および裏面のいずれか他方に設けられてもよい。
【０１２５】
（４）図１１（ｂ）の工程、図１２（ａ）の工程および図１２（ｂ）の工程の順序は第１の実施の形態の順序に限定されない。例えば、図１２（ａ）の工程を図１１（ｂ）の工程の前に行ってもよく、図１２（ｂ）の工程を図１１（ｂ）の工程および図１２（ａ）の工程の前に行ってもよく、図１２（ａ）の工程を図１１（ｂ）の工程および図１２（ｂ）の工程の後に行ってもよい。
【０１２６】
［４］実施例
（１）アンテナモジュールの寸法
上記実施の形態に係るアンテナモジュールの各種特性を電磁界シミュレーションにより評価した。図２１は、電磁界シミュレーションで用いたアンテナモジュールのアンテナ部１００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の外側の端縁間の距離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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
実施例および比較例として、図２１のアンテナ部１００を有するアンテナモジュールについて種々の電磁界シミュレーションを行った。
【０１２９】
図２２は、シミュレーションにおけるアンテナ部１００の受信角度の定義を説明するための模式図である。図２２において、アンテナ部１００の中心線方向を０°とする。また、誘電体膜１０の主面に平行な面を平行面と呼び、誘電体膜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。
【０１３０】
図２３は、アンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。図２３（ａ）は、アンテナ部１００の方向の定義を説明するための図であり、図２３（ｂ）は、アンテナ部１００の放射特性（指向性）を示す図である。
【０１３１】
図２３（ａ）に示すように、アンテナ部１００の中心線方向をＹ方向と呼び、誘電体膜１０の主面に平行でかつＹ方向に直交する方向をＸ方向と呼び、誘電体膜１０の主面に垂直な方向をＺ方向と呼ぶ。図２３（ｂ）に示すように、アンテナ部１００により電磁波はＹ方向に放射される。
【０１３２】
図２４は、実施例に係るアンテナモジュールの構成を示す平面図である。図２４に示すように、実施例に係るアンテナモジュールは、図２１のアンテナ部１００および誘電体レンズ３００を含む。誘電体レンズ３００は両凸レンズであり、比誘電率２．１のＰＴＦＥにより形成される。
【０１３３】
誘電体レンズ３００の直径はｄ１である。アンテナ部１００の開口端Ｅ１（図２１）から誘電体レンズ３００の厚み方向の中心位置までの距離はｄ２である。アンテナ部１００の開口端Ｅ１から誘電体レンズ３００の手前の面までの距離はｄ３である。
【０１３４】
（２）誘電体レンズの有無による特性の差異
まず、誘電体レンズ３００の有無によるアンテナモジュールの特性の差異について電磁界シミュレーションにより検討した。
【０１３５】
実施例１に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ４．９ｍｍ、１．９ｍｍおよび０．６ｍｍに設定した。実施例２に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ５．４ｍｍ、１．７ｍｍおよび０．９ｍｍに設定した。実施例３に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ７．７ｍｍ、２．７ｍｍおよび０．９ｍｍに設定した。比較例１に係るアンテナモジュールは誘電体レンズ３００を有しない。
【０１３６】
実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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、実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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２６の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【０１３７】
図２５および図２６において、実施例１に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い点線で示す。実施例２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い実線で示す。実施例３に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い点線で示す。比較例１に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い実線で示す。図２５および図２６に示される実施例１〜３および比較例１におけるアンテナ部１００の最大アンテナ利得を表１に示す。
【０１３８】
【表１】
2014155098.tif 000003
表１に示すように、実施例１〜３に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は、それぞれ１５．０３ｄＢｉ、１２．５３ｄＢｉおよび１４．２８ｄＢｉとなった。一方、比較例１に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は１２．４２ｄＢｉとなった。
【０１３９】
実施例１〜３および比較例１の結果から、アンテナモジュールに誘電体レンズ３００を設けることにより、最大アンテナ利得が向上されることが確認された。特に、実施例１，２においては、最大アンテナ利得が大きく向上される。これは、誘電体レンズ３００により電磁波が収束されることによるものと考えられる。
【０１４０】
また、図２５に示すように、実施例２においては、方位角φが−１０°以上＋１０°以下の範囲でアンテナ利得が略一定に保たれる。同様に、図２６に示すように、実施例２においては、仰角θが−１０°以上＋１０°以下の範囲でアンテナモジュールのアンテナ利得が略一定に保たれる。これにより、電磁波が誘電体レンズ３００により略平行化されることが確認された。
【０１４１】
このように、アンテナモジュールに設けられる誘電体レンズ３００の直径を適切に選択することにより、最大アンテナ利得を向上させること、または電磁波を平行化することが可能であることが確認された。
【０１４２】
図２７および図２８は、実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。図２７（ａ），（ｂ）および図２８（ａ），（ｂ）は、それぞれ実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールにおける放射特性（指向性）を示す。
【０１４３】
図２７および図２８に示すように、実施例１〜３のアンテナ利得が高い領域（濃度が高い領域）は、比較例１のアンテナ利得が高い領域よりも拡大されることが確認された。したがって、誘電体レンズ３００の直径を適切に選択することにより、アンテナモジュールから送信される電磁波を受信する受信機の位置ずれの許容範囲を大きくすることができる。また、より遠方まで電磁波を到達させることができる。
【０１４４】
（３）第１の実施の形態における支持体の有無による特性の差異
次に、第１の実施の形態における支持体２００の有無による特性の差異について電磁界シミュレーションにより検討した。
【０１４５】
実施例４，５に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ５．４ｍｍ、１．７ｍｍおよび０．９ｍｍに設定した。また、実施例５に係るアンテナモジュールは、第１の実施の形態における図１の支持体２００（以下、支持体２００Ａと呼ぶ。）を有する。一方、実施例４に係るアンテナモジュールは、支持体２００Ａを有しない。比較例２に係るアンテナモジュールは支持体２００Ａおよび誘電体レンズ３００を有しない。
【０１４６】
実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの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２９および図３０は、実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図２９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３０の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【０１４７】
図２９および図３０において、実施例４に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い点線で示す。実施例５に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い実線で示す。比較例２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い実線で示す。図２９および図３０に示される実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得を表２に示す。
【０１４８】
【表２】
2014155098.tif 000004
表２に示すように、実施例４，５に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は、それぞれ１２．５０ｄＢｉおよび１３．０８ｄＢｉとなった。一方、比較例２に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は１２．４２ｄＢｉとなった。
【０１４９】
実施例１〜３および比較例１の結果と同様に、実施例４，５および比較例２の結果から、アンテナモジュールに誘電体レンズ３００を設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得が向上されることが確認された。実施例４，５の結果から、アンテナモジュールに支持体２００Ａを設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得がさらに向上されることが確認された。これは、ステンレスからなる支持体２００Ａにより、アンテナ部１００のテーパスロットＳの側方への電磁波の放射が低減されるためであると考えられる。その結果、方位角φおよび仰角θが０°付近のアンテナ利得が向上される。
【０１５０】
また、図２９および図３０に示すように、実施例４，５に係るアンテナモジュールでは、比較例２に係るアンテナモジュールに比べて指向性が良好となっている。
【０１５１】
図３１〜図３４は、それぞれ実施例４，５および比較例３，４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。比較例３に係るアンテナモジュールは、誘電体レンズ３００を有さず支持体２００Ａを有する。比較例４に係るアンテナモジュールは、誘電体レンズ３００および支持体２００Ａを有しない。
【０１５２】
図３１の実施例４と図３２の実施例５との比較および図３３の比較例３と図３４の比較例４との比較から、アンテナモジュールから放射される電磁波の広がりが支持体２００Ａにより抑制されることが確認された。また、図３１の実施例４と図３４の比較例４との比較および図３２の実施例５と図３３の比較例３との比較から、アンテナモジュールから放射される電磁波の広がりが誘電体レンズ３００により抑制されることが確認された。
【０１５３】
（４）第２の実施の形態における支持体の有無による特性の差異
次に、第２の実施の形態における支持体２００の有無による特性の差異について電磁界シミュレーションにより検討した。
【０１５４】
実施例６，７に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ４．９ｍｍ、１．９ｍｍおよび０．６ｍｍに設定した。また、実施例７に係るアンテナモジュールは、第２の実施の形態における図１７の支持体２００（以下、支持体２００Ｂと呼ぶ。）を有する。一方、実施例６に係るアンテナモジュールは、支持体２００Ｂを有しない。比較例５に係るアンテナモジュールは支持体２００Ｂおよび誘電体レンズ３００を有しない。
【０１５５】
実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの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３５および図３６は、実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図３５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３６の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【０１５６】
図３５および図３６において、実施例６に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い点線で示す。実施例７に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い実線で示す。比較例５に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い実線で示す。図３５および図３６に示される実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得を表３に示す。
【０１５７】
【表３】
2014155098.tif 000005
表３に示すように、実施例６，７に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は、それぞれ１５．０３ｄＢｉおよび１５．７５ｄＢｉとなった。一方、比較例５に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は１２．４２ｄＢｉとなった。
【０１５８】
実施例１〜５および比較例１，２の結果と同様に、実施例６，７および比較例５の結果から、アンテナモジュールに誘電体レンズ３００を設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得が向上されることが確認された。実施例６，７の結果から、アンテナモジュールに支持体２００Ｂを設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得がさらに向上されることが確認された。これは、ステンレスからなる支持体２００Ｂにより、アンテナ部１００のテーパスロットＳの側方への電磁波の放射が低減されるためであると考えられる。その結果、方位角φおよび仰角θが０°付近のアンテナ利得が向上される。
【０１５９】
また、図３５および図３６に示すように、実施例６，７に係るアンテナモジュールでは、比較例５に係るアンテナモジュールに比べて指向性が良好となっている。
【０１６０】
図３７〜図３９は、それぞれ実施例６，７および比較例６に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。比較例６に係るアンテナモジュールは、誘電体レンズ３００を有さず支持体２００Ｂを有する。また、誘電体レンズ３００および支持体２００Ｂを有しないアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果は、図３４の比較例４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果と同様である。
【０１６１】
図３７の実施例６と図３８の実施例７との比較および図３９の比較例６と図３４の比較例４との比較から、アンテナモジュールから放射される電磁波の広がりが支持体２００Ｂにより抑制されることが確認された。また、図３７の実施例６と図３４の比較例４との比較および図３８の実施例７と図３９の比較例６との比較から、アンテナモジュールから放射される電磁波の広がりが誘電体レンズ３００により抑制されることが確認された。
【０１６２】
（５）誘電体レンズの数による特性の差異
実施例８，９に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ５．４ｍｍ、１．７ｍｍおよび０．９ｍｍに設定した。また、実施例９に係るアンテナモジュールは、図２４の誘電体レンズ３００から７ｍｍの位置に直径５．４ｍｍのさらなる他の誘電体レンズ３００を有し、支持体２００Ａを有しない。一方、実施例８に係るアンテナモジュールは、さらなる他の誘電体レンズ３００および支持体２００Ａを有しない。
【０１６３】
実施例１０に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ４．９ｍｍ、１．９ｍｍおよび０．６ｍｍに設定した。また、実施例１０に係るアンテナモジュールは、図２４の誘電体レンズ３００から７ｍｍの位置に直径５．４ｍｍのさらなる他の誘電体レンズ３００を有するとともに、支持体２００Ａを有する。比較例７に係るアンテナモジュール、誘電体レンズ３００、さらなる他の誘電体レンズ３００および支持体２００Ａを有しない。
【０１６４】
実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールに係るアンテナモジュールの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４０および図４１は、実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図４０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４１の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【０１６５】
図４０および図４１において、実施例８に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い点線で示す。実施例９に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い実線で示す。実施例１０に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を太い点線で示す。比較例７に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を細い実線で示す。図４０および図４１に示される実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得を表４に示す。
【０１６６】
【表４】
2014155098.tif 000006
表４に示すように、実施例８〜１０に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は、それぞれ１２．５０ｄＢｉ、１９．８１ｄＢｉおよび２０．４２ｄＢｉとなった。一方、比較例７に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は１２．４２ｄＢｉとなった。
【０１６７】
実施例１〜７および比較例１，２，５の結果と同様に、実施例８〜１０および比較例７の結果から、アンテナモジュールに誘電体レンズ３００を設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得が向上されることが確認された。また、実施例８〜１０の結果から、適切な位置に適切な直径を有する誘電体レンズ３００をさらに設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得がさらに向上されることが確認された。さらに、実施例９，１０の結果から、複数の誘電体レンズ３００を有するアンテナモジュールに支持体２００Ａをさらに設けることにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得がさらに向上されることが確認された。
【０１６８】
また、図４０および図４１に示すように、実施例９，１０に係るアンテナモジュールでは、比較例７に係るアンテナモジュールに比べて指向性が良好となっている。
【０１６９】
図４２は、実施例９に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。図４２に示すように、アンテナモジュールに複数の誘電体レンズ３００を適切に配置することにより、アンテナモジュールにより送信される電磁波の広がりを抑制し、より遠方まで平行化された電磁波を送信することができる。
【０１７０】
（６）誘電体レンズの位置について
実施例１１に係るアンテナモジュールにおいては、図２１のアンテナ部１００から第１の位置に誘電体レンズ３００を配置した。実施例１２に係るアンテナモジュールにおいては、図２１のアンテナ部１００から第１の位置よりも遠い第２の位置に誘電体レンズ３００を配置した。
【０１７１】
実施例１１，１２に係るアンテナモジュールに係るアンテナモジュールの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４３および図４４は、実施例１１，１２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図４３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４４の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【０１７２】
図４３および図４４において、実施例１１に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を点線で示す。実施例１２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得を実線で示す。図４３および図４４に示される実施例１１，１２に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得を表５に示す。
【０１７３】
【表５】
2014155098.tif 000007
表５に示すように、実施例１１，１２に係るアンテナモジュールの最大アンテナ利得は、それぞれ１１．９３ｄＢｉおよび１２．５３ｄＢｉとなった。実施例１１，１２の結果から、アンテナモジュールに設けられる誘電体レンズ３００の位置を適切に調整することにより、アンテナモジュールの最大アンテナ利得が向上されることが確認された。
【０１７４】
［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。
【０１７５】
誘電体膜１０が誘電体膜の例であり、主面が第１の面の例であり、裏面が第２の面の例であり、電極２０ａが電極および第１の導電層，電極２０ｂが電極および第２の導電層の例であり、半導体素子３０が半導体素子の例である。支持層２１０が支持層の例であり、誘電体レンズ３００がレンズの例であり、アンテナモジュール５００がアンテナモジュールの例であり、開口部ＯＰが第１の開口の例であり、開口部２４２が第２の開口の例である。テーパスロットＳが第３の開口および幅の例であり、絶縁層２２０が絶縁層の例であり、レンズ保持部材２４０がレンズ保持部材の例であり、アンテナ部１００がテーパスロットアンテナの例である。
【０１７６】
第１の実施の形態においては、支持板２１１，２１２のうち折曲部Ｆ１から補強板２１３までの部分および補強板２１３が第１の部分の例であり、支持板２１１，２１２のうち折曲部Ｆ１から折曲部Ｆ４までの部分および補強板２１４，２１５が第２の部分の例である。第２の実施の形態においては、支持板２１１，２１２が第１の部分の例であり、突出板２１６，突出板２１７が第２の部分の例である。
【０１７７】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明は、テラヘルツ帯域の周波数を有する電磁波の伝送に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７９】
１０  誘電体膜
２０ａ，２０ｂ  電極
２１ａ，２１ｂ  端面
３０  半導体素子
３１ａ，３１ｂ  端子
３２  Ａｕスタッドバンプ
３３  Ａｕボンディングワイヤ
１００  アンテナ部
２００，２００Ａ，２００Ｂ  支持体
２０１  銅層
２０２  ニッケル層
２０３  金層
２１０  支持層
２１０ａ  金属層
２１１，２１２  支持板
２１３〜２１５  補強板
２１６，２１７  突出板
２１６ｏ，２１７ｏ，２４２，ＯＰ  開口部
２２０  絶縁層
２３０  アンテナ部配置領域
２４０  レンズ保持部材
２４１  板状部材
２４３，２４４  突出部
２４５，２４６  切欠部
３００  誘電体レンズ
５００  アンテナモジュール
Ｅ１  開口端
Ｅ２  実装端
Ｆ１〜Ｆ６  折曲部
ＲＷ  電磁波
Ｓ  テーパスロット
ＳＧ  信号
【図１】
2014155098.tif 000008
【図２】
2014155098.tif 000009
【図３】
2014155098.tif 000010
【図４】
2014155098.tif 000011
【図５】
2014155098.tif 000012
【図６】
2014155098.tif 000013
【図７】
2014155098.tif 000014
【図８】
2014155098.tif 000015
【図９】
2014155098.tif 000016
【図１０】
2014155098.tif 000017
【図１１】
2014155098.tif 000018
【図１２】
2014155098.tif 000019
【図１３】
2014155098.tif 000020
【図１４】
2014155098.tif 000021
【図１５】
2014155098.tif 000022
【図１６】
2014155098.tif 000023
【図１７】
2014155098.tif 000024
【図１８】
2014155098.tif 000025
【図１９】
2014155098.tif 000026
【図２０】
2014155098.tif 000027
【図２１】
2014155098.tif 000028
【図２２】
2014155098.tif 000029
【図２３】
2014155098.tif 000030
【図２４】
2014155098.tif 000031
【図２５】
2014155098.tif 000032
【図２６】
2014155098.tif 000033
【図２７】
2014155098.tif 000034
【図２８】
2014155098.tif 000035
【図２９】
2014155098.tif 000036
【図３０】
2014155098.tif 000037
【図３１】
2014155098.tif 000038
【図３２】
2014155098.tif 000039
【図３３】
2014155098.tif 000040
【図３４】
2014155098.tif 000041
【図３５】
2014155098.tif 000042
【図３６】
2014155098.tif 000043
【図３７】
2014155098.tif 000044
【図３８】
2014155098.tif 000045
【図３９】
2014155098.tif 000046
【図４０】
2014155098.tif 000047
【図４１】
2014155098.tif 000048
【図４２】
2014155098.tif 000049
【図４３】
2014155098.tif 000050
【図４４】
2014155098.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月14日(2014.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
【図１】第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。
【図２】図１のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図３】図１のアンテナ部の模式的平面図である。
【図４】図３のアンテナ部のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】図１の支持体の模式的平面図である。
【図８】図７の支持体の支持層の模式的平面図である。
【図９】支持層が折り曲げられる前におけるアンテナモジュールの模式的平面図である。
【図１０】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１１】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１２】図９のアンテナモジュールの製造工程を示す模式的工程断面図である。
【図１３】アンテナ部の受信動作を示す模式的平面図である。
【図１４】アンテナ部の送信動作を示す模式的平面図である。
【図１５】アンテナ部の指向性を説明するための模式的側面図である。
【図１６】アンテナ部の指向性の変更を説明するための模式的側面図である。
【図１７】第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。
【図１８】図１７のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図１９】図１７の支持体の支持層の模式的平面図である。
【図２０】図１７の支持体のレンズ保持部材の構成を示す図である。
【図２１】電磁界シミュレーションで用いたアンテナモジュールのアンテナ部の寸法を説明するための模式的平面図である。
【図２２】シミュレーションにおけるアンテナ部の受信角度の定義を説明するための模式図である。
【図２３】アンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２４】実施例に係るアンテナモジュールの構成を示す平面図である。
【図２５】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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２６】実施例１〜３および比較例１に係るアンテナモジュールの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】実施例１および２に係るアンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２８】実施例３および比較例１に係るアンテナモジュールの３次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図２９】実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの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３０】実施例４，５および比較例２に係るアンテナモジュールの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】実施例４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３２】実施例５に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３３】比較例３に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３４】比較例４に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３５】実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの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３６】実施例６，７および比較例５に係るアンテナモジュールの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３７】実施例６に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３８】実施例７に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図３９】比較例６に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４０】実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの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４１】実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの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４２】実施例９に係るアンテナモジュールにより放射される電磁波の電界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図４３】実施例１１，１２に係るアンテナモジュールの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４４】実施例１１，１２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図３のアンテナ部１００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。アンテナ部１００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の実効比誘電率により定まる。テーパスロットＳの実効比誘電率は、電極２０ａ，２０ｂ間の空気の比誘電率ならびに誘電体膜１０の比誘電率および厚みに基づいて算出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３９】
実施例１〜３および比較例１の結果から、アンテナモジュールに誘電体レンズ３００を設けることにより、最大アンテナ利得が向上されることが確認された。特に、実施例１，３においては、最大アンテナ利得が大きく向上される。これは、誘電体レンズ３００により電磁波が収束されることによるものと考えられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６３】
実施例１０に係るアンテナモジュールにおいては、直径ｄ１、距離ｄ２および距離ｄ３をそれぞれ４．９ｍｍ、１．９ｍｍおよび０．６ｍｍに設定した。また、実施例１０に係るアンテナモジュールは、図２４の誘電体レンズ３００から７ｍｍの位置に直径５．４ｍｍのさらなる他の誘電体レンズ３００を有するとともに、支持体２００Ａを有する。比較例７に係るアンテナモジュールは、誘電体レンズ３００、さらなる他の誘電体レンズ３００および支持体２００Ａを有しない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６４】
実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールの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４０および図４１は、実施例８〜１０および比較例７に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図４０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４１の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７１】
実施例１１，１２に係るアンテナモジュールの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４３および図４４は、実施例１１，１２に係るアンテナモジュールのアンテナ利得の電磁界シミュレーション結果を示す図である。図４３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４４の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７５】
誘電体膜１０が誘電体膜の例であり、主面が第１の面の例であり、裏面が第２の面の例であり、電極２０ａが電極および第１の導電層の例であり、電極２０ｂが電極および第２の導電層の例であり、半導体素子３０が半導体素子の例である。支持層２１０が支持層の例であり、誘電体レンズ３００がレンズの例であり、アンテナモジュール５００がアンテナモジュールの例であり、開口部ＯＰが第１の開口の例であり、開口部２４２が第２の開口の例である。テーパスロットＳが第３の開口および幅の例であり、絶縁層２２０が絶縁層の例であり、レンズ保持部材２４０がレンズ保持部材の例であり、アンテナ部１００がテーパスロットアンテナの例である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７６】
第１の実施の形態においては、支持板２１１，２１２のうち折曲部Ｆ１から補強板２１３までの部分および補強板２１３が第１の部分の例であり、支持板２１１，２１２のうち折曲部Ｆ１から折曲部Ｆ４までの部分および補強板２１４，２１５が第２の部分の例である。第２の実施の形態においては、支持板２１１，２１２が第１の部分の例であり、突出板２１６，２１７が第２の部分の例である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４０】
2014155098.tif 000052
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４１】
2014155098.tif 000053
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４２】
2014155098.tif 000054