(57)【要約】【課題】破損が生じにくく、指向性に大きな自由度を有することが可能でかつ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を提供する。【解決手段】誘電体膜１０は主面および裏面を有し、樹脂により形成される。誘電体膜１０の主面上に、０．０５ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下のテラヘルツ帯域内の周波数を有する電磁波を受信可能または送信可能な電極２０ａ，２０ｂが形成される。電極２０ａ，２０ｂはテーパスロットアンテナを構成する。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。電極２０ａ，２０ｂに電気的に接続されるように誘電体膜１０の主面上に、テラヘルツ帯域内の周波数で動作可能な半導体素子３０が実装される。【選択図】図１
2014112816.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を備える、アンテナモジュール。
【請求項２】
前記樹脂は、多孔質性樹脂を含む、請求項１記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記誘電体膜の厚みは、１μｍ以上１０００μｍ以下である、請求項１または２記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
前記誘電体膜は、テラヘルツ帯域において７．０以下の比誘電率を有する、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。
【請求項５】
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する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
テラヘルツ帯域内の電磁波の送信または受信が可能な幅を前記テーパスロットの一部分が有するように、前記第１および第２の導電層の前記一端における前記開口の幅が設定される、請求項５記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記電極は、前記誘電体膜の前記第１の面上に形成された導電層と、前記誘電体膜の前記第２の面上に形成された接地導体層とを含み、前記導電層および前記接地導体層がパッチアンテナを構成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
前記電極は前記誘電体膜の前記第１の面上に形成され、
前記アンテナモジュールは、前記誘電体膜の前記第２の面上に形成される支持体をさらに備える、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。
【請求項９】
前記支持体は、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８記載のアンテナモジュール。
【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、半導体基板を用いたテラヘルツ発振素子が記載されている。特許文献１のテラヘルツ発振素子では、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５７１６１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には、上記のテラヘルツ発振素子によれば、比較的広い帯域幅を持った周波数帯の電磁波を基板に対して水平方向に効率良く取り出すことができると記載されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１のテラヘルツ発振素子では、電磁波が半導体基板に引き寄せられる。それにより、半導体基板の実効比誘電率に応じて電磁波の放射方向が曲げられる。また、半導体基板上にアンテナ電極が形成されているので、電磁波の放射方向は半導体基板の影響により決定される。そのため、所望の方向に効率良く電磁波を放射させることができない。また、電磁波の放射効率が低く、電磁波の伝送損失が大きい。したがって、伝送距離および伝送速度の向上が困難である。
【０００７】
特許文献１には、テラヘルツ発振素子の放射効率を向上させるために半導体基板の厚みを小さくすることが提案されている。しかしながら、テラヘルツ発振素子が破損しやすくなる。
【０００８】
本発明の目的は、破損が生じにくく、指向性に大きな自由度を有することが可能でかつ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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本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を備えるものである。
【００１０】
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。
【００１１】
そ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。
【００１２】
ここで、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、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であり、ほぼ一定の方向の指向性を有する。この場合、誘電体膜が柔軟性を有するので、誘電体膜を折り曲げることにより所望の方向の指向性を得ることができる。それにより、アンテナモジュールは、指向性に大きな自由度を有することができる。
【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。
【００１７】
さらに、誘電体膜が柔軟性を有するので、誘電体膜の厚みが小さい場合でも、アンテナモジュールに破損が生じにくい。
【００１８】
樹脂は、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よりなる群から選択される１または複数の樹脂を含んでもよい。
【００１９】
この場合、誘電体膜が十分に高い柔軟性を有するとともに十分に低い比誘電率を有する。したがって、アンテナモジュールに破損が生じにくく、所望の方向の指向性を容易に得ることができ、かつ伝送速度の十分な向上および伝送距離の十分な向上が可能となる。
【００２０】
（２）樹脂は、多孔質性樹脂を含んでもよい。この場合、誘電体膜の比誘電率がより低くなる。それにより、伝送速度および伝送距離のさらなる向上が可能となる。
【００２１】
（３）誘電体膜の厚みは、１μｍ以上１０００μｍ以下であってもよい。この場合、誘電体膜を容易に作製することができるとともに誘電体膜の柔軟性を容易に確保することができる。
【００２２】
（４）誘電体膜は、テラヘルツ帯域において７．０以下の比誘電率を有してもよい。この場合、テラヘルツ帯域の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できる。
【００２３】
半導体素子は、電極にフリップチップ実装されてもよい。この場合、半導体素子と電極との接合距離が短くなり、半導体素子がテラヘルツ帯域においてより低損失で動作することができる。
【００２４】
半導体素子は、電極にワイヤボンディング実装されてもよい。また、テラヘルツ帯域内の使用周波数において半導体素子が動作するために十分に低い損失範囲が保持される場合には、半導体素子の実装方法は、上記の実装方法に限定されない。
【００２５】
半導体素子は、共鳴トンネルダイオード、ショットキバリアダイオード、タンネットダイオード、インパットダイオード、高電子移動度トランジスタ、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタ、ＧａＮ系電界効果トランジスタおよびヘテロ接合バイポーラトランジスタよりなる群から選択された１または複数の半導体素子を含んでもよい。
【００２６】
この場合、半導体素子がテラヘルツ帯域において発振動作または検波および整流動作を行うことができる。
【００２７】
（５）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てもよい。
【００２８】
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、アンテナモジュールを折り曲げることにより任意の方向の指向性を得ることができる。
【００２９】
（６）テラヘルツ帯域内の電磁波の送信または受信が可能な幅をテーパスロットの一部分が有するように、第１および第２の導電層の一端における開口の幅が設定されてもよい。
【００３０】
この場合、テラヘルツ帯域内の特定の周波数を有する電磁波および他の周波数を有する電磁波の送信または受信が可能となる。
【００３１】
（７）電極は、誘電体膜の第１の面上に形成された導電層と、誘電体膜の第２の面上に形成された接地導体層とを含み、導電層および接地導体層がパッチアンテナを構成してもよい。
【００３２】
この場合、パッチアンテナの指向性はテラヘルツ帯域内の周波数に依存して異なる。また、テラヘルツ帯域内の一または複数の特定の周波数での反射損失が低くなる。したがって、テラヘルツ帯域内の所望の周波数で所望の方向の指向性を得ることができる。
【００３３】
（８）電極は誘電体膜の第１の面上に形成され、アンテナモジュールは、誘電体膜の第２の面上に形成される支持体をさらに備えてもよい。
【００３４】
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。
【００３５】
（９）支持体は、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。この場合、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。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、アンテナモジュールの破損が生じにくく、指向性に大きな自由度を有することが可能でかつ伝送速度の向上および伝送距離の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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】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】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４】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５】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。
【図６】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。
【図７】本実施の形態に係るアンテナモジュールの指向性を説明するための模式的側面図である。
【図８】本実施の形態に係るアンテナモジュール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９】本実施の形態に係るアンテナモジュールの第１の変形例を示す模式的平面図である。
【図１０】本実施の形態に係るアンテナモジュールの第２の変形例を示す模式的斜視図である。
【図１１】シミュレーションおよび実験に用いた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。
【図１２】誘電体膜の厚みと放射効率との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】誘電体膜の比誘電率と放射効率との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】アンテナモジュールの評価システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時のＢＥＲの測定結果を示す図である。
【図１６】０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時にオシロスコープで観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。
【図１７】０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時にオシロスコープで観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。
【図１８】データ伝送速度が８．５Ｇｂｐｓである場合におけるＢＥＲの測定結果を示す図である。
【図１９】データ伝送速度が８．５Ｇｂｐｓである場合にオシロスコープで観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。
【図２０】実験およびシミュレーションでのアンテナモジュールの受信角度の定義を説明するための模式図である。
【図２１】アンテナモジュールの指向性の水平距離依存性の測定結果を示す図である。
【図２２】０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果を示す図である。
【図２３】０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果を示す図である。
【図２４】０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果および計算結果を示す図である。
【図２５】アンテナモジュールを折り曲げない場合の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２６】アンテナモジュールを折り曲げた場合の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】アンテナモジュールを折り曲げない場合および折り曲げた場合におけるアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図２８】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。
【図２９】図２８のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。
【図３０】アンテナモジュールの方向の定義を説明するための図である。
【図３１】図２８の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３２】図２８のアンテナモジュールの反射損失の計算結果を示す図である。
【図３３】本実施の形態に係るアンテナモジュールの変形例を示す模式的平面図である。
【図３４】アンテナモジュールの方向の定義を説明するための図である。
【図３５】図３３の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３６】図３３のアンテナモジュールの反射損失の計算結果を示す図である。
【図３７】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。
【図３８】図３７のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。
【図３９】図３７のアンテナモジュールの模式的斜視図である。
【図４０】図３７のアンテナモジュールの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図４１】支持体−電極間距離を変化させた場合におけるアンテナ利得の変化の計算結果を示す図である。
【図４２】支持体−電極間距離を変化させた場合におけるアンテナ利得の変化の計算結果を示す図である。
【図４３】電磁波の周波数を０．１５ＴＨｚから０．３０ＴＨｚまで変化させた場合における最大アンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図４４】アンテナモジュールが支持体を有する場合および支持体を有しない場合におけるアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態に係るアンテナモジュールについて説明する。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。
【００３９】
（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。
【００４０】
図１においては、アンテナモジュール１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。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。
【００４１】
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。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。
【００４２】
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、アンテナモジュール１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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。本実施の形態では、誘電体膜１０の厚みは、例えば２５μｍである。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
本実施の形態では、図２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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
図３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３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。
【００５４】
図４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４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。
【００５５】
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。
【００５６】
一般に、媒質中の電磁波の波長λは次式で表される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（１−２）アンテナモジュールの動作
図５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５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。
【００６０】
図６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６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）を有する信号波を含む。
【００６１】
（１−３）アンテナモジュールの指向性
図７は本実施の形態に係るアンテナモジュール１の指向性を説明するための模式的側面図である。
【００６２】
図７において、アンテナモジュール１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、アンテナモジュール１の中心線方向に進行する。
【００６３】
図８は本実施の形態に係るアンテナモジュール１の指向性の変更を説明するための模式的側面図である。
【００６４】
アンテナモジュール１の誘電体膜１０は柔軟性を有する。そのため、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８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。
【００６５】
（１−４）アンテナモジュールの第１の変形例
図９は本実施の形態に係るアンテナモジュール１の第１の変形例を示す模式的平面図である。
【００６６】
図９に示されるアンテナモジュール１は、誘電体膜１０上に信号配線５１，５２，５３およびローパスフィルタ４０をさらに備える。信号配線５１は電極２０ａに接続され、信号配線５２は電極２０ｂに接続される。ローパスフィルタ４０は、信号配線５１と信号配線５３との間に接続される。このローパスフィルタ４０は、例えば、ミアンダ配線（蛇行配線）または金ワイヤ等により形成される。ローパスフィルタ４０は、信号成分であるギガヘルツ帯域の特定の周波数（例えば２０ＧＨｚ）以下の低周波成分のみを通過させる。
【００６７】
電極２０ａ，２０ｂ、ローパスフィルタ４０および信号配線５１，５２，５３は、サブトラクティブ法、アディティブ法もしくはセミアディティブ法、または導電材料のパターニングにより誘電体膜１０上に共通の工程で形成される。
【００６８】
電磁波ＲＷは、テラヘルツ帯域の周波数を有するキャリア波およびギガヘルツ帯域の周波数を有する信号波を含む。この電磁波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。半導体素子３０から信号配線５１，５２にギガヘルツ帯域の周波数を有する信号が出力される。このとき、電極２０ａ，２０ｂから信号配線５１，５２にテラヘルツ帯域の周波数成分の一部が伝送される場合がある。この場合、ローパスフィルタ４０によりテラヘルツ帯域の周波数成分の通過が阻止される。それにより、信号配線５１，５３にギガヘルツ帯域の周波数（例えば約２０ＧＨｚ）を有する信号ＳＧのみが出力される。
【００６９】
（１−５）アンテナモジュールの第２の変形例
図１０は本実施の形態に係るアンテナモジュールの第２の変形例を示す模式的斜視図である。
【００７０】
図１０の例では、共通の誘電体膜１０を用いて２組のテーパスロットアンテナモジュール１Ａ，１Ｂが作製される。誘電体膜１０は、互いに隣接する矩形の第１および第２の領域ＲＥ１，ＲＥ２を有する。
【００７１】
第１の領域ＲＥ１に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成され、電極２０ａ，２０ｂ上に半導体素子３０が実装される。誘電体膜１０の第１の領域ＲＥ１ならびに第１の領域ＲＥ１上の電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０がアンテナモジュール１Ａを構成する。
【００７２】
同様に、第２の領域ＲＥ２に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成され、電極２０ａ，２０ｂ上に半導体素子３０が実装される。誘電体膜１０の第２の領域ＲＥ２ならびに第２の領域ＲＥ２上の電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０がアンテナモジュール１Ｂを構成する。
【００７３】
第１の領域ＲＥ１と第２の領域ＲＥ２との間の境界線ＢＬに沿って誘電体膜１０が直角に折り曲げられる。
【００７４】
アンテナモジュール１Ａから放射される電磁波の偏波面とアンテナモジュール１Ｂから放射される電磁波の偏波面とは互いに直交する。ここで、電磁波の偏波面とは、電磁波の電界の振動方向と伝搬方向とを含む面をいう。
【００７５】
アンテナモジュール１Ａにより放射される電磁波の振動方向とアンテナモジュール１Ｂにより放射される電磁波の振動方向とは９０°異なる。したがって、アンテナモジュール１Ａ，１Ｂにより放射される電磁波が互いに干渉しない。それにより、アンテナモジュール１Ａ，１Ｂの指向性を変化させることなく、異なる偏波を送信または受信することができる。
【００７６】
（１−６）アンテナモジュールの特性評価
以下、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および実験により評価した。
【００７７】
（ａ）アンテナモジュール１の寸法
図１１はシミュレーションおよび実験に用いた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。
【００７８】
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。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。
【００７９】
（ｂ）放射効率のシミュレーション
誘電体膜１０の材料としてポリイミド、多孔質ＰＴＦＥ、および半導体材料であるＩｎＰを用い、誘電体膜１０の厚みが２５μｍ、１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍおよび１０００μｍである場合の、３００ＧＨｚでの放射効率を電磁界シミュレーションにより求めた。ポリイミドの比誘電率の値を３．２とし、多孔質ＰＴＦＥの比誘電率の値を１．６とし、ＩｎＰの比誘電率の値を１２．４とした。
【００８０】
放射効率は次式で表される。
【００８１】
放射効率＝放射電力／供給電力
供給電力とは、アンテナモジュール１に供給される電力である。放射電力とは、アンテナモジュール１から放射される電力である。本シミュレーションでは、供給電力は１ｍＷである。
【００８２】
図１２は誘電体膜１０の厚みと３００ＧＨｚでの放射効率との関係のシミュレーション結果を示す図である。図１２の縦軸は放射効率を表し、横軸は誘電体膜１０の厚みを表す。
【００８３】
図１２に示すように、誘電体膜１０の材料として多孔質ＰＴＦＥを用いた場合には、誘電体膜１０の厚みが２５μｍ〜１０００μｍの範囲でほぼ１００％の放射効率が得られる。誘電体膜１０の材料としてポリイミドを用いた場合には、誘電体膜１０の厚みが２５μｍ〜１０００μｍの範囲でほぼ７５％以上の放射効率が得られる。誘電体膜１０の材料としてＩｎＰを用いた場合には、誘電体膜１０の厚みが２５μｍから２５０μｍに増加するにしたがって放射効率が急激に低下し、誘電体膜１０の厚みが５００μｍを超えると、放射効率が２０％程度まで低下する。
【００８４】
したがって、誘電体膜１０の材料として樹脂を用いた場合には、誘電体膜１０の材料として半導体材料を用いた場合に比べて、誘電体膜１０の厚みの広い範囲で放射効率が高くなることがわかる。特に、多孔質樹脂を用いることにより、誘電体膜１０の厚みに関係なく放射効率が高くなることがわかる。
【００８５】
一方、半導体素子３０をＩｎＰ等の半導体基板に実装する際には、半導体基板の厚みは少なくとも２００μｍであることが望ましい。半導体基板の厚みが２００μｍよりも小さいと、半導体素子３０の取り扱いが難しく、破損が発生しやすくなる。上記の結果から、半導体基板の厚みが２００μｍ以上になると、約３０％以下に低下する。
【００８６】
次に、誘電体膜１０の比誘電率が１．８、２．０、２．２、２．４、２．６、２．８および３．０である場合の電磁界シミュレーションにより３００ＧＨｚでの放射効率を求めた。
【００８７】
図１３は誘電体膜１０の比誘電率と３００ＧＨｚでの放射効率との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【００８８】
図１３に示すように、誘電体膜１０の比誘電率が低いほど放射効率が高くなる。また、誘電体膜１０の厚みが小さいほど放射効率が高くなる。
【００８９】
（ｃ）アンテナモジュール１の評価システム
図１４はアンテナモジュール１の評価システムの構成を示すブロック図である。
【００９０】
図１４の評価システムにおいて、差周波レーザ光源１０１は、異なる周波数ｆ１，ｆ２を有する２つのレーザ光を混合することにより、それらの周波数ｆ１，ｆ２の差である周波数ｆｂ（＝ｆ１−ｆ２）を有する光ビート信号を発生する。本実験では、差周波レーザ光源１０１は、０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚの光ビート信号を発生する。
【００９１】
パルスパターン発生器１０２は、パルスパターンを有する電気信号をベースバンド信号として発生する。光変調器１０３は、差周波レーザ光源１０１により発生された光ビート信号をパルスパターン発生器１０２により発生されたベースバンド信号でＡＭ（振幅）変調する。変調された光ビート信号は、テラヘルツ光信号として光アンプ１０４を通してテラヘルツ波発生器１０５に与えられる。
【００９２】
テラヘルツ波発生器１０５は、コリメートレンズ、高周波フォトダイオード、石英カプラおよび導波管を含む。
【００９３】
テラヘルツ波発生器１０５の高周波フォトダイオードには、テラヘルツ光信号がコリメートレンズを通して与えられる。それにより、高周波フォトダイオードから超高周波電流が出力される。超高周波電流は、石英カプラおよび導波管によりテラヘルツ波として放射される。ここで、テラヘルツ波とは、テラヘルツ帯域内の周波数を有する電磁波をいう。
【００９４】
テラヘルツ波発生器１０５により放射されたテラヘルツ波は、互いに一定距離離間するように配置された誘電体レンズ１０６，１０７を通して図１１のアンテナモジュール１により受信される。アンテナモジュール１の誘電体膜１０はポリイミドにより形成され、半導体素子３０としてショットキバリアダイオードがフリップチップ実装法により実装される。
【００９５】
アンテナモジュール１は、テラヘルツ波を検波および整流することによりベースバンド信号を復調する。ベースバンドアンプ１０８は、アンテナモジュール１から出力されるベースバンド信号を増幅する。リミットアンプ１０９は、ベースバンド信号の電圧振幅が予め定められた値（例えば０．５Ｖ）となるようにベースバンド信号を増幅する。
【００９６】
オシロスコープ１１０は、リミットアンプ１０９から出力されるベースバンド信号の波形を表示する。エラー検出器１１１は、リミットアンプ１０９から出力されるベースバンド信号における符号誤り率（ＢＥＲ；Bit Error Rate）を検出する。
【００９７】
（ｄ）伝送実験
図１４の評価システムにおいて０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送実験を行った。この伝送実験でのテラヘルツ波の伝送距離は約１ｍである。
【００９８】
図１５は０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時のＢＥＲの測定結果を示す図である。図１５の縦軸はエラー検出器１１１により検出されたＢＥＲを表し、横軸はテラヘルツ波発生器１０５の高周波フォトダイオードに与えられるテラヘルツ光信号の光電流を表す。
【００９９】
本実験では、データの伝送速度を１．５Ｇｂｐｓとした。ＢＥＲが１．００×１０−１２が以下である場合には、エラーのないデータ伝送が実現されているとみなすことができる。
【０１００】
図１５に示すように、０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時には、光電流を１．２ｍＡに調整することによりＢＥＲを１．００×１０−１２まで低減することができる。また、０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時には、光電流を４．８ｍＡに調整することによりＢＥＲを１．００×１０−１２まで低減することができる。
【０１０１】
図１６は０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時にオシロスコープ１１０で観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。図１７は０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時にオシロスコープ１１０で観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の送信パワーは２０μＷであり、０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の送信パワーは８０μＷである。
【０１０２】
図１６および図１７に示すように、０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の伝送時において、歪の少ないベースバンド信号が復調される。
【０１０３】
上記の結果より、０．１２ＴＨｚおよび０．３ＴＨｚの両方のテラヘルツ波の伝送において、エラーのないデータ伝送が可能であることがわかる。したがって、本実施の形態に係るアンテナモジュール１によれば、広帯域のテラヘルツ波の伝送が可能である。
【０１０４】
次に、図１４の評価システムにおいて最大伝送速度を評価した。図１８はデータ伝送速度が８．５Ｇｂｐｓである場合におけるＢＥＲの測定結果を示す図である。テラヘルツ波の周波数は０．１２ＴＨｚである。図１８の縦軸はエラー検出器１１１により検出されたＢＥＲを表し、横軸はテラヘルツ波発生器１０５の高周波フォトダイオードに与えられるテラヘルツ光信号の光電流を表す。
【０１０５】
図１８に示すように、データ伝送速度が８．５Ｇｂｐｓである場合においても、光電流を３．１ｍＡに調整することによりＢＥＲを１．００×１０−１２まで低減することができる。
【０１０６】
図１９はデータ伝送速度が８．５Ｇｂｐｓである場合にオシロスコープ１１０で観測されるベースバンド信号のアイパターンを示す図である。図１９に示すように、８．５Ｇｂｐｓのデータ伝送時においても、ベースバンド信号が復調される。
【０１０７】
上記の結果より、８．５Ｇｂｐｓのデータ伝送速度においても、エラーのないデータ伝送が可能であることがわかる。したがって、本実施の形態に係るアンテナモジュール１によれば、８．５Ｇｂｐｓという高いデータ伝送速度でテラヘルツ波の伝送が可能である。
【０１０８】
（ｅ）アンテナモジュールの指向性の測定および計算
次に、図１１のアンテナモジュール１の指向性の測定実験を行った。実験では、３００ＧＨｚ送信機を用いて０．３ＴＨｚのテラヘルツ波を送信し、アンテナモジュール１によりテラヘルツ波を受信した。アンテナモジュール１の受信角度を５°ステップで１８０°変化させ、スペクトラム・アナライザによりアンテナモジュール１での受信パワーを測定した。また、図１１のアンテナモジュール１の指向性を電磁界シミュレーションにより計算した。
【０１０９】
図２０は実験およびシミュレーションでのアンテナモジュール１の受信角度の定義を説明するための模式図である。
【０１１０】
図２０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、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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
送信機とアンテナモジュール１との水平距離を４．５ｃｍおよび９ｃｍに設定し、アンテナモジュール１の指向性の水平距離依存性を測定した。ここで、水平距離とは、アンテナモジュール１の中心線方向における送信機とアンテナモジュール１との間の距離である。この場合、アンテナモジュール１の受信角度として方位角φを５°ステップで１８０°変化させ、アンテナモジュール１での受信パワーを測定した。
【０１１３】
図２１はアンテナモジュール１の指向性の水平距離依存性の測定結果を示す図である。図２１の縦軸は受信パワー［ｄＢｍ］を表し、横軸は方位角φを表す。
【０１１４】
図２１に示すように、水平距離が４．５ｃｍの場合および９ｃｍの場合の両方において、方位角０°において受信パワーのピークが現れる。図２１の結果から、アンテナモジュール１の指向性に水平距離依存性がほぼないことが確認された。
【０１１５】
次に、０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時および０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性を測定した。送信機とアンテナモジュール１との水平距離は９ｃｍである。この場合、アンテナモジュール１の受信角度として仰角θおよび方位角φを５°ステップで１８０°変化させ、アンテナモジュール１での受信パワーを測定した。
【０１１６】
図２２は０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果を示す図である。図２３は０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果を示す図である。図２２および図２３の縦軸は受信パワー［ｄＢｍ］を表し、横軸は方位角φを表す。「水平」は方位角φを変化させた場合を意味する。
【０１１７】
図２２に示すように、０．１２ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時には、方位角０°において受信パワーのピークが現れる。また、図２３に示すように、０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時にも、方位角０°において受信パワーのピークが現れる。
【０１１８】
図２２および図２３の結果から、アンテナモジュール１は、誘電体膜１０の主面に平行な中心線方向における指向性を有することがわかる。
【０１１９】
さらに、図１１のアンテナモジュール１の指向性を電磁界シミュレーションにより求めた。シミュレーションでは、仰角θの変化によるアンテナ利得［ｄＢｉ］の変化および方位角φの変化によるアンテナ利得［ｄＢｉ］の変化を計算した。この場合、アンテナモジュール１の受信角度として仰角θおよび方位角φを１°ステップで１８０°変化させ、アンテナ利得を計算した。
【０１２０】
図２４は０．３ＴＨｚのテラヘルツ波の受信時の指向性の測定結果（図２３参照）および計算結果を示す図である。図２４の縦軸は受信感度［ｄＢ］を表し、横軸は方位角φまたは仰角θを表す。
【０１２１】
図２４においては、アンテナ利得［ｄＢｉ］の計算値および上記の図２３の受信パワー［ｄＢｍ］の測定値をピーク値が受信感度０［ｄＢ］となるように修正している。仰角θの変化による受信感度の測定値の変化を太い実線で示し、方位角φの変化による受信感度の測定値の変化を太い点線で示す。また、仰角θの変化による受信感度の計算値の変化を細い実線で示し、方位角φの変化による受信感度の計算値の変化を細い点線で示す。
【０１２２】
図２４から、アンテナモジュール１の指向性に関して実験による測定結果とシミュレーションによる計算結果とがほぼ同じ傾向を示すことがわかる。それにより、アンテナモジュール１の設計の妥当性が確認された。
【０１２３】
（ｆ）アンテナモジュールの折り曲げによる指向性の変化
次に、アンテナモジュール１を折り曲げない場合およびアンテナモジュール１を折り曲げた場合の指向性の変化を電磁界シミュレーションにより求めた。
【０１２４】
図２５はアンテナモジュール１を折り曲げない場合の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２６はアンテナモジュール１を折り曲げた場合の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２５（ａ）および図２６（ａ）はアンテナモジュール１の方向の定義を説明するための図であり、図２５（ｂ）および図２６（ｂ）はアンテナモジュール１の放射特性（指向性）を示す図である。
【０１２５】
アンテナモジュール１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。
【０１２６】
図２５（ａ）に示すようにアンテナモジュール１を折り曲げない場合には、図２５（ｂ）に示すように電磁波はＹ方向に放射される。
【０１２７】
図２６（ａ）に示すようにアンテナモジュール１をＸ方向に平行な線に沿って斜め上方に４５°折り曲げた場合には、図２６（ｂ）に示すように電磁波はＹＺ面内でＹ方向に対して４５°の斜め上方に放射される。
【０１２８】
図２７はアンテナモジュール１を折り曲げない場合および折り曲げた場合におけるアンテナ利得の計算結果を示す図である。図２７の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。折り曲げられていないアンテナモジュール１（非折り曲げモデル）のアンテナ利得の計算結果を点線で示し、４５°折り曲げられたアンテナモジュール１（４５°折り曲げモデル）のアンテナ利得の計算結果を実線で示す。
【０１２９】
図２７に示すように、アンテナモジュール１を折り曲げない場合には、アンテナ利得のピークの位置は０°であり、アンテナモジュール１を折り曲げた場合には、アンテナ利得のピークの位置が約４５°にシフトしている。
【０１３０】
これらの結果から、アンテナモジュール１を折り曲げることによりアンテナモジュール１の指向性の方向を任意に設定することが可能になることわかる。
【０１３１】
（１−７）第１の実施の形態の効果
本実施の形態に係るアンテナモジュール１おいては、誘電体膜１０が樹脂により形成されるので、テーパスロットＳの実効誘電率が低くなる。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ない。したがって、アンテナモジュール１が特定の方向の指向性を有する。この場合、誘電体膜１０が柔軟性を有するので、誘電体膜１０を折り曲げることにより所望の方向の指向性を得ることができる。
【０１３２】
また、テーパスロットＳの実効誘電率が低いので、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。
【０１３３】
さらに、誘電体膜１０が柔軟性を有するので、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１に破損が生じにくい。
【０１３４】
（２）第２の実施の形態
（２−１）アンテナモジュールの構成
図２８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の模式的平面図である。図２９は図２８のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。
【０１３５】
図２８および図２９において、アンテナモジュール２は、誘電体膜１０、矩形状の電極２０、配線部２２、一対の矩形状のパッド２３，２４、接地導体層２６および半導体素子３０により構成される。
【０１３６】
誘電体膜１０の主面上に電極２０、配線部２２およびパッド２３，２４が形成される。電極２０は、配線部２２を通してパッド２３に接続される。パッド２３，２４は互いに離間するように配置される。
【０１３７】
パッド２４下の誘電体膜１０の部分に貫通孔が形成され、貫通孔内に導電性の接続導体２５が充填される。誘電体膜１０の裏面上には、接地導体層２６が形成される。パッド２４と接地導体層２６とは貫通孔内の接続導体により電気的に接続される。電極２０および接地導体層２６はパッチアンテナを構成する。
【０１３８】
誘電体膜１０、電極２０、配線部２２、パッド２３，２４および接地導体層２６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２０、配線部２２、パッド２３，２４は、サブトラクティブ法、アディティブ法もしくはセミアディティブ法、または導電材料のパターニング等により誘電体膜１０上に形成される。
【０１３９】
図２９に示すように、半導体素子３０は、パッド２３，２４上にフリップチップ実装法により実装される。半導体素子３０の端子３１ａ，３１ｂは、それぞれＡｕスタッドバンプ３２を用いてパッド２３，２４に接合される。半導体素子３０がワイヤボンディング実装法により誘電体膜１０上に実装されてもよい。
【０１４０】
本実施の形態における誘電体膜１０の材料、厚みおよび比誘電率は、第１の実施の形態における誘電体膜１０の材料、厚みおよび比誘電率と同様である。また、本実施の形態における電極２０、配線部２２およびパッド２３，２４の材料は、第１の実施の形態における電極２０ａ，２０ｂの材料と同様である。接地導体層２６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。
【０１４１】
半導体素子３０としては、第１の実施の形態と同様の１または複数の半導体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。
【０１４２】
（２−２）アンテナモジュールのシミュレーション
図２８および図２９のアンテナモジュール２からの電磁波の放射方向およびアンテナモジュール２の反射損失Ｓ１１を電磁界シミュレーションにより求めた。
【０１４３】
本シミュレーションで用いたアンテナモジュール２においては、誘電体膜１０がポリイミドからなり、電極２０、配線部２２、パッド２３，２４および接地導体層２６が銅からなる。誘電体膜１０の厚みは２５μｍであり、電極２０、配線部２２、パッド２３，２４および接地導体層２６の厚みは１６μｍである。
【０１４４】
電極２０の幅Ｗと電極２０の長さＬとが等しい場合、電極２０の幅Ｗおよび長さＬは、アンテナモジュール２により送信または受信される電磁波の波長λおよび電極２０の周囲の実効誘電率εｒｅｆを用いて次式で表される。
【０１４５】
Ｗ＝Ｌ＝λ／（２√εｒｅｆ）
電極２０の周囲の実効誘電率εｒｅｆを２．６と仮定する。０．３ＴＨｚの電磁波を送信または受信する場合、電極２０の幅Ｗおよび長さＬは３１０μｍと計算される。
【０１４６】
図３０はアンテナモジュール２の方向の定義を説明するための図である。アンテナモジュール２の配線部２２に沿った方向を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。
【０１４７】
図３１は図２８のアンテナモジュール１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３１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ０．２５０ＴＨｚ、０．３００ＴＨｚ、０．３３４ＴＨｚおよび０．３８２ＴＨｚにおける放射特性（指向性）を示す。図３１に示すように、放射特性は、周波数に依存して異なる。
【０１４８】
図３２は図２８のアンテナモジュール２の反射損失Ｓ１１の計算結果を示す図である。図３２の縦軸は反射損失Ｓ１１［ｄＢ］を表し、横軸は周波数［ＴＨｚ］を表す。
【０１４９】
図３２に示すように、テラヘルツ帯域内の特定の複数の周波数で反射損失が低くなっている。
【０１５０】
これらの結果から、図２８および図２９のアンテナモジュール２によれば、テラヘルツ帯域内の特定の周波数を有する電磁波を特定の方向に放射することが可能であることがわかる。
【０１５１】
（２−３）アンテナモジュールの変形例
図３３は本実施の形態に係るアンテナモジュール２の変形例を示す模式的平面図である。
【０１５２】
図３３の例では、誘電体膜１０の主面上に４つの矩形状の電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄが形成される。電極２０Ａ，２０Ｂは、配線部２２Ａを通してパッド２３に接続される。電極２０Ｃ，２０Ｄは、配線部２２Ｂを通してパッド２３に接続される。半導体素子３０はパッド２３，２４上に実装される。
【０１５３】
（２−４）変形例のシミュレーション
図３３のアンテナモジュール２からの電磁波の放射方向および反射損失Ｓ１１を電磁界シミュレーションにより求めた。
【０１５４】
図３４はアンテナモジュール２の方向の定義を説明するための図である。アンテナモジュール２のパッド２４およびパッド２３の整列方向を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。
【０１５５】
本シミュレーションの条件は、アンテナモジュール２が４つの電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄを有する点を除いて、図３１および図３２のシミュレーションの条件と同様である。
【０１５６】
図３５は図３３のアンテナモジュール２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３５（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ０．２２２ＴＨｚ、０．３００ＴＨｚおよび０．３２６ＴＨｚにおける放射特性（指向性）を示す。図３５に示すように、放射特性は、周波数に依存して異なる。
【０１５７】
図３６は図３３のアンテナモジュール２の反射損失Ｓ１１の計算結果を示す図である。図３６の縦軸は反射損失Ｓ１１［ｄＢ］を表し、横軸は周波数［ＴＨｚ］を表す。図３６に示すように、テラヘルツ帯域内の特定の複数の周波数で反射損失が低くなっている。
【０１５８】
これらの結果から、図３３のアンテナモジュール２によれば、テラヘルツ帯域内の特定の周波数を有する電磁波を特定の方向に放射することが可能である。
【０１５９】
また、図３１、図３２、図３５および図３６のシミュレーションの結果から、パッチアンテナを構成する電極の数を調整することにより、テラヘルツ帯域内の所望の周波数を有する電磁波について所望の方向の指向性を得ることが可能である。
【０１６０】
（３）第３の実施の形態
（３−１）アンテナモジュールの構成
図３７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の模式的平面図である。図３８は図３７のアンテナモジュールのＢ−Ｂ線模式的断面図である。図３９は図３７のアンテナモジュールの模式的斜視図である。
【０１６１】
図３７〜図３９のアンテナモジュール１ａの構成が図１および図２のアンテナモジュール１の構成と異なるのは次の点である。
【０１６２】
図３７〜図３９のアンテナモジュール１ａでは、誘電体膜１０の裏面に形成された支持体６０をさらに備える。支持体６０は、形状保持性を有する材料により形成される。本実施の形態では、支持体６０は、ステンレスからなる金属層である。保持体６が鉄、アルミニウムまたは銅等の他の金属層により形成されてもよい。
【０１６３】
支持体６０は、電極２０ａ，２０ｂの直下の領域を除く領域に形成される。この場合、支持体６０は、電極２０ａ，２０ｂに重ならない領域に配置される。それにより、電極２０ａ，２０ｂ直下の誘電体膜１０の下方における比誘電率は空気の比誘電率（約１）となる。
【０１６４】
本実施の形態では、支持体６０は、電極２０ａ，２０ｂの外側の側辺に平行に延びる一対の第１の支持部６１と電極２０ａ，２０ｂの実装端Ｅ２に平行に延びる第２の支持部６２により構成される。第１の支持部６１は、電極２０ａ，２０ｂの外側の側辺から距離Ｄ１だけ離間するように配置され、第２の支持部６２は、電極２０ａ，２０ｂの実装端Ｅ２から距離Ｄ２だけ離間するように配置される。
【０１６５】
電極２０ａ，２０ｂと第１の支持部６１との間の距離Ｄ１は、後述するシミュレーションの結果から０．１ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、後述するようにアンテナ利得が支持体６０の影響を受けない。
【０１６６】
支持体６０の厚みは、特定の範囲に限定されないが、アンテナモジュール１ａの面積、電極２０ａ，２０ｂの形状、支持体６０の形状および支持体６０の材料等を考慮して、アンテナモジュール１ａの十分な形状保持性が確保されるように設定することが好ましい。本実施の形態では、支持体６０の材料として例えばＳＵＳ３０６が用いられ、支持体６０の厚みが例えは３０μｍ以上５０μｍ以下に設定される。
【０１６７】
（３−２）アンテナモジュール１ａの製造方法
図４０は図３７のアンテナモジュール１ａの製造方法を示す模式的工程断面図である。
【０１６８】
図４０（ａ）に示すように、例えばＳＵＳ３０６からなる厚み５０μｍの金属基材６を用意する。次に、図４０（ｂ）に示すように、金属基材６の上面にポリイミド前駆体を塗布し、加熱処理を行うことにより、金属基材６上にポリイミドからなる誘電体膜１０を形成する。
【０１６９】
次いで、図４０（ｃ）に示すように、セミアディティブ法またはアディティブ法により誘電体膜１０上に一対の銅層２０１を形成する。その後、金属基材６の下面にフォトレジストを形成し、例えば塩化鉄水溶液を用いて一対の銅層２０１の下方における金属基材６の部分をウエットエッチングすることにより、図４０（ｄ）に示すように、支持体６０を形成する。
【０１７０】
さらに、銅層２０１に半導体素子（図３７〜図３９参照）の実装方法に適した表面処理を行う。例えば、図４０（ｅ）に示すように、一対の銅層２０１の表面にニッケル層２０２および金層２０３を順に形成する。それにより、一対の電極２０ａ，２０ｂが形成される。
【０１７１】
（３−３）指向性およびアンテナ利得への支持体の影響
図３７のアンテナモジュール１ａの指向性およびアンテナ利得への支持体６０の影響の有無を電磁界シミュレーションにより検討した。以下の電磁界シミュレーションでは、支持体６０の材料をステンレスとした。
【０１７２】
まず、図３７のアンテナモジュール１ａについて支持体６０と電極２０ａ，２０ｂとの間の距離Ｄ１（以下、支持体−電極間距離Ｄ１と呼ぶ。）を０から３．０ｍｍまで変化させた場合におけるとアンテナ利得の変化を計算した。
【０１７３】
図４１および図４２は支持体−電極間距離Ｄ１を変化させた場合におけるアンテナ利得の変化の計算結果を示す図である。図４１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４２の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。方位角φおよび仰角θの定義は図２０に示した通りである。電磁波の波長は０．３ＴＨｚである。
【０１７４】
図４１（ａ）および図４２（ａ）には、支持体−電極間距離Ｄ１が０、０．１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍおよび０．７ｍｍである場合のアンテナ利得を示し、図４１（ｂ）および図４２（ｂ）には、支持体−電極間距離Ｄ１が１ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍおよび３．０ｍｍである場合のアンテナ利得を示す。
【０１７５】
図４３は電磁波の周波数を０．１５ＴＨｚから０．３０ＴＨｚまで変化させた場合における最大アンテナ利得の計算結果を示す図である。図４３の縦軸は最大アンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は支持体−電極間距離Ｄ１を表す。
【０１７６】
図４１および図４２に示すように、支持体−電極間距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である場合には、アンテナ利得のピークは方位角φおよび仰角θが０°となる位置にある。また、支持体−電極間距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である場合における最大アンテナ利得は、支持体−電極間距離Ｄ１が０である場合に比べて大きい。
【０１７７】
図４３に示すように、周波数０．１５ＴＨｚ、０．１８ＴＨｚ、０．２１ＴＨｚ、０．２４ＴＨｚおよび０．３０ＴＨｚの電磁波について、支持体−電極間距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である場合における最大アンテナ利得は、支持体−電極間距離Ｄ１が０である場合に比べて大きい。
【０１７８】
これらの結果から、支持体−電極間距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である場合には、アンテナ利得の指向性がほぼ等しく、かつ伝送損失が小さいことがわかる。したがって、支持体−電極間距離Ｄ１は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１７９】
次に、図３７のアンテナモジュール１ａにおける支持体６０の有無によるアンテナ利得の相違について計算した。図４４はアンテナモジュール１ａが支持体６０を有する場合および支持体６０を有しない場合におけるアンテナ利得の計算結果を示す図である。図４４（ａ）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（ｂ）の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θを表す。アンテナモジュール１ａが支持体６０を有する場合における支持体−電極間距離Ｄ１は１．０ｍｍである。
【０１８０】
図４４（ａ），（ｂ）に示すように、アンテナモジュール１ａが支持体６０を有する場合とアンテナモジュール１ａが支持体６０を有しない場合とで、アンテナ利得に有意差はない。
【０１８１】
これらの結果から、支持体−電極間距離Ｄ１が０．１ｍｍ以上である場合には、支持体６０がアンテナ利得にほとんど影響を与えないことがわかる。
【０１８２】
（３−４）アンテナモジュールの支持体の効果
本実施の形態に係るアンテナモジュール１ａにおいては、誘電体膜１０の厚みが小さい場合でも、支持体６０によりアンテナモジュール１ａの形状保持性が確保される。それにより、電磁波の送信方向および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１ａの取り扱い性が向上する。
【０１８３】
この場合、電極２０ａ，２０ｂの下方の領域を除く領域に支持体６０を設けることにより、支持体６０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。特に、支持体−電極間距離Ｄ１を０．１ｍｍ以上に設定することにより、指向性の変化および電磁波の伝送損失が発生することを防止することが可能となる。
【０１８４】
（４）他の実施の形態
上記実施の形態では、電極２０ａ，２０ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄが誘電体膜１０の主面に設けられるが、本発明はこれに限定されない。電極が誘電体膜１０の裏面に設けられてもよく、または複数の電極が誘電体膜１０の主面および裏面に設けられてもよい。
【０１８５】
上記実施の形態では、半導体素子３０が誘電体膜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が誘電体膜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が誘電体膜１０の主面および裏面に実装されてもよい。
【０１８６】
例えば、電極が誘電体膜１０の主面上に形成され、半導体素子３０が誘電体膜１０の裏面上に実装されてもよい。
【０１８７】
上記実施の形態では、テーパスロットアンテナを含むアンテナモジュール１およびパッチアンテナを含むアンテナモジュール２について説明されているが、本発明はこれらに限定されない。本発明は、平行スロットアンテナ、ノッチアンテナまたはマイクロストリップアンテナ等の他の平面アンテナにも適用可能である。
【０１８８】
第３の実施の形態では、テーパスロットアンテナを含む図１のアンテナモジュールに支持体６０が設けられるが、本発明はこれに限定されない。パッチアンテナまたはその他の平面アンテナを含むアンテナモジュールの下面に支持体６０が設けられてもよい。
【０１８９】
第３の実施の形態における支持体６０は、金属により形成されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、支持体６０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。
【産業上の利用可能性】
【０１９０】
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】
【０１９１】
１，２，１Ａ，１Ｂ，１ａ  アンテナモジュール
１０  誘電体膜
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０ａ，２０ｂ  電極
２１ａ，２１ｂ  端面
２２，２２Ａ，２２Ｂ  配線部
２３，２４  パッド
２５  接続導体
２６  接地導体層
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
４０  ローパスフィルタ
５１，５２，５３  信号配線
６０  支持体
６１  第１の支持部
６２  第２の支持部
１０１  差周波レーザ光源
１０２  パルスパターン発生器
１０３  光変調器
１０４  光アンプ
１０５  テラヘルツ波発生器
１０６，１０７  誘電体レンズ
１０８  ベースバンドアンプ
１０９  リミットアンプ
１１０  オシロスコープ
１１１  エラー検出器
２０１  銅層
２０２  ニッケル層
２０３  金層
Ｄ１  支持体−電極間距離
Ｅ１  開口端
Ｅ２  実装端
ｆ１，ｆ２，ｆｂ  周波数
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  長さ
Ｐ１，Ｐ２  位置
ＲＥ１  第１の領域
ＲＥ２  第２の領域
ＲＷ  電磁波
Ｓ  テーパスロット
Ｓ１１  反射損失
ＳＧ  信号
Ｗ０  距離
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３  幅
θ  仰角
φ  方位角
【図１】
2014112816.tif 000003
【図２】
2014112816.tif 000004
【図３】
2014112816.tif 000005
【図４】
2014112816.tif 000006
【図５】
2014112816.tif 000007
【図６】
2014112816.tif 000008
【図７】
2014112816.tif 000009
【図８】
2014112816.tif 000010
【図９】
2014112816.tif 000011
【図１０】
2014112816.tif 000012
【図１１】
2014112816.tif 000013
【図１２】
2014112816.tif 000014
【図１３】
2014112816.tif 000015
【図１４】
2014112816.tif 000016
【図１５】
2014112816.tif 000017
【図１６】
2014112816.tif 000018
【図１７】
2014112816.tif 000019
【図１８】
2014112816.tif 000020
【図１９】
2014112816.tif 000021
【図２０】
2014112816.tif 000022
【図２１】
2014112816.tif 000023
【図２２】
2014112816.tif 000024
【図２３】
2014112816.tif 000025
【図２４】
2014112816.tif 000026
【図２５】
2014112816.tif 000027
【図２６】
2014112816.tif 000028
【図２７】
2014112816.tif 000029
【図２８】
2014112816.tif 000030
【図２９】
2014112816.tif 000031
【図３０】
2014112816.tif 000032
【図３１】
2014112816.tif 000033
【図３２】
2014112816.tif 000034
【図３３】
2014112816.tif 000035
【図３４】
2014112816.tif 000036
【図３５】
2014112816.tif 000037
【図３６】
2014112816.tif 000038
【図３７】
2014112816.tif 000039
【図３８】
2014112816.tif 000040
【図３９】
2014112816.tif 000041
【図４０】
2014112816.tif 000042
【図４１】
2014112816.tif 000043
【図４２】
2014112816.tif 000044
【図４３】
2014112816.tif 000045
【図４４】
2014112816.tif 000046
【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】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
テラヘルツ帯域は、例えば０．０５ＴＨｚ以上１０ＴＨｚ以下の周波数の範囲を表し、好ましくは０．１ＴＨｚ以上１ＴＨｚ以下の周波数の範囲を表す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
一方、半導体素子３０をＩｎＰ等の半導体基板に実装する際には、半導体基板の厚みは少なくとも２００μｍであることが望ましい。半導体基板の厚みが２００μｍよりも小さいと、半導体素子３０の取り扱いが難しく、半導体基板に破損が発生しやすくなる。上記の結果から、半導体基板の厚みが２００μｍ以上になると、放射効率が約３０％以下に低下する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
誘電体膜１０、電極２０、配線部２２、パッド２３，２４および接地導体層２６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２０、配線部２２およびパッド２３，２４は、サブトラクティブ法、アディティブ法もしくはセミアディティブ法、または導電材料のパターニング等により誘電体膜１０上に形成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６２】
図３７〜図３９のアンテナモジュール１ａでは、誘電体膜１０の裏面に形成された支持体６０をさらに備える。支持体６０は、形状保持性を有する材料により形成される。本実施の形態では、支持体６０は、ステンレスからなる金属層である。支持体６０が鉄、アルミニウムまたは銅等の他の金属層により形成されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
支持体６０の厚みは、特定の範囲に限定されないが、アンテナモジュール１ａの面積、電極２０ａ，２０ｂの形状、支持体６０の形状および支持体６０の材料等を考慮して、アンテナモジュール１ａの十分な形状保持性が確保されるように設定することが好ましい。本実施の形態では、支持体６０の材料として例えばＳＵＳ３０６が用いられ、支持体６０の厚みが例えば３０μｍ以上５０μｍ以下に設定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７２】
まず、図３７のアンテナモジュール１ａについて支持体６０と電極２０ａ，２０ｂとの間の距離Ｄ１（以下、支持体−電極間距離Ｄ１と呼ぶ。）を０から３．０ｍｍまで変化させた場合におけるアンテナ利得の変化を計算した。