(57)【要約】【課題】配置の自由度が制限される場合でも電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができ、かつ伝送速度の向上および電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】アンテナモジュール１は、支持体５およびアンテナ体６を含む。支持体５は、平坦な支持面７ａ、およびその支持面７ａの一辺から斜め上方に傾斜するように延びる支持面７ｂを有する。アンテナ体６は、支持体５の支持面７ａ，７ｂに沿って折り曲げられた状態で支持面７ａ，７ｂに貼り合わされる。アンテナ体６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の主面上に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成され、電極２０ａ，２０ｂの端部上に半導体素子３０が実装される。【選択図】図１
2014140136.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、樹脂により折り曲げ可能に形成された誘電体膜と、
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、
折り曲げられた状態の前記誘電体膜を支持する支持体とを備える、アンテナモジュール。
【請求項２】
前記支持体は第３の面を有し、
前記誘電体膜は、
前記第３の面に接合される第１の部分と、
前記第１の部分に対して折り曲げられた第２の部分とを含み、
前記電極の少なくとも一部は前記第２の部分に形成される、請求項１記載のアンテナモジュール。
【請求項３】
前記支持体は、前記第３の面に対して予め定められた角度傾斜するように設けられた第４の面をさらに有し、
前記誘電体膜の前記第２の部分は前記支持体の前記第４の面に接合される、請求項２記載のアンテナモジュール。
【請求項４】
前記支持体は、前記第３の面と反対側を向くように設けられた第４の面をさらに有し、
前記誘電体膜は、前記第１の部分と前記第２の部分との間に湾曲部をさらに有し、前記第２の部分は前記支持体の前記第４の面に接合される、請求項２記載のアンテナモジュール。
【請求項５】
前記電極は、前記第１の部分および前記第２の部分に延びるように形成される、請求項４記載のアンテナモジュール。
【請求項６】
前記誘電体膜は、前記支持体と前記第２の部分との間に空間が形成されるように前記第２の部分を前記支持体に保持する保持部をさらに有する、請求項２記載のアンテナモジュール。
【請求項７】
前記誘電体膜の前記保持部は、
前記第２の部分に対して折り曲げられた第３の部分と、
前記第３の部分に対して折り曲げられた第４の部分とを含み、
前記第４の部分は、前記第２の部分と前記支持体との間に空間が形成されるように前記支持体の前記第３の面に接合される、請求項６記載のアンテナモジュール。
【請求項８】
樹脂により折り曲げ可能な誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜の第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内の電磁波を受信可能または送信可能な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、
前記電極および前記半導体素子を備える前記誘電体膜を折り曲げ、折り曲げられた状態の誘電体膜を支持体で支持する工程とを含む、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、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】
上記のテラヘルツ発振素子では、半導体基板上にアンテナ電極が形成されているので、電磁波の放射方向がアンテナ電極の形状および半導体基板により決定される。電子機器の小型化および薄型化によりテラヘルツ発振素子の配置の自由度が制限される。そのため、電子機器の小型化および薄型化を妨げることなく電磁波の送受信方向を所望の方向に設定することは難しい。
【０００６】
本発明の目的は、配置の自由度が制限される場合でも電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができ、かつ伝送速度の向上および電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】
【０００７】
（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、樹脂により折り曲げ可能に形成された誘電体膜と、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、折り曲げられた状態の誘電体膜を支持する支持体とを備えるものである。
【０００８】
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。
【０００９】
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受信または送信される。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。
【００１０】
誘電体膜は樹脂により折り曲げ可能に形成される。それにより、誘電体膜上の電極の向きを容易に変更することができるので、電磁波の受信または送信の方向を容易に調整することができる。また、折り曲げられた状態の誘電体膜が支持体により支持されるので、誘電体膜の形状保持性が確保される。それにより、電磁波の受信または送信の方向を調整された方向に固定することができる。したがって、アンテナモジュールの配置の自由度が制限される場合でも、電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができる。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
（２）支持体は第３の面を有し、誘電体膜は、第３の面に接合される第１の部分と、第１の部分に対して折り曲げられた第２の部分とを含み、電極の少なくとも一部は第２の部分に形成されてもよい。
【００１７】
この場合、誘電体膜を第１の部分で支持体の第３の面に容易に固定することができるとともに、電極の少なくとも一部が形成された第２の部分を所望の方向に向けることができる。それにより、電磁波の受信または送信の方向を容易に所望の方向に設定することができる。
【００１８】
（３）支持体は、第３の面に対して予め定められた角度傾斜するように設けられた第４の面をさらに有し、誘電体膜の第２の部分は支持体の第４の面に接合されてもよい。
【００１９】
この場合、誘電体膜の第２の部分を容易に所望の方向に向けつつ、誘電体膜を第１および第２の部分で支持体に確実に固定することができる。
【００２０】
（４）支持体は、第３の面と反対側を向くように設けられた第４の面をさらに有し、誘電体膜は、第１の部分と第２の部分との間に湾曲部をさらに有し、第２の部分は支持体の第４の面に接合されてもよい。
【００２１】
この場合、誘電体膜の第２の部分を第１の部分と反対側に向けつつ、誘電体膜を第１および第２の部分で支持体に確実に固定することができる。
【００２２】
（５）電極は、第１の部分および第２の部分に延びるように形成されてもよい。
【００２３】
この場合、第１の部分に形成された電極の部分および第２の部分に形成された電極の部分において互いに反対側の方向に電磁波を送信しまたは互いに反対側から到来する電磁波を受信することができる。
【００２４】
（６）誘電体膜は、支持体と第２の部分との間に空間が形成されるように第２の部分を支持体に保持する保持部をさらに有してもよい。
【００２５】
この場合、受信または送信される電磁波への支持体の比誘電率の影響が低減される。それにより、電磁波の伝送損失が低減されるので、アンテナ効率が向上される。
【００２６】
（７）誘電体膜の保持部は、第２の部分に対して折り曲げられた第３の部分と、第３の部分に対して折り曲げられた第４の部分とを含み、第４の部分は、第２の部分と支持体との間に空間が形成されるように支持体の第３の面に接合されてもよい。
【００２７】
この場合、受信または送信される電磁波への支持体の比誘電率の影響を低減しつつ、誘電体膜を第１の部分および第４の部分で支持体に確実に固定することができる。
【００２８】
また、第１の部分と第４の部分との距離を調整することにより、第１の部分に対する第２の部分の角度を所望の角度に容易に設定することができる。また、アンテナモジュールの寸法を容易に調整することができる。
【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、樹脂により折り曲げ可能な誘電体膜を形成する工程と、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内の電磁波を受信可能または送信可能な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、電極および半導体素子を備える誘電体膜を折り曲げ、折り曲げられた状態の誘電体膜を支持体で支持する工程とを含むものである。
【００３０】
その方法においては、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電極が形成され、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半導体素子が実装される。この場合、電極によりテラヘルツ帯域内の電磁波が受信または送信される。また、その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。
【００３１】
電極および半導体素子を備える誘電体膜が折り曲げられる。それにより、誘電体膜上の電極の向きを調整することができるので、電磁波の受信または送信の方向を調整することができる。また、折り曲げられた状態の誘電体膜が支持体により支持されるので、誘電体膜の形状保持性が確保される。それにより、電磁波の受信または送信の方向を調整された方向に固定することができる。したがって、アンテナモジュールの配置の自由度が制限される場合でも、電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができる。
【００３２】
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。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、配置の自由度が制限される場合でも電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができ、かつ伝送速度の向上および電送距離を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】アンテナ体の模式的平面図である。
【図４】アンテナ体の模式的断面図である。
【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】本実施の形態に係るアンテナ体の受信動作を示す模式的平面図である。
【図８】本実施の形態に係るアンテナ体の送信動作を示す模式的平面図である。
【図９】本実施の形態に係るアンテナ体の指向性を説明するための模式的側面図である。
【図１０】本実施の形態に係るアンテナ体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１１】シミュレーションおよび実験に用いたアンテナ体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１３】誘電体膜の比誘電率と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。
【図１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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外観斜視図である。
【図１９】図１８のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図２０】シミュレーションでのアンテナモジュールの送受信角度の定義を説明するための模式図である。
【図２１】支持体が配置されない場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図２２】支持体の材料として多孔質ＰＴＦＥが用いられる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２３】支持体の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる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２４】支持体の材料としてＦＲ４が用いられる場合におけるアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果を示す図である。
【図２５】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外観斜視図である。
【図２６】図２５のアンテナモジュールの模式的側面図である。
【図２７】シミュレーションでのアンテナモジュールの送受信角度の定義を説明するための模式図である。
【図２８】折曲角φが０°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図２９】折曲角φが５°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図３０】折曲角φが１０°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図３１】折曲角φが１５°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図３２】折曲角φが３０°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図３３】折曲角φが４５°である場合のアンテナ利得の計算結果を示す図である。
【図３４】支持体の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合の折曲角φとアンテナ利得の最大値との関係を示す図である。
【図３５】支持体の材料としてＦＲ４が用いられる場合の折曲角φとアンテナ利得の最大値との関係を示す図である。
【図３６】折曲角φが０°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図３７】折曲角φが５°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図３８】折曲角φが１０°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図３９】折曲角φが１５°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図４０】折曲角φが３０°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図４１】折曲角φが４５°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果を示す図である。
【図４２】折曲角φが０°である場合の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４３】折曲角φが５°である場合の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４４】折曲角φが１０°である場合の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４５】折曲角φが１５°である場合の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４６】折曲角φが３０°である場合の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４７】折曲角φが４５°である場合の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４８】アンテナ体の変形例を示す模式的平面図である。
【図４９】第４の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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受信または送信が可能である。
【００３６】
（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。
【００３７】
図１において、アンテナモジュール１は、支持体５およびアンテナ体６を含む。支持体５の材料として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＦＲ４（ガラスエポキシ）、またはＰＴＦＥの多孔質体である多孔質ＰＴＦＥが用いられる。支持体５は、テラヘルツ帯域内の使用周波数において３．０以下の比誘電率を有することが好ましく、２．０以下の比誘電率を有することがより好ましい。ＦＲ４の比誘電率は、テラヘルツ帯域において４．２であり、ＰＴＦＥの比誘電率は、テラヘルツ帯域において２．０である。
【００３８】
支持体５は、平坦な支持面７ａ、およびその支持面７ａの一辺から斜め上方に傾斜するように延びる支持面７ｂを有する。支持面７ａは、請求項２の第３の面の例であり、支持面７ｂは、請求項３の第４の面の例である。アンテナ体６は、支持体５の支持面７ａ，７ｂに沿って折り曲げられた状態で支持面７ａ，７ｂに貼り合わされる。支持面７ａに貼り合わされる誘電体膜１０の部分は、請求項２の第１の部分の例であり、支持面７ｂに貼り合わされる誘電体膜１０の部分は、請求項３の第２の部分の例である。
【００３９】
図３は、アンテナ体６の模式的平面図である。図４は、アンテナ体６の模式的断面図である。図３および図４には、折り曲げられていない状態のアンテナ体６が示される。
【００４０】
図３および図４において、アンテナ体６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、アンテナ体６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、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。
【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。
【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。
【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。
【００５４】
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。
【００５５】
図３のアンテナ体６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。アンテナ体６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）アンテナ体の動作
図７は本実施の形態に係るアンテナ体６の受信動作を示す模式的平面図である。図７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、アンテナ体６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８は本実施の形態に係るアンテナ体６の送信動作を示す模式的平面図である。図８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、アンテナ体６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）アンテナ体の指向性
図９は本実施の形態に係るアンテナ体６の指向性を説明するための模式的側面図である。
【００６２】
図９において、アンテナ体６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、アンテナ体６の中心線方向に進行する。
【００６３】
図１０は本実施の形態に係るアンテナ体６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】
アンテナ体６の誘電体膜１０は柔軟性を有する。そのため、アンテナ体６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１０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】
図１に示すように、本実施の形態では、アンテナ体６が中心線方向に垂直な線に沿って折り曲げられた状態で、誘電体膜１０の裏面が支持体５の支持面７ａ，７ｂに貼り合わされる。これにより、電磁波ＲＷの放射方向を所望の方向に固定することができる。また、支持体５の材料として比誘電率がより低い材料を用いることにより、電磁波ＲＷの放射方向をより精度良く調整することができる。
【００６６】
（１−４）アンテナ体の特性評価
以下、本実施の形態に係るアンテナ体６の特性をシミュレーションおよび実験により評価した。
【００６７】
（ａ）アンテナ体６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体６の寸法を説明するための模式的平面図である。
【００６８】
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。
【００６９】
（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。
【００７０】
放射効率は次式で表される。
【００７１】
放射効率＝放射電力／供給電力
供給電力とは、アンテナ体６に供給される電力である。放射電力とは、アンテナ体６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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
また、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。図１４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１５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１４（ａ）および図１５（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１４（ｂ）および図１５（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。
【００８０】
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。
【００８１】
図１４（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１４（ｂ）に示すように電磁波はＹ方向に放射される。
【００８２】
図１５（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１５（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。
【００８３】
また、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をシミュレーションにより求めた。図１６は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。図１６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。また、垂直面内で中心線方向に対してなす角度を仰角θ１と呼ぶ。
【００８４】
図１７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１７の縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θ１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。
【００８５】
図１７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。
【００８６】
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がわかる。
【００８７】
（１−５）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においては、誘電体膜１０が樹脂により折り曲げ可能に形成される。それにより、電極２０ａ，２０ｂの向きを容易に変更することができ、電磁波の受信または送信の方向を容易に調整することができる。また、折り曲げられた状態の誘電体膜１０が支持体５により支持されるので、誘電体膜１０の形状保持性が確保される。それにより、電磁波の放射方向を調整された方向に固定することができる。したがって、アンテナモジュール１の配置の自由度が制限される場合でも、電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができる。
【００８８】
また、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。
【００８９】
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。
【００９０】
（２）第２の実施の形態
図１８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外観斜視図である。図１９は図１８のアンテナモジュールの模式的側面図である。図１８および図１９のアンテナモジュール１ａについて、図１および図２のアンテナモジュール１と異なる点を説明する。
【００９１】
図１８および図１９のアンテナモジュール１ａは、図１および図２の支持体５の代わりに直方体状の支持体１５を備える。アンテナ体６は、Ｕ字状に折り曲げられた状態で、支持体１５の一面１５ａおよびそれに平行な他面１５ｂに貼り合わされる。支持体１５の一面１５ａは、請求項２の第３の面の例であり、他面１５ｂは、請求項４の第４の面の例である。支持体１５の一面１５ａに貼り合わされる誘電体膜１０の部分は、請求項２の第１の部分の例であり、他面１５ｂに貼り合わされる誘電体膜１０の部分は、請求項４の第２の部分の例である。この場合、アンテナ体６の実装端Ｅ２（図３）が支持体１５の一面１５ａ上に位置し、開口端Ｅ１（図３）が支持体１５の他面１５ｂ上に位置する。実装端Ｅ２および開口端Ｅ１は、支持体１５を挟んで互いに対向する位置にある。
【００９２】
図１９に示すように、支持体１５の一面１５ａ側における中心線方向Ｄ１と、支持体１５の他面１５ｂ側における中心線方向Ｄ２とが１８０度異なる。この場合、中心線方向Ｄ１に電磁波ＲＷａが放射されるとともに、その逆の中心線方向Ｄ２に電磁波ＲＷｂが放射される。
【００９３】
アンテナモジュール１ａの指向性は、支持体１５の材料によって異なるとともに、アンテナ体６の湾曲部分における曲率半径（以下、湾曲半径ＲＳと呼ぶ）によって異なる。アンテナモジュール１ａにおける支持体１５の材料と指向性との関係、および湾曲半径ＲＳと指向性との関係を電磁界シミュレーションにより求めた。
【００９４】
図２０はシミュレーションでのアンテナモジュール１ａの送受信角度の定義を説明するための模式図である。図２０において、支持体１５の一面１５ａおよび他面１５ｂに垂直でかつアンテナ体６の中心線方向Ｄ１，Ｄ２を通る面を垂直面と呼ぶ。また、垂直面内において、中心線方向Ｄ１，Ｄ２に垂直でかつ支持体１５の他面１５ｂから一面１５ａに向かう方向を基準方向Ｄ３と呼ぶ。さらに、垂直面内において、基準方向Ｄ３に対してなす角度を仰角θ２と呼ぶ。中心線方向Ｄ１における仰角θ２は９０度であり、中心線方向Ｄ２における仰角θ２は２７０度である。シミュレーションでは、仰角θ２の変化によるアンテナ利得［ｄＢｉ］の変化を計算した。
【００９５】
なお、アンテナ体６は、図１１において説明した寸法を有する。また、電極２０ａ，２０ｂにおける図４の銅層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。さらに、誘電体膜１０の厚みは２５μｍである。
【００９６】
図２１は、支持体１５の代わりに空気が配置される場合、すなわち、支持体１５が配置されずに単にアンテナ体６がＵ字状に折り曲げられた状態でのアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果を示す。図２２は、支持体１５の材料として多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合におけるアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果を示す。図２３は、支持体１５の材料として多孔質でないＰＴＦＥ（以下、非多孔質ＰＴＦＥと呼ぶ）が用いられる場合におけるアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果を示す。図２４は、支持体１５の材料としてＦＲ４が用いられる場合におけるアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果を示す。空気の比誘電率は１であり、多孔質ＰＴＦＥの比誘電率は１．２であり、非多孔質ＰＴＦＥの比誘電率は２．０であり、ＦＲ４の比誘電率は４．２である。
【００９７】
図２１〜図２４において、縦軸はアンテナ利得［ｄＢｉ］を表し、横軸は仰角θ２を表す。また、湾曲半径ＲＳが０．５ｍｍである場合のアンテナ利得の計算結果を点線で示し、湾曲半径ＲＳが１ｍｍである場合のアンテナ利得の計算結果を実線で示す。
【００９８】
図２１〜図２４に示されるように、湾曲半径ＲＳが１ｍｍの場合には、中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得が中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得よりも大きくなっている。この場合、支持体１５の材料の比誘電率が大きいほど中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得が大きくなっている。
【００９９】
湾曲半径ＲＳが０．５ｍｍの場合には、支持体１５の材料により中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得および中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得の大きさの関係が異なる。例えば、支持体１５が多孔質ＰＴＦＥにより形成される場合（図２２）には、中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得が中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得よりも大きくなっている。一方、支持体１５が非多孔質ＰＴＦＥにより形成される場合（図２３）には、中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得が中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得よりも大きくなっている。また、支持体１５がＦＲ４により形成される場合（図２４）には、中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得と中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得とがほぼ等しくなっている。
【０１００】
また、湾曲半径ＲＳが１ｍｍの場合には、湾曲半径ＲＳが０．５ｍｍの場合に比べて、中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得が小さくなり、かつ中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得が大きくなる。
【０１０１】
これらの結果から、湾曲半径ＲＳおよび支持体１５の材料を選択することにより中心線方向Ｄ１におけるアンテナ利得および中心線方向Ｄ２におけるアンテナ利得を任意に調整可能であることがわかった。
【０１０２】
（３）第３の実施の形態
図２５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外観斜視図である。図２６は図２５のアンテナモジュールの模式的側面図である。図２５および図２６のアンテナモジュール１ｂについて、図１および図２のアンテナモジュール１と異なる点を説明する。
【０１０３】
図２５および図２６のアンテナモジュール１ｂは、図１および図２の支持体５の代わりに板状の支持体２５を備える。アンテナ体６の誘電体膜１０は、一端から他端に並ぶ部分Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を含む。部分Ｒ１は、請求項２の第１の部分の例であり、部分Ｒ２は、請求項２の第２の部分の例であり、部分Ｒ３は、請求項７の第３の部分の例であり、部分Ｒ４は、請求項７の第４の部分の例である。誘電体膜１０の部分Ｒ２の主面上に一対の電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０が設けられる。誘電体膜１０の部分Ｒ２、一対の電極２０ａ，２０ｂおよび半導体素子３０によりアンテナ部６ａが構成される。アンテナ部６ａの構成は、図３のアンテナ体６の構成と同じである。
【０１０４】
誘電体膜１０は、部分Ｒ１と部分Ｒ２との境界線ＢＬ１において谷折りされ、部分Ｒ２と部分Ｒ３との境界線ＢＬ２において山折りされ、部分Ｒ３と部分Ｒ４との境界線ＢＬ３において谷折りされる。部分Ｒ１，Ｒ４の裏面が、支持体２５の一面２５ａに貼り合わされる。これにより、部分Ｒ２は、境界線ＢＬ１から斜め上方に傾斜するように延び、部分Ｒ３は、境界線ＢＬ２から斜め下方に傾斜するように延びる。
【０１０５】
本例では、誘電体膜１０の部分Ｒ２と支持体２５の一面２５ａとの間に空気層ＡＬが形成される。空気層ＡＬは、請求項６の空間の例である。支持体２５に用いられる材料に比べて空気の比誘電率は小さいので、使用周波数を有する電磁波の放射効率を十分に高くすることができるとともに電磁波の伝送損失を十分に低くすることができる。
【０１０６】
また、中心線方向Ｄ４は、誘電体膜１０の部分Ｒ２に平行である。そのため、支持体２５の一面２５ａに対する誘電体膜１０の部分Ｒ２の角度を調整することにより、電磁波の放射方向を容易に調整することができる。
【０１０７】
また、折曲角φが大きいほど誘電体膜１０の部分Ｒ１と部分Ｒ４との距離が小さくなる。そのため、折曲角φを大きくすることにより支持体２５の寸法を小さくすることができる。それにより、アンテナモジュール１を小さなスペースに配置することが可能となる。
【０１０８】
支持体２５の一面２５ａに対する誘電体膜１０の部分Ｒ２の角度（以下、折曲角φと呼ぶ）が大きいほど、電磁波の伝送に対する支持体２５の影響が小さくなり、電磁波の伝送特性がより良好になる。
【０１０９】
アンテナモジュール１ｂにおける折曲角度φと電磁波の伝送特性との関係をシミュレーションにより求めた。
【０１１０】
図２７は、シミュレーションでのアンテナモジュール１ｂの送受信角度の定義を説明するための模式図である。図２７において、支持体２５の一面２５ａに垂直でかつアンテナ体６の実装端Ｅ２（図３）の中心および開口端Ｅ１（図３）の中心を通る面を垂直面と呼ぶ。また、垂直面内において、支持体１５の一面２５ａに垂直な方向を基準方向Ｄ５と呼ぶ。さらに、垂直面内において、基準方向Ｄ５に対してなす角度を仰角θ３と呼ぶ。
【０１１１】
シミュレーションでは、折曲角φが０°、５°、１０°、１５°、３０°および４５°に設定される。シミュレーションにおけるアンテナ部６ａの寸法は、図２１〜図２４でのシミュレーションにおけるアンテナ体６の寸法と同じである。支持体２５の寸法、誘電体膜１０の部分Ｒ３の寸法および部分Ｒ１と部分Ｒ４との間の距離は、折曲角φに応じて適宜設定される。
【０１１２】
支持体２５の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合およびＦＲ４が用いられる場合の各々について、折曲角φの変化によるアンテナ利得［ｄＢｉ］の変化を計算した。図２８〜図３３は、折曲角φが０°、５°、１０°、１５°、３０°および４５°である場合のアンテナ利得［ｄＢｉ］の計算結果をそれぞれ示す。図２８〜図３３において、横軸は仰角θ３を示し、縦軸はアンテナ利得を示す。図３４は、支持体２５の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合の折曲角φとアンテナ利得の最大値との関係を示す。図３５は、支持体２５の材料としてＦＲ４が用いられる場合の折曲角φとアンテナ利得の最大値との関係を示す。図３４および図３５において、横軸は折曲角φを示し、縦軸はアンテナ利得の最大値を示す。
【０１１３】
図２８〜図３３には、アンテナ部６ａの中心線方向Ｄ４が点線で示され、括弧内に中心線方向Ｄ４の仰角θ３が示される。図２８〜図３５に示されるように、アンテナ部６ａが折り曲げられた場合には、アンテナ部６ａが折り曲げられない場合（折曲角φが０°の場合）に比べて、アンテナ利得の最大値が大きくなることがわかった。これは、アンテナ部６ａが折り曲げられた場合には、誘電体膜１０の裏面側に低い比誘電率を有する空気層ＡＬが形成されるためであると考えられる。特に、折曲角φが５°以上である場合には、９ｄＢｉ以上のアンテナ利得が得られ、折曲角φが１０°以上である場合には、１２ｄＢｉ以上のアンテナ利得が得られる。さらに、支持体２５の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合には、ＦＲ４が用いられる場合に比べて、アンテナ利得の最大値がより大きくなる。
【０１１４】
支持体２５の材料として非多孔質ＰＴＦＥが用いられる場合のアンテナモジュール１ｂの指向性を電磁界シミュレーションにより求めた。図３６〜図４１は、折曲角φが０°、５°、１０°、１５°、３０°および４５°である場合の２次元電磁界シミュレーションの結果をそれぞれ示す図である。図４２〜図４７は、折曲角φが０°、５°、１０°、１５°、３０°および４５°である場合の３次元電磁界シミュレーションの結果をそれぞれ示す図である。図４２〜図４７において、垂直面（図２７）内で支持体２５の一面２５ａに平行な方向をＸ方向と呼び、支持体２５の一面２５ａに平行でかつＸ方向に直交する方向をＹ方向と呼び、支持体２５の一面２５ａに垂直な方向をＺ方向と呼ぶ。
【０１１５】
図３６〜図４７に示されるように、アンテナ部６ａの折曲角φが変化することにより電磁波の放射方向が変化する。また、折曲角φが大きいほど、電磁波に対する支持体２５の影響が小さくなり、電磁波の指向性が良好になる。特に、折曲角φが５°以上である場合に、折曲角φが０°である場合に比べて伝送特性がより良好になる。折曲角φが１０°以上である場合に伝送特性がさらに良好になる。
【０１１６】
（４）アンテナ体の変形例
図４８は上記第１〜第３の実施の形態におけるアンテナ体６の変形例を示す模式的平面図である。
【０１１７】
図４８に示されるアンテナ体６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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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はアンテナ体６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。
【０１２０】
図１および図２のアンテナモジュール１に図４８のアンテナ体６が用いられる場合には、例えば電極２０ａ，２０ｂに交差する点線Ｑ１または信号配線５１，５２に交差する点線Ｑ２に沿ってアンテナ体６が折り曲げられ、折り曲げられた状態のアンテナ体６が図１および図２の支持体５により支持される。また、図１８および図１９のアンテナモジュール１ａに図４８のアンテナ体６が用いられる場合には、例えば電極２０ａ，２０ｂに交差する点線Ｑ３に沿ってアンテナ体６がＵ字状に折り曲げられ、点線Ｑ３を境界とする一方の部分が図１８および図１９の支持体１５の一面１５ａに貼り合わされ、他方の部分が支持体１５の他面１５ｂに張り合わされる。
【０１２１】
さらに、図２５および図２６のアンテナモジュール１ｂに図４８のアンテナ体６が用いられる場合には、例えば点線Ｑ２を境界とする誘電体膜１０の一方の部分（電極２０ａ，２０ｂが形成されない部分）が図２５および図２６の誘電体膜１０の部分Ｒ１に相当し、支持体２５の一面２５ａに貼り合わされる。また、点線Ｑ２を境界とする誘電体膜１０の他方の部分（電極２０ａ，２０ｂが形成される部分）が図２５および図２６の誘電体膜１０の部分Ｒ２に相当し、支持体２５の一面２５ａに対して傾斜するように折り曲げられる。また、図２５および図２６の誘電体膜１０の部分Ｒ３，Ｒ４に相当する誘電体膜１０の部分が新たに設けられ、部分Ｒ４に相当する部分が支持体２５の一面２５ａに貼り合わされる。
【０１２２】
（５）第４の実施の形態
図４９は、第４の実施の形態に係るアンテナモジュールの模式的側面図である。図４９のアンテナモジュール１ｃについて、図２５および図２６のアンテナモジュール１ｂと異なる点を説明する。
【０１２３】
図４９のアンテナモジュール１ｃは、アンテナ体６の代わりにアンテナ体６０を備える。アンテナ体６０は、長尺状の誘電体膜１０ａ、複数対（本例では６対）の電極２０ａ，２０ｂおよび複数（本例では２つ）の半導体素子３０を備える。
【０１２４】
誘電体膜１０ａは、一対の固定部Ｒ１１、複数（本例では３つ）の電極保持部Ｒ１２、および複数（本例では２つ）の素子実装部Ｒ１３を有する。誘電体膜１０ａの両端に一対の固定部Ｒ１１が設けられ、それらの間に電極保持部Ｒ１２および素子実装部Ｒ１３が交互に設けられる。
【０１２５】
各固定部Ｒ１１および各素子実装部Ｒ１３の裏面は、支持体２５の一面２５ａに貼り合わされる。各素子実装部Ｒ１３の主面上に半導体素子３０が実装される。
【０１２６】
各電極保持部Ｒ１２は、逆Ｖ字上に折曲されることにより一対の傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂを含む。複数の傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの折曲角φ１〜φ６は、それぞれ異なるように設定される。傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの各々の主面上に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成される。上記第１〜第３の実施の形態と同様に、各対の電極２０ａ，２０ｂはテーパスロットＳを形成する。各電極２０ａ，２０ｂは、いずれかの半導体素子３０の端子３１ａ，３１ｂ（図５または図６）に電気的に接続される。
【０１２７】
本実施の形態では、各傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの電極２０ａ，２０ｂにより電磁波を受信または送信することができる。この場合、複数の傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの折曲角φ１〜φ６がそれぞれ異なるので、複数の方向に電磁波を放射しまたは複数の方向から到来する電磁波を受信することができる。また、各傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの折曲角φ１〜φ６を調整することにより、電磁波の送受信の方向を容易に調整することができる。
【０１２８】
また、電極２０ａ，２０ｂが形成される各電極保持部Ｒ１２と支持体２５の一面２５ａとの間に空気層ＡＬが形成される。それにより、使用周波数を有する電磁波の放射効率を十分に高くすることができるとともに電磁波の伝送損失を十分に低くすることができる。
【０１２９】
（６）他の実施の形態
上記第１〜第４の実施の形態では、電極２０ａ，２０ｂ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２０ａ，２０ｂが誘電体膜１０の裏面に設けられてもよい。また、上記第１〜第３の実施の形態において、複数対の電極２０ａ，２０ｂが誘電体膜１０の主面または裏面に設けられてもよい。
【０１３０】
上記第１〜第４の実施の形態では、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い。また、上記第１〜第３の実施の形態において、複数の半導体素子３０が誘電体膜１０の主面または裏面に実装されてもよい。
【０１３１】
上記第１〜第４の実施の形態では、支持体５，１５，２５が樹脂により形成されるが、本発明はこれに限定されない。支持体５，１５，２５が電極２０ａ，２０ｂに影響を与えない場合には、支持体５，１５，２５がアルミニウム、銅またはステンレス等の金属により形成されてもよい。例えば、電極２０ａ，２０ｂに影響を与えないように、誘電体膜１０の外縁部に沿って枠形状の支持体が設けられてもよい。
【０１３２】
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、パッチアンテナ、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。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
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】
【０１３４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  アンテナモジュール
５，１５，２５  支持体
６，６０  アンテナ体
１０  誘電体膜
２０ａ，２０ｂ  電極
３０  半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の目的は、配置の自由度が制限される場合でも電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができ、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およびその製造方法を提供することである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明によれば、配置の自由度が制限される場合でも電磁波の受信または送信の方向を所望の方向に設定することができ、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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
また、中心線方向Ｄ４は、誘電体膜１０の部分Ｒ２に平行である。そのため、支持体２５の一面２５ａに対する誘電体膜１０の部分Ｒ２の角度（以下、折曲角φと呼ぶ）を調整することにより、電磁波の放射方向を容易に調整することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
折曲角φが大きいほど、電磁波の伝送に対する支持体２５の影響が小さくなり、電磁波の伝送特性がより良好になる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
各電極保持部Ｒ１２は、逆Ｖ字状に折曲されることにより一対の傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂを含む。複数の傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの折曲角φ１〜φ６は、それぞれ異なるように設定される。傾斜部Ｒ１２ａ，Ｒ１２ｂの各々の主面上に一対の電極２０ａ，２０ｂが形成される。上記第１〜第３の実施の形態と同様に、各対の電極２０ａ，２０ｂはテーパスロットＳを形成する。各電極２０ａ，２０ｂは、いずれかの半導体素子３０の端子３１ａ，３１ｂ（図５または図６）に電気的に接続される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
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