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公開番号2025025649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130628
出願日2023-08-10
発明の名称アンテナ、アレイアンテナ、半導体チップ、及び、無線装置
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類H01Q 13/08 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】小型化の実現が可能なアンテナ、アレイアンテナ、半導体チップ、及び、無線装置を提供すること。
【解決手段】本開示にかかるアンテナは、半導体基板と、半導体基板の主面上に形成された第1配線層と、第1配線層に積層された絶縁膜からなる絶縁層と、絶縁層に積層された第2配線層と、を備え、半導体基板の主面のうち第1領域の一部を覆うように、第1配線層に形成された第1グランドパタンと、上面視して、第1グランドパタンの外周辺の一部と外周辺の一部が重なるように、且つ、第1グランドパタンと重なる部分が集積回路から延在する第1信号配線に電気的に接続されるように、第2配線層に形成された第2グランドパタンと、を有し、第1グランドパタンと第2グランドパタンとは、上面視したときの第1グランドパタンと第2グランドパタンとの重複領域から、半導体基板の端部領域に進むほど、乖離するように形成されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に形成された第１配線層と、
前記第１配線層に積層された絶縁膜からなる絶縁層と、
前記絶縁層に積層された第２配線層と、
を少なくとも備えたアンテナであって、
前記半導体基板の主面のうち第１領域の一部を覆うように、前記第１配線層に形成された第１グランドパタンと、
上面視して、前記第１グランドパタンの外周辺の一部と外周辺の一部が重なるように、且つ、前記第１グランドパタンと重なる部分が集積回路から延在する第１信号配線に電気的に接続されるように、前記第２配線層に形成された第２グランドパタンと、
を有し、
前記第１グランドパタンと前記第２グランドパタンとは、上面視したときの前記第１グランドパタンと前記第２グランドパタンとの重複領域から、前記半導体基板の端部領域に進むほど、乖離するように形成されている、
アンテナ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記半導体基板の主面には、前記集積回路の形成領域と前記第１領域との間に第２領域がさらに設けられ、
前記第２領域を覆うように、前記第１配線層に形成された第３グランドパタンと、
前記第１信号配線と、上面視して前記第１グランドパタンと重なる前記第２グランドパタンの部分と、を接続するように、前記第２配線層に形成された第２信号配線と、
をさらに備えた、
請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記第１領域と前記第２領域との境界部分において、前記第２グランドパタンと前記第３グランドパタンとを電気的に接続するビアをさらに備えた、
請求項２に記載のアンテナ。
【請求項４】
上面視して、前記第２グランドパタンと前記第３グランドパタンとの間には空隙が形成されている、
請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記空隙の、前記第２信号配線と前記第２グランドパタンとの接続点から、前記第２グランドパタンと前記第３グランドパタンとの接続点まで、の長さが、無線信号の１／４波長である、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
アレイ状に配置された複数のアンテナ素子を備え、
前記複数のアンテナ素子のそれぞれは、請求項１に記載のアンテナである、
アレイアンテナ。
【請求項７】
請求項１に記載のアンテナと、
前記半導体基板上に形成された集積回路と、
を備えた、半導体チップ。
【請求項８】
プリント基板と、
プリント基板上に形成されたグランド層と、
前記グランド層において、前記プリント基板の端部からはみ出すようにして設けられた、請求項７に記載の半導体チップと、
を備えた無線装置。
【請求項９】
請求項６に記載のアレイアンテナと、
前記半導体基板上に形成された集積回路と、
を備えた、半導体チップ。
【請求項１０】
プリント基板と、
プリント基板上に形成されたグランド層と、
前記グランド層において、前記プリント基板の端部からはみ出すようにして設けられた、請求項９に記載の半導体チップと、
を備えた無線装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ、アレイアンテナ、半導体チップ、及び、無線装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ミリ波やサブテラヘルツ波を用いて大容量通信を行うのに用いられるアンテナは、高周波通信の実現のため、構造上の大きさが小さくなるように設計される必要があるが、アンテナの小型化には限界があり、実装が困難になりつつある。また、チップから信号線路を通じてアンテナに給電される際の電力損失も無線信号の周波数が高くなるにつれて大きくなる。このような問題に対する解決策は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、半導体チップ上にアンテナが形成されている。それにより、アンテナのさらなる小型化が可能になり、電力損失の低減も可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１１／０７８０６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたアンテナの構造に限られず、引き続き、ミリ波やサブテラヘルツ波を用いて大容量通信を行うのに用いられるアンテナの小型化が求められている。
【０００６】
本開示の目的の一つは、上述した課題を解決するアンテナ、アレイアンテナ、半導体チップ、及び、無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第１の態様にかかるアンテナは、半導体基板と、前記半導体基板の主面上に形成された第１配線層と、前記第１配線層に積層された絶縁膜からなる絶縁層と、前記絶縁層に積層された第２配線層と、を少なくとも備えたアンテナであって、前記半導体基板の主面のうち第１領域の一部を覆うように、前記第１配線層に形成された第１グランドパタンと、上面視して、前記第１グランドパタンの外周辺の一部と外周辺の一部が重なるように、且つ、前記第１グランドパタンと重なる部分が集積回路から延在する第１信号配線に電気的に接続されるように、前記第２配線層に形成された第２グランドパタンと、を有し、前記第１グランドパタンと前記第２グランドパタンとは、上面視したときの前記第１グランドパタンと前記第２グランドパタンとの重複領域から、前記半導体基板の端部領域に進むほど、乖離するように形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、小型化の実現が可能なアンテナ、アレイアンテナ、半導体チップ、及び、無線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示にかかるアンテナが搭載された半導体チップの構成例を示す上面図である。
本開示にかかるアンテナのうちマイクロストリップ線路が形成される領域のより詳細な構成例を示す上面図及び断面図である。
本開示にかかるアンテナのうちスロット線路が形成される領域のより詳細な構成例を示す上面図及び断面図である。
本開示にかかるアンテナの変形例が搭載された半導体チップの構成例を示す上面図である。
本開示にかかる半導体チップが適用された無線装置の構成例を示す上面図である。
本開示にかかる半導体チップが適用された無線装置の構成例を示す側面図である。
本開示にかかるアンテナの電界強度の３Ｄ解析結果を示す図である。
本開示にかかるアンテナの、プリント基板に取り付けられた状態での電界強度の解析結果を示す図である。
本開示にかかるアンテナの、プリント基板に取り付けられていない状態での電界強度の解析結果を示す図である。
本開示にかかるアンテナが搭載された半導体チップの構成例を示す上面図である。
本開示にかかる半導体チップが適用された無線装置の構成例を示す上面図である。
本開示にかかるアンテナの電界強度の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本開示にかかるアンテナ１０が搭載された半導体チップ１の構成例を示す上面図である。図２は、アンテナ１０のうちマイクロストリップ線路が形成される領域１ａのより詳細な構成例を示す上面図及び断面図である。図２の上図は、領域１ａの上面図を示し、図２の下図は、領域１ａの上面図のII－II部分の断面図を示している。なお、図２の上面図では、絶縁層Ｍ２に形成された絶縁膜１０３ａは省略されている。図３は、アンテナ１０のうちスロット線路が形成される領域１ｂのより詳細な構成例を示す上面図及び断面図である。図３の上図は、領域１ｂの上面図を示し、図３の下図は、領域１ｂの上面図のIII－III部分の断面図を示している。なお、図３の上面図では、絶縁層Ｍ２に形成された絶縁膜１０３ｂは省略されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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