WO2023195241A1

WO2023195241A1 - アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体

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Publication number: WO2023195241A1
Application number: PCT/JP2023/005269
Authority: WO
Inventors: 法人塚原; 将人森; 隆行外山; 尚季安達
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2022-04-04
Filing date: 2023-02-15
Publication date: 2023-10-12

Abstract

本発明に係るアンテナ構造体は、第１表面と、第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第１表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第２表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第２表面から離れて配置され、アンテナ基板の第２表面と交差する方向に延び、第３表面と、第３表面の反対側に位置する第４表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第２表面側であって、電源制御基板の第３表面又は第４表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第１接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第２接合部と、を含む。

Description

アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体

　本開示は、アンテナ構造体、及びアンテナアレイ構造体に関する。

　近年、第五世代(５Ｇ）の移動通信システムによる商用サービスが開始され、産業や社会を支える基盤技術として、マルチメディアサービスの高度化を更に加速し、新たな価値を提供することが期待されている。

　５Ｇは、１０ＧＨｚを超えるミリ波のような高周波数帯を扱う移動通信システムである。送受信アンテナには、誘電体基板と、その両面に配線形成された放射素子と、地導体板とを構成要素とする、平面アンテナの一種である、パッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）が一般的に用いられる。

　また、所望の放射指向性（放射パターン）を得る為に、複数個のパッチアンテナを規則的に直線状、あるいは平面状などに配列した、多素子のアンテナアレイとして用いられることが多い。多素子のアンテナアレイとすることで、大容量通信が可能となる。パッチアンテナ等のアンテナ素子は、各種の信号処理回路や給電回路と接続され、アンテナ構造体（アンテナモジュール）を構成する。そして、ケースやカバー等の筐体に収納され、通信用のアンテナユニットとして実用的に利用される。

　例えば、特許文献１には、アンテナ素子部と、アンテナ素子部で変換された電気信号を増幅する回路部とによって構成された、アンテナ構造体、及びアンテナユニットが開示されている。

　特許文献１において、アンテナ素子部と回路部とは、それぞれ別体で構成され、ケーブルにより互いに接続され、外部ケース内に並設され、収納されることで、アンテナユニットを構成している。

　近年、大容量通信に対応するため、複数のアンテナ素子を含むアンテナ構造体が利用されるが、その設置場所が限定される為、アンテナ構造体の小型化に対する要求が高まっている。

　そこで、例えば、特許文献２には、アンテナ装置の小型化を実現するためのアンテナ構造体が示されている。特許文献２のアンテナ構造体は、地導体と、当該地導体の上面に第１の誘電体基板を介して形成されたアンテナ素子部と、地導体の下面に第２の誘電体基板を介して形成された回路パターン及び実装される回路部品等を含む回路部とにより構成されている。

実開平０６－０４１２２０号公報特開平０６－１５２２３７号公報

　本開示の一態様に係るアンテナ構造体は、第１表面と、第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第１表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第２表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第２表面から離れて配置され、アンテナ基板の第２表面と交差する方向に延び、第３表面と、第３表面の反対側に位置する第４表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第２表面の側であって、電源制御基板の第３表面又は第４表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第１接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第２接合部と、を含む。

実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体の構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体の構成の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体の構成の一例を示すＹ－Ｚ平面における正面図である。実施例１に係るアンテナ構造体の接続部材の構成の一例を示す図１の部分Ａの拡大図である。実施例１の変形例に係る接続部材の構成の一例を示す図である。実施例１の変形例に係る接続部材の構成の他の一例を示す図である。実施の形態１に係る実施例２のアンテナ構造体の構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。実施例２に係るアンテナ構造体の接続部材の構成の一例を示す図５の部分Ｂの拡大図である。実施例２の変形例に係る接続部材の構成の一例を示す図である。実施例２の変形例に係る接続部材の構成の他の一例を示す図である。実施の形態１に係る実施例１のアンテナアレイ構造体の構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。実施の形態１に係る実施例１のアンテナアレイ構造体の構成の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係る実施例１のアンテナアレイ構造体の構成の一例を示すＸ－Ｙ平面における平面図である。実施の形態１に係る実施例２のアンテナ構造体によるアンテナアレイ構造体の構成の一例を示す斜視図である。図７のアンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てたアンテナユニットの構成の一例を示す斜視図である。図７のアンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例を示す斜視図である。図１０のアンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てたアンテナユニットの構成の一例を示す斜視図である。図１０のアンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示すフローチャートである。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。実施の形態１に係るアンテナ構造体の製造工程の一例を示す模式図である。

　特許文献１のアンテナ構造体の構造では、アンテナ素子部と回路部とがともに平面方向に設けられている。アンテナ素子部と回路部とを併設する面積を平面方向において確保する構成では、装置の小型化が困難である。

　また、アンテナ構造体の全体の大きさは、誘電体基板のアンテナ素子部が配置されている面の反対面側に実装されている回路部品の実装面積によって決まる。このため、特許文献２に示すアンテナ構造体の構造では、アンテナ素子を小型化しても、回路部品の実装面積以下の小型アンテナ構造体の実現は困難である。

　また、アンテナ素子を複数並べて、アンテナアレイ構造体を形成する場合においても、アンテナ素子を並べる間隔は、誘電体基板のアンテナ素子部が配置されている面の反対面側に実装されている回路部品の実装面積により制約を受ける為、小型のアンテナ素子を狭隣接な実装で複数並べたアンテナアレイ構造体を実現することは困難である。

　そこで、本開示の目的は、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体を提供することである。

　本開示の第１態様によれば、第１表面と、第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有するアンテナ基板と、アンテナ基板の第１表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、アンテナ基板の第２表面に形成され、複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、アンテナ基板の第２表面から離れて配置され、アンテナ基板の第２表面と交差する方向に延び、第３表面と、第３表面の反対側に位置する第４表面とを有する電源制御基板と、アンテナ基板の第２表面の側であって、電源制御基板の第３表面又は第４表面のうち少なくとも一方の側に配置され、給電電極と電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、を備え、電源制御基板は、接続端子を含み、接続部材は、絶縁性を有する本体部と、本体部の表面に形成された電極部と、電極部と給電電極とを金属接合によって接合する第１接合部と、電極部と接続端子とを金属接合によって接合する第２接合部と、を含む、アンテナ構造体を提供する。

　この態様によれば、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体を提供することができる。

　本開示の第２態様によれば、接続部材は、電源制御基板の第３表面の側に配置される第１接続部材と、電源制御基板の第４表面の側に配置され、第１接続部材と間隙を隔てて対向する第２接続部材と、を含み、電源制御基板の端部は、間隙に配置されている、第１態様に記載のアンテナ構造体を提供する。

　本開示の第３態様によれば、第１接続部材と第２接続部材との並ぶ方向における間隙の幅をＬとし、電源制御基板の厚さをＴとした場合、（Ｔ＋０．０５ｍｍ）＜Ｌ＜（Ｔ＋１ｍｍ）を満たす、第２態様に記載のアンテナ構造体を提供する。

　本開示の第４態様によれば、接続部材は、前記複数のパッチアンテナ素子の配列される方向に沿って配置されている、第１又は第２態様に記載のアンテナ構造体を提供する。

　本開示の第５態様によれば、接続部材の本体部は、樹脂素材で構成され、樹脂素材は、ＬＣＰと、ＰＰＡと、ＡＢＳと、ＰＥＥＫと、ＰＣとのうちのいずれか１つを含む、第１又は第２態様に記載のアンテナ構造体を提供する。

　本開示の第６態様によれば、第１接合部の組成と第２接合部の組成とが異なる、第１又は第２態様に記載のアンテナ構造体を提供する。

　本開示の第７態様によれば、第１又は第２態様に記載のアンテナ構造体を複数備え、複数のパッチアンテナ素子は、アンテナ基板の第１表面において、第１方向に沿って配列され、複数のアンテナ構造体は、第１方向と直交する第２方向に沿って配列されている、アンテナアレイ構造体を提供する。

　本開示の第８態様によれば、複数のアンテナ構造体の配列の方向において、隣接するアンテナ基板の隣り合う端面間の間隔は、０ｍｍより大きく１０ｍｍ以下である、第７態様に記載のアンテナアレイ構造体を提供する。

　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

　本発明の実施の形態１に係るアンテナ構造体、アンテナアレイ構造体、及びその製造方法について、図１乃至図１０を参照しながら説明する。添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供するものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。なお、図面において実質的に同一の部材については、同一の符号を付している。

　《実施の形態１》
　（実施例１のアンテナ構造体の構成）
　本開示の実施の形態１に係るアンテナ構造体の全体構成について、図１乃至図３を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体２１の構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。図２は、実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体２１の構成の一例を示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体２１の構成の一例を示すＹ－Ｚ平面における正面図である。

　図１に示すように、本実施の形態に係るアンテナ構造体２１は、アンテナ基板１と、電源制御基板６と、接続部材１１Ａとを備えている。本実施の形態では、アンテナ基板１は、Ｘ－Ｙ平面と平行に配置され、電源制御基板６は、アンテナ基板１のＸ－Ｙ平面に平行する上表面（図示＋Ｚ側の表面）から離れて配置され、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延びることができる。図１－３に示す実施の形態では、電源制御基板６は、アンテナ基板１と直交するＹ－Ｚ平面に平行して延びている。接続部材１１Ａは、電源制御基板６のＹ－Ｚ平面と平行に延びる図示＋Ｘ側の表面６Ｂの側に配置され、アンテナ基板１と電源制御基板６とを接続している。接続部材１１Ａの構成については、後段において詳述する。なお、本明細書では、アンテナ基板１のＸ－Ｙ平面に平行する図示－Ｚ側の表面を、「下表面」又は「第１表面」といい、その反対側の表面（図示＋Ｚ側の表面）を、「上表面」又は「第２表面」という。また、電源制御基板６のＹ－Ｚ平面に平行する図示－Ｘ側の表面６Ａを、「第３表面」といい、その反対側の表面６Ｂ（図示＋Ｘ側の表面）を、「第４表面」という。

　アンテナ基板１は、本実施の形態において、パナソニック製の多層基板材料「ＭＥＧＴＲＯＮ７」が基材として用いられている。「ＭＥＧＴＲＯＮ７」は低伝送損失特性を有する多層基板材料である。これを用いて、高効率なアンテナ性能を実現するとともに、自由度の高い基板設計を行うことができる。しかしながら、アンテナ基板１は、「ＭＥＧＴＲＯＮ７」に限定するものではなく、例えば、その他のガラスエポキシ素材やセラミック素材であってもよい。また、アンテナ基板１の形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、図２－３に示すように、アンテナ基板１は、Ｘ－Ｙ平面において矩形状を有し、図示Ｘ方向の幅が３ｍｍ、Ｙ方向の長さが２２ｍｍ、Ｚ方向の厚みが０．８ｍｍで作製されている。

　図２に示すように、アンテナ基板１の下表面（第１表面）には、複数のパッチアンテナ素子２が図示Ｙ方向に沿って配列されている。本実施の形態では、パッチアンテナ素子２は、厚み１８μmの銅箔で構成され、寸法が２ｍｍ×２ｍｍの矩形状を有している。また、本実施の形態では、図２に示すように、アンテナ構造体２１は、７個の矩形状のパッチアンテナ素子２を備え、これらのパッチアンテナ素子２は、図示Ｙ方向に沿って直線状に１ｍｍ間隔の等間隔で配列されている。このように、複数のパッチアンテナ素子２を、矩形状のアンテナ基板１の長手方向（図示Ｙ方向）に沿って直線状に配列することによって、コンパクトなアンテナ構造体を構成することができる。

　なお、本開示は、アンテナ構造体に含まれるパッチアンテナ素子の形状、数、又は配列の間隔等を限定しない。パッチアンテナ素子２は、例えば、円形状等の他の形状であってもよく、アンテナ構造体２１を構成するパッチアンテナ素子の数は、アンテナ構造体の用途に応じて設けられてもよい。更に、複数のパッチアンテナ素子２は、等間隔に配列されてもよく、異なる間隔に配列することもできる。

　図１及び図３に示すように、アンテナ基板１のパッチアンテナ素子２が配置されている表面の反対側の上表面（第２表面）には、複数の給電電極３が配置されている。給電電極３は、例えば、スルーホールによって複数のパッチアンテナ素子２と導通され、パッチアンテナ素子２に給電するために用いられる。本実施の形態では、図３に示すように、給電電極３は、アンテナ基板１の上表面において、下表面におけるパッチアンテナ素子２の配列に対向して、図示Ｙ方向に沿って配列された複数個の電極を含む。これによって、給電電極３は、複数のパッチアンテナ素子２の各々に対し、別々に給電することができる。また、給電電極３に含まれる個々の電極がパッチアンテナ素子２の配列方向に沿って配列することによって、よりコンパクトなアンテナ構造体を構成することができる。

　電源制御基板６は、例えば、両面プリント基板に、信号回路や給電回路を構成する回路部品（図示せず）を実装して構成することができる。電源制御基板６は、接続端子７を有し、本実施の形態では、接続端子７は、図示Ｙ方向に沿って設けられた複数の端子を含む。複数の端子のそれぞれは、接続部材１１Ａの電極部５Ａ（後段に説明する）及び給電電極３を通して、パッチアンテナ素子２のそれぞれに電気的に接続されている。これによって、電源制御基板６は、各々のパッチアンテナ素子２に所定の励振振幅位相分布を与え、アンテナ構造体２１の所望の放射指向性を実現することができる。電源制御基板６は、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延びるように配置することができる。本実施の形態では、電源制御基板６は、パッチアンテナ素子２の配列方向と平行して、Ｙ－Ｚ平面に配置されている。これによって、アンテナ構造体を更にコンパクトに構成することができる。

　電源制御基板６の形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、図示のように、電源制御基板６は、パッチアンテナ素子２の配列方向に平行するＹ－Ｚ平面に配置され、Ｙ－Ｚ平面において矩形状を有している。また、本実施の形態では、電源制御基板６は、図示Ｙ方向の長さが２２ｍｍ、Ｚ方向の長さが２５ｍｍ、Ｘ方向の厚みが１．６ｍｍで作製されている。

　実施例１のアンテナ構造体２１において、アンテナ基板１と電源制御基板６とは、接続部材によって接続されている。以下、図１－３に併せ、更に図４Ａ－４Ｃを参照し、実施例１及び変形例に係る接続部材の構成について説明する。図４Ａは、実施例１に係るアンテナ構造体２１の接続部材１１Ａの構成の一例を示す図１の部分Ａの拡大図である。図４Ｂは、実施例１の変形例に係る接続部材１１Ｂの構成の一例を示す図である。図４Ｃは、実施例１の変形例に係る接続部材１１Ｃの構成の他の一例を示す図である。

　（接続部材の構成）
　実施例１のアンテナ構造体２１の接続部材１１Ａは、電源制御基板６の第３表面６Ａと第４表面６Ｂとのうちのいずれか一方の側に配置することができる。実施例１に係る接続部材１１Ａは、絶縁性を有する本体部４と、本体部４の表面に形成された電極部５Ａと、第１接合部８と、第２接合部９と、によって構成されている。第１接合部８は、電極部５Ａと給電電極３とを接合し、第２接合部９は、電極部５Ａと電源制御基板の接続端子７とを接合している。また、第１接合部８と第２接合部９とは、ともに金属接合により構成されている。このように、接続部材１１Ａは、電源制御基板６と給電電極３とを、電気的接続するとともに、機械的に接合させることで、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延びている電源制御基板６を支持することができる。なお、図４Ｂ、４Ｃに示す実施例１の変形例に係る接続部材１１Ｂ，１１Ｃは、電極部５Ｂ，５Ｃの形態において接続部材１１Ａと異なり、他の構成は接続部材１１Ａと実質的に同一であって、同一の符号を付している。

　接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの形状及び寸法は、用途に応じて作製することができる。本実施の形態では、接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは、アンテナ基板１の下表面のパッチアンテナ素子２の配列方向に沿って配置され、長手方向が図示Ｙ方向に延びる直方体の外形を有し、Ｙ－Ｚ平面と平行に配置された電源制御基板６と平行に配置されている。これによって、コンパクトなアンテナ構造体２１を構成することができる。

　接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの本体部４は、本実施の形態では、図示Ｘ方向の幅Ｗｃが２．５ｍｍ、Ｚ方向の高さＨｃが３．０ｍｍ、Ｙ方向の長さＬｃ（図３に示す）が２２ｍｍで作製されている。なお、本実施の形態では、電源制御基板６と接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの本体部４とは、Ｙ方向において概ね同一の長さを有するように作製されているが、本開示は、これに限定されない。電源制御基板６と本体部４とは、Ｙ方向において異なる長さを有してもよい。

　図４Ａ－４Ｃに示すように、これに限定されないが、本実施の形態では、電源制御基板６の端部６ａ付近に、接続端子７が配置されている。電源制御基板６の接続端子７が、電源制御基板６の第４表面６Ｂに設けられ、当該接続端子７が、第２接合部９によって、第４表面６Ｂの側に配置された接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接合されることによって、電源制御基板６を保持することができる。なお、電源制御基板６は、第４表面６Ｂに接続端子７が設けられ、第４表面６Ｂの側において、第２接合部９によって接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接続するものに限定されない。例えば、接続端子７が、電源制御基板６の第３表面６Ａに設けられ、第３表面６Ａの側において、第２接合部９によって接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに接続してもよい。

　電源制御基板６の端部６ａは、アンテナ基板１の上面１ａと接して配置されてもよく、上面１ａから所定の距離を離れて配置されてもよい。本実施の形態では、図４Ａ－４Ｃに示すように、電源制御基板６の端部６ａは、アンテナ基板１の上面１ａから距離ｄだけ離れて配置されている。距離ｄは、例えば、０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であってもよい。電源制御基板６を、アンテナ基板１の上面１ａから離れて配置することによって、電源制御基板６とアンテナ基板１との間に空気が流れる経路を確保することができる。これによって、電源制御基板６に搭載される電子部品から発せられる熱を散熱させ、電子部品の発熱による電源制御基板６又はアンテナ基板１の温度上昇を抑制することができる。

　接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの本体部４は、絶縁性を有する樹脂素材で構成されている。本実施の形態では、本体部４は、誘電率が４．３、誘電正接が０．０１５のＬＣＰ（液晶ポリマー）を用いているが、これに限定されるものではなく、ＬＣＰ（液晶ポリマー）と、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）と、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）と、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）と、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）とのうちのいずれか１つを含むことができる。

　接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、本体部４の表面の全体又は任意の一部に形成することができる。本実施の形態において、例えば、図４Ａに示す実施例１に係る電極部５Ａは、本体部４の上表面４ｂと、下表面４ａの一部と、電源制御基板６に対向する内側の面４Ａの一部と、電源制御基板６の反対側に面する外側の面４Ｂとにおいて形成されている。図４Ｂに示す実施例１の変形例に係る電極部５Ｂは、本体部４の上表面４ｂと、下表面４ａの一部と、内側の面４Ａとにおいて形成されている。更に、図４Ｃに示す実施例１の変形例に係る電極部５Ｃは、本体部４の下表面４ａの一部と、内側の面４Ａの一部とにおいて形成されている。なお、接続部材の電極部はこれらの形態に限定されることなく、用途に応じて、図４Ａ－４Ｃに示す例と更に異なる形態で形成されてもよい。

　本実施の形態では、電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、メッキ法によって、厚さ１０μｍの銅（Ｃｕ）と、厚さ０．２μｍのニッケル（Ｎｉ）と、厚さ０．０５μｍの金（Ａｕ）とを順次に形成されている。電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、メッキ法により形成したものに限定されることなく、導電性樹脂の印刷やディスペンス塗布等、その他の素材又は工法により形成されてもよい。

　電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃと給電電極３とを接合する第１接合部８と、電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃと電源制御基板の接続端子７とを接合する第２接合部９とは、ともに金属接合により構成されている。これによって、第１接合部８と第２接合部９とは、電気伝導性と機械的強度との両方を備えることができる。本実施の形態では、第１接合部８は、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ組成のはんだを用いて構成され、第２接合部９は、Ｓｎ－Ｂｉ系はんだを用いて構成されている。なお、第１接合部８と第２接合部９とを構成する金属接合材は、これに限定されるものではなく、例えば、ＡｇやＣｕなどの導電性ペースト、又はその他の接合材料を用いてもよい。更に、第１接合部８と第２接合部９とは、異なる組成を有する金属接合材により構成することができる。これについて、後段において詳述する。

　（実施例２のアンテナ構造体の構成）
　本開示の実施の形態１に係る実施例２のアンテナ構造体の構成について、図５乃至図６Ｃを参照して説明する。図５は、実施の形態１に係る実施例２のアンテナ構造体２１ａの構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。図６Ａは、実施例２に係るアンテナ構造体２１ａの接続部材の構成の一例１１ａを示す図５の部分Ｂの拡大図である。図６Ｂは、実施例２の変形例に係る接続部材の構成の一例１１ｂを示す図である。図６Ｃは、実施例２の変形例に係る接続部材の構成の他の一例１１ｃを示す図である。

　図５に示す実施例２のアンテナ構造体２１ａは、アンテナ基板１と、電源制御基板６と、接続部材１１ａとを備えている。本実施の形態では、アンテナ基板１は、Ｘ－Ｙ平面と平行に配置され、電源制御基板６は、アンテナ基板１のＸ－Ｙ平面に平行する上表面（図示＋Ｚ側の表面）から離れて配置され、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延び、図示Ｙ－Ｚ平面と平行に配置されている。接続部材１１ａは、アンテナ基板１の上表面側に配置され、アンテナ基板１と電源制御基板６とを接続している。図示のように、実施例２のアンテナ構造体２１ａにおいて、接続部材１１ａは、電源制御基板６の第３表面６Ａ側に配置された第１接続部材１１Ａ１と、第４表面６Ｂの側に配置され、第１接続部材１１Ａ１と間隙を隔てて対向する第２接続部材１１Ａ２とを含む点において、図１に示した実施例１のアンテナ構造体２１と異なる。

　アンテナ構造体２１ａの接続部材１１ａの第１接続部材１１Ａ１と第２接続部材１１Ａ２とのそれぞれは、絶縁性の本体部４と、本体部４の表面に形成された電極部５Ａと、第１接合部８と、第２接合部９と、によって構成されている。第１接合部８は、電極部５Ａと給電電極３とを接続し、第２接合部９は、電極部５Ａと電源制御基板の接続端子７とを接続している。また、第１接合部８と第２接合部９とは、ともに金属接合により構成されている。このように、接続部材１１ａは、電源制御基板６と給電電極３とを、電気的接続するとともに、機械的に接合させることで、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延びている電源制御基板６を支持することができる。

　図６Ａに示すように、接続部材１１ａの第１接続部材１１Ａ１と第２接続部材１１Ａ２とのそれぞれは、図４Ａに示す実施例１に係る接続部材１１Ａと実質的に同様に構成することができる。また、図６Ｂに示す実施例２の変形例に係る接続部材１１ｂの第１接続部材１１Ｂ１と第２接続部材１１Ｂ２とのそれぞれは、図４Ｂに示す実施例１の変形例に係る接続部材１１Ｂ実質的に同様に構成することができる。更に、図６Ｃに示す実施例２の変形例に係る接続部材１１ｃの第１接続部材１１Ｃ１と第２接続部材１１Ｃ２とのそれぞれは、図４Ｃに示す実施例１の変形例に係る接続部材１１Ｃと実質的に同様に構成することができる。以下、実施例２に係る接続部材１１ａの第１接続部材１１Ａ１及び第２接続部材１１Ａ２、並びに実施例２の変形例に係る接続部材１１ｂ及び１１ｃの第１接続部材１１Ｂ１，１１Ｃ１、及び第２接続部材１１Ｂ２，１１Ｃ２について、詳細の説明は省略する。

　図５－６Ｃに示すように、アンテナ構造体２１ａにおいて、電源制御基板６の端部６ａは、接続部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１接続部材と第２接続部材との間隙に配置されている。また、これに限定されないが、本実施の形態では、電源制御基板６の端部６ａ付近に、接続端子７が配置され、図示のように、接続端子７が、電源制御基板６のＹ－Ｚ平面と平行する第３表面６Ａと第４表面６Ｂとのそれぞれに設けられている。電源制御基板６の第３表面６Ａ及び第４表面６Ｂに設けられた接続端子７のそれぞれが、第２接合部９によって、接続部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１接続部材と第２接続部材とのそれぞれに接合されている。これによって、電源制御基板６を安定的に保持することができ、振動や衝撃に対して強い構造を持つアンテナ構造体２１を構成することができる。なお、電源制御基板６は、接続端子７が第３表面６Ａ及び第４表面６Ｂの両方に設けられ、第１接続部材と第２接続部材とのそれぞれに接続するものに限定されない。例えば、接続端子７が電源制御基板６の第３表面６Ａと第４表面６Ｂとのうちのいずれかに設けられ、第２接合部９によって、第１接続部材と第２接続部材とのうちの片方に接続されてもよい。

　本実施の形態では、接続部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１接続部材と第２接続部材とは、長手方向が図示Ｙ方向に延びる直方体の外形を有し、パッチアンテナ素子２の配列される方向に沿って配置されて、Ｙ方向に平行する間隙を構成している。電源制御基板６の端部６ａが当該間隙に配置されることで、コンパクトなアンテナ構造体２１ａを構成することができる。

　接続部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１接続部材と第２接続部材との間隙の寸法は、用途に応じて作製することができる。電源制御基板６の端部６ａを間隙内に配置するため、第１接続部材と第２接続部材との並ぶ方向における間隙の幅Ｌは、少なくとも電源制御基板６の厚さＴよりも大きい。例えば、図示Ｘ方向における間隙の幅Ｌと、電源制御基板６の厚さＴとが、（Ｔ＋０．０５ｍｍ）＜Ｌ＜（Ｔ＋１ｍｍ）を満たすように構成することができる。本実施の形態では、図示Ｘ方向において、間隙の幅Ｌが２ｍｍで、電源制御基板６の厚さＴが１．６ｍｍで作製されている。また、図示のように、実施例２係るアンテナ構造体２１ａは、実施例１係るアンテナ構造体２１と同様に、電源制御基板６の端部６ａが、アンテナ基板１の上面１ａから距離ｄだけ離れて配置されている。これによって、電源制御基板６とアンテナ基板１との間に空気が流れる経路が確保され、電源制御基板６に搭載されている電子部品の発熱による電源制御基板６又はアンテナ基板１の温度上昇を抑制することができる。

　実施例２係る接続部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃの第１接続部材と第２接続部材との本体部４と、電極部５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、第１接合部８と、第２接合部９とは、前述した実施例１係る接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと実質的に同様な構成、寸法、工法等によって作製することができる。ここでは、詳細な説明を省略する。

　このように、Ｘ－Ｙ平面と平行に配置されたアンテナ基板１と、アンテナ基板１の上表面と交差する方向に延びる電源制御基板６とを、接続部材１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ又は１１ａ，１１ｂ，１１ｃで接続することによって、本開示の実施の形態１に係るアンテナ構造体２１，２１ａが構成されている。

　このような構成によれば、パッチアンテナ素子２と、信号回路や給電回路を構成する回路部品が実装されている電源制御基板６とは、互いに交差する方向に配置されるため、例えば、信号回路や給電回路を構成する回路部品の実装面積により、アンテナ素子の配置が制約されることなく、アンテナ装置の小型化を容易にするアンテナ構造体２１，２１ａを提供することができる。

　次に図７乃至図１０を参照して、実施の形態１に係るアンテナアレイ構造体の構成について説明する。

　（アンテナアレイ構造体の構成）
　図７は、実施の形態１に係るアンテナアレイ構造体２２の構成の一例を示すＸ－Ｚ平面における端面図である。図８は、実施の形態１に係るアンテナアレイ構造体２２の構成の一例を示す斜視図である。図９は、実施の形態１に係るアンテナアレイ構造体２２の構成の一例を示すＸ－Ｙ平面における平面図である。

　図７－９に示すように、アンテナアレイ構造体２２は、実施の形態１に係る実施例１のアンテナ構造体２１を複数備えて構成されている。各々のアンテナ構造体２１の複数のパッチアンテナ素子２は、本実施の形態では、アンテナ基板の下表面（第１表面）において、図示Ｙ方向に沿って配列されている。また、複数のアンテナ構造体２１は、パッチアンテナ素子２の配列の方向に直交する方向、本実施の形態では、図示Ｘ方向に沿って配列されている。このように、マトリックス状に配置されたパッチアンテナ素子２のアレイを備えるアンテナアレイ構造体２２が構成されている。

　アンテナアレイ構造体２２を構成するアンテナ構造体２１の数は、アンテナアレイ構造体の用途に応じて設けることができる。本実施の形態では、図８－９に示すように、アンテナアレイ構造体２２は、６つのアンテナ構造体２１を備え、各々のアンテナ構造体２１が７つのパッチアンテナ素子２を備えるように構成されている。このように構成されたアンテナアレイ構造体２２は、７×６個のパッチアンテナ素子２を有している。例えば、ｍ個のアンテナ構造体２１を設け、それぞれのアンテナ構造体２１がｎ個のパッチアンテナ素子２を備える場合、ｎ×ｍ個のパッチアンテナ素子２を含むアンテナアレイ構造体２２が構成される。多数のパッチアンテナ素子を含むアンテナアレイ構造体を利用することによって、大容量通信が実現可能となる。

　アンテナアレイ構造体２２において、各々のアンテナ構造体２１が等間隔に配列されてもよく、異なる間隔に配列することもできる。本実施の形態では、図７－９に示すように、６つのアンテナ構造体２１が配列されたＸ方向において、個々のアンテナ基板１が等間隔に配置されている。また、これに限定されないが、本実施の形態では、アンテナアレイ構造体２２を構成する各々のアンテナ構造体２１は、Ｘ－Ｙ平面において矩形状のアンテナ基板１を備えている。アンテナ構造体２１の配列の方向（本実施の形態では、図示Ｘ方向）において、隣接するアンテナ基板１の隣り合う端面間の間隔Ｓが０．５ｍｍで構成されている。間隔を設けてアンテナ基板１を配列することによって、各々のアンテナ構造体２１の電源制御基板６に実装されている回路部品が発する熱を散熱させ、回路部品の発熱による電源制御基板６の温度上昇を抑制することができる。アンテナ構造体２１の配列の方向において、隣接するアンテナ基板１の隣り合う端面間の間隔Ｓは、例えば、０ｍｍより大きく１０ｍｍ以下であってもよい。

　本開示によるアンテナ構造体２１の構成によれば、パッチアンテナ素子２と、信号回路や給電回路を構成する回路部品が実装されている電源制御基板６とは、互いに交差する方向に配置されている。そのため、アンテナアレイ構造体２２において、複数のアンテナ構造体２１を配置するとき、例えば、電源制御基板６、又は電源制御基板６に実装されている回路部品により、間隔Ｓが制約されることなく、複数のアンテナ構造体２１を配列することができる。従って、各々のアンテナ構造体のパッチアンテナ素子２が狭隣接でマトリクス上に並んだアンテナアレイ構造体２２を構成することができ、これによって、小型のアンテナアレイ装置を提供することが可能となる。

　同様に、複数の実施例２に係るアンテナ構造体２１ａを用いて、アンテナアレイ構造体を構成することもできる。図１０は、実施の形態１に係る実施例２のアンテナ構造体２１ａによるアンテナアレイ構造体２２ａの構成の一例を示す斜視図である。また、アンテナ構造体２１，２１ａの各変形例に係る接続部材も、当然にアンテナアレイ構造体の構成に適用可能である。ここでは、詳細な説明を省略する。

　アンテナアレイ構造体は、更に筐体と組み立てることによってアンテナユニットを構成することができる。アンテナユニットの構成について、図１１乃至１４を参照して説明する。

　（アンテナユニットの構成）
　図１１は、図７のアンテナアレイ構造体２２と筐体１２ａとを組み立てたアンテナユニットの構成の一例２３ａを示す斜視図である。図１２は、図７のアンテナアレイ構造体２２と筐体１２ａ，１２ｂとを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例２３ｂを示す斜視図である。

　図１１に示すアンテナユニット２３ａは、アンテナアレイ構造体２２の複数の電源制御基板６のアンテナ基板１に近接の端部６ａの反対側の端部６ｂ（図示＋Ｚ側の上端部）を、筐体１２ａに取り付けて構成されている。図１２に示すアンテナユニット２３ｂは、アンテナアレイ構造体２２の複数の電源制御基板６の端部６ｂが筐体１２ａに取り付けられている。更に、アンテナアレイ構造体２２の配列方向（図示Ｘ方向）に沿って、個々の電源制御基板６の端部６ａと端部６ｂとを接続する両側の部分６ｃ，６ｄのうちの片方又は両方（図示せず）を、筐体１２ｂに取り付けて構成することができる。

　また、図１３は、図１０のアンテナアレイ構造体２２ａと筐体１２ａとを組み立てたアンテナユニットの構成の一例２４ａを示す斜視図である。図１４は、図１０のアンテナアレイ構造体２２ａと筐体１２ａ，１２ｂとを組み立てたアンテナユニットの構成の他の一例２４ｂを示す斜視図である。アンテナユニット２４ａ，２４ｂは、アンテナユニット２３ａ，２３ｂと実質的に同様に構成することができる。ここでは、詳細な説明を省略する。

　アンテナユニットは、アンテナアレイ構造体と筐体とを組み立てる構成によって、アンテナアレイ構造体の強度を確保することができ、組立性を向上させることができる。

　次に図１５乃至図１６Ｆを参照して、アンテナ構造体の製造工程について説明する。図１５は、アンテナ構造体２１の製造工程の一例を示すフローチャートである。図１６Ａ－１６Ｆは、実施の形態１に係るアンテナ構造体２１の製造工程の一例を示す模式図である。なお、アンテナ基板１にパッチアンテナ素子２の実装及び給電電極３の作製については、従来知られている工法を採用することができるため、以下の製造方法において説明を省略する。

　（アンテナ構造体の製造方法）
　図１５に示すように、アンテナ構造体２１の製造方法は、ステップＳ１からステップＳ６の工程を含むことができる。以下に、図１６Ａ－１６Ｆに示す模式図を参照しながらそれぞれの工程について説明する。

　（ステップＳ１）
　図１６Ａに示すように、アンテナ基板１の給電電極３上に、第１クリームはんだ１３を適用する。第１クリームはんだ１３は、例えば、Ｓｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕの組成を有するものを用いて、スクリーン印刷法を利用して供給することができる。スクリーン印刷に用いたメタルマスクは、例えば、厚み８０μｍのものを用いてもよい。なお、第１クリームはんだ１３の供給は、スクリーン印刷法に限定されるものではなく、ディスペンス法やインクジェット法等、その他の工法を用いて供給してもよい。

　（ステップＳ２）
　図１６Ｂに示すように、ステップＳ１で第１クリームはんだ１３が適用されたアンテナ基板１に、接続部材１１Ａを配置する。ここでは、複数の表面電極を含む電極部５Ａが本体部４に形成された接続部材１１Ａを用いて、電極部５Ａの表面電極のそれぞれとアンテナ基板１に形成された給電電極３のそれぞれとが対応するように、接続部材１１Ａをアンテナ基板１に対して位置決めして取り付ける。図１６Ｂに示す実施の形態では、接続部材１１Ａは、長手方向が図示Ｙ方向に沿って配置されている。

　（ステップＳ３）
　図１６Ｃに示すように、電極部５Ａと給電電極３とを接合する第１接合部８を形成する。ここでは、ステップＳ２で得られた、接続部材１１Ａが配置されたアンテナ基板１に対して、例えば、ピーク温度２４０℃の加熱リフロー処理を行い、第１クリームはんだ１３を溶融、凝固させて、アンテナ基板１の給電電極３と接続部材１１Ａの電極部５Ａとを接合する第１接合部８を、金属接合として形成する。

　（ステップＳ４）
　次に、図１６Ｄに示すように、電源制御基板６を位置決めする。ここでは、複数の端子を含む接続端子７を備えている電源制御基板６を用いることができる。図１６Ｄに示す実施の形態では、電源制御基板６が配置されているＹ－Ｚ平面において、ステップＳ３で得られたアンテナ基板１に対して、電源制御基板６の出力端子のそれぞれと接続部材１１Ａの電極部５Ａの表面電極のそれぞれとが対応するように、電源制御基板６を位置決めする。

　（ステップＳ５）
　次に、図１６Ｅに示すように、電源制御基板６の接続端子７のそれぞれと接続部材１１Ａの電極部５Ａの表面電極のそれぞれとの接点に、第２クリームはんだ１４を適用する。ここでは、ステップＳ４で得られた、電源制御基板６が位置決めされたアンテナ基板１に対して、例えば、ディスペンス法を用いて、第２クリームはんだ１４を供給することができる。

　第２クリームはんだ１４は、後続の加熱リフロー処理（後段のステップＳ６）により、接続端子７と電極部５Ａとを接合する第２接合部９を形成する。後続の加熱リフロー処理時に、第１接合部８を構成する第１クリームはんだ１３が処理中の熱伝導により再溶融する場合がある。これを防ぐ為に、第１接合部と前記第２接合部とは、異なる組成を有する金属接合材により構成することができる。例えば、第２クリームはんだ１４は、第１クリームはんだ１３よりも低い融点を有する。例えば、Ｓｎ－Ｂｉの組成のものを第２クリームはんだ１４として用いることができる。なお、第２クリームはんだ１４は、Ｓｎ－Ｂｉ系の組成に限定されるものではなく、第１クリームはんだ１３よりも融点が低い組成であれば適用できる。

　また、必ずしも融点が第１クリームはんだ１３の融点よりも低いものを第２クリームはんだ１４の組成とする必要はない。例えば、製造工程により、熱伝導による第１クリームはんだ１３の再溶融が発生しない場合、第２クリームはんだ１４は、第１クリームはんだ１３と同じ融点（組成）を有する材料であってもよい。

　（ステップＳ６）
　次に、図１６Ｆに示すように、接続端子７と電極部５Ａとを接合する第２接合部を形成する。ここでは、ステップＳ５で得られた、第２クリームはんだ１４が適用されたアンテナ基板１に対して、例えば、ピーク温度１８０℃の加熱リフロー処理を行い、第２クリームはんだ１４を溶融、凝固させて、電源制御基板６の接続端子７と接続部材１１Ａの電極部５Ａとを接合する第２接合部９を、金属接合として形成する。

　以上の工程によって、アンテナ構造体２１を製造することができる。なお、上記Ｓ１からＳ６を経てアンテナ構造体２１を製造する方法はあくまで一例であり、アンテナ構造体２１の製造は、この方法に限定されるものではない。また、上記アンテナ構造体２１の製造工程において、用いられる材料又は作製条件も一例であり、上述した内容に限定されるものではない。

　上記実施の形態において、パッチアンテナ素子が平面状に配列されたアンテナ構造体を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、アンテナ構造体は、曲面状に配列されたパッチアンテナ素子により構成されてもよい。

　また、上記実施の形態において、同様な構成を有するアンテナ構造体により構成されたアンテナアレイ構造体を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、アンテナアレイ構造体は、互いに異なる構成を有するアンテナ構造体を含むことができる。

　以上のように、本開示における技術の例示としての実施の形態を説明するために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。したがって、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。そのような変更、及び異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

　本開示は、アンテナ構造体やアンテナアレイ構造体を含むアンテナ装置に適用可能である。

　　　１　　アンテナ基板
　　　２　　パッチアンテナ素子
　　　３　　給電電極
　　　４　　接続部材の本体部
　　　５Ａ，５Ｂ，５Ｃ　　接続部材の電極部
　　　６　　電源制御基板
　　　７　　接続端子
　　　８　　第１接合部
　　　９　　第２接合部
　　１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ　　接続部材
　　１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　　接続部材
　　１２ａ，１２ｂ　筐体
　　１３　　第１クリームはんだ
　　１４　　第２クリームはんだ
　　２１，２１ａ　　アンテナ構造体
　　２２，２２ａ　　アンテナアレイ構造体
　　２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ　　アンテナユニット

Claims

　第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有するアンテナ基板と、
　前記アンテナ基板の前記第１表面に配列される複数のパッチアンテナ素子と、
　前記アンテナ基板の前記第２表面に形成され、前記複数のパッチアンテナ素子の各々に電気的に接続される給電電極と、
　前記アンテナ基板の前記第２表面から離れて配置され、前記アンテナ基板の前記第２表面と交差する方向に延び、第３表面と、前記第３表面の反対側に位置する第４表面とを有する電源制御基板と、
　前記アンテナ基板の前記第２表面の側であって、前記電源制御基板の前記第３表面又は前記第４表面のうち少なくとも一方の側に配置され、前記給電電極と前記電源制御基板とを電気的に接続する接続部材と、
　を備え、
　前記電源制御基板は、接続端子を含み、
　前記接続部材は、
　　絶縁性を有する本体部と、
　　前記本体部の表面に形成された電極部と、
　　前記電極部と前記給電電極とを金属接合によって接合する第１接合部と、
　　前記電極部と前記接続端子とを金属接合によって接合する第２接合部と、
　を含む、
　アンテナ構造体。
　前記接続部材は、
　　前記電源制御基板の前記第３表面の側に配置される第１接続部材と、
　　前記電源制御基板の前記第４表面の側に配置され、前記第１接続部材と間隙を隔てて対向する第２接続部材と、
　を含み、
　前記電源制御基板の端部は、前記間隙に配置されている、
　請求項１に記載のアンテナ構造体。
　前記第１接続部材と前記第２接続部材との並ぶ方向における前記間隙の幅をＬとし、前記電源制御基板の厚さをＴとした場合、（Ｔ＋０．０５ｍｍ）＜Ｌ＜（Ｔ＋１ｍｍ）を満たす、
　請求項２に記載のアンテナ構造体。
　前記接続部材は、前記複数のパッチアンテナ素子の配列される方向に沿って配置されている、
　請求項１又は２に記載のアンテナ構造体。
　前記接続部材の本体部は、樹脂素材で構成され、
　前記樹脂素材は、ＬＣＰと、ＰＰＡと、ＡＢＳと、ＰＥＥＫと、ＰＣとのうちのいずれか１つを含む、
　請求項１又は２に記載のアンテナ構造体。
　前記第１接合部の組成と前記第２接合部の組成とが異なる、
　請求項１又は２に記載のアンテナ構造体。
　請求項１又は２に記載の前記アンテナ構造体を複数備え、
　前記複数のパッチアンテナ素子は、前記アンテナ基板の前記第１表面において、第１方向に沿って配列され、
　複数の前記アンテナ構造体は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列されている、
　アンテナアレイ構造体。
　複数の前記アンテナ構造体の配列の方向において、隣接する前記アンテナ基板の隣り合う端面間の間隔は、０ｍｍより大きく１０ｍｍ以下である、
　請求項７に記載のアンテナアレイ構造体。