(57)【要約】【課題】広帯域化と製造コストの低減が可能なアンテナ装置及び無線通信装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、第１アンテナ素子と、第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備える。第１アンテナ素子は、第１ガラス基板と、第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有する。第２アンテナ素子は、第２ガラス基板と、第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有する。第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して第２パッチアンテナと向かい合う。【選択図】図１
2020127079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備え、
前記第１アンテナ素子は、
第１ガラス基板と、
前記第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有し、
前記第２アンテナ素子は、
第２ガラス基板と、
前記第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有し、
前記第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第２パッチアンテナと向かい合う、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１ガラス基板及び前記第２ガラス基板はそれぞれ透光性を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第１アンテナ素子は、前記第１ガラス基板に設けられた第１位置合わせマークを有し、
第２アンテナ素子は、前記第２ガラス基板に設けられた第２位置合わせマークを有し、
前記第１位置合わせマークと前記第２位置合わせマークとが平面視で重なる、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
第１アンテナ素子は、
前記第１パッチアンテナに接続する第１給電点と、
前記第１給電点から離れた位置で前記第１パッチアンテナに接続する第２給電点とを有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１給電点と前記第２給電点は、互いに同じ大きさのインピーダンスに接続される、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１ガラス基板は、
前記第１ガラス基板を挟んで前記第１パッチアンテナの反対側に設けられ、任意の電位に固定される導体層を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１ガラス基板は、
前記空隙として、前記第２ガラス基板と向かい合う面側に設けられた第１凹部を有し、
前記第１凹部の底面に前記第１パッチアンテナが設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１凹部の内側面と前記第１凹部の底面との境界部が丸みを有する、請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第２ガラス基板は、
前記空隙として、前記第１ガラス基板と向かい合う面側に開口した第２凹部を有し、
前記第２凹部の底面の反対側に前記第２パッチアンテナが設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記第２ガラス基板は、前記第２凹部の底面に設けられた凸部を有する、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記第２凹部の内側面と前記第２凹部の底面との境界部が丸みを有する、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
前記第２凹部を複数有し、
複数の前記第２凹部のアスペクト比は３以上８以下である、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記第１ガラス基板の厚さと前記第２ガラス基板の厚さは、それぞれ０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記第１アンテナ素子は、
前記第１ガラス基板に設けられた線状アンテナ、を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
アンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続される無線通信回路と、を備え、
前記アンテナ装置は、
第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備え、
前記第１アンテナ素子は、
第１ガラス基板と、
前記第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有し、
前記第２アンテナ素子は、
第２ガラス基板と、
前記第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有し、
前記第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第２パッチアンテナと向かい合う、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッチアンテナを用いたアンテナ装置として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示されたアンテナ装置は、空洞部の底面にパッチアンテナがパターニングされた第１の半導体基板と、空洞部の底面を含む空洞部開口側の一部あるいは全面をグランドとなる導体によって覆われた第２の半導体基板とを備え、これらの積層構造で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
広帯域化と製造コストの低減が可能なアンテナ装置が望まれている。
【０００５】
本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、広帯域化と製造コストの低減が可能なアンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、第１アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備え、前記第１アンテナ素子は、第１ガラス基板と、前記第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有し、前記第２アンテナ素子は、第２ガラス基板と、前記第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有し、前記第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第２パッチアンテナと向かい合う、アンテナ装置である。
【０００７】
これによれば、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとが空隙を介して積層された、キャビティ構造かつスタック構造（以下、キャビティ・スタック構造）のパッチアンテナが構成される。第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとの間の誘電率はガラス基板と空気層によって低く抑えられているため、アンテナ装置は、電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。また、ガラス基板はパネル化（大面積化）が可能であり、半導体基板と比べて、１枚の基板からより多くの第１アンテナ素子又は第２アンテナ素子を得ることができる。これにより、アンテナ装置の製造コストの低減が可能である。広帯域化と製造コストの低減が可能なアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の実施形態１に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、本開示の実施形態１に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す底面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す拡大断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の実施形態に係る第２アンテナ素子の構成例を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示の実施形態に係る第２アンテナ素子の構成例を示す平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本開示の実施形態１に係る第１アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本開示の実施形態１に係る第１アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本開示の実施形態１に係る第１アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示の実施形態１に係る第２アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本開示の実施形態１に係る第２アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本開示の実施形態１に係る第２アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】図７は、第１アンテナ素子に第２アンテナ素子を取り付ける工程を示す断面図である。
【図８】図８は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との位置合わせ方法の一例を示す平面図である。
【図９】図９は、本開示の実施形態１に係る無線通信回路の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本開示の実施形態２に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本開示の実施形態３に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態４に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本開示の実施形態５に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、本開示の実施形態５に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本開示の実施形態６に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本開示の実施形態７に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、本開示の実施形態８に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、本開示の実施形態８に係るアンテナ装置の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１０】
また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を９０°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、１８０°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
また、以下の説明では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Ｚ軸方向は、後述するアンテナ装置１の厚さ方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに直交する。また、以下の説明において、「平面視」とは、Ｚ軸方向から見ることを意味する。
また、本開示において、同一とは、完全に同一の場合だけでなく、実質的に同一の場合も含まれる。実質的に同一の場合として、例えば、両者に差異があっても、その差異は製造誤差の範囲内である場合が挙げられる。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本開示の実施形態１に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図２は、本開示の実施形態１に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。図２は、図１をＩＩ−ＩＩ’線を通るＸ−Ｚ平面で切断した断面を示している。図１及び図２に示すように、実施形態１に係る無線通信装置１００は、アンテナ装置１と、アンテナ装置１が実装された通信回路基板５とを備える。アンテナ装置１は、例えばミリ波領域の電波を送信又は受信するための装置である。ミリ波領域の電波とは、波長約１０ｍｍ以下の波長帯を持つ電波を意味する。
アンテナ装置１は、第１アンテナ素子１０と、第１アンテナ素子１０の一方の面側（例えば、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側）に配置される第２アンテナ素子２０と、を備える。第１アンテナ素子１０と、第２アンテナ素子２０は、接合材３０を介して互いに接合されている。接合材３０として、例えば接着剤又はハンダボールを用いることができる。また、アンテナ装置１と通信回路基板５も、図示しない接合材を介して互いに接合されている。
【００１２】
図３Ａは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す平面図である。図３Ｂは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す底面図である。図３Ｃは、本開示の実施形態に係る第１アンテナ素子の構成例を示す拡大断面図である。図３Ｃは、図３Ａの拡大図をＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ’線で切断した断面を示している。図２、図３Ａから図３Ｃに示すように、第１アンテナ素子１０は、第１ガラス基板１１と、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側に設けられた第１パッチアンテナ１３と、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に設けられた導体層１５と、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に設けられた端子層１７と、を備える。図２、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、導体層１５及び端子層１７は、第１ガラス基板１１を挟んで第１パッチアンテナ１３の反対側に設けられている。導体層１５と端子層１７は互いに離れており、電気的に接続されていない。
【００１３】
第１ガラス基板１１には、そのおもて面１１ａと裏面１１ｂとの間を貫く第１貫通孔１１Ｈ１と第２貫通孔１１Ｈ２とが設けられている。第１貫通孔１１Ｈ１と、第２貫通孔１１Ｈ２は、互いに離れている。第１貫通孔１１Ｈ１の一端側に第１パッチアンテナ１３が配置され、第１貫通孔１１Ｈ１の他端側に端子層１７が配置されている。同様に、第２貫通孔１１Ｈ２の一端側に第１パッチアンテナ１３が配置され、第２貫通孔１１Ｈ２の他端側に端子層１７が配置されている。端子層１７は、第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２に対して、それぞれ１つずつ設けられている。
【００１４】
第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２は、互いに同一の形状で、同一の寸法を有する。第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２の平面視による形状（以下、平面形状）は、例えば円形である。第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２のおもて面１１ａ側の直径をφａとし、裏面１１ｂ側の直径をφｂとしたとき、直径φａは直径φｂよりも小さい。一例を挙げると、φａは０．１ｍｍであり、φｂは０．１２５ｍｍである。第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側から第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２を形成することによって、φａ＜φｂとすることができる。
なお、第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２の各形状は上記に限定されない。例えば、第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２は、裏面１１ｂ側の直径φｂよりも、おもて面１１ａ側の直径φａの方が大きくてもよい。第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側から第１貫通孔１１Ｈ１及び第２貫通孔１１Ｈ２を形成することによって、φａ＞φｂとすることができる。
【００１５】
図３Ｃに示すように、第１貫通孔１１Ｈ１の内側面には接続層１８が設けられている。第１パッチアンテナ１３と端子層１７は、第１貫通孔１１Ｈ１の内側面に設けられた接続層１８を介して電気的に接続されている。同様に、第２貫通孔１１Ｈ２の内側面にも接続層１８が設けられている。第１パッチアンテナ１３と端子層１７は、第２貫通孔１１Ｈ２の内側面に設けられた接続層１８を介して電気的に接続されている。
【００１６】
第１パッチアンテナ１３、導体層１５、端子層１７及び接続層１８は、それぞれ銅（Ｃｕ）又はＣｕを主成分とするＣｕ合金などの導体で構成されている。または、第１パッチアンテナ１３、導体層１５、端子層１７及び接続層１８は、それぞれ複数種類の導体が積層された積層膜であってもよい。例えば図３Ｃに示すように、第１パッチアンテナ１３は、電解めっきで形成されたＣｕ層１３Ａと、無電解めっきで形成されたニッケル（Ｎｉ）層１３Ｂと、無電解めっきで形成された金（Ａｕ）層１３Ｃとで構成されている。Ｃｕ層１３Ａ、Ｎｉ層１３Ｂ及びＡｕ層１３Ｃは、第１ガラス基板１１側からこの順で積層されている。
【００１７】
同様に、導体層１５は、電解めっきで形成されたＣｕ層１５Ａと、無電解めっきで形成されたＮｉ層１５Ｂと、無電解めっきで形成されたＡｕ層１５Ｃとで構成されている。Ｃｕ層１５Ａ、Ｎｉ層１５Ｂ及びＡｕ層１５Ｃは、第１ガラス基板１１側からこの順で積層されている。
端子層１７は、電解めっきで形成されたＣｕ層１７Ａと、無電解めっきで形成されたＮｉ層１７Ｂと、無電解めっきで形成されたＡｕ層１７Ｃとで構成されている。Ｃｕ層１７Ａ、Ｎｉ層１７Ｂ及びＡｕ層１７Ｃは、第１ガラス基板１１側からこの順で積層されている。
接続層１８は、電解めっきで形成されたＣｕ層１８Ａと、無電解めっきで形成されたＮｉ層１８Ｂと、無電解めっきで形成されたＡｕ層１８Ｃとで構成されている。Ｃｕ層１８Ａ、Ｎｉ層１８Ｂ及びＡｕ層１８Ｃは、第１ガラス基板１１側からこの順で積層されている。
【００１８】
各層の厚さを例示すると、Ｃｕ層１３Ａ、１５Ａ、１７Ａ及び１８Ａはそれぞれ５．０μｍであり、Ｎｉ層１３Ｂ、１５Ｂ、１７Ｂ及び１８Ｂはそれぞれ３．０μｍであり、Ａｕ層１３Ｃ、１５Ｃ、１７Ｃ及び１８Ｃはそれぞれ０．３μｍである。
【００１９】
第１貫通孔１１Ｈ１に設けられた接続層１８と第１パッチアンテナ１３との接合部が、第１パッチアンテナ１３の第１給電点ＦＰ１である。第２貫通孔１１Ｈ２に設けられた接続層１８と第１パッチアンテナ１３との接合部が、第１パッチアンテナ１３の第２給電点ＦＰ２である。第１給電点ＦＰ１から離れた位置に第２給電点ＦＰ２が位置する。第１給電点ＦＰ１と第２給電点ＦＰ２は、互いに同じ大きさのインピーダンス（例えば、５０Ω）に接続されている。これにより、第１給電点ＦＰ１と第２給電点ＦＰ２は互いに共振する。
【００２０】
図３Ａに示すように、第１ガラス基板１１の平面形状は矩形である。第１パッチアンテナ１３の平面形状も矩形である。図３Ｂに示すように、端子層１７の平面形状は円形である。端子層１７は、第１パッチアンテナ１３と平面視で重なる領域に設けられている。導体層１５は、端子層１７とその周辺領域とを除いて、第１パッチアンテナ１３と平面視で重なる領域に設けられている。なお、導体層１５は、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ全体に設けられていてもよい。
【００２１】
第１ガラス基板１１は、主たる構成元素として、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）を含む。また、第１ガラス基板１１は、Ｓｉ、Ｏの他に、金属元素を含んでもよい。第１ガラス基板１１は、透光性を有し（例えば、可視光を透過可能であり）、無色透明又は有色透明である。なお、透光性とは、可視光を透過させる性質に限定されず、赤外線又は紫外線を透過させる性質であってもよい。
第１ガラス基板１１の縦方向（例えば、Ｙ軸方向）の長さは、例えば５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。第１ガラス基板１１の横方向（例えば、Ｘ軸方向）の長さは、例えば５ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。第１ガラス基板１１の厚さ１１ｔ（図３Ｃ参照）は、例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。第１パッチアンテナ１３の縦方向および横方向の長さは、周波数に依存しており、波長の１／２のサイズが目安である。
【００２２】
図４Ａは、本開示の実施形態に係る第２アンテナ素子の構成例を示す平面図である。図４Ｂは、本開示の実施形態に係る第２アンテナ素子の構成例を示す底面図である。図２、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２アンテナ素子２０は、第２ガラス基板２１と、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ側に設けられた第２パッチアンテナ２３とを有する。第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側には、凹部２５（空隙としての第２凹部の一例）が設けられている。凹部２５は、第１ガラス基板１１と向かい合う面側に開口している。凹部２５の底面２５ａの反対側に、第２パッチアンテナ２３が位置する。第２パッチアンテナ２３は、例えばＣｕ又はＣｕ合金などの導体で構成されている。
【００２３】
図４Ａに示すように、第２ガラス基板２１の平面形状は矩形である。第２パッチアンテナ２３の平面形状も矩形である。図４Ｂに示すように、凹部２５の平面形状も矩形である。第２ガラス基板２１は、主たる構成元素として、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）を含む。また、第２ガラス基板２１は、Ｓｉ、Ｏの他に、金属元素を含んでもよい。第２ガラス基板２１は、透光性を有し、無色透明又は有色透明である。
第２ガラス基板２１の縦方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。第２ガラス基板２１の横方向の長さは、例えば０．５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。第２ガラス基板２１の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。
第２パッチアンテナ２３の縦方向および横方向の長さも、周波数に依存しており、波長の１／２のサイズが目安である。
【００２４】
第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１は、互いに同一の形状で、同一の寸法を有してもよい。すなわち、第１ガラス基板１１の縦方向の長さ、横方向の長さ及び厚さは、第２ガラス基板２１の縦方向の長さ、横方向の長さ及び厚さとそれぞれ同一であってもよい。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３も、互いに同一の形状で、同一の寸法を有してもよい。
【００２５】
第１貫通孔１１Ｈ１と第１パッチアンテナ１３との接合部が、第１パッチアンテナ１３の第１給電点ＦＰ１である。第２貫通孔１１Ｈ２と第１パッチアンテナ１３との接合部が、第１パッチアンテナ１３の第２給電点ＦＰ２である。第１パッチアンテナ１３は、第１給電点ＦＰ１及び第２給電点ＦＰ２の少なくとも一方を介して、高周波信号を供給する信号線に接続されている。第２パッチアンテナ２３は、電気的にどことも接続されていない。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３は、共振状態になっている。信号線は、通信回路基板５に設けることもできるが、第１ガラス基板１１にも設けることもできる。
【００２６】
第１パッチアンテナ１３が例えばミリ波領域の電波を送信又は受信するとき、第１パッチアンテナ１３と、第２パッチアンテナ２３は、それぞれ共振する。導体層１５は、グランドであり反射層として機能する。これにより、アンテナ装置１は、第１パッチアンテナ１３の法線方向（例えば、Ｚ軸方向）に指向性を有する。アンテナ装置１は、第１パッチアンテナ１３の法線方向（例えば、Ｚ軸方向）にミリ波領域の電波を送信したり、Ｚ軸方向からの電波を受信したりすることができる。
【００２７】
第１パッチアンテナ１３を構成する基板と第２パッチアンテナを構成する基板はそれぞれガラス製である。ガラスの誘電率は、シリコンなどの半導体よりも誘電率が低い。また、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間には凹部２５が位置し、凹部２５の内側には空気層が存在する。空気層の誘電率はガラスの誘電率よりも低い。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間に半導体ではなく、ガラスと空気層とが存在することにより、アンテナ装置１は、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
【００２８】
次に、アンテナ装置１の製造方法を説明する。図５Ａから図５Ｃは、本開示の実施形態１に係る第１アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。図６Ａから図６Ｃは、本開示の実施形態１に係る第２アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。図７は、第１アンテナ素子に第２アンテナ素子を取り付ける工程を示す断面図である。図８は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との位置合わせ方法の一例を示す平面図である。なお、アンテナ装置１の製造には、例えば、ガラス基板に貫通孔を形成するレーザー、ドリル又はエンドミル、ガラス基板に銅を形成する電解めっき、もしくは無電解めっき装置、銅をウェットエッチングする装置、ガラス基板同士を位置合わせする装置、位置合わせされた状態でガラス基板同士を貼り合わせる装置など、各種の治具又は装置を用いる。以下、アンテナ装置１を製造するための治具又は装置を、製造装置と総称する。
【００２９】
まず、第１アンテナ素子１０の製造方法を説明する。図５Ａに示すように、製造装置は、第１ガラス基板１１に第１貫通孔１１Ｈ１と第２貫通孔１１Ｈ２を形成する。次に、図５Ｂに示すように、製造装置は、例えば電解めっきによって、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａと裏面１１ｂとに銅１９ａ、１９ｂをそれぞれ形成するとともに、第１貫通孔１１Ｈ１の内側面と第２貫通孔１１Ｈ２（例えば、図３Ａ、図３Ｂ参照）の内側面にも銅を形成する。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、銅１９ａ、１９ｂをそれぞれパターニングする。銅１９ａ、１９ｂのエッチングには、塩化第二鉄を含む溶液を使用する。これにより、図５Ｃに示すように、おもて面１１ａ側の銅から第１パッチアンテナ１３が形成される。裏面１１ｂ側の銅から導体層１５と端子層１７とが形成される。第１貫通孔１１Ｈ１内の銅と第２貫通孔１１Ｈ２内の銅は、接続層１８となる。以上の工程を経て、第１アンテナ素子１０が完成する。
なお、図３Ｃに示したように、第１パッチアンテナ１３、導体層１５、端子層１７及び接続層１８は、Ｃｕ、Ｎｉ及びＡｕを含む積層膜であってもよい。この場合、製造装置は、例えば電解めっきによってＣｕ層を形成し、無電解めっきによってＮｉ層とＡｕ層とを形成してもよい。
【００３０】
次に、第２アンテナ素子２０の製造方法を説明する。図６Ａに示すように、製造装置は、例えば電解めっきによって、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａに銅２９を形成する。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、銅２９をパターニングする。銅２９のエッチングには、塩化第二鉄を含む溶液を使用する。これにより、図６Ｂに示すように、銅２９から第２パッチアンテナ２３が形成される。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側をエッチングする。第２ガラス基板２１のエッチングには、フッ化水素（ＨＦ）を含む溶液を使用する。これにより、図６Ｃに示すように、第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側に凹部２５を形成する。以上の工程を経て、第２アンテナ素子２０が完成する。
なお、凹部２５は等方性エッチングで形成されるため、凹部２５の底面２５ａと内側面２５ｂとの境界部２５ｃは、角張ってなく、丸みを有する形に形成される。
【００３１】
次に、第１アンテナ素子１０に第２アンテナ素子２０を取り付ける方法を説明する。図７に示すように、製造装置は、第２アンテナ素子２０が有する第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側であって、凹部２５の周囲に位置する周縁部に接合材３０を塗布する。あるいは、製造装置は、第１アンテナ素子１０が有する第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側であって、上記の周縁部と向かい合う部位に接合材３０を塗布する。次に、製造装置は、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側と第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側とを向い合せて位置合わせする。そして、製造装置は、接合材３０を介して、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを互いに接合させる。これにより、第１アンテナ素子１０に第２アンテナ素子２０が取り付けられて、アンテナ装置１が完成する。
【００３２】
上記の位置合わせの工程では、製造装置は、第１ガラス基板１１に設けられた第１パッチアンテナ１３と、第２ガラス基板２１に設けられた第２パッチアンテナ２３とを位置合わせのマークに用いる。第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とが設計通りに位置合わせされると、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３は平面視で重なるように形成されている。
【００３３】
例えば、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３とが、互いに同一の平面形状を有し、かつ、互いに同一の大きさを有する場合を想定する。この場合、位置合わせの工程では、図８に示すように、製造装置は、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３とが平面視で重なって、第１パッチアンテナ１３の輪郭と第２パッチアンテナ２３の輪郭とが一致するように、第１ガラス基板１１に対して第２ガラス基板２１を相対的に移動させる。これにより、製造装置は、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを高精度に位置合わせすることができる。
【００３４】
別の例として、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３とが、互いに同一の平面形状を有し、かつ、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３の一方が他方よりも小さい場合を想定する。この場合、製造装置は、第１パッチアンテナ１３の中心位置と、第２パッチアンテナ２３の中心位置とが平面視で重なり、かつ、第１パッチアンテナ１３の外周の各辺が第２パッチアンテナ２３の外周の各辺とそれぞれ平行となるように、第１ガラス基板１１に対して第２ガラス基板２１を相対的に移動させる。これにより、製造装置は、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを高精度に位置合わせすることができる。
【００３５】
ガラス基板同士を位置合わせする装置は、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ側に配置された第１撮像装置、及び、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に配置された第２撮像装置、の少なくとも一方を有する。第２ガラス基板２１は透光性を有する。このため、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ側に配置された第１撮像装置は、第２パッチアンテナ２３を撮像するとともに、第２ガラス基板２１を通して第１パッチアンテナ１３を撮像することができる。また、第２ガラス基板２１だけでなく、第１ガラス基板１１も透光性を有する。このため、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に配置された第２撮像装置は、第１ガラス基板１１を通して第１パッチアンテナ１３を撮像するとともに、第１ガラス基板１１及び第２ガラス基板２１を通して第２パッチアンテナ２３を撮像することができる。これらの撮像データから、ガラス基板同士を位置合わせする装置は、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３の各位置を検出することができる。
【００３６】
次に、通信回路基板５に設けられた無線通信回路の構成例を説明する。図９は、本開示の実施形態１に係る無線通信回路の構成例を示すブロック図である。図９は、複数のアンテナ装置１が１つの無線通信回路５０に接続している場合を例示している。複数のアンテナ装置１は、カバーする帯域が互いに異なっていてもよいし、カバーする帯域の少なくとも一部が互いにオーバーラップしていてもよい。
【００３７】
図９に示すように、実施形態１に係る無線通信回路５０は、入力端子５１と、送信用増幅器５２と、スイッチ５３と、フィルタ５４と、位相器５５と、受信用増幅器５６と、出力端子５７と、を備える。入力端子５１には、高周波信号（例えば、ミリ波の信号）が入力される。送信用増幅器５２は、入力端子５１に入力された高周波信号を増幅する機能を有する。スイッチ５３は、フィルタ５４の接続先を、送信用増幅器５２及び受信用増幅器５６の一方から他方へ切り替える機能を有する。フィルタ５４は、高周波信号から不要な周波数成分を除去する機能を有する。位相器５５は、通信回路基板５に設けられた信号線を介して、複数のアンテナ装置１の端子層１７に接続されている。受信用増幅器５６と、アンテナ装置１が受信した受信信号を増幅させる機能を有する。増幅された受信信号は出力端子５７から出力される。なお、図９に示す複数のアンテナ装置１は、電波の帯域や共振点が互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００３８】
以上説明したように、本開示の実施形態１に係る無線通信装置１００は、アンテナ装置１と、アンテナ装置１に接続される無線通信回路５０と、を備える。アンテナ装置１は、第１アンテナ素子１０と、第１アンテナ素子１０の一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０と、を備える。第１アンテナ素子１０は、第１ガラス基板１１と、第１ガラス基板１１に設けられた第１パッチアンテナ１３と、を有する。第２アンテナ素子２０は、第２ガラス基板２１と、第２ガラス基板２１に設けられた第２パッチアンテナ２３と、を有する。第１パッチアンテナ１３の少なくとも一部は、空隙（例えば、凹部２５）を介して、第２パッチアンテナ２３と向かい合っている。
【００３９】
これによれば、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３とが空隙を介して積層された、キャビティ・スタック構造のパッチアンテナが構成される。アンテナ装置１は、キャビティ・スタック構造のパッチアンテナを用いて、ミリ波領域の電波を送信又は受信することができる。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間の誘電率は、ガラス基板と凹部２５内の空気層によって低く抑えられているため、表面波の発生を抑制することができる。アンテナ装置１は、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
また、第１ガラス基板１１及び第２ガラス基板２１は半導体よりも誘電率を低いため、アンテナ装置１は、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３における誘電損失を低く抑えることができ、アンテナ効率を高く維持することができる。
【００４０】
ガラス基板はパネル化（大面積化）が可能であり、半導体基板と比べて、１枚の基板からより多くの第１アンテナ素子１０又は第２アンテナ素子２０を得ることができる。これにより、アンテナ装置１の製造コストの低減が可能である。
【００４１】
第１ガラス基板１１及び第２ガラス基板２１は、有機材料で構成される有機基板と比べて、熱に対する寸法変化が小さく、寸法精度が安定している。第１ガラス基板１１及び第２ガラス基板２１は、フッ化水素を含む溶液でウェットエッチングすることが可能であり、加工精度にも優れている。
【００４２】
一般に、送信又は受信する電波の周波数帯が高くなるほどアンテナのサイズは小さくなる。アンテナのサイズが変動すると、送信又は受信する電波の周波数帯が変動する。このため、特に、ミリ波領域の電波を送信又は受信するアンテナには、高い寸法精度が求められる。上述したように、アンテナ装置１は、寸法精度が安定し、加工精度にも優れているため、帯域の変動を抑制することができ、アンテナ特性の向上が可能である。
【００４３】
第２ガラス基板２１には凹部２５が設けられている。凹部２５の周囲は枠構造となっている。この枠構造は、第２ガラス基板２１の剛性を高め、第２ガラス基板２１の寸法精度の安定化に寄与する。
【００４４】
また、第１ガラス基板１１及び第２ガラス基板２１はそれぞれ透光性を有する。これによれば、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ側から第２ガラス基板２１を通して第１パッチアンテナ１３を撮像したり、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側から第１ガラス基板１１を通して第２パッチアンテナを撮像したりすることができる。第１ガラス基板と第２ガラス基板との位置合わせが容易である。
【００４５】
（実施形態２）
上記の実施形態１では、第２ガラス基板２１に凹部２５が設けられていることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間に位置する空隙は、第２ガラス基板２１ではなく、第１ガラス基板１１に設けられていてもよい。
図１０は、本開示の実施形態２に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図１０に示すように、実施形態２に係る無線通信装置１００Ａは、アンテナ装置１Ａを備える。アンテナ装置１Ａは、第１アンテナ素子１０Ａと、第１アンテナ素子１０Ａの一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０Ａと、を備える。
【００４６】
第１アンテナ素子１０Ａは、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側に設けられた凹部１１１（空隙としての第１凹部の一例）を有する。凹部１１１の平面形状は矩形である。凹部１１１の底面１２ａに第１パッチアンテナ１３が設けられている。第２アンテナ素子２０Ａにおいて、第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側には、凹部２５（図２参照）が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。図１０では、第２ガラス基板２１に凹部２５が設けられていない場合を例示している。凹部１１１は等方性エッチングで形成されるため、凹部１１１の底面１１１ａと内側面１１１ｂとの境界部１１１ｃは、角張ってなく、丸みを有する形に形成される。
【００４７】
アンテナ装置１Ａにおいても、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間に空隙（例えば、凹部１１１）が存在する。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間の誘電率は、凹部１１１内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置１Ａは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
【００４８】
（実施形態３）
上記の実施形態１では、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３を位置合わせのマークに用いることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態は、これに限定されない。任意のパターンを位置合わせのマークに用いてもよい。
図１１は、本開示の実施形態３に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図１１に示すように、実施形態３に係る無線通信装置１００Ｂは、アンテナ装置１Ｂを備える。アンテナ装置１Ｂは、第１アンテナ素子１０Ｂと、第１アンテナ素子１０Ｂの一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０Ｂと、を備える。
【００４９】
第１アンテナ素子１０Ｂは、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ又は裏面１１ｂ側に設けられた第１位置合わせマーク１２１を有する。図１１では、第１位置合わせマーク１２１が第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側に設けられている場合を例示している。例えば、第１位置合わせマーク１２１は、例えば、第１パッチアンテナ１３と同一の工程で同時に形成される。これにより、第１位置合わせマーク１２１は、第１パッチアンテナ１３と同一の材料（一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金）で構成され、同一の膜厚を有する。第１位置合わせマーク１２１は、正円、楕円、矩形又はクロス形など、任意の平面形状を有してよい。
【００５０】
第２アンテナ素子２０Ｂは、第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ又は裏面２１ｂ側に設けられた第２位置合わせマーク２２１を有する。図１１では、第２位置合わせマーク２２１が第２ガラス基板２１のおもて面２１ａ側に設けられている場合を例示している。例えば、第２位置合わせマーク２２１は、第２パッチアンテナ２３と同一の工程で同時に形成される。これにより、第２位置合わせマーク２２１は、第２パッチアンテナ２３と同一の材料（一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金）で構成され、同一の膜厚を有する。第２位置合わせマーク２２１は、正円、楕円、矩形又はクロス形など、任意の平面形状を有してよい。
【００５１】
第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とが設計通りに位置合わせされると、第１位置合わせマーク１２１と第２位置合わせマーク２２１は平面視で重なるように形成されている。このような構成であっても、製造装置は、第１位置合わせマーク１２１及び第２位置合わせマーク２２１を用いて、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを高精度に位置合わせすることができる。
【００５２】
なお、製造装置は、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３と、第１位置合わせマーク１２１及び第２位置合わせマーク２２１との両方を用いて、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを位置合わせしてもよい。これによれば、位置合わせに用いるマークの個数が増えるため、位置合わせの精度が向上する。
【００５３】
あるいは、第１位置合わせマーク１２１及び第２位置合わせマーク２２１はそれぞれ複数ずつ設けられていてもよい。製造装置は、複数の第１位置合わせマーク１２１と、複数の第２位置合わせマーク２２１とがそれぞれ平面視で重なるように、第１ガラス基板１１と第２ガラス基板２１とを位置合わせしてもよい。この場合も、位置合わせに用いるマークの個数が増えるため、位置合わせの精度が向上する。
【００５４】
（実施形態４）
本開示の実施形態において、アンテナ装置１は、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３に加えて、エンドファイアアンテナを備えてもよい。
図１２は、本開示の実施形態４に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図１２に示すように、実施形態４に係る無線通信装置１００Ｃは、アンテナ装置１Ｃを備える。アンテナ装置１Ｃは、第１アンテナ素子１０Ｃと、第１アンテナ素子１０Ｃの一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０と、を備える。
【００５５】
第１アンテナ素子１０Ｃは、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に設けられたエンドファイアアンテナ１３１を備える。エンドファイアアンテナ１３１の平面形状は、一方向（例えば、Ｙ軸方向）に長く延びた矩形である。エンドファイアアンテナ１３１は、導体層１５及び端子層１７と同一の工程で同時に形成される。これにより、エンドファイアアンテナ１３１は、導体層１５及び端子層１７と同一の材料（一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金）で構成され、同一の膜厚を有する。
【００５６】
エンドファイアアンテナ１３１は、高周波信号を供給する信号線に接続されている。エンドファイアアンテナ１３１は、導体層１５及び端子層１７のいずれとも、電気的に接続されていない。エンドファイアアンテナ１３１は、第１パッチアンテナ１３に平行な水平方向であって、上記の一方向と直交する方向（例えば、Ｘ軸方向）に指向性を有する。これにより、アンテナ装置１Ｃは、エンドファイアアンテナ１３１を介して、Ｘ軸方向にミリ波領域の電波を送信したり、Ｘ軸方向からのミリ波領域の電波を受信したりすることができる。アンテナ装置１Ｃは、第１パッチアンテナ１３の法線方向だけでなく、第１パッチアンテナ１３の水平方向にも指向性を有するため、より広いエリアをカバーすることができる。
【００５７】
なお、図１２では、１つの第１パッチアンテナ１３に対して、１つのエンドファイアアンテナ１３１が設けられている場合を示した。しかしながら、これはあくまで一例である。第１アンテナ素子１０Ｃは、１つの第１パッチアンテナ１３に対して、複数のエンドファイアアンテナ１３１を備えてもよい。この場合、複数のエンドファイアアンテナ１３１の指向性は互いに同じ方向でもよいし、互いに異なる方向でもよい。例えば、複数のエンドファイアアンテナ１３１のうち、第１のエンドファイアアンテナはＸ軸方向に指向性を有し、第２のエンドファイアアンテナはＹ軸方向に指向性を有してもよい。これにより、アンテナ装置１Ｃは、よりいっそう広いエリアをカバーすることができる。
【００５８】
（実施形態５）
上記の実施形態１では、第２ガラス基板２１の凹部の底面は平坦であることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。第２ガラス基板２１の凹部２５の底面２５ａには、凹凸が設けられていてもよい。
図１３は、本開示の実施形態５に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図１４は、本開示の実施形態５に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。図１４は、図１３をＸＩＶ−ＸＩＶ’線を通るＸ−Ｚ平面で切断した断面を示している。図１３及び図１４に示すように、実施形態５に係る無線通信装置１００Ｄは、アンテナ装置１Ｄを備える。アンテナ装置１Ｄは、第１アンテナ素子１０と、第１アンテナ素子１０の一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０Ｄと、を備える。
【００５９】
第２アンテナ素子２０Ｄにおいて、凹部２５の底面２５ａには複数の凸部２４１が設けられている。複数の凸部２４１は、例えば、互いに同一の形状で、同一の大きさを有する。複数の凸部２４１は、Ｘ軸方向に等間隔で配置され、かつ、Ｙ軸方向にも等間隔で配置されている。複数の凸部２４１のＸ軸方向における配置間隔とＹ軸方向における配置間隔は、互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。複数の凸部２４１の少なくとも一部が、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間に位置する。
【００６０】
複数の凸部２４１は、第２ガラス基板２１と一体に設けられていてもよい。複数の凸部２４１が第２ガラス基板２１と一体に設けられる場合、複数の凸部２４１は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、凹部２５の底面２５ａをエッチングすることによって形成される。凹部２５の底面２５ａはガラスであるため、ウェットエッチングには、フッ化水素を含む溶液が用いられる。
【００６１】
複数の凸部２４１がＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ等間隔に存在することによって、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間の誘電率は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿ってそれぞれ周期的に変化する。これにより、アンテナ装置１Ｄの帯域や共振点は、凹部２５の底面２５ａに凹凸が設けられていない場合の帯域や共振点からシフトする。
【００６２】
複数の凸部２４１が、アンテナ装置１Ｄの帯域や共振点をシフトさせる。アンテナ装置１Ｄの帯域や共振点のシフト量は、複数の凸部２４１の形状、大きさ、配置等によって異なる値となる。複数の凸部２４１の形状、大きさ、配置等を任意に設計することによって、アンテナ装置１Ｄの帯域や共振点を調整することが可能である。なお、実施形態５において、複数の凸部２４１は、互いに異なる形状を有してもよいし、互いに異なる大きさを有してもよい。このような構成であっても、帯域や共振点の調整が可能である。
【００６３】
（実施形態６）
上記の実施形態１では、第２ガラス基板２１に１つの凹部２５が設けられていることを説明した。しかしながら、本開示において、第２ガラス基板２１に設けられる凹部２５の数は１つに限定されず、複数であってもよい。
図１５は、本開示の実施形態６に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図１５に示すように、実施形態６に係る無線通信装置１００Ｅは、アンテナ装置１Ｅを備える。アンテナ装置１Ｅは、第１アンテナ素子１０と、第１アンテナ素子１０の一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０Ｅと、を備える。第２アンテナ素子２０Ｅにおいて、第２ガラス基板２１の裏面２１ｂ側には、複数のスリット２５１（空隙としての第２凹部の一例）が設けられている。スリット２５１はＹ軸方向に長く形成されている。第２パッチアンテナ２３は、複数のスリット２５１の少なくとも一部と平面視で重なる位置にある。
【００６４】
複数のスリット２５１は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、凹部２５の底面２５ａをエッチングすることによって形成される。複数のスリット２５１の各々について、アスペクト比は、アスペクト比は３以上８以下であることが好ましい。アスペクト比とは、スリットの幅方向（例えば、Ｘ軸方向）の長さＷに対する深さ方向（例えば、Ｚ軸方向）の長さＤの比であり、Ｄ／Ｗで示される。
【００６５】
アンテナ装置１Ｅにおいても、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間には、空隙（例えば、複数のスリット２５１）が存在する。第１パッチアンテナ１３は、複数のスリット２５１を介して第２パッチアンテナ２３と向かい合っている。第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３との間の誘電率は、スリット２５１内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置１Ｅは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
【００６６】
（実施形態７）
上記の実施形態１では、アンテナ装置１が、１つの第１パッチアンテナ１３と、１つの第２パッチアンテナ２３をそれぞれ備えることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。アンテナ装置１は、複数の第１パッチアンテナ１３と、複数の第２パッチアンテナ２３とを備えてもよい。
【００６７】
図１６は、本開示の実施形態７に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。図１６に示すように、実施形態７に係る無線通信装置１００Ｆは、アンテナ装置１Ｆを備える。アンテナ装置１Ｆは、第１アンテナ素子１０Ｆと、第１アンテナ素子１０の一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０Ｆと、を備える。
【００６８】
第１アンテナ素子１０Ｆは、第１ガラス基板１１のおもて面側に設けられた複数の第１パッチアンテナ１３を有する。第２アンテナ素子２０Ｆは、第２ガラス基板２１のおもて面側に設けられた複数の第２パッチアンテナ２３を有する。複数の第１パッチアンテナ１３と複数の第２パッチアンテナ２３は、それぞれ向かい合っている。また、第２アンテナ素子２０Ｆには、１つの凹部２５が設けられている。平面視で凹部２５と重なる位置に、複数の第１パッチアンテナ１３と複数の第２パッチアンテナ２３とが設けられている。
【００６９】
アンテナ装置１Ｆにおいても、複数の第１パッチアンテナ１３と複数の第２パッチアンテナ２３との間に空隙（例えば、凹部２５）が存在する。複数の第１パッチアンテナ１３と複数の第２パッチアンテナ２３との間の誘電率は、凹部２５内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置１Ｆは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
【００７０】
アンテナ装置１Ｆでは、第１パッチアンテナ１３と第２パッチアンテナ２３とで構成されるキャビティ・スタック構造のパッチアンテナを複数配置することにより、より方向性を絞って電波を送信または受信することができる。それと同時に、電波を重畳させることもできるためアンテナゲインを上げることができる。
【００７１】
（実施形態８）
本開示の実施形態において、アンテナ装置１は、第１パッチアンテナ１３及び第２パッチアンテナ２３に加えて、線状アンテナ（例えば、ダイポールアンテナ又はモノポールアンテナ）を備えてもよい。
【００７２】
図１７は、本開示の実施形態８に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。図１８は、本開示の実施形態８に係るアンテナ装置の構成例を示す断面図である。図１７は、図１７をＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ’線を通るＸ−Ｚ平面で切断した断面を示している。図１７及び図１８に示すように、実施形態７に係るアンテナ装置１Ｇは、第１アンテナ素子１０Ｇと、第１アンテナ素子１０Ｇの一方の面側に配置される第２アンテナ素子２０（図１又は図２参照）と、を備える。
【００７３】
図１７及び図１８に示すように、第１アンテナ素子１０Ｇは、第１ガラス基板１１と、第１ガラス基板１１に設けられた第１パッチアンテナ１３と、第１ガラス基板１１に設けられたダイポールアンテナ１６０と、を備える。ダイポールアンテナ１６０は、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａ側に設けられた第１導線層１６１及び第３導線層１６３と、第１ガラス基板１１の裏面１１ｂ側に設けられた第２導線層１６２及び第４導線層１６４とを有する。
【００７４】
実施形態７において、第１ガラス基板１１には、第１ガラス基板１１のおもて面１１ａと裏面１１ｂとの間を貫く第３貫通孔１１Ｈ３と、裏面１１ｂに設けられた端子層１７１とが設けられている。図１８に示すように、端子層１７１は、裏面１１ｂ側に設けられた導体層１５と第２導線層１６２のいずれとも、電気的に接続していない。
【００７５】
第１ガラス基板１１において、第３貫通孔１１Ｈ３の一端側に第１導線層１６１が配置され、第３貫通孔１１Ｈ３の他端側に端子層１７１が配置されている。第１パッチアンテナ１３と端子層１７１は、第３貫通孔１１Ｈ３を介して電気的に接続している。なお、第３貫通孔１１Ｈ３には導体で埋め込まれていてもよい。導体の一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金が挙げられる。
【００７６】
第１導線層１６１及び端子層１７１と、第２導線層１６２は、例えば、通信回路基板５に設けられた信号線を介して、無線通信回路５０の位相器５５（図９参照）にそれぞれ接続される。あるいは、第２導線層１６２は、通信回路基板５に設けられた電位線を介して、任意の電位（例えば、接地電位（０Ｖ））に固定されてもよい。第３導線層１６３及び第４導線層１６４は、電気的にどことも接続されていない。
【００７７】
第１導線層１６１及び第３導線層１６３は、例えば、第１パッチアンテナ１３と同一の工程で同時に形成される。これにより、第１導線層１６１及び第３導線層１６３は、第１パッチアンテナ１３と同一の材料（一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金）で構成され、同一の膜厚を有する。
同様に、第２導線層１６２、第４導線層１６４及び端子層１７１は、例えば、導体層１５及び端子層１７と同一の工程で同時に形成される。これにより、第２導線層１６２、第４導線層１６４及び端子層１７１は、導体層１５及び端子層１７と同一の材料（一例として、Ｃｕ又はＣｕ合金）で構成され、同一の膜厚を有する。
【００７８】
ダイポールアンテナ１６０は、第１パッチアンテナ１３に平行な水平方向（例えば、Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に指向性を有する。これにより、アンテナ装置１Ｇは、ダイポールアンテナ１６０を介して、水平方向にミリ波領域の電波を送信したり、水平方向からのミリ波領域の電波を受信したりすることができる。アンテナ装置１Ｇは、第１パッチアンテナ１３の法線方向だけでなく、第１パッチアンテナ１３の水平方向にも指向性を有するため、より広いエリアをカバーすることができる。
【００７９】
（その他の実施形態）
上記のように、本開示は実施形態及び変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、本開示の実施形態において、モバイル機器、自動車、建物部品は、上記のアンテナ装置１、１Ａから１Ｇのいずれか１つ以上を備えてもよい。モバイル機器がアンテナ装置１、１Ａから１Ｇのいずれか１つ以上を備える場合、モバイル機器の表示パネルの一部を第２ガラス基板２１としてもよい。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができるモバイル機器を提供することができる。
【００８０】
自動車がアンテナ装置１、１Ａから１Ｇのいずれか１つ以上を備える場合、自動車のフロントガラスやリアガラスの一部を第２ガラス基板２１としてもよい。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができる、送信機能付きの自動車を提供することができる。
建物部品がアンテナ装置１、１Ａから１Ｇのいずれか１つ以上を備える場合、建物部品の一部を第２ガラス基板２１としてもよい。建物部品として、ガラス窓などが挙げられる。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができる建物部品を提供することができる。
【００８１】
このように、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。上述した実施形態及び変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【００８２】
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備え、
前記第１アンテナ素子は、
第１ガラス基板と、
前記第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有し、
前記第２アンテナ素子は、
第２ガラス基板と、
前記第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有し、
前記第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第２パッチアンテナと向かい合う、アンテナ装置。
（２）前記第１ガラス基板及び前記第２ガラス基板はそれぞれ透光性を有する、上記（１）に記載のアンテナ装置。
（３）第１アンテナ素子は、前記第１ガラス基板に設けられた第１位置合わせマークを有し、
第２アンテナ素子は、前記第２ガラス基板に設けられた第２位置合わせマークを有し、
前記第１位置合わせマークと前記第２位置合わせマークとが平面視で重なる、上記（２）に記載のアンテナ装置。
（４）第１アンテナ素子は、
前記第１パッチアンテナに接続する第１給電点と、
前記第１給電点から離れた位置で前記第１パッチアンテナに接続する第２給電点とを有する、上記（１）から（３）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（５）前記第１給電点と前記第２給電点は、互いに同じ大きさのインピーダンスに接続される、上記（４）に記載のアンテナ装置。
（６）前記第１ガラス基板は、
前記第１ガラス基板を挟んで前記第１パッチアンテナの反対側に設けられ、任意の電位に固定される導体層を有する、上記（１）から（５）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（７）前記第１ガラス基板は、
前記空隙として、前記第２ガラス基板と向かい合う面側に設けられた第１凹部を有し、
前記第１凹部の底面に前記第１パッチアンテナが設けられている、上記（１）から（６）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（８）前記第１凹部の内側面と前記第１凹部の底面との境界部が丸みを有する、上記（７）に記載のアンテナ装置。
（９）前記第２ガラス基板は、
前記空隙として、前記第１ガラス基板と向かい合う面側に開口した第２凹部を有し、
前記第２凹部の底面の反対側に前記第２パッチアンテナが設けられている、上記（１）から（６）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（１０）前記第２ガラス基板は、前記第２凹部の底面に設けられた凸部を有する、上記（９）に記載のアンテナ装置。
（１１）前記第２凹部の内側面と前記第２凹部の底面との境界部が丸みを有する、上記（９）又は（１０）に記載のアンテナ装置。
（１２）前記第２凹部を複数有し、
複数の前記第２凹部のアスペクト比は３以上８以下である、上記（９）に記載のアンテナ装置。
（１３）前記第１ガラス基板の厚さと前記第２ガラス基板の厚さは、それぞれ０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、上記（１）から（１２）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（１４）前記第１アンテナ素子は、
前記第１ガラス基板に設けられた線状アンテナ、を有する上記（１）から（１３）のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
（１５）アンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続される無線通信回路と、を備え、
前記アンテナ装置は、
第１アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子の一方の面側に配置される第２アンテナ素子と、を備え、
前記第１アンテナ素子は、
第１ガラス基板と、
前記第１ガラス基板に設けられた第１パッチアンテナと、を有し、
前記第２アンテナ素子は、
第２ガラス基板と、
前記第２ガラス基板に設けられた第２パッチアンテナと、を有し、
前記第１パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第２パッチアンテナと向かい合う、無線通信装置。
（１６）上記の無線通信装置を備える、モバイル機器、自動車又は建物部品。
【符号の説明】
【００８３】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ  アンテナ装置
５  通信回路基板
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ、１０Ｇ  第１アンテナ素子
１１  第１ガラス基板
１１ａ、２１ａ  おもて面
１１ｂ、２１ｂ  裏面
１１Ｈ１  第１貫通孔
１１Ｈ２  第２貫通孔
１１Ｈ３  第３貫通孔
１２ａ  底面
１３  第１パッチアンテナ
１３Ａ、１５Ａ、１７Ａ、１８Ａ  Ｃｕ層
１３Ｂ、１５Ｂ、１７Ｂ、１８Ｂ  Ｎｉ層
１３Ｃ、１５Ｃ、１７Ｃ、１８Ｃ  Ａｕ層
１５  導体層
１７  端子層
１８  接続層
１９ａ、１９ｂ、２９  銅
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ  第２アンテナ素子
２１  第２ガラス基板
２３  第２パッチアンテナ
２５、１１１  凹部
２５ａ、１１１ａ  底面
２５ｂ、１１１ｂ  内側面
２５ｃ、１１１ｃ  境界部
３０  接合材
５０  無線通信回路
５１  入力端子
５２  送信用増幅器
５３  スイッチ
５４  フィルタ
５５  位相器
５６  受信用増幅器
５７  出力端子
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ  無線通信装置
１２１  第１位置合わせマーク
１３１  エンドファイアアンテナ
１６０  ダイポールアンテナ
１６１  第１導線層
１６２  第２導線層
１６３  第３導線層
１６４  第４導線層
１７１  端子層
２２１  第２位置合わせマーク
２４１  凸部
２５１  スリット
ＦＰ１  第１給電点
ＦＰ２  第２給電点
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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