5G対応に向けた部材・材料・デバイス設計開発指針

5G対応に向けた部材・材料・デバイス設計開発指針

価格 50,000円+税 出版社 情報機構
発刊日 2019年09月17日 体裁 B5判 213ページ
ISBN 978-4-86502-175-2 書籍番号 BC190903

本書のポイント

  • 【5G関連のサービス・デバイスの市場動向と要注目点】
  • ・基地局/スマートフォンetc デバイス機能の5G化に伴う変化は?市場の動きと実用化への方向性を把握!
  • ・基板材料及び構造の最新動向一覧まとめ
  • 【5G普及拡大の鍵を握る要素技術】
  • ・「半導体の高速化検討」:5Gのキー技術!高速化の重要ファクターとなる接続回路の薄層化/封止技術を解説
  • ・「Massive MIMO」:通信システムのキー技術!ハードウエア実現の為の技術的課題と具体的な構成の提案
  • ・「高速対応FPC」:高速伝送対応の手法と材料選定について
  • ・「5G用アンテナ」:ミリ波平面アレーアンテナの構造、設計例、アレー化に必要なポイント
  • ・気になる5G時代のスマートフォン:筐体やアンテナ部材等に求められる要求特性、5G対応済み2製品を分解して設計上のポイントを解説!
  • 【5G対応材料設計時に求められる指針と、開発/適用例/評価方法】
  • ・低損失材料の種類と特性。主な取扱い企業や価格情報のまとめ
  • ・高周波環境に求められる材料特性とその理由、設計開発時のポイントは?
  • →ミリ波通信対応基材に必要な誘電率/誘電正接
  • →低誘電率化/低伝送損失化/高耐熱化/加工性向上に向けたアプローチ
  • →基板や絶縁部における用途例の紹介と特徴
  • ・低損失基板の実現に必要な材料測定方法
  • 【既存材料&技術の活用で5Gへ適用させるアプローチ】
  • ・分子設計の工夫による耐熱性と誘電特性を両立させた硬化剤開発
  • ・電子部品の複雑な形状にも対応可能な電磁波シールド塗料設計とEMI/EMC対策
  • ・表面改質技術を利用した高周波対応FPCにおける高強度接合の実現

執筆者一覧

福島功太郎
(有)カワサキテクノリサーチ
越部茂
(有)アイパック
柏尾南壮
(株)フォーマルハウト・テクノ・ソリューションズ
西森健太郎
新潟大学
越地福朗
東京工芸大学
松本博文
日本メクトロン(株)
福永浩之
伸光写真サービス(株)
須藤薫
(株)村田製作所
細田朋也
AGC(株)
田﨑崇司
荒川化学工業(株)
程野将行
日東電工(株)
山本孝
防衛大学校
富川真佐夫
東レ(株)
有田和郎
DIC(株)
菅武
藤倉化成(株)
中村挙子
産業技術総合研究所
土屋哲男
産業技術総合研究所
鈴木洋介
キーコム(株)

目次

第1章 5Gの新技術/サービス及び部材関連市場動向

第1節 5G概要
第2節 関連デバイスの動きと注目点
  • はじめに
  • 1.基地局
  • 2.スマートフォン端末
  • 3.エッジコンピューティング
  • 4.車載関連
  • 5.ローカル5G
第3節 5G関連材料市場の現状と今後の展望

第2章 5G普及拡大の鍵を握る要素技術
~パッケージング技術・通信・部材設計・対応端末

第1節 5G時代に向けた高速無線通信の概要および半導体の高速化検討
  • はじめに
  • 1.高速通信
  • 1.1 通信回線
  • 1.2 プロトコル
  • 2.高速無線通信
  • 2.1 5G
  • 2.2 信号の減衰
  • 2.3 電子機器
  • 3.電子機器の高速化 
  • 3.1 ノイズ対策
  • 3.1.1 電磁波対策
  • 3.1.2 誤信号対策
  • 3.2 高速化対策
  • 3.2.1 誘電体策
  • 3.2.2 回路対策
  • 4.半導体封止技術の開発動向と課題
  • 4.1 薄層接続回路
  • 4.2 薄層封止材料
  • おわりに
第2節 5G対応スマートフォンの設計開発ポイント
  • 1.5G時代におけるスマートフォン筐体用材料について
  • 1.1 パネルの特徴
  • 1.1.1 5G時代における重要性
  • 1.1.2 ガラス製筐体/金属製筐体との違い
  • 2.5Gスマートフォンの分解と分析
  • 2.1 サムスン製スマートフォンの分解
  • 2.2 モトローラ製スマートフォンの分解
  • 2.3 用いる部材と要求特性
  • 2.4 5G対応に向けた設計開発上の工夫
  • 2.5 今後の技術的トレンド
  • 3.5G普及拡大に向けて他企業等に求める事
第3節 Massive MIMOの基礎と具体的構成
  • 1.Massive MIMOのコンセプトとチャネル容量
  • 1.1 基本コンセプト
  • 1.2 チャネル容量
  • 2.技術課題
  • 2.1 ハイブリッドビームフォーミング
  • 2.2 マルチビームMassive MIMOの原理
  • 2.3 マルチビームMassive MIMOのハードウエア構成と信号処理
  • 3.屋内実環境における効果
第4節 5Gシステムのアンテナ設計
  • 1.第5世代移動通信(5G)システムと5Gに対応するアンテナ
  • 2.アレーアンテナ
  • 2.1 アレーアンテナの基礎
  • 2.2 アレーアンテナの配列方法
  • 3.マイクロストリップアンテナとマイクロストリップ線路
  • 3.1 マイクロストリップアンテナ
  • 3.2 マイクロストリップアンテナの給電方法
  • 3.3 マイクロストリップ線路
  • 3.4 マイクロストリップ線路における不連続部
  • 4.平面アレーアンテナの設計
  • 4.1 平面アレーアンテナの給電
  • 4.2 平面アレーアンテナの設計
  • まとめ 
第5節 5G時代に対応する高速対応FPC(フレキシブルプリント配線板)の開発動向
  • 1.FPCの高速化の必要性
  • 2.FPCの高速化への取り組み
  • 2.1 有機部材の誘電損失(tanθ)を下げることによる高速伝送化
  • 2.2 有機部材の比誘電率(εr)を下げることによる高速伝送化
  • 2.3 配線長(L)を短くする事による高速伝送化
  • 3.誘電損失の低減による高速対応FPC材料の選定
  • 4.LCP基材による高速対応FPCの実現
  • 5.PIの高速化による高速FPC対応FPCの実現
  • まとめ

第3章 5Gに求められるミリ波吸収体・電波シールド材料の設計技術及び評価方法まで

第1節 高周波環境に求められる低損失基板材料
~低損失基板の種類と特性、その理由について~
  • はじめに
  • 1.低損失材の種類と特性
  • 1.1 PPE材(ガラス布基材ポニフェニレン・エーテル樹脂)
  • 1.2 セラミックフィラーコンポジット材
  • 1.3 ふっ素樹脂材(PTFE:Poly Tetra Fluoro Ethylene)
  • 2.主な取り扱い会社と特性比較、価格など
  • 2.1 ROGERS/ARLON(米国)
  • 2.1.1 ROGERSの入手性、価格について
  • 2.1.2 ROGERS R04000シリーズ(熱硬化性樹脂)
  • 2.2 中興化成工業(日本)
  • 2.3 日本ピラー工業(日本)
  • 2.4 パナソニック(日本)
  • 2.4.1 パナソニック
  • 2.4.2 ミリ波向けR-5515について
  • 2.5 利昌工業(日本)
  • 3.用途や性能に応じた基板材料の選び方と設計時の注意点
  • 3.1 PFTE材について
  • 3.2 基材メーカーカタログのスペックについて
  • 3.3 PTFE材を使用した積層板について
  • 3.4 全層にPTFE材を使った積層板について
  • 3.5 PTFE材の樹脂埋めについて
  • 3.6 材料性能の測定手法
  • 4.技術的課題と今後の展望、5G普及拡大に向けて他企業や研究機関に求める事など
第2節 基板用材料の設計開発例
~用いられる材料と要求特性、設計開発のポイント
  • 第1項 5Gミリ波に必要な誘電率・誘電正接
  • はじめに
  • 1.ミリ波通信モジュールの構造
  • 2.基材の誘電率とミリ波特性
  • 3.基材の誘電正接とミリ波特性
  • おわりに
  • 第2項 接着性・分散性に優れる高速・高周波向けフッ素系プリント基板用材料の技術開発
  • はじめに
  • 1.一般的なフッ素系材料の特性(フッ素樹脂の特性を中心に)
  • 2.フッ素樹脂の長所と短所
  • 3.接着性・分散性に優れるフッ素樹脂<Fluon+EA-2000>(一般的フッ素樹脂との比較)
  • 4.既存低損失材料とフッ素樹脂複合材料との比較
  • 5.<Fluon+EA-2000>複合材料の回路基板適用例
  • 第3項 低誘電率、低誘電正接、高耐熱、高加工性を備えた新規ポリイミド樹脂開発とFPC用接着剤への応用
  • はじめに
  • 1.樹脂設計
  • 2.樹脂特性
  • 3.FPC向け接着剤特性
  • 3.1 用途例(低誘電カバーレイ)
  • 3.2 用途例(高速伝送FPC用FCCL)
  • 3.3 用途例(リジッド基板用銅箔プライマー)
  • おわりに
  • 第4項 5G通信アンテナ、高速フレキシブル基板に向けた低誘電多孔ポリイミド回路基板
  • はじめに
  • 1.開発コンセプト(低誘電化に向けて)
  • 2.本開発品の特徴
  • 2.1 電気特性
  • 2.2 回路基板としての加工性
  • 2.2.1 耐液侵性
  • 2.2.2 耐熱プレス性
  • 2.3 環境信頼性
  • 3.代表的な特性一覧
  • 4.今後の開発
  • おわりに
  • 第5項 低損失基板実現のための材料測定方法と材料から見た高周波基板の変遷
  • はじめに
  • 1.測定方法
  • 2.プリント基板の種類と特性
  • 2.1 BT樹脂
  • 2.2 ガラス布基材エポキシ樹脂(FR-4材)
  • 2.3 ポリイミド
  • 2.4 LCP(液晶ポリマー) 
  • 2.5 銅箔/ベース材/カバー材
  • まとめ
  • 第6項 低伝送損失基板に向けた低誘電ポリイミド樹脂設計開発技術
  • はじめに
  • 1.低伝送損失化に向けて
  • 2.銅とポリイミドの接着について
  • 3.低誘電損失ポリイミド設計
  • まとめ

第4章 既存材料技術を5Gに活用させるアプローチ

第1節 エポキシ樹脂用硬化剤(活性エステル型硬化剤)による誘電率・誘電正接低減
  • はじめに
  • 1.分子設計指針と課題
  • 1.1 エポキシ樹脂硬化物の高耐熱化に関する分子設計指針
  • 1.2 高耐熱化と誘電特性の相反関係
  • 1.2.1 低誘電特性エポキシ樹脂硬化剤の価値
  • 1.2.2 低誘電化メカニズム
  • 1.3 エポキシ樹脂硬化物の高耐熱性と低誘電化を両立する分子設計指針
  • 2.開発事例
  • 2.1 活性エステル型エポキシ樹脂硬化剤(MFAE)
  • まとめ
第2節 電磁波シールド塗料の設計とEMI/EMC対策
  • はじめに
  • 1.シールド塗料の構成
  • 2.シールドのメカニズム
  • 3.電磁波とシールド塗料の相互作用の概念
  • 4.電磁波シールド塗料について
  • 5.磁気シールド塗料について
  • 6.部品シールド用導電性ペーストについて
  • 7.磁気シールド塗料の特性
  • おわりに
第3節 表面化学修飾ナノコーティング技術による表面・界面機能制御
~5Gに向けた高強度異種材料接合技術への応用展開~
  • はじめに
  • 1.フッ素官能基化技術
  • 2.酸素官能基化技術
  • 3.表面化学修飾による濡れ性制御
  • 4.高強度異種材料接合技術への応用展開
  • おわりに

第5章 高周波対応材料における電気特性評価手法
~誘電体、シールド材料、電波吸収材料~

  • 1.誘電体材料として必要な特性とその評価手法
  • はじめに
  • 1.1 市場の要求
  • 1.1.1 オートモーティブ市場
  • 1.1.2 5G市場
  • 1.1.3 携帯電話以外での5Gシステムの市場
  • 1.2 開発エンジニアの抱える問題
  • 1.3 測定方法の種類
  • 1.4 開放型共振器法
  • 1.5 周波数変化法
  • まとめ
  • 2.電磁シールド材料として必要な特性とその評価法
  • 2.1 シールド効果測定システム
  • 2.2 ケーブルのシールド効果測定システム
  • 3.電波吸収材料として必要な特性とその評価法
  • まとめ