コラム

5G向け材料開発の課題と新製品開発への挑戦の取り組み

5G向け材料開発の課題と新製品開発への挑戦の取り組み

スマートフォンの性能の進化には驚くばかりです。古い人間であるわたしは、手のひらに乗る端末でテレビの画質を大きく超える動画を編集して配信する時代が、生きているうちに来るなんて思ってなかったので、驚くほどの進化なのですが。

 

スマートフォンの小さなレンズでも、動画でさえ明るくくっきり撮れます。高解像度で長時間撮影もメモリ量によっては可能でしょう。それを編集することも手間は別にすれば今のスマートフォンはそれほど苦にしなくなりました。

 

でも、不満はあります。

まずは、バッテリーの持ち時間。日々改良がおこなわれているはずですが、自動車用のナトリウムイオン電池や固体リチウムイオン電池の話題は聞くものの、わたしはスマートフォン向けの大幅容量アップの話題をキャッチできておりません。

次に、スマートフォン使い過ぎによるギガ不足、通信速度制限。わたしは楽天モバイルを使っておりますがパートナー回線では5GB/月で制限されます。先日、少々の動画を送ると制限されてしまいました。

 

ギガ不足は現時点の4G LTE通信の設計による限界でもあり、5G通信では、通信速度、遅延、同時接続数を大幅に改善する規格ということから、通信速度制限なんて必要としなくなるものと考えます。

 

次世代=5G通信での課題

バッテリーの持ち時間についても貢献したいのですが、本ブログではサービスが始まり対応端末も増えてきた5G通信の話題を続けます。

 

5Gでは、ミリ波帯といわれる今の5倍から10倍ほど高周波となる周波数帯を使うことで通信速度が改善されます。しかし、それだけでは策定された5G規格の速度には届きません。その電波を複数束ねるなどいくつかの技術の組み合わせで実現を目指しています。さらに、アンテナが受けた電波を処理されたデータを高速でスマートフォン内に送る必要もありますので、あらゆる電子基板の高速伝送が必要となります。電子基板の高周波化が必要です。

 

高周波化すると、その信号波は山が小さく間隔も狭くなります。そのため信号を送る銅の表面の粗さや絶縁体の誘電特性によっては、信号波が鈍って、ちゃんと信号が伝わらなくなります。伝送損失が小さいことが求められ、絶縁体は低誘電なものが求められます。スマートフォンでは、小型軽量が当然であり、曲げられるフィルムタイプ電子基板であるFPCが多用されています。絶縁体はさらに曲がることが必要であり、表面がつるつるな銅箔としっかり密着することが必要です。

 

実用化されている技術として、低誘電である液晶ポリマー(LCP)フィルムによるFPCがあります。LCPは加工時の熱で柔らかくなりすぎると言われています。そのためにさらなる微細配線化は難しく、その太さの配線幅で使える範囲で使用されています。そのためより微細で高周波伝送が可能な基板材料が求められています。

 

次世代製品作りへの挑戦

まず、表面粗度の小さい密着しにくい銅箔へ密着し、これまでよりも低誘電な絶縁材料が必要です。そこで、低粗化銅箔に低誘電絶縁材料をコーティングし、その絶縁材料面を高耐熱の絶縁フィルムにラミネートするという設計をしました。現在、この構成でロール品を試作中です。

 

絶縁体の部分が、コーティングで作った層と高耐熱絶縁フィルムの層との積層体となります。この積層された状態で安定した誘電特性を保証しないとなりません。安定した精密コーティングはお任せください。

また絶縁フィルムへのラミネートは高温高圧が必要ですが、培ってきたラミネート技術で取り組んでおります。

 

コーティング技術とラミネート技術に材料技術を加えて次世代の製品づくりに挑戦

 

当社の品質保証体制があればこそ、次世代に必要とされる特性をもつ製品が社会に貢献できると考えています。その特性を発揮できる材料技術を、コーティング技術とラミネート技術を組み合わせて、お客様にとって使いやすい製品づくりに挑戦中です。

本ブログの内容は開発案件です。ご興味のある方はぜひお問い合わせください。

【電子部材営業部 コラム担当】