プリント基板製造BLOG

先端技術解説:5Gとミリ波、プリント基板の変化点

プリント基板製造BLOG

先端技術解説:5Gとミリ波、プリント基板の変化点

ようこそMEIKO Laboへ。

高速・大容量が特徴の次世代通信規格「5G」の商用サービスが2020年3月から日本ではじまりました。NTTドコモ、KDDI、ソフトバンクの大手3社が5G商用サービスを開始しており、5G対応のスマートフォンも発売されています。

ここでは5Gや高周波、ミリ波の違いや、プリント基板がどう変わっているのかと、各用途に利用されるプリント基板の種類を紹介していきたいと思います。

 

1. 次世代通信規格「5G」とは

5Gになり大きく変わることは、①多数同時接続、②超高速・大容量、③低遅延の3つと言われています。4Gと比べると通信速度は20倍、遅延は10分の1、同時接続数は10倍となるようです。(4Gは3Gの15倍の通信速度で、あの当時、4Gは物凄く速いなという体感がありました。)

今回の5Gは速過ぎて通常の操作ではあまり速さを体感出来ないと予想していて、ポイントとなるのは大容量の通信と多接続が遅延なく出来る点です。これによって、遠隔医療が可能になり、高精細なVRゲームや映画の配信があり、数多くのセンサー情報と画像処理と組み合わせることで自動運転やスマートシティが可能になります。

ただし、5Gの実現には通信インフラ環境が整わない間は、5Gの新しいサービスを利用するとこは出来ないので、5G対応スマートフォンを買うのは2020年中にはまだ早いと個人的には思っています。


2. 高周波と5Gとミリ波の違い

5G通信に利用される周波数帯とミリ波と呼ばれる周波数帯は、両方とも高周波です。5G通信に利用される周波数帯は、実は世界で微妙に異なっていています。日本では、3.7GHz帯と4.5GHz帯、28GHz帯に周波数帯を割り当てています。米国では、2.4GHz帯と28GHz帯、39GHz帯を利用する方向で、韓国では3.5GHz帯、28GHz帯を利用する方向です。

5Gで使用される周波数帯はSub6とミリ波に分けられます。Sub6は6GHz未満の周波数帯のことで、4G(LTE、Wi-Fi)と同様の通信技術を応用することで実現できます。ただし、Sub6の周波数帯では超高速・大容量通信は大幅には向上しません。
超高速・大容量の特徴はミリ波帯の特性によるものです。
一般的にミリ波とは、周波数が30GHzを超える周波数を差しますが、5G通信の周波数帯28GHzもミリ波付近なので区別せずにミリ波と呼ばれています。

3. 高周波対応の基板は材料が変わる

ミリ波領域に適合するためには、絶縁材料の誘電損失を少なくする必要があります。誘電損失とは誘電体に交流電場をかけた時にエネルギーが熱として失われることで、これにより信号劣化がおこります。特にミリ波領域では誘電損失による信号劣化の影響が大きいので、プリント基板の絶縁材料選定が重要になっています。

伝送損失が少ない樹脂の代表としてフッ素樹脂があり、テフロンやPTFEが有名です。耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れているのですが、その分硬すぎてプリント基板製造時の加工性が悪いという難点がありました。その他に伝送損失が少ない材料としてLCP(液晶ポリマー)がありますが、熱可塑性が高く基板製造時の高温処理で不良が出てしまう難点があります。

現在もミリ波領域向けの低伝送損失の樹脂材料の開発は各社でおこなわれています。
例えばパナソニック社製のMEGTRON6は、CCL(銅張積層板)の基板材料として販売されており、基板製造時の加工性がテフロンなどよりも優れています。

高周波に対応する製品だからといって、プリント基板全体の絶縁層を上記で紹介した伝送損失の低い材料でつくる必要はありません。高周波回路の層だけや、電波を発信するRFモジュール部だけを伝送損失の基板にする方法があります。


4. 5G通信に利用される基板とは

5Gの電波を送受信するための基地局や、5Gスマートフォン、スマートシティ実現のための様々な監視用センサー、自動運転のためのレーダーなどにプリント基板は利用されています。基地局用の基板は絶縁層とパターン層を何層も重ねた高多層の貫通基板の仕様が多いです。5Gスマートフォンや監視センサーには、5G通信用のRFモジュールが搭載され、この基板は超高密度配線のエニーレイヤー基板の仕様が多いです。自動運転のためのレーダーには、比較的大きなビルドアップ基板の仕様が多いです。


5. まとめ

高周波用途については、2020年時点で検討段階の部分も多く、はっきりとした方向性が定まっていない部分もあります。しかし、世界各国では5G通信の実用化が進んできており、これから加速度的に数多くの製品が商品化されていくと予想しています。基地局のインフラが整う頃には、より便利な生活のため、全てのデバイスに5G通信用のモジュールが組み込まれているのではないでしょうか。

エンジニアの方は試作検討段階な商品を抱えていると思います。MEIKO Laboでは、技術相談を無料で受付ておりますので、是非ご連絡頂ければと思います。

 

より詳しく知りたい方、また基板の製造をご検討の方はMEIKO Laboのお問合せよりご連絡くださいませ。

 

おすすめ記事

超初心者向けプリント基板の基礎知識

超初心者向けプリント基板の基礎知識

ようこそMEIKO Laboへ。 ここではプリント基板についての基礎の知識を、出来るだけ分かりやすく説明していきます。専門家向けの内容ではないので、詳細な技術的内容はあえてカットしております。今回は超初心者向けに簡単な内容にしていますが、「超初心者向け」のより専門的な内容を各回に分けて掲載していく予定です。   目次1. プリント基板とは?2. プリント基板の種類3. 多層.

プリント基板専業大手といえばメイコー

プリント基板専業大手といえばメイコー

ようこそMEIKO Laboへ。 ここではMEIKO Laboを運営する(株)メイコーの紹介をしていきたいと思います。 プリント基板業界の中では有名なメイコーですが、BtoCの会社ではないので一般的には知られていないと思います。   目次1. メイコーの創業ストーリー2. 売上規模、実は日本一3. いつの時代も身近なところに4. まとめ 1. メイコーの創業ストーリー (株)メイコーは昭和50.

超初心者向けプリント基板の基礎知識:主材料

超初心者向けプリント基板の基礎知識:主材料

ようこそMEIKO Laboへ。 プリント基板の基礎知識として、今回は基板に使われる主材料を紹介したいと思います。プリント基板は、とても簡単に言えば銅と樹脂を重ね合わせて出来ているのですが、プリント基板専用材料でしかつくることは出来ません。ここでは、銅張積層板、プリプレグ、銅箔、ソルダーレジストインクについてわかりやすく説明していきます。   目次1. コアとなる材料.

超初心者向けプリント基板の基礎知識:表面処理

超初心者向けプリント基板の基礎知識:表面処理

ようこそMEIKO Laboへ。 プリント基板の基礎知識として、今回は基板製造の最終仕上げの工程、「表面処理」についてご紹介したいと思います。「表面処理」は基板が問題なく部品実装されるために重要な意味を持つ工程です。水溶性プリフラックス、はんだレベラー、金めっきなど種類も豊富なので、それぞれを詳しく説明していきたいと思います。   目次1. 表面処理とは?2. 水溶性プレ.