高周波基板材料の開発動向と表面改質技術、Cuとの密着性向上

第1部 5G向け高周波基板材料への要求特性と技術動向

(2019年10月4日 10:00〜11:30)

　高速・大容量通信を可能とする5G技術の開発が加速化する中、従来に比べ伝送損失の低い材料への関心が高まっている。より高い周波数帯を使用する5G通信においては、低誘電率かつ低誘電正接材料が好ましく、これを実現する高周波材料については古くから検討がなされているが、依然それぞれ課題を抱えており、5Gに合致した最適化競争が繰り広げられている。材料特性に加え、信頼性・実装性・回路設計・製造コストなどを含め絞り込みが進んでいくであろう。 　本セミナーでは、まず候補材料の現状、および、現時点における利点・欠点についてわかり易く解説し、それを踏まえ、今後のIoT社会および自動運転の基盤となる次世代通信インフラ実現のため、材料へ求められるPerformanceについて考察する。

1. 高速・大容量通信技術の動向
   1. IoT社会
   2. IoT社会を支える基盤技術:5G
2. 高周波基板材料の特徴と技術動向
   1. 伝送損失要因@5G
   2. 各種材料の特徴・課題と開発動向
      • FR-4
      • ポリイミド樹脂
      • フッ素樹脂
      • 液晶ポリマー
      • LTCC
      • ガラス
   3. 5G通信用基板材料への要求特性
      • 誘電率
      • 誘電正接
      • 低吸水性
      • 寸法安定性
      • 導体密着性
      • 加工性
      • 耐熱性
      • 長期信頼性
      • 低環境負荷
3. まとめ
• 質疑応答

第2部 液晶ポリマーの低誘電/低誘電正接化と高周波用途への応用

(2019年10月4日 12:10〜13:40)

　次世代通信規格5G及び自動運転に関わる制御デバイスの本格導入が予定されている中で、伝送情報量の増加に対応した高性能な高周波用電子部品が今後も急速に広がると予想される。通信機器の高周波化が急速に進むと、部品・回路設計のみならず、高周波部品に使用される材料にも対応が求められる。 　今回の講座においては、当社LCPの誘電特性制御の材料設計の方向性について、コネクタへの適用を考慮した材料開発の動向について説明する。

1. はじめに
   1. 誘電特性が求められる市場
   2. エンプラに求められる特性
2. 評価方法について
   1. 代表的な評価方法
   2. 誘電特性評価に影響を与える要因
3. エンプラの誘電率、誘電正接
   1. 誘電特性への影響因子
   2. エンプラの低誘電率化
4. 当社LCPに見る誘電制御材料
   1. LAPEROS LCP 誘電制御材料
   2. LAPEROS LCP 低誘電材料とその特徴
• 質疑応答

第3部 5G向けPTFE表面改質シートの開発とCuとの密着性向上

(2019年10月4日 13:50〜15:20)

　5G高速通信用の高周波プリント基板用材料に活用できるPTFEシートを実現するためにオリジナルの装置を開発した。PTFE基板の表面において、水酸化物を炭素原子に結合させることにより、濡れ性を向上させることができた。具体的にはA4サイズのPTFEシートの表面を改質させ、シートに水を垂らすと、水滴がサンプル平面に広がり、接触角が1桁台になる。この改質した表面にCuを付けた時の密着性は0.8N/mmであり、高い密着性がある。基板の伝送損失は10GHzで – 6dB/mであり、5G向けに低損失な基板として提供できる。実験データを交えてPTFE表面改質シートの説明をする。

1. 表面改質処理装置の概要
   1. 処理装置の概念について
   2. 独自のイオン源について
   3. 独自イオン源による表面改質の実例
2. PTFEの低接触角の実現
   1. 表面改質したPTFEの表面について
   2. Cuとの密着性について
   3. 表面改質の経時変化について
3. 高周波基板への適用
   1. ビアの表面改質について
   2. 伝送損失の評価について
   3. 量産装置の構想
4. PTFE以外の樹脂材料の表面改質
5. 今後の課題
• 質疑応答

第4部 プラズマ表面改質技術による接着・密着技術の向上

(2019年10月4日 15:30〜17:00)

　Society5.0に必要な高速通信 (5G) 用デバイス製造の基幹技術として低伝送損失積層回路基板が必須であり、低誘電率樹脂への直接めっき技術、直接接合技術が待望されている。 　株式会社 電子技研では、独自のプラズマ表面改質処理により基材表面に官能基を付与することにより、低誘電率樹脂 (フッ素樹脂、LCP、COP等) への直接Cuめっき、フッ素樹脂/フッ素樹脂間ならびにフッ素樹脂/銅箔間を表面を荒らさず、かつ接着剤も用いず直接接合することを可能にする技術を開発しました。表面改質の原理から応用技術までを解説させていただきます。

1. プラズマ表面改質による接着原理
   1. 接着とは、プラズマとは
   2. プラズマ表面改質による接着原理
2. プラズマ表面改質を用いた難めっき材への直接めっき技術
   1. 低誘電率樹脂への直接Cuめっき
      • フッ素
      • LCP
      • COP
   2. ポリイミド樹脂への直接Cuめっき
   3. ガラス基板への直接Cuめっき
3. プラズマ表面改質を用いた難接着材の接着剤レス直接接合技術
   1. 難接着樹脂と金属の直接接合
      • フッ素
      • LCP
      • PI等
   2. 難接着樹脂と難接着樹脂の直接接合
4. プラズマ表面改質を用いた接着剤密着強度向上技術
5. プラズマ表面改質応用技術
   1. 粉体材料の表面改質
      • カーボン
      • PTFE
      • CNT
   2. ナノインク (焼結) への応用
   3. 人口骨への応用
• 質疑応答