特許情報からみた5G・6G材料開発戦争 2022

10年周期で革新を迎える通信インフラにおいて、3Gでは携帯電話に、4Gではスマホに、それぞれ主眼が置かれていた。2020年代の5Gでは、「あらゆるモノが無線でつながるIoT」が進展しつつあり、5Gが効率化をめざしたものであることがわかる。次世代となる6Gの登場は、当初2030年とされていたが、2 – 3年の前倒しを想定した国際標準化が進められている。5Gではミリ波帯域の利用を、6Gではテラヘルツ波帯域の利用を、それぞれ想定している。5Gに割り当てられた周波数帯域は、4Gよりも高周波帯域となっている。そのため、5G対応電子部品では、高周波対応が必要となり、低誘電材料を用いることになる。FCCLにおいては、表皮効果・表面粗度によって生じる伝送損失を低減するため、樹脂材料だけでなく、銅箔にも特性向上が求められている。 　4Gまでの低い周波数帯域には、多くの利用・用途があり、広い帯域の確保は不可能であったが、壁などを回り込んで届くため、5Gよりも使い勝手は良好である。使い勝手の悪い5Gのミリ波帯域に対応するため、アンテナ部で多方向性を生み出す工夫や、ビルのガラス窓からミリ波を取り込む工夫、さらにはミリ波反射板/屈折板などが公表されている。アンテナ層と制御回路基板の一体化を実現するために、耐熱性と低熱膨張性を備えた低誘電材料も登場している。 　6Gでは、「無線 (マイクロ波) と光 (可視光・赤外光) の間にある周波数帯域」が用いられる。この周波数帯域は、テラヘルツギャップと称され、通信に用いるには課題の多い周波数帯域となっている。したがって、6Gでは、ミリ波帯域向けでの工夫を、さらに推し進めた展開が必要になる。幸いなことに、工場などのインドア環境だけでなく、ビルの建ち並ぶ空間でも、6Gテラヘルツ波帯域においても、反射波により、かなり実用的に使えるとの報告もある。6Gにおいては、超高速・超大容量・高信頼性/超低遅延の同時実現をめざした通信の光伝送化と、データサーバーの発熱問題解消をめざした光配線化が、それぞれ想定されており、対応材料の選択と性能の更なる向上をめざした取り組みが進められている。6Gの特徴の1つである「超低遅延」は、人間の反応速度を超えており、この通信性能と好相性なのが「人間拡張技術」である。人間拡張には大きく「身体の拡張」・「存在の拡張」・「感覚の拡張」・「認知の拡張」の4つの方向性があるとされており、well – beingや産業への活用が検討されている。 　本セミナーでは、5G/Beyond 5G/6Gをトリガーとする企業間競争の展開と、競争環境の変革にともなう、部品材料企業の最新の取り組みを、次世代6Gを意識しながら注視する。

1. はじめに
   1. 企業活動の根幹 – 企業に課せられた課題は?
   2. 貴社:どちらで事業参入? – 事業開発では時間軸に注目!
      • 参考) 既存企業のInnovation:知の深化*知の探索
   3. 企業経営における意思決定 – 知財情報:未来予測の洞察に活用
   4. 企業活動と知的財産 – 知的財産の位置づけ
   5. 企業における特許の役割 – ビジネス発想で時空を超える!
   6. 知的財産権:「技術進化の方向性」までも支配可能!
      • 参考) 特許権:条件付き無償開放の「罠」
   7. Patent:企業におけるInventionの源泉 – 特許=課題×解決手段
      • 視点) 特許出願:知的財産への投資
2. 「5Gの夢と現実の落差」が、6Gの推進力に!
   1. 4Gまでの電波利用 – 使い勝手の良い周波数帯域を利用!
   2. 5G:超高速・超多接続・高信頼/超低遅延の同時実現は困難
      • 参考) 5G:周波数帯割当状況 – 米・中・韓・英・独・仏・日
   3. 5Gからの電波利用 – 人・モノ・コトに対応
      • 参考) ポスト5G/Beyond 5G/6G
   4. ローカル5Gの登場 – 「5Gの制約」を踏まえた電波の利用
   5. ローカル5Gの意義 – キャリア主導からの脱却は?
   6. 5G特性でOT領域を改革 – 現場改善ITからの脱却
   7. ローカル5G*AI*IoT*Edge Computing – 製造業のOT変革をめざす
3. 6Gが実現する世界
   1. 6Gを実現する技術を俯瞰
      • 6G:2030年より2-3年前倒し
   2. Edge Computingを真に実現 – 6Gが必須に!
   3. 超高速・超多接続・高信頼/超低遅延の同時実現 (6G) をめざす光伝送
      • 通信の光伝送化 – 通信プロトコルはIPからATMへ
   4. 6G超低遅延特性の活用 – 人間拡張技術への展開をめざす
      • NTT:well-being、産総研:産業への応用
   5. データサーバーの発熱問題解消をめざす光配線
      • 光電コパッケージ – SiPh (シリコンフォトニクス)
      • 光配線の実現 – 光変調器、光導波路、有機EO材料
4. 公開情報:業界/企業/技術開発動向の入手・把握
   1. 業界情報
      • 日経系新聞
      • 日経BP
      • 企業公開情報…
   2. 無料公開情報の活用
      • 政府資料
      • 調査会社報告書概要
      • 目次…
   3. 企業HPの活用
      • 沿革
      • 求人情報
      • 注力事業分野
      • 開発拠点…
   4. 競合に関わる企業情報
      • 有価証券報告書
      • Form 10-K …
   5. 有価証券報告書 – 項目一覧
      • 参考) 非上場企業のビジネス情報
   6. Form 10 – K (米国:SEC)
      • 参考) 米国:Form 10-K v. 日本:有価証券報告書
5. 5G/6G対応部品材料:特許情報検索 – 業界/企業/技術開発の動向把握
   1. 利用可能な特許分類 – FI/IPC、Fターム、CPC
      • 参考) 欧州/米国特許検索 – CPCが活用できる
   2. 特許情報検索 – 技術用語の選択
      • 参考) 特許情報を「技術用語」で検索:どう取り組む?
   3. 業界動向を知る – 出願人/現在の権利者から知る
   4. 企業動向を知る – 出願人*要求特性 (*特許分類)
      • 参考) 古株:出願人名で絞る v. 新顔:要求特性で探索
   5. 特許情報の検索:指針 – 技術用語=注目材料*用途*特徴*課題
      • 参考) 特許明細書:効率的な読み解き方
6. 特許情報からみた5G/6G対応部品 – ミリ波/テラヘルツ波対応:求められる材料特性
   1. 5G対応FPC/FCCL – 基板樹脂と銅箔:要求される特性
   2. 6Gテラヘルツ波対応アンテナ – 試算してみると・・・
   3. インドア環境・ビル街での6G:反射波活用に期待がもてる
   4. 5G対応アンテナ – タッチパネル技術の活用
      • フレキシブルアンテナ
        • AGC
      • 窓ガラスアンテナ
        • AGC
        • NTTドコモ
      • 透明フィルムアンテナ
        • 大日本印刷
      • 透明アンテナ用PPS (ポリフェニレンサルファイド)
        • 東レ
          • 参考) 東レ:「ビジネス発想特許」で事業を守る
      • 透明アンテナ
        • 東友ファインケム (住友化学の韓国子会社)
      • 制御回路一体型アンテナ
        • フジクラ
   5. 5G/6G対応アンテナ
      • Massive MIMO (Multiple Input Multiple Output) 型アンテナ
        • KDDIとJDI
   6. 5G/6G対応メタサーフェス反射板/屈折板
      • メタサーフェス反射板
        • NTTドコモとMetawave
        • 積水化学とMetawave
      • 透明メタサーフェス反射
        • KDDIと日本電業工作
      • メタサーフェス反射板 (ナノインプリント活用)
        • ENEOS
      • メタサーフェス屈折板
        • 京セラ
      • 6G対応メタサーフェス反射板
        • 産総研と大阪大学
   7. ビルドアップ基板構造
      • アンテナ層と制御回路基板の一体化
        • パナソニック
        • フジクラ
   8. 誘電体導波路アンテナ
      • 曲げてアンテナ
        • NTTドコモ
7. 特許情報からみた5G対応FPC/FCCLの技術開発動向 – 材料別俯瞰:参入企業の取り組み
   1. FPC (フレキシブルプリント基板) /FCCL (銅張フレキシブルプリント基板)
   2. 銅箔 (表皮効果・表面粗度)
      • JX金属
      • 三井金属鉱業
      • 古河電気工業
      • 福田金属箔粉工業
      • ナミックス
        • 参考) 銅箔特許戦争
          • JX金属 vs. 三井金属鉱業
   3. 6G:光伝送・光配線に進む – 銅の出番:どこにある?
8. 特許情報からみた5G対応に向けた材料開発動向
   1. 高周波対応低誘電材料の設計指針
      • 低誘電率*低誘電正接/低伝送損失
   2. 高周波の伝送損失低減
      • 誘電正接Df <0.002が材料開発の壁
   3. AiP (Antenna in Package) と光電融合
      • はんだ耐熱性*低熱膨張性
   4. 低誘電PI (ポリイミド) :低誘電化の限界?
      • 日東電工
      • 宇部興産
   5. MPI (変性ポリイミド)
      • カネカ
      • 昭和電工マテリアルズ
   6. PIAD (ポリイミド接着剤)
      • 荒川化学工業
   7. 多様な樹脂に対応する接着剤層
      • 東亞合成
   8. 低誘電エポキシ
      • DIC
      • ユニチカ
      • 住友ベークライト
      • 日産化学
        • 参考) 銅シードフィルム:太陽インキ製造 (DICと共同開発)
   9. 熱硬化性PPE (ポリフェニレンエーテル)
      - フィラー添加で、誘電正接Df <0.002を狙う
      • パナソニック
      • SABIC
   10. 変性PPE:旭化成
   11. BT (ビスマレイミド・トリアジン)
       • 三菱瓦斯化学
   12. 低誘電耐熱PS (ポリスチレン)
       • 倉敷紡績
   13. フッ素樹脂
       • AGC
       • 住友電気工業
       • 中興化成工業
   14. LCP (液晶ポリマー)
       • 村田製作所
       • 住友化学
       • フジクラ
       • クラレ
   15. COP (シクロオレフィンポリマー)
       • 日本ゼオン
   16. 熱硬化性ポリエーテル
       • JSR
   17. 低誘電化向け粒子材料
       • デンカ
9. 特許情報からみた5G/ミリ波帯域向け低誘電正接 (Df <0.002) 材料
   1. 可溶性多官能ビニル芳香族共重合体
      • 日鉄ケミカル&マテリアル
   2. マレイミド
      • 日本化薬
      • 信越化学 (Novosetからのライセンス導入)
   3. 芳香族ポリエーテル
      • JSR
   4. 芳香環含有ポリエステル樹脂
      • 三菱ケミカル
   5. ボンディングシート
      • デクセリアルズ
      • 巴川製紙
10. 特許情報からみた6G/テラヘルツ波帯域向け低伝送損失材料
    1. テラヘルツ帯域の誘電特性評価 (誘電率・誘電正接)
       • 東レ (THz TDS)
    2. COP (シクロオレフィンポリマー)
       • 日本ゼオン
         - 6G対応メタサーフェス反射板:表面処理COP基板に銅メッキ
    3. COC (環状オレフィン・コポリマー)
       • 住友ベークライト
       • 三井化学
         - 製造法 (SC・VSC・TSD) に関係なく低損失
11. 特許情報からみた光配線実現に向けた材料
    1. 光変調器
       • 有機EOポリマー
       • 情報通信機構
       • 九州大学と日産化学
    2. 光電融合技術:NTT、産総研
       • SiPh (シリコンフォトニクス)
       • チップ間光伝送
       • 積層構成化
12. まとめ – ビジネスモデルの視点から
• 質疑応答