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レポートナンバー 0000032713

高周波対応基板の材料・要素技術の開発動向

サイエンス&テクノロジー株式会社

〜伝送損失低減に向けた低誘電性高分子材料と銅箔接着・配線形成技術〜

発刊日 2022/06/29

言語日本語

体裁B5/312ページ

ライセンス/価格312ページ

0000032713

書籍版 66,000 円(税込)

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レポート概要

【本書のポイント/得られる知識】

▼材料の要求特性・開発の方向性が理解できます。
◎伝送損失が発生する要因と対策方法
◎プリント基板/多層基板、FPCおよび各種実装用高分子に求められる誘電特性
◎基板材料として誘電特性と両立して必要な特性(絶縁信頼、耐熱、寸法安定、低吸湿、加工性など)
◎高周波基板向けに開発が進む各種の高分子材料の強みと弱み・課題
◎6Gに向けて100GHz~の周波数帯で求められる基板の誘電正接値

▼低誘電性高分子材料の構造、設計指針の基本と多様な材料開発事例・評価法が分かります。
◎材料の比誘電率に関わる理論、低誘電率のための材料設計のセオリー、指針
◎誘電正接の支配因子、制御に関する考察、分子設計の検討例
◎誘電特性を改良・維持しながら、他の諸物性も満足する材料設計の検討例
◎各種の材料開発例とその応用基板特性。
 └エポキシ樹脂、ポリイミド/モノマー・変性PI・液晶ポリマー(LCP)・芳香族ビニル系材料
 └結晶性シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)
 └1,2-PB・1,2-SBS、フッ素樹脂
◎開発材料と他樹脂を組み合わせた基板材料の例、基板特性評価
◎ミリ波帯基板材料評価の課題と平衡型円板共振器法による誘電率・導電率測定法

▼導体損失を低減するための銅箔接着・回路形成技術が分かります。
◎平滑界面での銅箔/低誘電性基材の高強度密着を実現する様々な手法
 └低粗度銅箔と低誘電性基材に対応するFPC用接着剤
 └銀ナノ粒子をシード層に用いた銅めっきプロセスや銅配線形成
 └UV・エキシマ光・プラズマによる低誘電性樹脂の表面改質と接着性改善
◎新たな銅配線形成手法
 └四辺が平滑な銅配線形成方法や大気中でのダイレクトパター二ング技術

▼Beyond 5G/6Gに向けた研究開発の現状、技術課題が分かります。
◎主要国の政府や各種機関における研究体制、開発動向
◎Beyond 5G/6Gが実現しようとする次世代の技術とその課題
◎テラヘルツ波技術開発の現状とテラヘルツ帯における各種高分子材料の誘電特性

レポート詳細

著者

高橋 昭雄 横浜国立大学 前川 茂俊 東レ(株)
松本 博文 フレックスリンク・テクノロジー(株) 橋本 裕輝 日本曹達(株)
木田 紀行 三菱ケミカル(株) 細田 朋也 AGC(株)
高橋 淳 三菱ケミカル(株) 前山 隆興 中興化成工業(株)
有田 和郎 DIC(株) 近藤 貴弘 東亞合成(株)
関允 諭 日本化薬(株) 古川 勝紀 (株)電子技研
長谷川 匡俊 東邦大学 渡邊 充広 関東学院大学
田﨑 崇司 荒川化学工業(株) 白髪 潤 DIC(株)
大井 寛崇 日本材料技研(株) 大石 知司 芝浦工業大学
鷲野 豪介 ENEOS(株) 加藤 悠人 (国研)産業技術総合研究所
登 優美子 ENEOS(株) 清水 郁雄 (株)情報通信総合研究所
大曲 祥太 共同技研化学(株) 梶田 栄 特定非営利活動法人サーキットネットワーク
川辺 正直 日鉄ケミカル&マテリアル(株) 斗内 政吉 大阪大学
岡田 絢子 日本ゼオン(株)    

目次

第1章 高周波デバイス基板用材料への要求特性
 第1節 5G高度化と6Gで求められる高分子材料の技術動向と応用に向けての材料設計
  はじめに
  1. エレクトロニクス実装
  2. 高周波対応高分子材料の設計
  3. 低誘電性高分子材料の技術動向
  4. 低誘電損失材料の設計と応用例
  まとめ

 第2節 5G/6G高周波伝送に対応するFPC(フレキシブルプリント配線板)材料開発動向
  はじめに
  1. 5G/6GではFPCの高周波対応(高速化)がマストになる
  2. 高周波対応FPC材料の低誘電化を実現するには?
  3. 「魔法の粉」を使った新しい高速FPC材料へのチャレンジ!
  4. 「3層伝送ケーブル」での高速性検証結果は?
  5. 「魔法の粉」でボンディングシートの高速化も実現!
  6. 5G/6Gで採用が期待される高速FPC用途例
  おわりに

第2章 高周波デバイス基板用材料・要素技術の開発動向
 第1節 低誘電特性および高耐熱・高接着性を有するエポキシ樹脂の開発
  はじめに
  1. 低誘電エポキシ樹脂開発のモティベーション
    1.1 低誘電特性が求められる理由
    1.2 低誘電エポキシ樹脂の設計手法
  2. 低誘電エポキシ樹脂の実際の開発事例
    2.1 低分子タイプ
      2.1.1 フッ素原子含有エポキシ樹脂 YX7760
      2.1.2 フッ素原子非含有エポキシ樹脂 YL9133
    2.2 中分子タイプ
    2.3 高分子タイプ
  おわりに
 第2節 活性エステル型硬化剤によるエポキシ樹脂の誘電率・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3節 低誘電性を高めたマレイミド樹脂の開発
  はじめに
  1. マレイミド樹脂とは
  2. 低誘電/溶剤可溶/難燃性を有するマレイミド樹脂
    2.1 単独重合における硬化物性
    2.2 エポキシ樹脂との配合系
    2.3 シアネート樹脂との硬化:BTレジン
    2.4 難燃性
  3. 低誘電/溶剤可溶/相溶性/耐酸化劣化性を有するマレイミド樹脂
    3.1 PPE系樹脂との組み合わせ
  おわりに
 第4節 高速伝送FPC用ベースフィルム材: 変性ポリイミド
  1. FPCに適した電気絶縁樹脂材料
  2. FPCの構成
  3. 高速伝送FPC用ベースフィルム材の要求特性
    3.1 低熱膨張性
      3.1.1 低熱膨張特性の必要性
      3.1.2 低熱膨張性ポリイミドの分子構造的特徴
    3.2 低吸水性,低吸湿性
    3.3 高周波誘電特性
  4. FPCベースフィルム材用変性ポリイミド:ポリエステルイミド(PEsI)
    4.1 当初懸念されたPEsIの耐熱性(Tg)
    4.2 伸び切り鎖の直線性・蛇行性と実際のCTEの関係
    4.3 製膜プロセス適合性,PEsIフィルムの吸水率およびCHE
    4.4 高周波誘電特性
    4.5 特性バランス
  おわりに
 第5節 低誘電・高接着ポリイミド樹脂の低伝送損失FPC用部材への展開
  はじめに
  1. 樹脂特性
  2. FPC向け接着剤特性
    2.1 用途例(低誘電カバーレイ)
    2.2 用途例(高速伝送FPC用低誘電FCCL)
  おわりに
 第6節 ダブルデッカー型シルセスキオキサン脂環式酸二無水物の高機能ポリイミド樹脂原料への展開
  はじめに
  1. 高周波回路基板向けシルセスキオキサン複合材料
    1.1 高周波回路基板材料に求められる特徴
    1.2 シルセスキオキサンとは
    1.3 .カゴ型シルセスキオキサン複合材料
  2. ダブルデッカー型シルセスキオキサン脂環式酸二無水物を用いたポリイミド樹脂
    2.1 ダブルデッカー型シルセスキオキサン脂環式酸二無水物
    2.2 ダブルデッカー型シルセスキオキサン脂環式酸二無水物を用いたポリイミドの合成と物性
  おわりに
 第7節 汎用型から誘電正接を1/2以下に制御した低誘電LCPの開発とその用途展開
  1. GHz以上の高周波帯でニーズが高まる低誘電性と注目される液晶ポリマー
  2. 低Df LCP、 LF-31の設計と誘電特性
  3. 多様な様態への展開例
    3.1 低Df射出成形用途
    3.2 パウダー形状による他ポリマーへのフィラー用途
  まとめ
 第8節 銅箔上への液晶ポリマー(LCP)直接成膜技術の開発とFCCLへの展開
  はじめに
  1. LCPフイルム
   1.1 LCPの概要
   1.2 LCPの基礎物性
  2. LCPフイルムの直接成膜技術
   2.1 LCPフイルムの製造方法
   2.2 溶液キャスト法を用いた銅箔上へのLCPの直接成膜技術
  3. 溶液キャスト法を用いたFCCLの特性
  おわりに
 第9節 芳香族ビニル化合物の精密重合技術と5G/6G時代の高周波基板向け芳香族ビニル系低誘電損失材料の開発
  1. 経緯
  2. 芳香族ビニル化合物の精密重合
  3. ハーフチタノセンを用いたスチレンのシンジオ特異性リビング重合
  4. 芳香族ビニル化合物から誘導される機能材料に対する先端情報通信技術分野における要求
  5. 次世代高速・高周波基板材料の材料設計
    5.1 多分岐構造を有する可溶性ジビニルベンゼン系樹脂の合成
    5.2 多分岐構造を有する可溶性ジビニルベンゼン系樹脂の特性
  6. まとめと今後の展望
 第10節 結晶性シクロオレフィンポリマーの特性と高周波用途への応用展開
  はじめに
  1. ZEONEX® C2420の特性
  2. ZEONEX® C2420の高周波向け基材としての可能性
   2.1 移動通信システムの高周波化
   2.2 ZEONEX® C2420の誘電特性
  3. テラヘルツ技術への応用の可能性
  おわりに
 第11節 高機能ポリフェニレンサルファイドフィルムの開発と高周波基板材料への応用
  はじめに
  1. PPSフィルム トレリナ®の特徴
  2. 5G回路基板用PPSフィルムの創出
   2.1 PPSフィルムの誘電特性の優位性と熱寸法安定性の向上
   2.2 PPSフィルムの透明性の向上
  おわりに
 第12節 1,2-PB及び1,2-SBSの特性と高周波基板用CCLへの応用
  はじめに
  1. CCLの技術背景
  2. CCL樹脂層に求められる特性
   2.1 低誘電(Df, Dk)
   2.2 耐熱性
   2.3 銅箔接着性
  3. 熱硬化性材料としてのポリブタジエン
   3.1 ポリブタジエンユニットの硬化
   3.2 ポリブタジエンユニットの架橋方法
   3.3 ポリブタジエン硬化物の物性
   3.4 スチレンブタジエンスチレン共重合体(SBS)
   3.5 分岐型二重結合含有難燃剤の添加
   3.6 分岐型二重結合含有シランカップリング剤
  4. 熱硬化性材料の今後の展望
   4.1 ポリブタジエンユニットの酸化
   4.2 部分的な水素化
  おわりに
 第13節 他基材との接着性・分散性に優れたフッ素樹脂の開発と高速高周波用プリントへの展開
  1. フッ素樹脂とプリント基板用材料
  2. 既存低損失材料とフッ素樹脂複合材料との比較
  3. 複合材料の回路基板適用例
  4. リジッド基板へのEA-2000応用展開
  5. 今後の展望
 第14節 低伝送損失ふっ素樹脂銅張積層板の開発動向
  はじめに
  1. ふっ素樹脂の構造と特徴
  2. ふっ素樹脂基板の特性
   2.1 ふっ素樹脂基板の製造方法と構造
   2.2 ふっ素樹脂基板の特性
   2.3 ふっ素樹脂系銅張積層板の特徴
   2.4 ふっ素樹脂系銅張積層板の用途例
  3. 低損失ふっ素樹脂銅張積層板
   3.1 さらなる高周波への対応
   3.2 低損失ふっ素樹脂銅張積層板の特性
     3.2.1 ミリ波対応に向けた伝送損失の改善
     3.2.2 ふっ素樹脂ミリ波対応基板と一般高周波基板との伝送損失の比較
     3.2.3 ミリ波に対するガラスクロスの影響
  おわりに
 第15節 低粗度銅箔・低誘電性基材に対応するFPC用接着剤フィルムの開発
  はじめに
  1. 高周波対応FPC向け接着剤
   1.1 接着剤の使用箇所と使用方法
   1.2 高周波対応FPC向け接着剤に求められる特性
     1.2.1 誘電特性
     1.2.2 接着性
     1.2.3 レーザー加工性
  2. 最近の開発状況
   2.1 製品紹介
     2.1.1 製品ラインナップ
     2.1.2 製品仕様
   2.2 特性
     2.2.1 伝送特性
     2.2.2 接着性
     2.2.3 レーザー加工性
     2.2.4 長期絶縁信頼性(マイグレーション試験)
     2.2.5 特性一覧
  おわりに
 第16節 プラズマ表面改質による低誘電樹脂への接着剤・前処理レス 直接接着技術
  はじめに
  1.背景及び目的
   1.1 背景
   1.2 目的
  2. 検討方法
   2.1 各種樹脂の表面改質処理方法
   2.2 フッ素、LCP、COP、PI樹脂への直接銅めっき方法
   2.3 フッ素樹脂(FEP)、LCP樹脂、銅(Cu)箔への直接接着方法
   2.4 特性評価方法
  3. 結果及び考察
   3.1 改質表面の評価
     3.1.1 表面改質による表面構造と接触角
     3.1.2 プラズマ表面改質による表面の化学状態分析
   3.2 各種樹脂の直接めっき
     3.2.1 フッ素樹脂の直接めっき
      3.2.1.1 FEP 
      3.2.1.2 PTFE
     3.2.2 LCP樹脂の直接めっき
     3.2.3 COP樹脂の直接めっき
     3.2.4 ポリイミドの直接めっき
     3.2.5 スルーホール、ビアホールへの直接めっき
   3.3 各種材料の直接接合
     3.3.1 フッ素樹脂、LCP樹脂と銅箔の直接接着
     3.3.2 樹脂同士の直接接合
   3.4 接着の評価
   3.5 多層膜の直接接合
  おわりに
 第17節 紫外線照射による低誘電樹脂の表面改質とめっき処理による回路形成
  はじめに
  1. 高周波対応プリント配線板
  2. 樹脂平滑面への回路形成
   2.1 絶縁樹脂平滑面への回路形成
   2.2 UV照射による樹脂表面改質
  3. 低誘電樹脂平滑面への回路形成
  おわりに
 第18節 導体損失を低減する技術 ?銀ナノ粒子をめっき下地層として用いる銅配線形成技術?
  はじめに
  1. 銀ナノ粒子をめっき下地層として用いる銅めっきプロセス(銀シード法)の概要と特徴
  2. 高周波伝送特性
  3. 四辺が平滑な銅配線の形成方法「銀SAP」
  おわりに
 第19節 光照射を利用したフッ素樹脂基板の親水化と大気中銅配線形成技術
  はじめに
  1. PTFEの親水化及び銅微細配線形成プロセス
  2. 無電解銅めっき膜の表面状態と表面抵抗
  3. 有機無機ハイブリッド膜を用いた銅微細配線形成
  4. 銅配線の表面状態と断面構造
  5. レーザ照射と銅錯体を用いた銅配線形成
  おわりに

第3章 高周波対応基板材料の誘電率測定・評価技術
 はじめに
 1. 背景
 2. ミリ波帯基板材料評価のニーズ
 3. ミリ波帯基板材料評価の課題
 4. 平衡型円板共振器法によるミリ波帯誘電率測定技術
 5. 平衡型円板共振器法によるミリ波帯導電率測定技術
 まとめ

第4章 Beyond 5G/6G への開発動向と展望
 第1節 国内外におけるBeyond 5G/6G研究開発などの動向
  はじめに
  1. 5Gの展開状況
   1.1 米国
   1.2 韓国
   1.3 欧州
   1.4 中国
   1.5 日本
  2. Beyond5G/6Gの動向
   2.1 米国
   2.2 韓国
   2.3 欧州
   2.4 中国
   2.5 日本
  おわりに
 第2節 Beyond 5G(6G)に求められる機能・部品材料の技術動向
  はじめに
  1. Beyond 5G(6G)概略
  2. Beyond 5G(6G)実現のための技術仕様
   2.1 超高速・大容量
   2.2 拡張性
   2.3 超低消費電力
   2.4 超低遅延
   2.5 超高信頼通信と安全性
   2.6 超多接続&センシング
  3. 実現に必要な要素技術
  4. 電子部品および材料の課題
  まとめ
 第3節 テラヘルツ波工学の誕生と新産業創製
  はじめに
  1. テラヘルツ波工学の誕生
  2. テラヘルツ波新産業展望
  3. テラヘルツ応用に向けた高周波基板材料
  4. 後れを取る日本
  まとめ

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