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LTCC (低温同時焼成セラミック) 基板の設計、材料開発とパッケージング技術

LTCC (低温同時焼成セラミック) 基板の設計、材料開発とパッケージング技術

~5G通信向け低損失材料の開発、ミリ波通信モジュールの開発へ向けて~
オンライン 開催

開催日

  • 2023年9月27日(水) 10時30分 16時15分

修得知識

  • 5Gのデバイス
  • LTCC用材料
  • 高周波用フィルター
  • 高周波用LTCC
  • 材料の損失
  • 電子部品に使用されるガラス製品についての概略
  • LTCCの特長と適用例
  • 5G通信に必要な材料特性
  • 誘電率、誘電正接の原理的な理解
  • 材料構成と誘電正接の関係
  • 5Gに代表されるミリ波通信モジュールの構成
  • ミリ波通信モジュールに使用するLTCC基板の特徴

プログラム

第1部 LTCC基板の技術動向、要求特性と今後の応用展望

(2023年9月27日 10:30〜12:00)

 LTCC技術を幅広く紹介することを主目的として、2005年 “LTCCの開発技術” を出版した (監修:山本孝、CNC出版) 。その後十数年経過し、第5世代の通信技術5G/beyond5Gが花開いている。使われる周波数はSub6と呼ばれる3.7GHzと4.5GHzと28.8GHz 所謂 ”ミリ波” である。
 LTCC技術は1980年代のコンピュータ用高密度配線基板の開発に始まり、2000年代の自動車用”LTCC – ECU”の開発で花開いた。同時期に、”高周波用LTCC”技術の進歩と応用展開も 積極的に進められた。 近年の携帯電話 (スマホ) 、近距離無線通信、情報通信機器の需要は 加速度的に増大し、高周波“ミリ波”の利用が増えている。
 5Gの現状、”LTCC – ECU”の開発、ミリ波に注目した高周波モジュール用LTCCの重要要素等を解説する。

  1. 5Gの話題
    1. 5G, beyond5Gとは
    2. mm波通信運用周波数帯域
    3. mm波空間伝搬ロス、mm波通信モジュールの伝搬ロス
    4. 弾性波フィルターの問題点とmm波フィルターへの展開
  2. LTCCの歴史 (コンピュータ用高密度配線基板、自動車用LTCC – ECU〜高周波デバイスへ)
    1. LTCC用ガラスセラミックス
    2. LTCC用導電ペースト
    3. 無収縮プロセス
    4. 回路と電磁界シュミレータの連携
    5. LTCC基板製造設計、配線・Via、寸法精度
    6. 内装素子、インダクター、キャパシタ、抵抗
  3. ミリ波高周波フィルターへ
    1. 高周波用LTCCに求められる材料特性、結晶化ガラス材料
    2. 誘電率とその温度特性、フィルターのQ (1/損失、伝搬ロス)
    3. SIW (誘電体基板集積導波管) によるmm波フィルターの設計
  4. その他
    • 質疑応答

第2部 5G通信向け低誘電正接LTCC材料の開発

(2023年9月27日 13:00〜14:30)

 電子部品に使用されるガラスについて、日本電気硝子 株式会社 にて商品化されてきた製品から紹介する。特に今後の通信規格である、5Gに有望視されている低誘電正接LTCC材料について、ガラスタイプを非晶質系、結晶質系に分けて解説し、材料構成と誘電特性の関係を明らかにしていく。

  1. 日本電気硝子 株式会社 の電子部品関連製品
    1. 粉末ガラス製品
    2. 粉末以外の電子部品製品
  2. LTCC材料について
    1. LTCC材料の種類と特長
    2. LTCC製造プロセス
    3. LTCC材料の市場ニーズ
  3. 低誘電正接LTCC材料
    1. 5G通信の概略と材料特性
    2. 誘電率、誘電正接とはなにか
    3. 非晶質系低誘電正接材料
    4. 結晶質系低誘電正接材料
  4. 今後の展望
    • 質疑応答

第3部 LTCC基板を用いたミリ波通信モジュールとパッケージング技術

(2023年9月27日 14:45〜16:15)

 5Gミリ波通信用モジュールの開発において、ミリ波帯では配線やアンテナの損失が非常に大きくなるため、損失の低い基板材料、配線の短いパッケージング技術の2点が重要となる。本講演では低損失基板としてLTCCを例に挙げ、コスト、量産性を加味して技術紹介を行う。

  1. はじめに
  2. 5Gミリ波通信モジュールの技術
  3. パッケージング技術
    1. パッケージング構造
    2. 放熱構造
  4. アンテナ設計技術
    1. 広カバレッジ設計
    2. 広帯域技術
  5. LTCC基板の特徴
    1. 他基板材料との比較
    2. 導体表面粗さ
  6. 基板評価結果
  7. 6Gに向けた取り組み
  8. まとめ
    • 質疑応答

講師

  • 山本 孝
    防衛大学校
    名誉教授
  • 馬屋原 芳夫
    日本電気硝子 株式会社 電子部品事業部 第一製造部 第一開発グループ
    担当課長
  • 須藤 薫
    株式会社 村田製作所 通信・センサ事業本部 技術統括部 ネットワーク技術開発部
    プリンシパルリサーチャー

主催

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