目次
◇第1章 第5世代移動通信システム(5G)、ミリ波無線通信技術の動向と将来像◇
第1節 第5世代移動通信システム（5G）実現への研究開発動向とロードマップ
1．5Gの概要
1.1 移動通信システムの進化
1.2 5Gのサービスと要求条件
2．5Gにおける技術コンセプト
2.1 無線アクセス技術
2.2 新周波数帯の開拓と電波伝搬特性の把握
3．5G実現に向けたロードマップ
第2節 5Gへ向けたMassive MIMOの開発動向とその要素技術
1．Massive MIMOのコンセプトとチャネル容量
1.1 基本コンセプト
1.2 チャネル容量
2．技術課題
2.1 ハイブリッドビームフォーミング
2.2 マルチビームMassive MIMOの原理
2.3 マルチビームMassive MIMOの基本特性
第3節 光無線融合システムの開発動向
1．光通信と無線通信の融合
2．無線装置の消費電力
3．周波数利用効率の向上と高い周波数への移行
4．光電波融合システムの構成
第4節 100GHz超帯域無線信号の高感度・高精度スペクトラム測定
1.従来技術によるスペクトラム測定の現状とその課題
2.技術的課題の解決方法と試作された装置の評価結果
2.1 新しい構造のプリセレクタ
2.2 高強度・高安定100GHz超ローカル信号の発生技術
2.3 試作された110GHz～140GHzを測定対象とする高感度・高精度スペクトラムアナライザ
3．本測定方法による測定結果と、従来のスペクトラム測定結果の比較
◇第2章 ミリ波レーダーの開発動向と応用技術 ◇
第1節 ミリ波レーダー、通信向けミリ波回路技術と高周波基板材料への要求条件
1．使用する周波数帯
2．高周波損失
2.1 導体損失
2.2 誘電体損失
2.3 吸水率
2.4 回路形式と高周波損失
3．実装信頼性
4．熱伝導率
第2節 24GHz帯周辺監視レーダの開発と検知性能向上
1．レーダシステムの開発
1.1 周波数帯の選択
1.2 計測方法
1.3 周辺監視レーダにおける性能改善項目
1.3.1 搭載性
1.3.2 角度分解能
1.3.3 相対速度分解能の向上
1.3.4 検知範囲の拡大
2．評価結果例
第3節 RoF技術と90GHz帯ミリ波レーダーによる滑走路異物検知システムの開発
1．滑走路異物検知システム
1.1 システム開発の背景
1.2 利用する周波数帯域
1.2.1 国際的な周波数割り当て
1.2.2 大気による吸収減衰の影響
1.3 レーダーの基本構成
1.3.1 レーダー方程式
1.3.2 RoF接続型レーダーシステムの特徴
1.3.3 システム仕様
1.4 レーダーの基本性能
1.4.1 最大検知距離特性
1.4.2 距離分解能
1.4.3 複数レーダーの同期走査による交点検知
1.5 成田空港における実証実験の紹介
1.5.1 成田空港における実証システムの構成
1.5.2 実証システムで得られた測定結果
1.6 測定結果を評価するための電磁界解析技術
1.6.1 Monostatic RCS
1.6.2 Bistatic RCS
1.7 まとめと今後の展開
◇第3章 高周波対応基板の開発動向と低伝送損失化◇
第1節 低誘電損失材料を用いた高周波デバイス用銅張積層板の開発
1．熱硬化性PPE共重合体樹脂（アリル化PPE）
2．不均一系酸化カップリング重合法によるアリル化PPEの重合
3．低誘電損失樹脂複合化物の開発
4．高周波デバイス用銅張積層板の開発
5．今後の展望
第2節 高速、高周波対応FPCの開発動向と低伝送損失化
1．FPCの高速化の必要性
2．FPCの高速化への取り組み
2.1 有機部材の誘電損失を下げることによる高速伝送化
2.2 有機部材の比誘電率を下げることによる高速伝送化
2.3 配線長(L)を短くする事による高速伝送化：
3．誘電損失の低減による高速対応FPC材料の選定：
4．LCP基材による高速対応FPCの実現
5．PIの高速化による高速FPC対応の実現
5.1 高速FPC材料開発について
5.2 フッ素樹脂（PTFE）フィラ分散による高速ポリイミド2層材料
5.3 接着性フッ素樹脂（PFA）フィルム重積層による高速PI（ポリイミド）2層材開発
第3節 ふっ素系高周波基板材料の開発動向と特性評価
1．最近のふっ素基板の市場動向について
2．なぜふっ素樹脂基板なのか
3．ふっ素樹脂基板の種類、製法
4．ミリ波向け基板材料への要求事項
4.1 低損失化
4.2 低線膨張係数化
4.3 薄型化
5．日本ピラー工業でのミリ波の取り組み
5.1 ミリ波比誘電率・誘電正接測定
5.2 ミリ波アンテナ設計開発・評価測定
5.3 ミリ波多層基板設計開発
6．今後の技術の展開の可能性
第4節 高周波液晶ポリマーフィルムの高周波特性向上と回路基板への応用
1．液晶ポリマーと「ベクスター」
2．熱特性と寸法安定性
3．力学特性と粘弾性
4．吸湿性と寸法安定性
5．電気特性と吸湿性
6．耐折性
7．環境適合性（ノンハロゲン、リサイクル性）
8．基板用途
8.1 銅張積層板
8.2 多層回路
8.3 伝送特性に与える影響
第5節 高速伝送基板のパターン設計と伝送損失低減
1．伝送損失
2．特性インピーダンスコントロール
3．信号配線の設計
4．ビアの設計
5．部品実装部位の設計
6．プレーン共振
7．伝送損失低減のためのパターン設計方法5）
8．まとめ
第6節 プリント配線板における評価技術
1．機械特性評価
1.1 熱機械物性
1.1.1 熱膨張率
1.1.2 弾性率
1.1.3 基板反り解析
2．耐熱性
3．電気特性
3.1 伝送損失
3.1.1 誘電損失
3.1.2 導体損失
3.2 電源ノイズ評価
◇第4章 高周波対応材料の開発動向と低誘電率、低誘電正接化◇
第1節 低伝送損失基板を実現する低誘電・高接着ポリイミド樹脂
1．樹脂設計
2．樹脂特性
3．FPC向け接着剤特性
4.1 用途例(低誘電カバーレイ)
4.2 用途例(高速伝送FPC用FCCL)
4.3 用途例(リジッド基板用銅箔プライマー)
第2節 多孔質ポリイミドフィルムの作製と高周波伝送特性
1．マイクロストリップラインにおける伝送損失
2．高分子材料の低誘電率化の方法
3．多孔化の方法
4．両性イオン誘起相分離
5．高圧露光装置の開発
6．断面観察に使用した装置
7．FPCの作製
第3節 ミリ波応用へ向けた多孔質ポリイミド薄膜の作製、構造制御と低誘電率化
1．多孔質ポリイミド薄膜の作製
1.1 シリカ微粒子の作製
1.2 ポリイミド多孔質膜の作製
2．多孔質ポリイミド薄膜の誘電特性の評価
第4節 シアネート樹脂の低誘電特性化と他物性との両立
1．高速通信のための要求特性
2．低誘電特性樹脂開発の指針
3．シアネート樹脂の低誘電特性化について
3.1 シアネート樹脂について
3.2 シアネート樹脂の誘電特性について
4．高耐熱低誘電特性シアネートの開発
4.1 耐熱性評価（ガラス転移温度）
4.2 誘電特性
4.3 吸水率
4.4 シアネート樹脂混合硬化物の物性評価
第5節 高周波用コンポジット誘電体材料設計に向けたセラミックス粒子の形態・結晶学的制御技術
1．ポリマー／セラミックスコンポジット誘電体の材料設計
1.1 高周波誘電体材料に求められる誘電特性
2．中空Zn2SiO4（ウィルマイト）粒子を用いた低比誘電率コンポジット
2.1 中空ウィルマイト粒子の合成とコンポジットの誘電特性
2.2 中空ウィルマイト粒子濃度の各種特性への影響
3．溶融塩合成MgAl2O4（スピネル）粒子／ポリマーコンポジットの誘電特性
3.1 溶融塩合成法を用いたスピネル粒子の陽イオン分布とコンポジット特性
3.2 スピネル粒子濃度の各種特性への影響
第6節 高周波パッケージ向け層間絶縁樹脂の要求特性と応用展開
1．フリップチップパッケージと層間絶縁樹脂の開発トレンド
2．高周波パッケージに必要な層間絶縁樹脂の必要特性
2.1 プロセス面からの必要特性
2.1.1 導体との密着性
2.1.2 レーザー加工性
2.1.3 銅めっき密着性と表面粗度
2.2 機能面からの必要特性
2.2.1 低誘電正接化
2.2.2 絶縁信頼性
2.2.3 低熱膨張性
3．次世代向け層間絶縁フィルム材料
4．部品内蔵基板、コアレス基板、Fan-out CSPへの応用展開
4.1 部品内蔵基板
4.2 コアレス基板
4.3 Fan-out CSP
第7節 高周波用LTCC材料の設計、プロセス技術
1．無収縮焼成での異種材料共焼結
2．ミリ波用低損失LTCC材料
3．LCフィルタでの異種材料共焼結
4．異種材料共焼結による機械強度向上
5．まとめと今後の展開
第8節 誘電率測定技術と不確かさの評価方法
1．誘電率とは
2．誘電率の代表的な測定方法
2.1 反射伝送法
2.2 共振器法
3．誘電率測定の不確かさ解析事例
3.1 反射伝送法の不確かさ解析事例
3.2 共振器法の不確かさ解析事例1
4．平衡型円板共振器法を用いたミリ波帯誘電率測定
◇第5章 銅/樹脂の密着性向上と伝送損失低減◇
第1節 プリント配線板用電解銅箔の材料・高周波特性
1．電解銅箔の製法
1.1 原箔の製造方法
1.2 表面処理箔の製造方法
2．電解銅箔の特長
2.1 結晶組織
2.2 機械的特性
2.3 代表的品種紹介
3．Sパラメータを用いた導体表面粗さの抽出
4．高速デジタル回路の検討
第2節 高周波基板向け平滑銅表面処理と密着性向上技術
1．平滑銅表面密着向上プロセスの概要
1.1 プロセスの設計
1.2 プロセスフロー
1.2.1 前処理工程
1.2.2 金属層形成工程
1.2.3 有機皮膜形成工程
1.3 表面形状および表面粗さ
1.4 導体幅減少量
2．評価結果
2.1 密着性評価結果
2.1.1 ピール強度
2.1.2 リフロー後のピール強度
2.2 耐デラミネーション
2.3 平滑銅表面密着向上プロセスの伝送特性評価結果
第3節 UV照射による樹脂表面の改質と高密着シード層形成技術
1．UV照射による樹脂表面の改質
1.1 紫外線について
1.2 UV光源
1.3 UV照射による改質のメカニズム
1.4 各樹脂の改質
2．高密着シード層形成技術
2.1 処理工程
2.2 無電解めっきの種類
2.3 密着性と物性
第4節 ポリイミドフィルムへのダイレクトメタライジング
1．現行技術による高分子フィルム上での金属配線形成
2．ダイレクトメタライゼーション法による金属膜形成
3．金属ナノ粒子複合樹脂の作製
第5節 プラズマ複合プロセスによるPTFE・樹脂の接着性向上・めっき技術とミリ波デバイスへの応用
1．ミリ波デバイスへのPTFE・樹脂の応用可能性について
1.1 樹脂の特性：誘電率と誘電正接及び撥水性
1.2 小型・高性能なミリ波帯アンテナ
1.3 高周波同軸ケーブルへの応用可能性について
1.4 レドームへの応用可能性について
2．PTFEへのめっきを可能とする大気圧プラズマ複合表面処理について
2.1 プラズマ表面処理とプラズマグラフト重合処理の効果
2.2 大気圧プラズマグラフト重合と接着性向上の原理
2.3 装置の概要
2.4 プラズマ処理方法
3．表面処理の効果測定とPTFE上めっき技術について
3.1 接触角測定結果
3.2 T型剥離試験の方法と結果
3.3 PTFE上の銅めっき処理方法と結果
3.4 PTFE上のニッケルめっき処理方法と結果
3.5 PTFE上のニッケルめっきの微細加工
4．繊維強化複合材料のプラズマ複合表面処理について
4.1 繊維強化複合材の接着
4.2 実験結果及び考察
◇第6章 ミリ波アンテナの設計と高利得、低損失化◇
第1節 ミリ波コムラインアンテナの開発
1．LCP基板の概要
2．LCPを用いたミリ波無線通信モジュール
3．マイクロストリップコムラインアンテナの設計
4.1 アンテナの構成
4.2 広帯域化検討
4.3 アンテナの損失評価
4．アンテナ・イン・パッケージ
第2節 77GHzミリ波レーダー向けホーン＆レンズ型アンテナの設計技術とその最適化
1．ホーン&レンズ型アンテナのコンセプト
2．ホーン＆レンズアンテナの動作原理
3．アンテナの設計フローと設計
4．ホーン＆レンズ型アンテナの設計と試作
5．アンテナの試作と評価結果
6．結論
第3節 3次元システムインパッケージ実装技術を用いた60GHz帯アンテナの設計，試作，評価
1．有機樹脂基板を用いた60GHz帯単素子アンテナの実現性に関する検討
1.1 有機樹脂基板を用いた60GHz帯平面アンテナのシミュレーションによる検討
1.2 有機樹脂基板を用いた60GHz 帯平面アンテナの実測・評価
2．3-D SiP構造を用いた60GHz帯ダイポールアレイアンテナ
2.1 3-D SiP 構造を用いて基板に対し水平方向へのビームを形成するダイポールアレイアンテナ
第4節 フッ素系樹脂基板を用いたミリ波アンテナの開発と小型化
1．ミリ波アンテナと低誘電率基板
2．フッ素系樹脂基板の優位性
3．ミリ波用アンテナと光変調デバイスの設計
4．試作・実験
第5節 MEMSスイッチを用いたフェイズドアレイアンテナの設計
1．フェーズドアレイアンテナ
1.1 指向性関数
2．MEMSスイッチ
2.1 MEMSスイッチの設計
2.2 MEMSスイッチの動作
2.3 MEMSスイッチの高周波特性
3．移相器
3.1 Loaded line移相器
3.2 Switched line移相器
3.3 2.5GHzハイブリッド移相器
3.4 24GHzモノリシック移相器
4．アンテナ
第6節 非相反メタマテリアルを利用した高効率小型漏れ波アンテナ
1．漏れ波アンテナ
2．メタマテリアルと漏れ波アンテナ
3．非相反メタマテリアルと擬似進行波共振
4．非相反性増強技術
5．ビームスクイント低減化技術
第7節 Massive MIMOアンテナのための近傍界測定法とその適用
1．近傍界測定原理
1.1 測定原理
1.2 近傍界測定の利点
1.3 近傍界走査範囲と信頼のおける指向性の範囲
1.4 プローブとプローブ補正
1.5 NFMとFFMの測定結果比較
2．5G Massive-MIMOアンテナへの対応
2.1 ビームフォーミングへの対応法
2.2 コネクタレスDUTの位相分布測定法
2.2.1 測定原理
2.2.2 原理確認実験
◇第7章 ミリ波回路、伝送線路の設計と構成部品の開発動向◇
第1節 300GHz帯Si CMOS無線送受信機の開発
1．テラヘルツ波帯無線送受信機
1.1 300 GHz帯シリコンCMOS無線送信機
1.2 300GHz帯シリコンCMOS無線受信機
第2節 90GHz帯用平面回路の開発と周波数変換器への応用
1．導波管マイクロストリップ線路変換器
1.1 動作原理
1.2 性能
2．高調波ミキサ
2.1 動作原理
2.2 設計
2.3 実装と評価
3．ミリ波通信への応用
3.1 IEEE 802.11ad規格
3.2 アップコンバータの構成
3.3 90 GHz帯IEEE 802.11ad信号の評価
第3節 ミリ波ワイヤレス給電の開発動向と整流回路の作製技術
1．ミリ波ワイヤレス給電の現状と展望
2．ミリ波レクテナの設計技術
2.1 伝送線路,基板とダイオード
2.2 アンテナ
2.3 整流回路
2.4 フィンライン
2.5 レクテナ
3．ミリ波レクテナの評価及びワイヤレス給電実験の方法
3.1 28GHzレクテナ
3.2 94GHzレクテナ
3.3 303GHzレクテナ
第4節 ミリ波帯シリコンCMOS回路の電磁界解析
1．電磁界解析の種類
2．CMOSチップの構造
3．CMOS回路の電磁界解析
3.1 材料定数の設定
3.2 金属層とビアのモデル化
3.3 絶縁層のモデル化
3.4 パッドのモデル化
3.5 ダミーメタルの実効媒質定数
4．ディエンベディング
5．解析例
5.1 伝送線路の解析
5.2 キャパシタ
5.4 スパイラルインダクタ
5.5 オンチップアンテナ
第5節 ミリ波伝送路（同軸ケーブル、導波管）の設計と評価
1．同軸ケーブルの設計手順
2．具体的な手順
3．同軸ケーブルの測定法
3.1 導波管の設計手順
3.2 導波管およびフランジ規格
第6節 ミリ波向け可撓性導波管の設計および特性評価
1．可撓性導波管の構成
1.1 基本構造
1.2 誘電体芯の要件
1.3 誘電体芯の具体例
1.4 外導体の要件
1.5 外導体の具体例
1.6 平箔糸
1.7 外導体の形成
2．ミリ波帯誘電体導波管の実例と伝送特性
2.1 25GHz用可撓性導波管
2.1.1 構成
2.1.2 試作例
2.1.3 専用コネクタの作製
2.1.4 伝送特性の測定
2.1.5 それ以外の特長
2.2 60GHz用可撓性導波管
2.2.1 試作例
2.2.2 曲げ特性
2.2.3 測定用冶具
2.2.4 伝送システムの試作
3．伝送特性の確保
3.1 伝送特性の悪化要因
3.2 誘電損失の定量的取扱い
3.3 放射損失と導電損失
3.4 微細構造による導波管内部での多重反射
4．まとめ
第7節 ミリ波帯動作光変調素子の開発
1．高速光変調器
2．電気光学変調素子
3．共振器型電気光学変調素子
4．共振器型変調素子の構造と特性
4.1 ダブルスタブを有する共振器電極を用いた光変調素子
4.2 マイクロストリップ結合線路用いた光変調素子
4.3 平行結合3線路共振器電極による光変調素子
第8節 無線通信用CMOS集積回路における発振器の設計と低位相雑音化
1．CMOSクロスカップル発振器の構成と重要な特性
1.1 クロスカップル型VCOの位相雑音
1.2 発振波形の時変応答と位相雑音
2．ミリ波発振器
2.1 ミリ波帯における発振器の電圧振幅とトランジスタの雑音
2.2 ミリ波帯におけるLC共振器のQ値の改善
2.3 ミリ波帯発振器の回路
第9節 GaN高周波デバイスの開発動向と増幅器
1．Ka帯高出力増幅器の試作事例
2．Ka帯高効率増幅器の試作事例
第10節 低損失ミリ波フィルタの設計と高性能化
1．ミリ波フィルタの高性能化
2．NRDガイド励振穴あきサファイア円板共振器を用いた帯域通過フィルタ
2.1 NRDガイド励振穴あきサファイア円板共振器
2.1.1 共振器寸法の設計
2.1.2 円板共振器の試作
2.1.3 不要モードの分離
2.2 最平坦特性60GHz帯3段帯域通過フィルタ
2.2.1 外部Q
2.2.2 結合係数k
2.2.3 フィルタの試作および評価
3．NRDガイドE面共振器を用いた帯域通過フィルタ
3.1 NRDガイドE面共振器
3.2 導波管入出力チェビシェフ特性55GHz帯5段帯域通過フィルタ
3.2.1 結合係数k
3.2.2 外部Q
3.2.3 フィルタ各部寸法の決定
3.2.4 フィルタの試作および評価
第11節 ミリ波・サブミリ波帯におけるフォトニック結晶構造を応用したバンドパスフィルタの理論設計と開発
1．フォトニック結晶（PhC）構造とバンド構造の計算
2．フォトニック結晶構造を用いた線欠陥導波路
3．フォトニック結晶構造を用いた点欠陥共振器と共振モード
3.1 中央円柱を取り除いた点欠陥共振器
3.2 中央部金属円柱装荷フォトニック結晶点欠陥共振器
3.3 中央部誘電体円柱装荷フォトニック結晶共振器
3.4 フォトニック結晶デュアルモード点欠陥共振器 ?摂動による2 重縮退共振モードのモード分離
4．フォトニック結晶点欠陥共振器を用いたミリ波・サブミリ波帯バンドパスフィルタの設計
4.1 中央部金属円柱装荷フォトニック結晶点欠陥共振器のモノポールモードを用いたバンドパスフィルタの設計
4.2 誘電体円柱装荷PhC点欠陥共振器の二重縮退ダイポールモードを用いたBPF
4.3 二重縮退ダイポールモードを用いた減衰極を有するバンドパスフィルタ
第12節 高周波計測における同軸コネクタの使い方と高確度測定のポイント
1．マイクロ波ミリ波帯で使用される主なコネクタ
2．高周波コネクタの使用上の注意点
3．コネクタ・ケア
4．高周波帯の高確度測定テクニック：アダプタの特性を除去する方法
◇第8章 ミリ波吸収、遮蔽、透過材料の開発動向とその特性評価◇
第1節 ミリ波デバイス用吸収・遮へい材の考え方と設計手法
1．ミリ波用電波吸収体の考え方と設計例，実用化例
1.1 単層形電波吸収体
1.2 2層形電波吸収体
1.3 ピラミッド形，および獣毛形電波吸収体
2．ミリ波機器用遮へい材の考え方，遮へい特性，実用化例
2.1 ミリ波帯漏えい成分の遮へい材
2.2 ミリ波機器筐体材の考え方と実用化例
第2節 ミリ波レーダ向け電波吸収体の設計と性能評価
1．背景
2．電波吸収体の一般的な設計
2.1 電波吸収体の吸収特性と付加価値
2.2 1層型電波吸収体
2.3 2層型電波吸収体
2.4 λ/4型電波吸収体
3．電波吸収体評価測定方法（自由空間法）
4．新たなミリ波帯広帯域電波吸収材料フィトポーラスとその試作
5．評価結果
第3節 自動車用ミリ波レーダー向け表面処理技術とその評価
1．レドームやカバーの最適厚さ、反射防止膜の設計法およびその評価法
2．エンブレムの構造と評価法
3．レーダーを囲む材料の電波吸収とその評価法
4．撥水処理法
5．親水化処理法
第4節 ミリ波向けイプシロン酸化鉄電磁波吸収体
1．イプシロン型-酸化鉄の物性
2．イプシロン酸化鉄の磁気特性と金属置換による磁気特性制御
3．イプシロン酸化鉄および金属置換型イプシロン酸化鉄のミリ波吸収特性
第5節 79GHz帯ミリ波用シート型電波吸収体の設計と特性評価
1．シート型電波吸収体の特徴
2．79GHz帯ミリ波用シート型電波吸収体の設計
2.1 電波吸収体の膜厚変動とピーク周波数の関係
2.2 電波吸収体の構成と作成方法
2.3 測定系
2.4 各層のインピーダンス特性と材料特性
2.5 伝送線路理論を用いた電波吸収体の計算
2.6 シミュレーション結果と測定した吸収特性の比較
3．膜厚と吸収特性の関係
4．電波吸収体の意匠性と耐久性
第6節 自動車衝突防止レーダー用電磁波吸収シートの特性と誤動作対策
1．高周波増幅器内の不要な電磁波結合問題及び検証実験
2．主な対策・設計手法
2.1 電子機器筐体の小型化
2.2 電子基板PCB（Printed Circuit Board）の薄厚化
2.3 電子基板PCB（Printed Circuit Board）の多層化
2.4 電波吸収ゴムシートによる不要な電磁波結合対策
3．電磁波吸収ゴムシートの設計
4．電磁波吸収ゴムシートの最適設計
5．ミリ波レーダー用電波吸収体の開発例
第7節 含色素ポリアニリン類縁体フィルムの開発と電磁波透過性
1．含色素ポリアニリン類縁体の合成
2．光学特性の評価
2.1 色度
2.2 光沢度
2.3 反射光
3．材料試験
3.1 電磁波透過性
3.2 引張強度
3.3 耐引っかき試験
3.4 光安定性試験
3.5 耐熱性試験
