5G, 자율주행에 필요한 저유전 소재

5G, 자율주행에 필요한 저유전 소재

 

밀리파 센서에서는 77GHz, 또 5 G에서는 향후는 28 GHz 등, 고주파의 신호 처리가 필 요하게 되지만, 거기서 문제가 되는 것이 도중에 신호가 약해지는 전송 손실이다

 

전송 손실은 다음 식에 의하지만 주파수가 높아지면 비례하여 커지기 때문에 손실을 줄 이기 위해서는 유전율이나 유전정접이 최대한 작은 기판재료가 요구된다.

전송 손실 = k×f(주파수)×√ε r (유전율)×tanδ (유전정접)

 

유전은 절연 기판에 전압을 가했을 때 전자의 치우침(분극)이 일어나는 것으로 유전율은 그 정도를 나타내는 특성값이다. 저유전율화에는 분극률이 작은 원자를 사용하거나 극성 이 작은 구조설계가 중요하다.

 

유전 정접은 유전체에 교류 전압을 걸면 분극의 영향으로 전기에너지의 일부가 열에너 지가 되는 것으로 에너지 손실이 생긴다 유전 정접은 그 정도를 나타내는 특성치다 분자운동을 억제하는 것이 중요하며 방향족 케톤 구조 등을 꼽는다.

 

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저유전율재료 는 이전에는 불소계 재료가 주류였다 . PTFE 는 대표적인데 불소계는 가격이 매우 비싸다는 점과 표면이 거칠어지기 어렵다는 점 , 도체와의 밀착성이 떨어진다는 단점이 있었다 . LCP 재료는 방향족 폴리에스테르 구조의 화합물로 , 사업화를 향해서 각 회사들이 활발하게 개발을 실시하고 있다 무라타 제작소의 메트로 서크 는 LCP 수지 다층 기판으로, 18 년 전반은 수율이 나빴지만 후반에 걸쳐 개선해 , 크게 확대하고 있다 현재의 매출 규모는 수백억엔 정도로 보여지지만, 2009 년도에는 1,000 억 원의 매상을 계획하고 있다 그 외 , 클라레나 스미토모 화학 , 폴리 플라스틱등도 참가해 , 향후 시장은 크게 성장 하고있다.

LCP 로 제작된 5G 통신용 부품 (CHINA PLAS 2019)

PPE는 방향족 에테르 구조의 수지로 , 20 여 년 전부터 고주파용으로 사용돼 왔다 그러나 당시에는 서버와 휴대전화 기지국 , 우주용 등이 주축이 돼 시장이 크지 않았지만 앞으로 고주파 부품이 센서나 5G 통신으로 사용됨으로써 시장은 크게 확대될 것으로 보인다. 유리섬유에 함유하여 경화된 상태에서 사용하는데 , 특징은 다른 재료에 비해 비교적저렴하다는 점이다 카네카는 19 년 4 월에 5 G 대응 폴리이미드를 개발한 것을 발표했다.

 

 그 외의 재료도 포함해 향후가 주목된다 자율주행의 진보 , 보급에는 센서나 5G 통신 디바이스 등의 진보 , 나아가 고용량 전지 등이 필수가 되지만 그러기 위해서는 다양한 재료의 혁신도 빠뜨릴 수 없다 화학 재료 , 소재 메이커에도 큰 기회가 될 것이다.