5G通信機器用レドームに適した低誘電微細発泡樹脂材料

当社独自の超微細発泡樹脂（MCP）により、ミリ波レベルの高周波の電波に対しても、低い比誘電率（Dk）と誘電正接（Df）を有し、優れた電波透過特性を示す材料が得られます。このため、高速通信の実現に必要となる、5Gの基地局やアンテナ、車載ミリ波レーダーといった、高周波アンテナのレドームへの適用が期待できます。

またこの材料は、赤外線をよく反射する特徴を有しており、外部からの輻射熱による入熱を、抑えることができます。

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既に商用化された5G通信には、高速・大容量、超高信頼・低遅延、多数同時接続といった3つの特徴があります。この実現のため、通信周波数として、3.7GHz帯、4.5GHz帯に加え、ミリ波帯となる28GHz帯が導入されました。

今後、導入が予定されているBeyond 5G/6Gでは、さらに高周波帯が採用される見込みです。高周波の電波により通信する場合、高速通信が可能になる一方で、通信機器1基当たりの消費電力は、従来に比べて大きくなります。また、電波がレドームを透過する際や空気中を伝搬する際に減衰しやすく、例えば28GHz帯の5G電波が届く距離は約100m程度で、通信エリアの拡大には、基地局をこの間隔で設置する必要があります。また、直進性が高く、遮蔽物によって電波が届かない領域が多くなるため、中継機などの補助的な設備が必要になります。

このように、通信機器の高性能化と機器数の増加が進むと、通信に伴う消費電力が著しく増加することが予想されます。この問題に対し、アンテナやセンサといった通信機器には、より効率的に電波を伝えることが求められ、その筐体となるレドームには、より低誘電で電波透過性に優れた材料が適しています。

また5G通信において、多数の機器を短い間隔で設置することになりますが、設置場所を確保することが難しいという問題もあります。この原因の一つとして、機器が重く、支えられる土台を確保できないことが挙げられます。このため、通信機器のレドームには、軽量な材料が適しています。

さらに5G通信機器は、従来に比べアンテナ基板の発熱量が大きく、それによる通信速度の低下が問題となります。特に屋外に設置される場合、太陽光が当たると、輻射熱により機器内の温度が上昇するため、より熱設計が難しくなります。このため、通信機器のレドームには、赤外線を反射し、輻射熱による温度上昇を抑制する材料が適しています。

図3、4図は、当社の超微細発泡樹脂製品である、MCPETの電波透過特性を示したものです。発泡していないPET材料に対し、大幅に電波透過特性が向上しています。また、22～100GHzの広い高周波帯で、ほぼ一定の電波透過特性を示しています。

当社の超微細発泡樹脂製品であるMCPETは、赤外線領域でも高い反射率を示しており、それに伴う輻射熱の影響も受けづらいため、遮熱板としての効果が期待できます。図8は、ハロゲンランプを当てた時の温度変化を確認した結果で、MCPETを介することで、温度上昇が抑えられていることが見て取れます。

以上より、古河独自の超微細発泡樹脂（MCP）は、ミリ波帯の高周波領域においても良好な電波透過特性を有し、軽量で、赤外線に対し高い反射率を示します。この材料を5G通信機器のレドームに用いることで、通信機器の設置間隔や設置場所の自由度向上、消費電力の低減、熱設計の自由度向上が期待できます。

古河電工ではお客様の要望に合わせて、既存のラインナップ以外の異種樹脂の発泡にトライする事が可能です。比誘電率Dk・誘電正接Df以外にも難燃性や耐熱性、厚みや密度など様々なご希望をお聞かせいただければこれまでに培ってきた組成開発力（ブレンド）と発泡技術によって新たな発泡素材を提案します。

古河電工ではその発泡技術の一つである微細発泡技術を比誘電率（Dk）・誘電正接（Df）が低い低誘電樹脂に適用する事で低誘電性のさらなる向上と軽量化を達成しました。