Vol. 12, No. 5b（通巻No. 73） 2021年1⽉8⽇

化学⼯学会エレクトロニクス部会ニュース増刊号をお届けします。内容は，12 ⽉ 21 ⽇に開催された 2020年エレクトロニクス部会シンポジウムの概要です。

5G を活⽤した地⽅創⽣や近未来の農⼯業とこれを担うエレクトロニクス
2020 年度エレクトロニクス部会シンポジウム（エレクトロニクス先端技術シンポジウム）を，12 ⽉ 21 ⽇にオンライン開催いたしました。今回のシンポジウムでは，5G 対応を謳った機器や端末を分解し，使⽤される技術内容の分析の他，材料や放熱技術の解説，そして 5G の活⽤される場⾯として農業と地⽅創⽣に焦点をあて，最新トピックを盛り込んだ 5 件の講演が⾏われました。
ご聴講いただいた皆様⽅と講師の先⽣⽅，ならびに協賛いただいた電⼦SI 連絡協議会(ESIC)， 表⾯技術協会，エレクトロニクス実装学会(JIEP)，⽇本電⼦回路⼯業会(JPCA)，スマートプロセス学会 エレクトロニクス⽣産科学部会(MSTE)，よこはま⾼度実装技術コンソーシアム(YJC)，NPO 法⼈サーキットネットワーク(C-NET)の各機関に，この場を借りて御礼申し上げます。
■シンポジウムプログラム
講師

所属

講演タイトル

株式会社フォーマルハウト テクノ ソリュー
5G関連機器の分解事例，今後登場する技術の解説
ションズ

1

柏尾 南壮

2

池⽥ 健⼀郎 株式会社NTTドコモ

ICTを活⽤した地⽅創⽣の取組について

3

⻑崎 裕司

農研機構

ロボット農機元年以前とこれからのスマート農業の展開

4

⻘⽊ 正光

NPO法⼈ ⽇本環境技術推進機構

次世代通信向け銅張積層板材料への期待と課題

5

末光 吾郎

NECプラットフォームズ株式会社

NECにおける５G基地局の冷却技術開発事例※敬称略■講演の概要5G 関連機器の分解事例，今後登場する技術の解説
株式会社フォーマルハウト テクノ ソリューションズ 柏尾 南壮 様
5G 向けの基地局や端末を分解し，使⽤される技術及び部材供給元の解析を⾏い，⽶中関係との関連性を絡めて解説が⾏われた。HUAWEI 社製の基地局向け
BBU を分解したところ，主要部品であるネットワークやアプリケーション⽤のプロセッサには，HUAWEI グループ会社である HiSilicon 社製の部材が使⽤されていた。しかしながら設置箇所ごとの ローカライズを ⾏う ために必要なFPGA は⽶国製であり，この点，⽶中貿易摩擦の影響は，今後 HUAWEI 社に⼤きな影響を及ぼすと推測される。HUAWEI 製の CPE（宅内機）も同様で，熱対策

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部材など⽇本メーカ製の部材が多く使⽤されていた。⽇
本の政府・企業が⽶国に同調すると，HUAWEI など中国メーカの受ける影響は⼤きくなると思われる。⼀⽅で，
中国 Hisense 社のスマホを分解したところ，Unisoc など中国内製のデバイスが多く⾒つかった。⾼周波フィルタや熱対策の部材は依然として⽇本メーカ製の使⽤が多いものの，送受信に使⽤する Si 系の IC のみならず，パワー系の GaAs 系のチップでも中国メーカが⾃前で実現できるようになってきている。当初中国の技術⼒は⽇⽶欧と⽐べると数年遅れていると⾒られていたが，最新の機器を分解する限り急速に追従している様⼦が⾒える。
この他当⽇の講演では，⽶アルカテル社の 38GHz 帯⽤基地局間通信機器では，PTFE 基板にセラミック添加された樹脂を基板材料に使⽤している事例や，エリクソン，ノキア，サムソンは基地局の設置に注⼒されており，現時点では⼊⼿が困難であることが紹介され，急速に 5G が普及している様⼦をうかがい知ることができた。

ICT を活⽤した地⽅創⽣の取組について
株式会社 NTT ドコモ 池⽥ 健⼀郎 様
国や⾃治体による新しい地⽅創⽣に向けた動きが活 は敬遠することが多い。このため，メリットを簡単にわかり発化している。新型コロナウィルスの流⾏による外出⾃粛 やすく，且つ速く結果が⾒えることが必須であり，地域や消費縮⼩を受け，2020 年にスタートした第⼆期総合 のコミュニティーに応じた個別のアプローチにより関係構築
戦略では，中期戦略として「地⽅創⽣」を主要な取り組 するなどの地道な活動が⽋かせない。このような状況を打みとして社会課題の解決を進めることが盛り込まれている。 破するために，ドコモでは，スマホと 4G ネットワークを利これに対し，NTT ドコモでは，ICT を活⽤し，社会課題 ⽤したセンサーネットワークを構築して動き出しているおり，の解決と持続可能な成⻑を実現するために活動を⾏っ 各県に⼀次産業担当者 300 ⼈を配置したサポート体制ている。講演では，その⼀環として⼀次産業分野での取り組みが紹介された。

を構築しているほか，農業 ICT を推進する⾮公式チーム「アグリガール」による⽀援を⾏っている。

農業や⽔産業などの⼀次産業では，データの収集・解析と活⽤による⾼度な社会の実現を⽬指している。す実際の導⼊事例として，⽜の分娩を監視する⽜温恵や，ドローンを使⽤したパクチーの⽣産管理等の紹介があなわち IoT センサを使⽤したデータの収集と，従事者の経験を組み合わせてAI を活⽤して解析を⾏い，現場にフィードバックしながらサイクルを回すことを⾏っている。ところが⼀次産業に携わってきた⽅にとっては経験に基づいた対応を⾏うのが基本であり，課題が課題として認識されておらず，従い何をセンサで測定すれば良いのか，⾒極めるのが⾮常に⼤変である。また⼩規模の⽣産者は IT 技術に投資する，という考えが薄く，特に⾼齢の従事者
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り，また実証実験として，牡蠣養殖場における⽔中ドローン画像の解析による出荷時期判断や研修センター研修⽣の視野を，スマートグラスで遠隔地にいる指導者と共有し，リアルタイムでの指導する例，GPS とドローンによる⽜追いなどの事例が紹介された。これらは現在 4G を使⽤して検証中であるが，特にドローンや VR を使⽤する場合は，5G の低遅延通信により映像伝送に同期した操作が必須，との提⾔をいただいた。

ロボット農機元年以前とこれからのスマート農業の展開
農研機構 ⻑崎 裕司 様
「情報社会」から「Society5.0（サイバー空間とフィジカ てが，データを活⽤した農業における Society5.0 の実現
ル空間が⾼度に融合した，経済と社会課題の解決を により，1 ⼈あたりの⽣産性・収益性を向上することを⽬両⽴した⼈間中⼼の社会）」に向けて，2025 年までに 指している。わが国は世界に先駆け，2018 年にロボット農業の担い⼿のほぼすべてがデータを利⽤した農業を実 農機の市販化を実現したほか，2019 年には G20 ⾸席
践することをめざし，ICT を活⽤したスマート農業の実証を 農業研究者会議のイベントで，ロボットトラクタの複数すすめている。スマート農業とは，ロボット技術や ICT を活 台協調作業を実演している。このようなスマート農業は労⽤して超省⼒・⾼品質精算を実現する新たな農業であ ⼒不⾜が進⾏する中で必要な技術であり，若い就農り，熟練農業者の匠の技をデータの形で継承し，⼤規 者でも精度の⾼い作業ができるなど期待が⼤きい反⾯，模化への対応や低コスト化を⾏うものである。このような 1 つの作業を省⼒化しても経営全体へのインパクトがそれ技術は，⼩規模，分散圃場の中⼭間でこそ威⼒を発 ほど⼤きくないこと，全体的に価格が⾼いことが指摘さ揮するが，現状ではコスト⾯で導⼊が進んでいないケース れている。またソフト⾯でも，圃場管理⽀援ソフトウェアはが⼤半である。⽔稲作を例に挙げると，トラクターなど農 位置情報と連動した作業記録が⾃動的に⾏えるメリット
業機械の導⼊により，この半世紀で総労働時間は 1/6 があるが，異なるメーカの農機との連携が現状出来ていに減少し，また規模の拡⼤も⾏われたが，⼤きな⾯積 ないなどの課題が存在する。これらの課題を踏まえた上で，になるほど⼈員が必要となるなどのトレードオフがあり，単 ムーンショット型研究開発の構想として 2040 年までに農位⾯積あたりの労働時間の削減は 15ha くらいで頭打ち 林⽔産業の完全⾃動化を実現することを⽬指しており，になっている。農業・⾷品分野における Society 5.0 では，場外，出荷，流通まで無⼈農作業システムの適応範
育種，⽣産，加⼯・流通，消費にわたるフードチェーン 囲を拡⼤し，また環境認識センシング技術や遠隔監視の全てのプロセスを「AI＋データ連携基盤」でスマート化し，システムの確⽴をすすめる計画である。このためには，5G⽣産性向上，無駄の排除，トータルコスト削減，⾼付 のような遅延のないシステムが必須である。
加価値化，ニーズとシーズのマッチング等を実現するもの
さらに，⽥園回帰 1％戦略などで構成される縁辺⾰であり，従来の精密農業から，ICT や AI を活⽤したデータ駆動型の農業への進化をすすめるものである。

命と称される農村活性化の動きに合わせて，⾃然，暮らしや働き⽅との共⽣をキーワードにした，エネルギーマネ

現在農研機構を中⼼に進めているスマート農業実証
プロジェクトでは，2025 年までに農業の担い⼿のほぼ全ジメント等も含めたスマート農業技術のバージョンアップが重要である。

化学⼯学会エレクトロニクス部会 http://www2.scej.org/elebukai/次世代通信向け銅張積層板材料への期待と課題
NPO 法⼈ ⽇本環境技術推進機構 ⻘⽊ 正光 様
初期の携帯電話は，北欧からはじまった。冬期極寒となる北欧では，移動中に⾞が故障するなどすると命に関わるため，携帯できる通信⼿段が必須であり，このような需要を受けてノキアなどが台頭してきた。その後携帯電話が⽇本や欧⽶に普及するにつれて技術開発は軽量化が中⼼となり，また iPhone の登場を契機としてキーボードを⽤いなくともタッチ⼊⼒が可能となり，更に扱うデータ量の増⼤に応じ⾼速通信に適した⾼い周波数を利⽤する⽅向にシフトしてきた。⼀⽅で，⾼周波は，通信のみならず，兵器としての利⽤も可能であり，実際⽶軍は 95GHz の電磁波を使った⾮殺傷兵器（ADS;ActiveDenial System）を開発している。また⾃動⾞のミリ波レーダや，6G で使われる 300GHz の⾼周波は⼈体に影響が無いことが⼗分に検証されておらず，現状でも各国で導⼊反対運動が起きている事実がある。しかしこれらの負の側⾯は⽇本では注⽬されていないのが現状である。
通信に使⽤される周波数の⾼周波化に伴い，プリント配線板に⽤いられる材料の⾼周波対応が進んでいる。周波数が⾼くなると，伝送損失が⼩さな材料が必要となる。伝送損失は誘電率(Dk 値)の平⽅根と誘電損失(Df 値)に⽐例するため，材料開発の⽅向性としては両者の⼩さな材料を選定することになる。リジッド基板であれば実装性，信頼性，配線の短距離化（ビルドアップ，フリップチップ接続）などが重要な要素技術となる。現在市販されている基板材料 371 種類の Dk 値と Df 値をプロットすると，5G に使⽤される材料は Dk 値が 2.0〜2.4程度，Df 値が 0.0010〜0.0020 程度の材料が中⼼であり，樹脂材料では PTFE などふっ素系の材料が主に使⽤される。最近，国内 R 社より，PPE を使⽤した新基板が市販された。これは PTFE に匹敵する⾼周波特性を⽰し，尚且つ加⼯性やコストの⾯で PTFE を凌ぐ材料であり，注⽬が⾼い。今後セラミックやふっ素系樹脂だけではなく，このような有機系の材料の使⽤が増えるものと予想される。また 6G では，300GHz の周波数を扱うために，Dk：1.9 以下，Df：0.0009 以下の材料が求められ，そのために材料の多孔質化や，エアギャップ化によりこれを達成していくことが必要となることから，各社開発をすすめている。

PPE や PPO，ふっ素系の基板が，フレキシブル基板では PET や LCP などが注⽬される。また材料以外にも，銅箔の表⾯凹凸や加⼯性，NEC における５G 基地局の冷却技術開発事例
NEC プラットフォームズ株式会社 末光 吾郎 様
5G の多次元的な⾰新（超⾼速，多数接続，超低増⼤がすすむ。これに対応するために，熱設計技術と冷遅延）により，これを⽀えるネットワーク機器も⾼速化がすすんでいる。5G では，超多素⼦アンテナ，デジタルビー却技術は，5G ⾰命を実現するための重要な技術要素である。

ムフォーミング，ミリ波の活⽤などの無線技術の⾼度化に加え，ネットワークスライシング，マルチアクセスエッジコン

5G 普及の初期は，NSA (Non-Standalone)と呼ばれる，4G ネットワークや機器を活かした 5G ネットワーク網

ピューティングなどのネットワーク技術の⾼度化によりハードウェアの⾼速化がすすみ，デバイスの発熱密度の増⼤（IC あたり 120W レベル）や，基板・装置の発熱量のが構築される。NSA では，屋内基地局装置（CU）において，4G ⽤の基地局装置に挿⼊されたスロットカードを 5G ⽤のものに差し替えることで 5G 対応が可能となる

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が，5G 対応によりカードの消費電⼒は 20％アップし，発熱量は 3.5 倍となるなど，発熱対策が必須となる。これに対応するためには，冷却のためのエアフロー流量を20%以上アップすることが必要であるが，⼀⽅で流量アップは騒⾳とのトレードオフであり，また設備の⾼密度実装のため流量を⾼めるのも簡単ではない。そこで，5G 対応の基地局では，放熱フィンの狭ピッチ化（放熱⾯積の増⼤）に加え，ヒートシンクベース全体をベーパチャンバで構成する，等価熱伝導率を⾼める，吸気と排気の⽅向を曲げたサイドフローファンを導⼊するなどの技術により，対応をおこなっている。
無線⼦局（RU）も同様に冷却の問題は重要である。4G では⾃然空冷で⼗分であったが，RU における消費電⼒は，4G の 70〜250W に対し，5Gではロジックデバイスの⾼性能化により250〜800W と増⼤するため，ファンによる強制空冷が必須となる。しかしながら，ファン搭載による筐体の⼤型化は許容されず，また設置場所を考えると，ファンの動作⾳は意外と⼤きくうるさく感じられてしまうため静⾳化も課題となる。この問題に対しては，ヒートパイプにより熱を外に輸送し，フィンとファンで放熱することを念頭に，熱シミュレーションによる機器設計やヒートパイプヒートシンク（HPHS）の最適化をすすめている。
また同社では，このような冷却技術に関する内容を国際規格 IEC62610 に，熱設計課題を解決するための新たな理論/⼿法を取り込む活動をすすめている。この中で，キャビネット放熱における再循環問題，すなわち排気が吸気に戻ってしまう熱循環を測定し，定量的に評価する⽅法を含めラックの熱管理要件を整理し，規格に盛り込むべく提案を⾏っている。

■あとがき
本年度の化学⼯学会エレクトロニクス部会シンポジウム（エレクトロニクス先端シンポジウム）も，盛況のうちに無事に終えることができました。今回は初のオンライン開催で，また担当の委員が集まって準備を⾏うこともままならない状況で，バタバタしながらも何とか終えることができたと関係者⼀同，胸をなで下ろしています。とはいえ必要な連絡の遅れなど，参加者の皆様，講師の⽅に⼤変ご不便をおかけしたこともあるかと思います。あらためて皆様のご協⼒に感謝いたします。
さて世の中を⾒渡してみると，新型コロナウィルスの流⾏もあり気軽に外出も旅⾏もできず，また多くの企業活動にも影響が及んでいます。そんな中，本年のシンポジウムテーマに選んだのは，“5G の活⽤“でした。これまで⼀般消費者をターゲットとした電⼦機器や⾃動⾞に⽬を向けがちだったところ，今回エレクトロニクスを農業や地⽅創⽣に活⽤する，という新たな視点でのお話を伺うことができました。また中国メーカの実⼒が想像以上に⾼く，⽇本もうかうかしていられないこと，5G の普及に伴う信号処理の超⾼速化で，材料や放熱など，我々がこれまで取り組んできた分野の重要性をあらためて認識でき，今後の開発⽅向性を考える良い⼀⽇となりました。
あらためまして，参加者の皆様と，ご講演いただいた講師の先⽣⽅に，御礼申し上げます。
新年の皆様のご多幸とご活躍を，祈念いたします。
今後とも，化学⼯学会エレクトロニクス部会をどうぞお引き⽴ての程，お願い申し上げます。
★ご案内
例年ですとシンポジウム後に交流会（懇親会）を催し，参加者の⽅と講師の⽅の交流の場としていますが，本年はオンライン開催のため未開催でした。ご聴講いただいた⽅で，講師の⽅に直接ご挨拶等のご希望がある場合，お気軽に事務局までメールにてご連絡ください。ご要望をお伝えいたします。（連絡先 electro_div@chemeng.osakafu-u.ac.jp）

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