2019 Fiscal Year Research-status Report
低損失高速伝送のための負透磁率材料を用いた伝送線路設計理論の確立
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19K04521
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
中山 英俊 長野工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (10390452)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 表皮効果 / 高周波伝送線路 / 低損失 / 負透磁率材料 / Cu導体 / NiFe磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、強磁性共鳴周波数を超えた超高周波領域の透磁率応用分野を新たに開拓する研究として、負透磁率特性を活用した表皮効果抑制線路を提案するものであり、高速伝送線路の低損失化・低遅延化を目的としている。
表皮効果損失抑制の有効性を示すため、負透磁率材料を用いた多層構造伝送線路の設計理論を確立し、特に、プリント配線における銅箔表面粗化に対する有効性の検証を進めている。当研究で確立した円形多層構造および矩形多層構造の電磁界理論を用いることにより、種々の材料の積層構造に対して最も低損失となる膜厚を設計することができる。
令和元年度は、矩形多層伝送線路に対して本電磁界理論の適用により低損失設計の最適化を図ることができた。従来理論に基づき一定の比率(膜厚を透磁率の逆数比とする比率)で積層した伝送線路に対して、本理論を用いて低損失となる最適な膜厚条件を検討した結果、Cu導体/NiFe磁性体による33層伝送線路において、表皮効果による損失(導体損失および磁性損失)を92%に低減できる結果が得られた。また、積層数を半減した17層伝送線路においても損失を94%に低減できることを明らかにした。これにより、製作工程を簡易化して低コスト化を図れるため、実用化に有効なことを示すことができた。
研究実績として、国際会議1件の研究発表を行うことができ、査読論文1件を発表することができた。また、特許事案1件があり、出願手続きを進めている。その他、国内学会等での研究発表3件を実施することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
矩形多層伝送線路に対して本研究の設計理論の適用により、損失を低減できただけでなく、積層数を半減してもその効果をほぼ維持できることを明らかにした。
また、銅箔表面粗化に対する有効性に関する研究も計画を前倒して着手することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は、銅箔表面粗化に対する有効性を示すために、研究計画に基づいて研究を進める。また、電気めっき製膜技術の開発に関して、研究協力者との連携により伝送線路の試作に向けて研究を進める。
一方、これまでの研究では、導線内部の損失（表皮効果損失および磁性損失）だけを理論計算していたが、新たに、誘電体部分の損失にも理論を拡張し、伝送線路全体の損失を計算できるように発展させる予定である。
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| Causes of Carryover |
主に、予定していた電磁界解析ソフトウェアの年間保守契約料を別の経費で充当できたことと、国際会議発表旅費について他の外部資金(海外発表助成)を獲得できたため、一部経費を削減することができ、次年度使用額が生じた。
次年度は、得られた成果を国際会議で発表するための旅費・その他経費や、研究活動を更に推進するための経費として使用を計画する。
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