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2011 Fiscal Year Annual Research Report

低誘電率・高Qを持つ次世代ミリ波用誘電体の研究開発

Research Project

Project/Area Number 22560673
Research InstitutionNagoya Industrial Science Research Institute

Principal Investigator

大里 斉  財団法人 名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (20024333)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 籠宮 功  名古屋工業大学, 工学部, 准教授 (40318811)
Keywords誘電体 / マイクロ波・ミリ波誘電体 / 結晶化ガラスセラミックス / コーディエライト / インディアライト / オーダリング / リートベルト解析
Research Abstract

研究の目的
近年、非圧縮画像転送(PAN、LAN)やプリクラッシュセーフティーシステム等に於いてミリ波用誘電体基板の利用が進んでいる。ミリ波用誘電体としては誘電率の小さい珪酸塩が注目される。中でもコーディエライトは誘電率が低く、温度特性が良い点に注目して研究を始めた。更に、Niのドープにより高品質係数(高Q)化し、対称性の高いインディエライト構造に近づくことが明らかとなった。そこで、本研究では、ミリ波用誘電体材料として低誘電率・高Qのインディエライトの研究開発を目的とする。
インディアライト・ガラスセラミックスの合成
・本研究の目的材料である低誘電率・高Qの生成条件を明らかにした。インディアライトの生成量が多いほど高Q材であった。焼成温度は低温側の1200℃でインディアライトが95%以上、焼成時間は短時間の10時間で100%近くの値が得られた。誘電率4.7、Qf 200000GHz程度の特性の優れた材料を得ることができた。
・インディアライトは、従来対称性が高いので高温型と見なされてきたが、低温(1200℃)・短時間(10h)で生成することが明らかとなった。品質係数Qとオーダリングの関係は、オーダしていない対称性の高いインディアライトの方が高いことが確認された。我々のこれまでの主張を補強するものである。
ガラスセラミックスのクラックの低減
・前年度得られた低誘電率高Qガラスセラミックスの問題点であるペレットの変形・クラックの低減を検討した。クラックの原因である表面失透化を避ける為に、結晶核生成条件の探索を行った。ガラス転移点以上、ガラスの結晶化温度当たりまで探索を行ったが、いずれも結晶核が得られず結晶化しないか表面失透するものであった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

既に、インディアライト/コーディエライトガラスを作製し、その結晶化条件を検討し、目的の特性:低誘電率(4.7)、高Q(Qf 200,000GHz以上)を得た。しかし、サンプルの変形やクラックが存在し、その克服が課題である。

Strategy for Future Research Activity

サンプルの変形やクラックの対策には、表面結晶化でなくボリュウム結晶化が有効である。インディアライト/コーディエライトの初晶領域で結晶核の生成条件を探索し、ボリュウム結晶化の組成を決め、クラックや変形のない低誘電率・高Qの結晶化ガラスを得る。また、共振周波数の温度特性の改善とボリューム結晶化には、インディエライトと逆の温度特性を持つルチル(TiO2)の添加の効果を明らかにする。

  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Millimeter-Wave Dielectric Properties of Cordierite/Indialite Glass Ceramics2011

    • Author(s)
      Hitoshi Ohsato, Jeong-Seog Kim, A-Young Kim, Chae-Il Cheon, Ki-Woong Chae
    • Journal Title

      Jpn.J.Applied Physics

      Volume: 50 Pages: "09NF01-1"-"09NF01-5"

    • DOI

      10.1143/JJAP.50.09NF01

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional advances of microwave dielectrics for next generation2011

    • Author(s)
      H.Ohsato
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: S141 Pages: S141-S146

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2011.04.068

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロ波誘電体の新応用を目指して:誘電体損について2012

    • Author(s)
      大里齊,籠宮功
    • Organizer
      日本セラミックス協会2012年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2012-03-20
  • [Presentation] Microwave Dielectric Ceramics with Rare-Earth (I)2012

    • Author(s)
      Hitoshi OHSATO, Isao KAGOMIYA, Jeong Seog KIM, Chae Il Cheon
    • Organizer
      The 21st Symposium on Dielectric and Advanced Matter Physics &The 13th Workshop on High Dielectric and Ferroelectric Device and Materials
    • Place of Presentation
      Muju, Korea
    • Year and Date
      2012-02-13
  • [Presentation] Crystal Structure and Origin of Piezoelectric Properties on Four Component Langasite A_3BGa_3Si_2O_<14>2011

    • Author(s)
      Hitoshi OHSATO, Tsuyoshi IWATAKI, Ye-Ji LEE, Chae-il CHEON
    • Organizer
      The 28th Japan-Korea International Seminar on Ceramics
    • Place of Presentation
      Okayama Japan
    • Year and Date
      2011-11-23
  • [Presentation] Crystal Structure and Piezoelectric Properties of Four Component Langasite A_3BGa_3Si_2O_<14>2011

    • Author(s)
      Hitoshi OHSATO, Tsuyoshi IWATAKI
    • Organizer
      International Conference of Advanced Electroceramics (ICAE 2011)
    • Place of Presentation
      Jeju Korea
    • Year and Date
      2011-11-07
  • [Presentation] Indialite and cordierite in glass ceramics for millimeterwave dielectrics2011

    • Author(s)
      H. Ohsato, T. Ida, J-S. Kim and C-I. Cheon
    • Organizer
      International conference of International Union of Crystallography (IUCr2011)
    • Place of Presentation
      Madrid Spain
    • Year and Date
      2011-10-19
  • [Presentation] Crystal structure ordering and Quality factor on microwave dielectrics2011

    • Author(s)
      Hitoshi OHSATO
    • Organizer
      American Ceramic Society anneal meeting
    • Place of Presentation
      Columbus, USA
    • Year and Date
      2011-10-19
  • [Presentation] 低誘電率・高Qインディエライト/ゴーティエライト結晶化ガラス誘電体2011

    • Author(s)
      大里齊, J-S.KIM, Y-J.LEE, C-I.Cheon, I.Kagomiya
    • Organizer
      第24回秋季シンポジウム,セラミックス協会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] Relationship between ordering ratio and microwave Q factoron cordierite glass ceramics2011

    • Author(s)
      H. Ohsato. A-Y.Kim, C-I.Cheon, K-W.Chae, J-S.Kim, I.Kagomiya
    • Organizer
      The 9th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology (PACRIM 10)
    • Place of Presentation
      Cairns Australia
    • Year and Date
      2011-07-11
  • [Presentation] コーディエライト結晶化ガラスのミリ波誘電特性2011

    • Author(s)
      大里齊, Lee Ye Ji, C-I, Cheon1, K-W.Chae, J-S.Kim
    • Organizer
      第28回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2011-05-27
  • [Book] Materials Science and Technology, Chapter 2(Edited by S.D.Hutagalung)2012

    • Author(s)
      H.Ohsato
    • Total Pages
      26
    • Publisher
      Intech, Croatia, [A free online edition : www.intechopen.com]
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2010/achieve2010.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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