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2013 Fiscal Year Research-status Report

ミリ波通信用高Q・低誘電率LTCC(低温同時焼成セラミックス)材料の研究開発

Research Project

Project/Area Number 25420721
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionNagoya Industrial Science Research Institute

Principal Investigator

大里 斉  公益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(系)研究科(研究院), 准教授 (40318811)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsミリ波誘電体 / 高品質係数(高Q) / 低誘電率 / LTCC(低温焼成セラミックス) / 結晶化ガラス / インディアライト/コーディエライト / 誘電体基板
Research Abstract

初年度は、ミリ波通信用高Q(高品質係数Qは、誘電損失tendの逆数)かつ低誘電率特性を持つLTCC(低温同時焼成)用原料微粉末の合成を目的とした。材料は、コーディエライト(Mg2Al4Si5O18)の多形であるインディアライトである。インディアライトに注目したのは、Niのドープにより、コーディエライトがインディアライトに変わることにより、品質係数が2倍以上に向上したことを見いだしたからである。インディアライトは、ガラスからコーディエライトに結晶化する過程で析出する中間生成物(準安定物質)であるので、ガラスからの結晶化でインディアライトを合成することを思い立った。コーディエライトとインディアライトの結晶構造の違いは、Al/Siの酸素四面体席のオーダリング状態による。コーディエライトは、それがオーダした斜方晶系の結晶構造をとり、インディアライトは、ディスオーダした六方晶系をとる。我々は、これまで品質係数とオーダリング状態との相関を調べて、ディスオーダの方が対称性が高いので特性が良くなる例を示してきた。このコーディエライト/インディアライトのケースもそれに当てはまることを示した。
高純度インディアライト微粉末粉の作製:高純度原料(MgO、Al2O3、SiO2)を用いて、コーディエライト組成に調合し、カ焼してガラス溶融用原料粉末を得た。その粉末を、白金ルツボに投入して1550oCで溶融、1600oCで清澄し、水中に投入してガラスを得た。得たガラスを一軸プレス機を用いて、粗粉砕したものを1000oC、1hでインディアライトに結晶化させた後、遊星ボールミルで微粉砕した。粒度分布はMie方式で測定し、1μm程度の微粉が得られた。今後は、900oC前後で焼成可能となる融剤の探索を行い、テープ成型、積層してLTCCを作製する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

コーディエライト組成ガラスを作製し、粉砕後、インディアライトが析出する温度1000oC、1hで焼成、遊星ボールミルで微粉砕(粒子径1μm程度)することによってインディアライト微細粉を得た。昨年度目標の結晶化粉を得ることができたので、概ね順調に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

LTCCは、900oC~950oCの低温で焼成する必要がある。そこで低温焼成フィラーの探索を行う。従来のガラス質フィラーは、品質係数を落とすので、最終的に結晶質になるフィラーの探索を行う。シート成型、切断、積層後、焼成してLTCCを作製する。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 3 results) Book (2 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Research & Developments for Millimeter-Wave Dielectric Forsterite with Low Dielectric Constant, High Q, and Zero Temperature Coefficient of Resonant Frequency2013

    • Author(s)
      Tsutomu Tsunooka, Minato Ando, Sadahiko Suzuki, Yoshitoyo Yasufuku, and Hitoshi Ohsato
    • Journal Title

      Jpn. J. Applied Physics

      Volume: 59 Pages: 09KH02-1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.09KH02

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced Microwave Resonance Properties of Pseudo-Tungstenbronze Ba6-3x R8+2x Ti18 O54 (R = Rare Earth) Solid Solutions2013

    • Author(s)
      Wilfried Wunderlich, and Hitoshi Ohsato
    • Journal Title

      Jpn. J. Applied Physics

      Volume: 59 Pages: 09HK04-1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.09KH04

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Millimeter-wave dielectrics of indialite/cordierite glass ceramics: Estimating Si/Al ordering by volume and covalency of Si/Al octahedron2013

    • Author(s)
      Hitoshi Ohsato, Jeong-Seog Kim, Chae-Il Cheon, Isao Kagomiya
    • Journal Title

      J. Ceram. Soc. Japn

      Volume: 121 Pages: 649-654

    • DOI

      10.2109/jcersj2.121.649

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Annealing effect on temperature coefficient of resistivity in La1-xSrxMnO3 ceramics2013

    • Author(s)
      Isao Kagomiya, Shinji Matsumoto, Ken-ichi Kakimoto, Hitoshi Ohsato, Hiroshi Sakai, and Yukinori Maeda
    • Journal Title

      Journal of the European Ceramic Society

      Volume: 33 Pages: 985-990

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2012.10.023

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ミリ波誘電体インディエライト/コーディエライトガラスセラミックスの結晶化

    • Author(s)
      大里齊、Jeong-Seog Kim、Chae-Il Cheon、籠宮 功
    • Organizer
      第52回セラミックス基礎科学討論会、セラミックス協会
    • Place of Presentation
      ウインクあいち、名古屋
  • [Presentation] Millimeterwave Dielectrics of Glass Ceramics

    • Author(s)
      H. Ohsato, J-S. Kim, C-I. Cheon, I. Kagomiya
    • Organizer
      Material Science & Technology 2013 (MS&T’13)
    • Place of Presentation
      Palais des congress de Montreal, Quebec, Canada
  • [Presentation] Millimeter-wave Dielectrics for Wireless Communications and Radar on Intelligent Transport System (ITS)

    • Author(s)
      H. Ohsato
    • Organizer
      2nd International Conference on Advanced Functional Materials (ICAFM 2014)
    • Place of Presentation
      Thiruvananthapuram, India
    • Invited
  • [Presentation] Design of Microwave Dielectrics Based on Crystallography

    • Author(s)
      H. Ohsato, K. Kakimoto
    • Organizer
      2nd International Richard M. Fulrath Symposium on Frontiers of Ceramics for Sustainable Development III, The 10th International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies(PacRim10)
    • Place of Presentation
      San Diego, Calif., USA
    • Invited
  • [Presentation] ミリ波用低誘電率・高Q・温特ゼロフォルステライトの研究開発

    • Author(s)
      角岡 勉、安藤 汀、鈴木貞彦、安福 良豊、大里 齊
    • Organizer
      第30回強誘電体応用会議(fma-30)
    • Place of Presentation
      コープイン京都、京都
  • [Presentation] 温特ゼロミリ波誘電体フォルステライトに添加するルチルの役割

    • Author(s)
      大里 齊、角岡 勉、安藤 汀、鈴木 貞彦、安福 良豊、籠宮 功、柿本 健一
    • Organizer
      第26回秋季シンポジウム, セラミックス協会
    • Place of Presentation
      信州大学、長野
  • [Presentation] 擬似タングステンブロンズ固溶体Ba6-3xR8+2xTi18O54 (R = Sm, Nd, Pr, and La)における内部応力歪みと誘電損失

    • Author(s)
      大里 齊、Jeong-Seog Kim、今枝雅樹
    • Organizer
      第26回秋季シンポジウム, セラミックス協会
    • Place of Presentation
      信州大学、長野
  • [Presentation] Internal strain and dielectric losses on the pseudo-tungstenbronze Ba6-3xR8+2xTi18O54 (R = Sm, Nd, Pr, and La) solid solutions with different R ions

    • Author(s)
      H. Ohsato, J-S. Kim, M. Imaeda
    • Organizer
      The 10th International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies(PacRim10)
    • Place of Presentation
      San Diego, Calif., USA
    • Invited
  • [Book] Ceramic Transactions No. 245 "Design of Microwave Dielectrics Based on Crystallography"2014

    • Author(s)
      Hitoshi Ohsato
    • Total Pages
      160
    • Publisher
      The American Ceramic Society, John Wiley & Sons
  • [Book] Ceramic Transactions No. 240, "Internal strain and dielectric losses by compositional ordering on the microwave dielectrics pseudo-tungstenbronze Ba6-3x R8+2x Ti18 O54 (R = Rare Earth) solid solutions"2013

    • Author(s)
      Hitoshi Ohsato
    • Total Pages
      374
    • Publisher
      The American Ceramic Society, John Wiley & Sons
  • [Remarks] 公益財団法人名古屋産業科学研究所 研究部 研究業績 (2013年度版)

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2013/achieve2013.html

  • [Remarks] 公益財団法人名古屋産業科学研究所 研究部 研究業績 (2012年度版)

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2012/achieve2012.html

  • [Remarks] 公益財団法人名古屋産業科学研究所 研究部 研究業績 (2011年度版)

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2011/achieve2011.html

  • [Remarks] 名古屋工業大学学術機関リポジトリ

    • URL

      http://repo.lib.nitech.ac.jp/

URL: 

Published: 2015-05-28  

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