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結晶化ガラスを用いたミリ波通信用高Q・低誘電率低温同時焼成セラミックスの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06735
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関公益財団法人名古屋産業科学研究所

研究代表者

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)

研究分担者 岩田 真  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40262886)
研究協力者 Jantunen Heli  University of Oulu
Varghese Jobin  University of Oulu
Kim Jeong-Seog  Hoseo University
鈴木 貞彦  Marusu Glaze Co. Ltd
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードマイクロ波・ミリ波誘電体 / 高Q・低誘電率 / LTCC(低温同時焼成セラミ ックス) / 結晶化ガラス / 誘電体基板 / 5G・6G 無線通信 / 低遅延時間 / 珪酸塩 / LTCC(低温同時焼成セラミックス) / 5G 無線通信 / 低遅延時間珪酸塩 / LTCC(低温同時焼成セラミックス) / 5G無線通信 / ケイ酸塩 / マイクロ波誘電体 / ミリ波誘電体 / LTCC / インディアライト
研究成果の概要

低誘電率・高Q材料であるindialiteを用いて、低温同時焼成(LTCC)基板を作製した。高純度indialite結晶化ガラス微細粉を合成し、LTCCの母材とした。低温焼成助剤としてBi2O3を用いて、5層重ねてLTCC用基板を作製し、歪みの無い基板が得られた。融剤Bi2O3は誘電体損失が高かったので、ZnO/B2O3系ガラスを融剤に用いて低損失なLTCC用基板を得た。一方、ダイレクトキャスティング法で低損失な結晶化ガラス基板を作製し、パッチアンテナ等のデバイス応用に供した。クラックを防ぐため、TiO2を添加して20μmの球晶を析出させ、体結晶化を達成し、クラックを防止した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は、結晶学に基づいて研究を進めている点にある。Cordieriteの高温型であるindialiteが高いマイクロ波誘電特性を持つ、その転移温度はcordieriteが分解溶融する近傍にあり、固相反応では合成が難しい。一方、indialiteはガラスの結晶化途中に析出する、それ故、合成はガラスからの結晶化に依った。
現在、ワイヤレス通信は、5Gに向けて、大容量伝送が可能なミリ波帯に注目が集まっている。ケイ酸塩は、誘電率が低いのでミリ波帯の誘電体として期待されている。Indialiteは、低誘電率、高Qfを持つのでミリ波誘電体材料として有望視されている。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 図書 (3件) 備考 (10件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [国際共同研究] University of Oulu(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Hoseo University(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Microelectronics Research Unit/University of Oulu(Finland)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oulu(Finland)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] エレクトロセラミックスに於ける応用鉱物学の実践ーマイクロ波誘電体/ミリ波誘電体を例に2018

    • 著者名/発表者名
      大里 齊
    • 雑誌名

      岩石鉱物科学

      巻: 47 ページ: 43-50

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel low-temperature sintering ceramic substrate based on indialite/cordierite glass ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Jobin Varghese, Timo Vahera, Hitoshi Ohsato, Makoto Iwata, and Heli Jantunen
    • 雑誌名

      Jpn. J. Applied Physics

      巻: 56

    • NAID

      210000148376

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication and aniso tropic electronic property for oriented Li1+x-yNb1-x-3yTix+4yO3 solid solution by slip casting in a high magnetic field2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Nakano, Shohei Furuya, Motohiro Yuasa, Tohru S. Suzuki, Hitoshi Ohsato
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 28 ページ: 2373-2379

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and microwave dielectric properties of α-(Ca1-xSrx)SiO3 (x = 1 and 0.8) ring silicates for millimeter-wave applications2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Itaru Suzuki, Isao Kagomiya
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 96 ページ: 115-120

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and microwave dielectric properties of alfa-(Ca1-xSrx)SiO3 (x = 1 and 0.8) ring silicates for millimeter-wave applications2016

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi OHSATO, Itaru SUZUKI, Isao KAGOMIYA
    • 雑誌名

      Materials Research Bulletin

      巻: 12 ページ: 999-999

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Millimeter-wave dielectrics of indialite/cordierite glass ceramics applied to LTCC and direct casting substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese, Timo Vahera, Heli Jantunen and Makoto Iwata
    • 学会等名
      The Silver Jubilee Assembly of Advanced Materials Congress:AMC2019,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Glass Casting and Crystallization: A Novel Approach for Next Generation Ultra-Low Dielectric Loss Micro/Millimeter Wave Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese, Heli Jantunen and Makoto Iwata
    • 学会等名
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMAC-PFM Joint Conference (IFAAP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct casting indialite/cordierite glass ceramic substrates for millimeter-wave dielectrics2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese, Heli Jantunen, and Makoto Iwata
    • 学会等名
      Electroceramics XV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dielectric Losses of Microwave Ceramics Based on Crystal Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese and Heli Jantunen
    • 学会等名
      MMA2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高マイクロ波誘電体特性を持つインディアライト結晶化ガラスの応用:LTCC及びダイレクトキャスティングガラスセラミックス基板2018

    • 著者名/発表者名
      大里 齊、Jobin Varghese、Timo Vahera、Heli Jantunen、岩田 真
    • 学会等名
      日本セラミックス協会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Origin of Porcelain in Europa: Kaolin Mining Places2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato
    • 学会等名
      The 34th International Japan-Korea Seminal on Ceramics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indialite/Cordierite Glass Ceramics Applied for LTCC2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese, Timo Vahera, Heli Jantunen and Makoto Iwata
    • 学会等名
      Material Science & Technology (MS&T17)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Volume crystallization and improved TCf of indialite/cordierite glass ceramics by TiO2 addition2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ohsato, A. Kan, J. Varghese, J-S. Kim, I. Kagomiya, H. Ogawa, M. T. Sebastian, and H. Jantunen
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Electroceramics (ICE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indialite/ cordieriteガラスセラミックスの低温同時焼結基板(LTCC)への応用2017

    • 著者名/発表者名
      大里 齊、Jobin Varghese and Heli Jantunen
    • 学会等名
      日本鉱物科学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Novel LTCC Based on Indialite/Cordierite Glass Ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Jobin Varghese, Timo Vahera, Hitoshi Ohsato, Makoto Iwata and Heli Jantunen
    • 学会等名
      第34回強誘電体応用会議(fma-34)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti をドープした LiNbO3の高磁場中スリップキャストによる c 軸配向セラミックスの合成と 異方性電気的特性2016

    • 著者名/発表者名
      古谷彰平,中野裕美,鈴木達,大里齊
    • 学会等名
      平成27年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • 発表場所
      名城大学天白キャンパス
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] New Frontiers of Millimeter-wave dielectrics2016

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi OHSATO
    • 学会等名
      the 9th International Conference on Microwave Materials and their Applications (MMA2016)
    • 発表場所
      Soul. Korea
    • 年月日
      2016-07-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystal structure and microwave dielectric properties of alfa-(Ca1-xSrx)SiO4 (x = 1 and 0.8) ring silicates2016

    • 著者名/発表者名
      H. Ohsato, I. Suzuki, I. Kagomiya
    • 学会等名
      Electroceramics XV
    • 発表場所
      Limoges, France
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Dielectric Losses of Microwave Ceramics Based on Crystal Structure, in Electromagnetic Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese and Jeli Jantunen
    • 総ページ数
      26
    • 出版者
      Intech
    • ISBN
      9789535181187
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] "Chapter 5: Millimeterwave materials", in “Microwave Materials and Applications”2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato
    • 総ページ数
      62
    • 出版者
      John Wiley
    • ISBN
      9781119208525
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Microwave Dielectric Materials and Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi OHSATO
    • 総ページ数
      1000
    • 出版者
      Jone Wiley
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 名古屋産業科学研究所・研究年報

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2018/achieve.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 名産研研究年報・巻頭論文

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2016/ohsato_paper.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 名産研研究年報2017

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2017/achieve.html#t2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 平成28 年度日本鉱物科学会応用鉱物科学賞第10回受賞者

    • URL

      http://jams.la.coocan.jp/H28Applied_10.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] オウル大学・マイクロエレトロニクスユニット

    • URL

      http://www.oulu.fi/microelectronics/node/40754

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Elements

    • URL

      http://www.elementsmagazine.org/archives/e13_6/e13_6_soc_JAMS.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 名産研研究年報2015

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2015/index2015.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 名産研研究年報2014

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2014/index2014.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 名産研研究年報2013

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2013/index2013.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 名産研研究年報2012

    • URL

      http://www.nisri.jp/dor/report/2012/index2012.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Materials Science & Technology 2016 (MS&T16)2016

    • 発表場所
      Salt Lake City, UT, USA
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] the 9th International Conference on Microwave Materials and Their Applications (MMA-2016)2016

    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Electroceramics XV2016

    • 発表場所
      Lomoges, France
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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