「分子ゆらぎ制御による湿度安定型・超低誘電損失材料の開発」
東京科学大学物質理工学院材料系の早川晃鏡教授、安藤慎治教授、高橋陸助教、佐子奈津子研究員らの研究グループは、高周波の信号を伝えるときに生じる電力のロス（誘電損失）を大きく抑え、湿度にも強い新しいポリイミド絶縁材料を開発しました。分子の「ゆらぎ」を制御する設計により、超低誘電損失と湿度安定性を両立させたとしています。具体的には、ダブルデッカーシルセスキオキサン（DDSQ）と、水をはじく性質を持つシクロヘキシル基を組み合わせ、高分子鎖の分極（電気的なかたより）に由来するゆらぎを抑えました。6G通信やAI半導体、先端半導体パッケージ材料への応用が期待されます。研究成果は国際学術誌「Communications Materials」に掲載されました。
出典：科学技術振興機構（JST） 2026年7月6日 プレスリリース
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20260706-2/index.html
電子機器の中で信号が伝わるとき、絶縁材料の内部で電気エネルギーの一部が熱として失われます。これを「誘電損失」と呼びます。通信の周波数が高くなるほどこの損失は無視できなくなり、高周波を扱う機器では損失の小さい絶縁材料が欠かせません。加えて、材料が湿気を吸うと特性が変わってしまうため、湿度に対する安定性も課題でした。
研究グループは、高分子の鎖にある電気的なかたより（分極）が細かく動く「ゆらぎ」が損失の原因になる点に着目しました。ダブルデッカーシルセスキオキサン（DDSQ）と、水をはじくシクロヘキシル基を組み合わせた設計で、このゆらぎを抑え込み、高周波での誘電損失を大きく下げることに成功しました。
水をはじく構造を取り入れたことで、材料が湿気を吸いにくくなり、超低誘電損失と湿度安定性の両立につながりました。湿度によって特性が変わりにくいことは、実際の機器で安定して使ううえで重要な性質です。
この材料は、次世代の高速通信である6GやAI半導体、先端半導体パッケージなど、高い周波数を扱う用途への応用が期待されています。高周波で信号のロスや発熱を抑えられる絶縁材料は、こうした機器の性能を支える基盤になります。
絶縁材料は表舞台に出にくい存在ですが、通信速度が上がるほど「いかに信号を損なわず伝えるか」が機器全体の性能を左右します。損失を減らす工夫と、湿度に強くする工夫は相反しがちですが、分子設計で両立させた点が実用面での価値につながりそうです。今後は、量産時の再現性や、実際の半導体パッケージに組み込んだときの信頼性が焦点になりそうです。なお本研究には、JSTの支援が含まれています。