CN100385256C - 光子晶体的制造方法和光子晶体 - Google Patents

Abstract

在含有第1电介质的坯片(11)上形成在厚度方向贯通的规定图案的孔(h)。接着，通过将形成了规定图案的孔(h)的坯片(11)进行层叠，得到周期地排列了规定图案的空隙的电介质块(13)。其次，使电介质块(13)的空隙内配置第2电介质。据此不需要特别复杂的工序就能够得到周期地配置了第1电介质、和具有与第1电介质不同的介电常数的第2电介质的光子晶体。通过使第1电介质和第2电介质均为介电陶瓷，能够得到小型且高特性的光子晶体。另外，也可以使第1电介质为介电陶瓷、使第2电介质为空气。

Description

光子晶体的制造方法和光子晶体

技术领域

本发明涉及光子晶体的制造方法和光子晶体。

背景技术

近年，使介电常数周期地变化的光子晶体受到关注。体现光学带隙(以下仅称为“带隙”)的光子晶体能够用作为控制光及电磁波的元件。例如，通过在光子晶体中设置缺陷，并形成光波导路，能够将光子晶体作为传输线路使用(例如参看特开2001-237616号公报、特开2001-237617号公报)。

光子晶体大致分为介电常数的周期结构为2维(以下称为“2维周期结构”)的光子晶体、和介电常数的周期结构为3维(以下称为“3维周期结构”)的光子晶体。

最初制作的光子晶体为图21所示的3维周期结构的“Yablonovite”(参看e.Yablonovitch，T.J.Gmitter and K.M.Leung：Phys.Rev.Lett.67，2295(1991))。如图21所示，Yablonovite是，通过从以规定间隔呈三角配置在电介质块81上的各个开口部82以对其法线呈35.26°的角度从3个方向以120°的间隔穿孔来制作。在图21中，符号82a-82c表示穿孔方向。

Yablonovite以后，不论2维周期结构和3维周期结构，提出了很多的光子晶体。那些光子晶体使用显微机械加工技术、晶片熔合、半导体微细加工技术、自凸面加工技术、采用2光子吸收的聚合物的聚合反应、光造型法及干刻法等(以下总称为“显微机械加工技术等”)制作。

在使用显微机械加工技术等的方法之外，还提出了使用外延结晶成长方法制作光子晶体的方法(参看特开2001-237616号公报)和使用装配机器的方法(参看特开2001-237617号公报)。

光子晶体使用介电常数不同的2种或以上的物质制作。一般地作为其中的1种大多利用空气，但近年也提出了组合Si和GaAs等的半导体技术中使用的电介质、和高分子材料、光固化树脂、介电陶瓷等制作光子晶体的方案(例如参看特开2001-237616号公报、特开2001-237617号公报)。

尽管光子晶体的用途及需求急速扩大，但是显微机械加工技术等由于其加工方法均复杂，因此合格率不好，由于花费时间，因此未面向大量生产。另外，如上述，也提出了使用外延结晶成长方法制作光子晶体的方法(参看特开2001-237616号公报)，但能够外延结晶成长的电介质的种类被自身地限定的同时，使电介质外延结晶成长到规定的厚度需要很多的时间。此外，也提出了使用装配机器的方法(参看特开2001-237617号公报)，但需求更简易且短时间就得到光子晶体的技术。

另外，在预先制作了电介质块后，在电介质块上穿出规定图案的孔的方法也被考虑。可是，由于孔的间隔微小，因此穿孔本身困难。

发明内容

于是，本发明的一个目的是提供批量生产性优异的光子晶体的制造方法等。另一个目的是，提供简便地得到小型且高特性的光子晶体的技术、得到具备微细的图案的光子晶体的技术。

在这样的目的下，本发明人进行了各种各样的研讨。其结果发现，将在同一面内周期地配置了第1电介质和具有与该第1电介质不同的介电常数的第2电介质的多个复合电介质层叠是有效的。即，本发明是一种光子晶体的制造方法，其是周期地配置了第1电介质和具有与该第1电介质不同的介电常数的第2电介质的光子晶体的制造方法，其中，制作在同一面内周期地配置了第1电介质和第2电介质的第1复合电介质，在第1复合电介质上层叠在同一面内周期地配置了第1电介质和第2电介质的第2复合电介质。

本发明的光子晶体的制造方法，根据构成第1电介质、第2电介质的物质包含第1方案和第2方案这2个方案。第1方案的第1电介质由介电陶瓷构成，第2电介质由空气构成。第2方案的第1电介质和第2电介质均由介电陶瓷构成。

在第1方案中，将以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔的第1复合电介质和第2复合电介质进行层叠，能够得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块。

介电陶瓷由于介电常数比Si和GaAs等的半导体技术中使用的电介质、高分子材料、光固化树脂大，因此通过使用介电陶瓷作为电介质，能够谋求光子晶体的小型化。另外，通过组合介电陶瓷和空气，能够增大两电介质的介电常数的比率，因此得到宽频带的带隙。

在本发明的光子晶体的制造方法中，第1和第2复合电介质能够制成将片状构件穿孔而得到的复合电介质。既可以对每1片片状构件穿孔，又可以根据片状构件厚度重叠多个片而穿孔。本发明通过将片状构件穿孔而得到的复合电介质进行层叠，从而在电介质块上周期地配置规定图案的空隙。据此，不需要特别复杂的工序，能够以短时间在电介质块上形成规定图案的空隙。另外，通过采用层叠穿孔了的片状构件(复合电介质)这一新型的手法，还能够得到过去方法难以得到的具有微细的图案的光子晶体。在预先制作电介质块后对电介质块穿孔，形成规定图案的空隙这一过去方法，小径的穿孔用器具插入电介质块时、或者插入到电介质块中后，在电介质块内部破损，最终得到具有微细的图案的光子晶体是困难的。与之相对，本发明的光子晶体的制造方法，其中，通过预先制作穿孔了的薄的复合电介质，并层叠该复合电介质，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块，根据本发明的光子晶体的制造方法，也能够得到具有比过去更微细的图案的光子晶体。

另外，光子晶体通过设置缺陷，能够用在光波导路等上，但用过去的方法制作的电介质块的内部在后来导入点缺陷是困难的。与之相对，根据层叠穿孔了的复合电介质的本发明的光子晶体的制造方法，得到在其内部导入了点缺陷的电介质块也容易。

另外，第1和第2复合电介质也可以为用丝网印刷等印刷加工法得到的。

在用印刷加工法得到第1和第2复合电介质的场合，第1和第2复合电介质的层叠也能够使用印刷加工法进行。

本发明采用层叠以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔的复合电介质这一新型的方法，制作电介质块。所以，在第1和第2复合电介质的层叠完了的时刻，能够使电介质块由规定图案的空隙贯通表面和底面、并在其空隙内配置了空气的电介质块。与在制作了电介质块之后，通过对电介质块实施干刻等从而形成规定图案的空隙的方法比较，能够短时间且高精度地形成规定图案的空隙，在该点上本发明的方法是有利的。

以上的本发明的光子晶体的制造方法，对于制作具有2维周期结构的光子晶体的场合、和制作具有3维周期结构的光子晶体的场合都能适用。也就是说，通过适宜选择在陶瓷组成体上形成的孔的图案，不仅能得到2维周期结构的光子晶体，还能得到3维周期结构的光子晶体。特别是在为制作具有2维周期结构的光子晶体而使用本发明的场合，能够比过去大幅度缩短制作光子晶体所需的时间。

采用以上的第1方案的制造方法，能够制造一种光子晶体，该光子晶体是具备第1电介质、和具有与第1电介质不同的介电常数的第2电介质，并以规定的周期配置第1电介质和第2电介质的光子晶体，其中，以规定图案形成了直径为2mm或以下的空隙的介电陶瓷制成的电介质块构成第1电介质，在空隙内存在的空气构成第2电介质。

以上关于第1电介质由介电陶瓷构成、第2电介质由空气构成的第1方案作了说明，接着，关于第1电介质和第2电介质均由介电陶瓷构成的第2方案进行说明。

在第2方案中，第1电介质和第2电介质均定为介电陶瓷。介电陶瓷其介电常数比Si和GaAs等的半导体技术中使用的电介质、高分子材料、光固化树脂大。因此，通过使第1电介质和第2电介质两者为介电陶瓷，能够得到小型且高强度的光子晶体。另外，通过适宜选择两陶瓷的种类以使得第1介电陶瓷和第2介电陶瓷的介电常数的比率变大大，能够得到带隙大的光子晶体。介电陶瓷在材料损耗小的方面也比半导体技术中使用的电介质、高分子材料、光固化树脂有利。

第2方案包含2个方案。第1个方案(第2-1方案)的特征在于，具备下述工序：以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔的片状第1复合电介质及第2复合电介质进行层叠，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块的工序；在空隙内配置第2电介质的工序。

也有这一方法：在预先制作了电介质块之后，对电介质块穿孔使之形成规定图案的空隙，但第2-1方案通过层叠穿孔了的复合电介质，使电介质块周期地排列规定图案的空隙。据此不需要特别复杂的工序就能够用短时间在电介质块上形成规定图案的空隙。另外，贯通孔既可以对每1片复合电介质穿孔，又可以根据复合电介质的厚度重叠多个片而穿孔。

另外，通过适宜选择在复合电介质上形成的孔的图案，不仅能得到2维周期结构的光子晶体，还能得到3维周期结构的光子晶体。迄今为止知道，作为得到完全带隙的2维周期结构的光子晶体，通过在电介质中呈三角形格子状地配置空气圆柱，得到完全带隙，但由于电介质的壁厚薄，因此制作困难。与之相对，如果层叠在易开孔的薄片上穿孔的复合电介质，得到周期地排列规定图案的空隙的电介质块后，在电介质块的空隙内填充第2电介质，则得到完全带隙的2维周期结构的光子晶体也能够容易地得到。

另外，本发明在复合电介质的层叠完了的时刻，也能使电介质块为规定图案的空隙贯通表面和底面的电介质块。与在制作了电介质块之后，通过对电介质块实施干刻等从而形成规定图案的空隙的方法比较，能够短时间且高精度地形成规定图案的空隙，在该点上本发明的方法是有利的。

在此，为使电介质块的空隙内填充第2电介质，将第2电介质制成料浆状，将该料浆向电介质块的空隙内填充这一方法，在将填充工序简化和缩短时间方面是有效的。另外，第2电介质作为粉末包含在料浆中。作为填充第2电介质的方法，也提出了使电介质外延结晶成长的方法(参看特开2001-237616号公报)，但能够外延结晶成长的电介质的种类被自身地限定的同时，使电介质外延结晶成长到规定的厚度需要很多的时间。与之相对，根据制作含有第2电介质的粉末料浆，并将该料浆向电介质块的空隙内填充时这一本发明方法，第2电介质的选择方案比采用外延结晶成长的场合丰富，并且能够以短时间结束向电介质块的空隙内填充第2电介质的工序。

在向电介质块的空隙内填充料浆状的第2电介质时，优选抽吸或加压的方法。在此，希望相应于料浆的填充方法及电介质块的空隙尺寸适宜设定含有第2电介质的料浆(以下称为“粉末料浆”)的粘度。例如在通过抽吸填充粉末料浆的场合，通过使粉末料浆为粘合剂少的，使粘度降低，能够更加缩短填充工序需要的时间。

在向电介质块的空隙内填充料浆状的第2电介质之后，可同时烧成第1电介质和第2电介质。在此情况下，预先选择第1电介质和第2电介质，使之满足能够同时烧成这一条件。可以将使填充了第2电介质的电介质块干燥的成型体那样原封不动地作为光子晶体使用，但通过制成烧结体，机械强度和介电常数进一步提高。

本发明的光子晶体的制造方法，优选复合电介质的厚度为1-800μm。通过使复合电介质的厚度在该范围，能够使在复合电介质上形成规定图案的孔时的操作性良好。另外，当片厚过厚时，孔的截面形状易变得走形。若层叠孔的截面形状走形的复合电介质形成电介质块，则不能够使电介质块中的空隙的图案为过要求的图案，最终得到具有所要求的带隙的光子晶体变得困难。与之相对，通过使电介质片的厚度为1-800μm，能够使操作性良好，同时在电介质块中形成具有所要求的图案的空隙。

如上述，以上的本发明的光子晶体的制造方法，对于制作具有2维周期结构的光子晶体的场合、和制作具有3维周期结构的光子晶体的场合都能适用。

下面，说明第2方案中的第2方案(第2-2方案)。第2-2方案的要旨是，层叠在同一面内分别周期地配置了多个介电陶瓷的陶瓷复合体(复合电介质)。也就是说其特征在于，第1复合电介质和第2复合电介质通过在对应于第1电介质的部位配设构成第1电介质的第1陶瓷组合物，在对应于第2电介质的部位配设构成第2电介质的第2陶瓷组合物来制作。

在此，第1陶瓷组合物由粉末状的第1介电陶瓷和分散介质、粘合剂树脂等的混合物构成。同样，第2陶瓷组合物由粉末状的第2介电陶瓷和分散介质、粘合剂树脂等的混合物构成。第1和第2陶瓷组合物的配设方法不特别限定，例如能够使用印刷加工法分别在同一面内配设两组合物。

作为进行第1陶瓷组合物的配设和第2陶瓷组合物的配设的方案，例如举出：在规定区域只配设第1陶瓷组合物之后，配设第2陶瓷组合物(或者其相反顺序)的方案。或者也可以使用例如照相凹版印刷加工法等以1个印刷工序在规定区域印刷第1陶瓷组合物和第2陶瓷组合物。

以上的第2-2方案中，关于陶瓷复合体的层叠包含2个方案。

第1个方案是：预先制作含有第1陶瓷组合物和第2陶瓷组合物的多个陶瓷复合体之后，层叠陶瓷复合体。

另外，第2个方案是：首先在只配设第1陶瓷组合物之后，配设第2陶瓷组合物，据此制作陶瓷复合体。然后，在陶瓷复合体上配设第1陶瓷组合物(或者第2陶瓷组合物)，其后配设第2陶瓷组合物(或者第1陶瓷组合物)。通过重复该工序，层叠陶瓷复合体。

在本发明的光子晶体的制造方法中，可进一步具备烧成陶瓷复合体的层叠体的工序。通过烧成陶瓷复合体的层叠体，第1陶瓷组合物中含有的第1介电陶瓷和第2陶瓷组合物中含有的第2介电陶瓷被同时烧成。

所以，在实施烧成工序的场合，预先选择第1介电陶瓷和第2介电陶瓷，使之满足能够同时烧成这一条件。可以将陶瓷复合体的层叠体原封不动地作为光子晶体使用，但如上述那样通过制成烧结体，机械强度和介电常数进一步提高。

如上述，以上的本发明的光子晶体的制造方法，对于制作具有2维周期结构的光子晶体的场合、和制作具有3维周期结构的光子晶体的场合都能适用。

根据以上的第2-1方案或第2-2方案，能够得到新型的光子晶体，该光子晶体是以规定周期配置块状的第1电介质、和具有与该第1电介质不同的介电常数的圆柱状的第2电介质的光子晶体，第1电介质和第2电介质都由介电陶瓷构成，第2电介质由直径2mm或以下的多个圆柱状构件构成，第2电介质每隔规定间隔地配置并使得贯通第1电介质的表面和底面。

附图说明

图1是说明有关本发明的光子晶体的制造方法的图。

图2是表示第1实施方案中的光子晶体的立体图。

图3是表示在本发明中能使用的介电陶瓷的介电特性的图表。

图4是表示第2实施方案中的光子晶体的立体图。

图5是采用片加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图6是示意地表示图5所示的电介质块制作工序的图。

图7是在制作具有2维周期结构的光子晶体时使用的图案的一例的平面图。

图8是采用片加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图9是采用印刷加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图10是示意地表示图9所示的印刷工序的图。

图11是采用印刷加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图12是示意地表示图11所示的陶瓷复合体制作工序的截面图。

图13是示意地表示图11所示的层叠工序的图。

图14是采用印刷加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图15是示意地表示图14所示的电介质块制作工序的图。

图16是采用印刷加工法制作光子晶体的场合的流程框图。

图17是示意地表示图16所示的印刷工序的图。

图18是说明用于得到陶瓷复合体的变形例的图。

图19是由第1实施例得到的具有2维周期结构的试样1的照片。

图20是表示由第1实施例得到的具有2维周期结构的试样1的反射及透射特性的测定结果的曲线图。

图21是作为具有3维周期结构的光子晶体而为人知的Yablonovite的立体图。

具体实施方式

图1是说明本发明的光子晶体的制造方法的图。如图1所示，本发明的特征在于，通过将厚度薄的坯片(复合电介质、片状构件)11层叠一体化，制作光子晶体100。光子晶体100具备由第1电介质构成的第1电介质部1、和由第2电介质构成的第2电介质部2。

本发明包括：使第1电介质和第2电介质的任1方为介电陶瓷，使另一方为空气的方案(以下称为“第1方案”)、和使第1电介质和第2电介质两者为介电陶瓷的方案(以下称为“第2方案”)。

以下顺序说明光子晶体100的结构以及光子晶体100的制法。

[第1实施方案]

<光子晶体的结构>

图2是表示第1实施方案中的光子晶体的立体图。

光子晶体100具备第1电介质部1、和第2电介质部2。该光子晶体100具备2维周期结构，第2电介质部2被配置使得贯通光子晶体100的表面和底面。

第1实施方案中的光子晶体100，介电陶瓷构成第1电介质部1，作为电介质的空气构成第2电介质部2。

构成第1电介质部1的介电陶瓷，由于介电常数比Si和GaAs等的半导体技术中使用的电介质、高分子材料、光固化树脂更大，因此使元件小型化变得可能。电介质内的波长与介电常数的平方根成反比例，越是介电常数大的材料，缩短波长效果越大，对元件的小型化有利。

另一方面，构成第2电介质部2的空气有损耗小的优点。另外，由于空气的介电常数是1，因此通过使用空气作为第2电介质，能够使第1电介质部1的介电常数与第2电介质部2的介电常数的比率大。第1电介质部1的介电常数与第2电介质部2的介电常数的比率越大，越能够形成宽带的带隙。

这样，通过使用介电陶瓷作为第1电介质，使用空气作为第2电介质，能够形成宽带的带隙，能够得到低损耗和对元件的小型化有利的光子晶体100。

在第1实施方案中的光子晶体100中，作为第2电介质的空气存在于直径2mm或以下的圆柱状空隙中。详细情况后述，在本发明中，由于以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔的陶瓷组成体层叠制作光子晶体100，因此使光子晶体100中形成直径2mm或以下的微细空隙变得可能。为提高光子晶体100的强度，将配置第2电介质的空隙的尺寸、也就是第2电介质部2的尺寸微细化是有效的。

可根据光子晶体100所要求的特性适宜设定配置第2电介质的空隙的配置、尺寸、形状等。所以，能够使配置第2电介质的空隙的尺寸为超过直径2mm的尺寸，当然也能够使空隙不是圆柱状而是长方体状。

作为第1电介质的介电陶瓷根据光子晶体100所要求的特性适宜选择。

如上述，由于第1电介质的介电常数与第2电介质的介电常数的比率越大，越能够形成宽带的带隙，因此作为介电陶瓷优选介电常数高的。优选的介电常数的比率依赖于最终要得到的光子晶体100的特性等。

另外，在使用的频带中材料损耗少的介电陶瓷作为第1电介质是所希望的。在使用介电陶瓷制作光子晶体100的场合，根据光子晶体100的用途，起因于那些物质的材料损耗不能忽视。通过使用损耗大致为零不需要考虑损耗的空气、和损耗少的介电陶瓷构成光子晶体100，能够使使用了光子晶体100的元件成为更加低损耗的元件。

作为介电陶瓷能够使用Al₂O₃系陶瓷、TiO₂系陶瓷、MgTiO₃系陶瓷、CaTiO₃系陶瓷、SrTiO₃系陶瓷、CaZrO₃系陶瓷、BaZrO₃系陶瓷、MgTiO₃-CaTiO₃系陶瓷、(Zr，Sn)TiO₄系陶瓷、BaTi₄O₉系陶瓷、Ba₂Ti₉O₂₀系陶瓷、La₂Ti₂O₇系陶瓷、Nd₂Ti₂O₇系陶瓷、BaO-TiO₂-稀土类系陶瓷、Ba(Mg_1/3Nb_2/3)₃系陶瓷、Ba(Mg_1/3Ta_2/3)₃系陶瓷、Ba(Zn_1/3Nb_2/3)₃系陶瓷、Ba(Zn_1/3Ta_2/3)₃系陶瓷、CaTO₃-NdAlO₃系陶瓷、(Ba，Pb)Nd₂Ti₄O₁₂系陶瓷、(Ba，Pb)(Nd，Bi)₂Ti₄O₁₂系陶瓷、SiO₂系陶瓷、玻璃复合材料等。这些材料可单独使用、或者使用混合2种或以上。

在此，所谓Al₂O₃系陶瓷是在组成上只含有Al₂O₃的体系、或者在Al₂O₃中含有其他少量的添加物的体系，意指保持着作为主成分的Al₂O₃的晶体结构的陶瓷。关于其他体系的陶瓷也同样。

上述的介电陶瓷之中，将代表性的陶瓷的介电常数、Q·f(Q值和频率之积)、τf(共振频率的温度系数)表示在图3中。图3所示的陶瓷之中，特别优选介电常数高、低损耗、且温度特性也优异的BaO-TiO₂-稀土类系陶瓷、(Ba，Pb)Nd₂Ti₄O₁₂系陶瓷、(Ba，Pb)(Nd，Bi)₂Ti₄O₁₂系陶瓷。

[第2实施方案]

<光子晶体的结构>

图4是表示第2实施方案中的光子晶体的立体图。

如图4所示，光子晶体100A具备第1电介质部1A、和第2电介质部2A。第1电介质部1A由第1介电陶瓷构成，而第2电介质部2A由第2介电陶瓷构成，该光子晶体100A具备2维周期结构，第2电介质部2A贯通光子晶体100A的表面和底面。

第2实施方案中的光子晶体100A，其特征在于，作为第1电介质部1A和第2电介质部2A均使用介电陶瓷。这样，通过使用2种的介电陶瓷，能够得到高强度且高特性的光子晶体100A，并且使元件小型化变得可能。

第1介电陶瓷和第2介电陶瓷根据光子晶体100A所要求的特性，例如从钛酸钡系陶瓷、钛酸铅系陶瓷、钛酸锶系陶瓷、二氧化钛系陶瓷、钡·钕·钛系陶瓷、氧化铝系陶瓷、二氧化硅系陶瓷、玻璃复合材料等之中适宜选择。

以下表示出第1介电陶瓷和第2介电陶瓷的选择基准。

<第1选择基准>

第1介电陶瓷的介电常数、与第2介电陶瓷的介电常数的比率越大，越能够形成宽带的带隙。所以，分别选择第1介电陶瓷和第2介电陶瓷使第1介电陶瓷的介电常数、与第2介电陶瓷的介电常数的比率变大。

一般地，高频用介电陶瓷的介电常数是3-100左右，因此作为第1介电陶瓷选择介电常数低的陶瓷的场合，通过选择介电常数高的陶瓷作为第2介电陶瓷，能够形成宽带的带隙。相反，也可以通过使第1介电陶瓷为介电常数高的陶瓷，使第2介电陶瓷为介电常数低的陶瓷，从而增大介电常数的比率，形成宽带的带隙。

优选的介电常数的比率依赖于最终要得到的光子晶体100A的特性等。

<第2选择基准>

作为第1介电陶瓷和第2介电陶瓷，选择在使用的频带中材料损耗少的介电陶瓷。在使用多个介电陶瓷制作光子晶体100A的场合，根据光子晶体100A的用途，起因于那些物质的材料损耗不能忽视。通过使用损耗少的介电陶瓷构成光子晶体100A，能够使使用了光子晶体100A的元件成为损耗低的元件。

<第3选择基准>

详细情况后述，本实施方案中的光子晶体100A，第1电介质部1A和第2电介质部2A被同时烧成。所以，作为第1介电陶瓷和第2介电陶瓷，选择能同时烧成的陶瓷，具体地选择能取得热收缩的匹配的陶瓷。是否能取得热收缩的匹配，采用在同一温度下烧成时的收缩率等判断即可。

基于以上的选择基准选择第1介电陶瓷和第2介电陶瓷。在本实施方案中，使用介电常数低的介电陶瓷作为第1介电陶瓷，另一方面使用介电常数高的介电陶瓷作为第2介电陶瓷，并使第1介电陶瓷及第2介电陶瓷的介电常数的比率大，从而制作光子晶体100A，以这种场合为例进行以下说明。

作为构成第1电介质部1A的第1介电陶瓷，使用介电常数低的陶瓷材料和玻璃复合材料等。具体地讲，作为第1介电陶瓷，能够使用BaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系陶瓷和SiO₂系陶瓷、B₂O₃系陶瓷、2MgO-SiO₂系陶瓷、Al₂O₃系陶瓷、Al₂O₃-TiO₂系陶瓷、ZrO₂系陶瓷等。这些陶瓷由于介电常数低达2-20左右，且介电损耗低，因此优选作为第1介电陶瓷。

作为构成第2电介质部2A的第2介电陶瓷，使用介电常数高的陶瓷材料和玻璃复合材料等。具体地讲，作为第2介电陶瓷，能够使用BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃-ZnO₂-CuO系陶瓷和Al₂O₃-TiO₂系陶瓷、TiO₂系陶瓷、BaO-Bi₂O₃-Nd₂O₃-TiO₂系陶瓷、BaO-Bi₂O₃-Nd₂O₃-TiO₂-SrTiO₃系陶瓷、BaO-PbO-Nd₂O₃-TiO₂系陶瓷、BaNd₂Ti₅O₁₄系陶瓷、BaSm₂Ti₅O₁₄系陶瓷、Ba(Zn，Nb)O₃系陶瓷、BaTi₄O₉系陶瓷、Ba₂Ti₉O₂₀系陶瓷、(Zr，Sn)TiO₄系陶瓷、Ba(Zn，Ta)O₃系陶瓷、Ba(Mg，Ta)O₃系陶瓷、MgTiO₃-CaTiO₃系陶瓷等。这些陶瓷由于介电常数高达5-200左右，且介电损耗低，因此适宜作为第2介电陶瓷。

在此，以下示出第1介电陶瓷和第2介电陶瓷的优选组合。

<组合1>

第1介电陶瓷：

BaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系介电陶瓷(介电常数6.4)

第2介电陶瓷：

BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃-ZnO₂-CuO系介电陶瓷(介电常数75.4)

<组合2>

第1介电陶瓷：

SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系介电陶瓷(介电常数4.7)

第2介电陶瓷：

TiO₂-BaO-Nd₂O₃-玻璃系介电陶瓷(介电常数22)

在上述组合中，特别优选介电常数ε为6.4的BaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系介电陶瓷、与介电常数为75.4的BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃-ZnO₂-CuO系介电陶瓷的组合。该组合由于介电常数的比率大，为约11.8，而且能取得热收缩的匹配，因此同时烧成是可能的。

但是，在使用2种的电介质材料制作光子晶体的场合，大多使电介质材料之中的一方为空气，与之相对，第2实施方案中的光子晶体100A，由于使用多种类的介电陶瓷、即第1介电陶瓷和第2介电陶瓷构成光子晶体100A，因此能使制品的强度提高。

以上关于使用介电陶瓷和空气的光子晶体100、以及使用2种类的介电陶瓷的光子晶体100A进行了详细叙述。光子晶体100、100A的尺寸均需要根据使用的频率决定。例如在K带(18-26.5GHz)下为4-5周期的周期结构时，第1实施方案和第2实施方案中的光子晶体100、100A的尺寸是8～12mm×2～6mm×16～20mm左右。这里的“周期”表示配置第2电介质2(或者第2电介质部2A)的周期。

第1实施方案和第2实施方案中的光子晶体100、100A特别是在微波-亚毫米波段具有带隙，优选用作为波导路、滤波器、谐振器、分波器等。

下面说明光子晶体100、100A的制造方法。

最初，使用所谓的片加工法形成电介质块，得到光子晶体100，将该例作为第1手法示出。详细情况后述，在第1手法中，表示出下述例子：在预先制作的介电陶瓷片上以规定图案形成在厚度方向贯通的孔，通过层叠该穿孔了的介电陶瓷片，形成形成了规定图案的空隙的电介质块。

[第1手法]

图5是表示图2所示的光子晶体100的制造方法的一例的流程框图。另外，图6是示意地表示图5中所示的电介质块制作工序的图。

如图5所示，第1手法包括：将介电陶瓷粉末及树脂等混合并片材化的片制作工序、在由片制作工序得到的片上按规定图案穿出在厚度方向贯通的孔的片穿孔工序、层叠按规定图案穿孔了的片得到电介质块的片层叠工序、将电介质块切成规定形状的切取工序、将切成规定形状的成型体烧成的烧成工序。

在第1手法中，通过经由片制作工序、片穿孔工序、片层叠工序，制作含有第1电介质的电介质块。所以，总称片制作工序、片穿孔工序及片层叠工序，适宜地称为“电介质块制作工序”。另外，通过经由电介质块制作工序，作为第2电介质的空气被配置在含有第1电介质的电介质块中。

以下详述图5所示的各工序。

<片制作工序>

在片制作工序中，首先用球磨机或擂溃机等混合介电陶瓷粉末、粘合剂树脂及分散介质得到料浆。介电陶瓷粉末的平均粒径为0.1-20μm左右即可。通过使用平均粒径为0.1-20μm左右的介电陶瓷粉末，能进行高密度成型，同时能够抑制粉末聚集，能够稳定地形成周期结构。介电陶瓷粉末的优选平均粒径为0.5-10μm，更优选的平均粒径为0.5-5μm。

作为粘合剂树脂可使用丙烯酸系树脂、丁缩醛系树脂、乙基纤维素系树脂等。另外，作为分散介质可使用丙酮、甲苯、甲乙酮、乙醇等各种有机溶剂。介电陶瓷粉末、粘合剂树脂及分散介质的比率，分别用vol％表示，为10～40∶5～20∶40～85左右即可。

根据需要可进一步添加烯烃马来酸共聚物和油酸等分散剂。在添加分散剂的场合，其添加量相对于介电陶瓷为0.1-5wt％左右即可。

使用刮刀涂法等在薄膜(例如PET薄膜)上涂布这样得到的料浆，使之干燥，得到图6(a)所示的坯片11。

在坯片11上经后述的片穿孔工序按规定图案穿出在厚度方向贯通的孔。当坯片11的厚度过厚时，贯通坯片11的孔的截面形状走形。具体讲，片上面的孔径和片下面的孔径不同，易变成台形状。当层叠孔的截面形状走形的坯片11并热压接时，电介质块内的空隙形状也走形，不能形成所要求的图案，最终得到具有所要求的带隙的光子晶体100变得困难，因此不优选。另一方面，当坯片11的厚度过薄时，坯片11的强度低，操作难。所以，坯片11的厚度在1-800μm、更优选10-500μm、进一步优选20-200μm的范围适宜选择即可。但是，优选的片厚也依赖于穿孔方法，需要根据穿孔方法适宜设定。

<片穿孔工序>

如图6(b)所示，在片穿孔工序中，在由片制作工序得到的坯片11上按规定图案穿出在厚度方向贯通的孔h。该图案根据最终要得到的光子晶体是2维周期结构的、或是3维周期结构的等适宜决定。例如在要得到图2所示的2维周期结构的光子晶体100的场合，准备具有图7所示的图案的穿孔机即可。通过使用这样的穿孔机，能够以1道工序在坯片11上穿出多个孔h。根据坯片11的厚度，也可以重叠多片坯片11进行穿孔。另外，使用具有图7所示的图案的穿孔机不是必须的要件，也可以使用一孔的穿孔机对坯片11穿孔。

为得到按规定图案穿孔了的坯片11，除了穿孔外，还能适用钻孔、激光照射等方法。

在此，孔h的大小根据最终要得到的光子晶体100的特性等适宜设定。通过用上述的穿孔等的方法对坯片11、也就是片状构件穿出孔h，与用干刻等方法对块状构件穿孔的过去情况比，能够使坯片11形成更微细的穿孔图案。

另外，经片穿孔工序穿孔的孔h的尺寸考虑烧成时的收缩率决定。例如在要得到烧成后形成直径1mm的空隙的光子晶体100的场合，在片穿孔工序中，穿出1.1-1.3mm左右的孔h即可。假定烧成前的电介质块13具有50-60％左右的相对密度，其通过烧成达到100％的密度，则其线收缩率为15.7-20.6％。在该场合，当要得到烧成后形成直径1mm的空隙的光子晶体100时，在片穿孔工序中，穿出1.19-1.26mm左右的孔h即可。

另外，在最终要得到3维周期结构的光子晶体的场合，将3维结构考虑为多个薄层的层叠体，关于各坯片1穿孔成为与各个层相当的形状即可。穿孔方法与制作2维周期结构的光子晶体100的场合相同。

<片层叠工序>

如图6(c)所示，在片层叠工序中，层叠以规定图案穿出孔h的坯片11并热压接。该热压接可以每层叠1片坯片11就进行，也可以层叠多个片后进行。通过坯片11的层叠和热压接，最终得到图6(d)所示的形成了规定图案的空隙的电介质块13。也就是说，热压接为了将坯片11一体化而进行。

热压接时的加热温度依赖于在制作坯片11时使用的树脂成分。例如在用于片制作的树脂是丙烯酸树脂的场合，加热温度设定在70-90℃即可。另外，压力根据片厚度适宜设定即可，但优选设定在20-80kgf/cm²左右。当温度太过高时，或者压力过高时，在坯片11上形成的孔h的形状显著变化，电介质块13中的空隙被挤坏。当电介质块13中的空隙被挤坏时，最终得到具有所要求的图案的光子晶体100变得困难。另一方面，当温度过低时，或者压力过低时，坯片11彼此的结合不充分，发生剥离。在坯片11彼此的结合不充分的场合，在烧成后产生脱层或裂纹，仍然难以最终得到具有所要求的图案的光子晶体100。

在层叠形成了孔h的坯片11而得到的电介质块13上形成了规定图案的空隙。在图6(d)的例子中，以贯通电介质块13的表面和底面的方式形成了大量圆柱状的空隙。

在图6(d)中，表示出坯片11的层叠数为6片的例子，但层叠数不特别限定，根据最终要得到的光子晶体100的尺寸及坯片11的厚度适宜决定。

如以上那样通过经由片制作工序、片穿孔工序、片层叠工序得到了电介质块13。

<切取工序>

在切取工序中，根据最终得到的光子晶体100的用途将电介质块13切成规定形状(将切成规定形状后的电介质块13称为“成型体”)。

<去粘合剂处理>

由于在与坯片11相当的部分中含有较多的树脂成分，因此在烧成工序之前预先对成型体进行去粘合剂处理。去粘合剂处理在通常的条件、也就是能分解粘合剂、颈胀(ネツクグロス)未开始的条件下进行即可。例如在大气中、升温速度：30-120℃/小时、保持温度：400-600℃、保持时间：0-2小时下进行去粘合剂处理。

可以将在进行了去粘合剂处理后得到的成型体原封不动地作为光子晶体100使用。成型体中的介电陶瓷构成第1电介质部1，另一方面，在第1电介质部1中的规定图案的空隙内存在的空气构成第2电介质部2。

进行以下所示的烧成工序，通过烧成成型体，能够得到机械强度和介电常数进一步提高的光子晶体100。

<烧成工序>

进行了去粘合剂处理后，进行烧成工序。在烧成工序中，将成型体加热保持在规定的气氛温度。

烧成条件根据介电陶瓷的种类等适宜设定。例如在大气中、升温速度：300-1200℃/小时、保持温度：800-1000℃、保持时间：0.1-3小时下烧成。

如以上详述，在第1手法中，以规定图案在坯片11上穿出在厚度方向贯通的孔h，通过层叠穿出了规定图案的孔h的坯片11，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块13。根据不需要复杂工序的第1手法的光子晶体100的制造方法，能够简易且用短时间制作光子晶体100。所以，第1手法的光子晶体100的制造方法，其批量生产性优异。

第1手法由于使用介电常数比其他电介质材料高的介电陶瓷制作光子晶体100，因此能够减小元件尺寸。此外，由于使用介电常数高的介电陶瓷、和介电常数为1的空气制作光子晶体100，因此能够增大两电介质的介电常数的比率，能够得到宽带的带隙。

采用了片层叠加工法的第1手法，能够容易地得到微细的孔h贯通其表面和底面的光子晶体100。关于各个坯片11示出了穿孔图案相同的例子，但每个片分别适宜变更穿孔图案当然也是可以的。例如在制作3维周期结构的光子晶体的场合，每个片分别适宜变更坯片11的穿孔图案即可。例如，在采用第1手法制作图21所示的Yablonovite的场合，每个片适宜变更以三角形格子状地配置在厚度方向贯通的孔h这一穿孔图案即可。这样，采用片层叠加工法的第1手法，通过适宜选择图案的形状，能够得到具备所要求的周期结构的光子晶体100，因此周期结构的自由度也高。

下面，将使用所谓的片加工法形成电介质块13，得到光子晶体100A的例子作为第2手法示出。

[第2手法]

图8是表示图4所示的光子晶体100A的制造方法的一例的流程框图。

如图8所示，第2手法在与第1手法相同的条件下制作电介质块13。通过在该电介质块13的空隙内填充含有粉末状的第2介电陶瓷的粉末料浆，制作周期地排列了第1介电陶瓷和第2介电陶瓷的光子晶体100A。

通过经由粉末料浆填充工序及干燥工序，含有第2介电陶瓷的粉末料浆变成第2电介质部2A。

以下详述第2手法的特征部分。

首先说明先于粉末料浆填充工序进行的粉末料浆制作工序。

<粉末料浆制作工序>

在粉末料浆制作工序中，用擂溃机等混合第2介电陶瓷、分散介质及分散剂，制作具有规定粘度的粉末料浆。通过使粉末料浆为粘合剂少、具体讲不添加粘合剂树脂的粉末料浆，能够防止粉末料浆的粘度过于变成高粘度。

作为第2介电陶瓷可使用上述的介电常数高的介电陶瓷。

基于与第1介电陶瓷相同的理由，第2介电陶瓷的平均粒径为0.1-20μm左右即可。第2介电陶瓷的优选平均粒径为0.5-10μm，更优选的平均粒径为0.5-5μm。

在烧成时为了使第1介电陶瓷和第2介电陶瓷的行为一致，优选使第1介电陶瓷的尺寸和第2介电陶瓷的尺寸大致相同。

作为分散介质，可使用萜品醇、丁基卡必醇等。通过适宜选择分散介质的种类和量，能够调整粉末料浆的粘度。例如，由于丁基卡必醇的粘度低，而萜品醇的粘度高，因此通过以适当的比率混合两者制成分散介质，能够适宜调整粉末料浆的粘度。

粉末料浆中的粉体浓度设定成与电介质块13中的粉体密度相同。在上述条件下制作电介质块13的场合，第2介电陶瓷和分散介质的比率用vol％表示为40-55∶45-60左右，优选为45-55∶45-55左右。但是，粉末料浆的粘度需要根据形成于坯片11的孔h的尺寸适宜设定。另外，也考虑干燥工序中的干燥收缩来设定粉末料浆的粘度。

另外，根据需要能进一步添加油酸等分散剂。在添加分散剂的场合，其添加量相对于第2介电陶瓷为0.2-5wt％左右即可。分散剂的种类不特别限定，但从在降低粉末料浆粘度上有效这一理由考虑，优选烯烃马来酸共聚物。作为分散剂选择烯烃马来酸共聚物的场合的添加量，相对于第2介电陶瓷为0.2-5wt％左右。

如上述，通过使粉末料浆为粘合剂少的，能够使粉末料浆粘度在低水平，具体地讲，能使其为适合后述的料浆填充工序的低粘度。但是，也可以根据形成于坯片11的孔h的孔径和料浆的填充方法适宜添加树脂成分(例如乙基纤维素)来调整粉末料浆的粘度。

<粉末料浆填充工序>

在粉末料浆填充工序中，在电介质块13的空隙内填充粉末料浆。粉末料浆制作工序在粉末料浆填充工序之前进行即可，未必需要在与片制作工序相同的阶段进行。

作为粉末料浆的填充方法优选抽吸。通过抽吸在电介质块13的空隙内填充粉末料浆时，首先在金属、陶瓷、聚四氟乙烯(商标名：特富隆)等的多孔抽吸板上载置电介质块13。接着，在电介质块13上部、也就是在电介质块13中未与抽吸板接触的一侧，充分放置含有第2介电陶瓷的粉末料浆。使用泵从抽吸板的下方抽吸粉末料浆。据此能够在电介质块13中的空隙内致密地填充粉末料浆。抽吸完成后，用刮墨辊等去除残存在电介质块13上部的粉末料浆。

粉末料浆的粘度根据电介质块13的空隙大小适宜设定。当粘度过高时，粉末料浆的抽吸难，而当粘度过低时，在成型体、也就是通过干燥填充了粉末料浆的电介质块13而得到的成型体上易发生气孔。所以在能够效率好地向电介质块13的空隙内填充粉末料浆的程度下设定粉末料浆粘度。

作为粉末料浆的填充方法，在抽吸之外还优选加压的填充方法。为采用加压的填充方法，首先在电介质块13上部充分放置粉末料浆。使用空气压和橡胶滚涂布等的方法施加压力，在电介质块13的空隙内填充粉末料浆即可。

<干燥工序>

在干燥工序中，通过干燥填充了粉末料浆的电介质块13，得到成型体。干燥方法不特别限定，自然干燥、加热干燥都可以。

干燥后得到的成型体的密度不充分高的场合，也可以在干燥工序后进行热压。但是，第1电介质部1A和第2电介质部2A的弹性行为不同的场合，通过热压两材质间发生应力，有时成型体发生裂纹。所以在进行热压时，需要进行材料的选择等以使得第1电介质部1A和第2电介质部2A具有同等的弹性行为。例如在制作粉末料浆时，通过含有规定量的在制作坯片11时使用的粘合剂树脂，能够使第1电介质部1A和第2电介质部2A的弹性行为一致。

<切取工序>

在切取工序中，根据最终得到的光子晶体100A的用途将电介质块13切成规定形状。

在干燥工序后进行的去粘合剂处理也与在第1手法的内容中详述内容一样。通过经由去粘合剂处理，成型体中的第1介电陶瓷和第2介电陶瓷分别构成第1电介质部1A、第2电介质部2A。

可以将进行了干燥和去粘合剂处理后得到的成型体原封不动地作为光子晶体100A使用，但通过将成型体制成烧结体，能够得到机械强度和介电常数进一步提高了的光子晶体100A。烧成工序也在第1手法中表示出的条件下进行即可。

在烧成工序中，成型体中的第1介电陶瓷和第2介电陶瓷被同时烧成。所以，需要使两材质、也就是构成第1电介质部1A的材质(第1介电陶瓷)和构成第2电介质部2A的材质(第2介电陶瓷)的烧成行为充分匹配。假如两材质的烧成行为不同，则在第1电介质部1A和第2电介质部2A之间发生应力，有时成为光子晶体100A的烧结体发生裂纹。

层叠涂布了电介质膏(浆糊)的片，采用烧成该层叠体的所谓的印刷法也能够同时烧成。但是，根据该印刷法，由于电介质膏存在于片上，因此不能得到形成了在层叠方向(Z方向)连续的图案的光子晶体。与之相对，第2手法由于采用向具有在层叠方向连续的空隙的电介质块13填充粉末料浆这一新型手法，因此能够得到形成了在层叠方向连续的图案的光子晶体A。也就是说，根据采用第2手法制造光子晶体A的方法，周期结构的自由度比印刷法高。

另外，在印刷法的情况下，根据电介质膏的厚度层叠凹凸激烈的片彼此。因此，起因于片上形成的凹凸，存在层叠困难(形状的保持困难)、在烧成时或烧成后烧结体易发生裂纹、片彼此在烧成后易剥离这些问题。要使起因于片上形成的凹凸的问题降至最小限度，电介质膏的厚度被限定，这最终招致光子晶体的周期结构的自由度降低。与此相对，第2手法通过层叠预先形成了孔h的坯片11，使得在电介质块13中形成规定图案的空隙，因此在烧成时或烧成后烧结体不易发生裂纹，片彼此在烧成后易剥离的问题也难发生。所以，根据第2手法能够得到高强度且可靠性高的光子晶体100A。

以上详述了第2手法。由于工序数少，且也不需要复杂的工序，因此根据第2手法能够简易且用短时间制作光子晶体100A。所以，第2手法也在批量生产性上优异。

另外，根据使用2种类的介电陶瓷的第2手法，能够得到高强度且显示宽带的带隙的光子晶体100A。

第1手法和第2手法通过在坯片11、也就是片状构件上以规定图案穿出在厚度方向贯通的孔h，并层叠该穿孔了的坯片11，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块13。在薄的坯片11上穿孔比在具有某种程度的厚度的块状构件上穿孔容易，且能够形成微细的穿孔图案(例如直径2mm或以下，进一步为直径0.1-1.5mm左右)。通过层叠形成了这样的微细的穿孔图案的坯片11，也能够得到过去法难以得到的具有微细图案的新型的光子晶体100。

图2及图4显示了所谓的具有蜂窝结构的图案的光子晶体100、100A，但通过变更坯片11的穿孔图案，也能够得到具有其他的结构图案的光子晶体100、100A。

另外，在上述的片穿孔工序中表示了在坯片11上一次地形成多个孔h的例子，但在对应于少量多品种的场合，对应于孔的图案控制穿孔机的动作，也能够各穿出一孔。在改变孔的尺寸时，可准备孔径不同的多个穿孔机，用计算机选定使用的穿孔机。

这样，通过采用计算机控制进行片穿孔，基本不需要与图案变更相伴的成本和时间，就能够制作对应于少量多品种的光子晶体100、100A。

此外，在第2手法中示出了使用第1介电陶瓷和第2介电陶瓷制作光子晶体100A的例子，但进一步使用第3电介质也能够制作光子晶体。这样，通过进一步使用第3电介质制作光子晶体，能够得到具备新的周期结构的光子晶体。在此，第3电介质可以是空气，还可以是第3介电陶瓷。在第3电介质为第3介电陶瓷的场合，例如在电介质块13的一部分空隙中填充含有第2介电陶瓷的粉末料浆，在剩余的空隙中填充含有第3介电陶瓷的粉末料浆即可。

<第3手法>

将使用所谓的印刷加工法形成电介质块，得到具备图2所示的形状的光子晶体100的例子作为第3手法示出。

图9是图2所示的光子晶体100的制造方法的流程框图。另外，图10是示意地表示图9中示出的印刷工序的图。

如图9所示，第3手法包括：混合介电陶瓷和树脂等制作电介质膏的电介质膏制作工序；按规定图案印刷由电介质膏制作工序得到的电介质膏的印刷工序；干燥电介质膏制成陶瓷组成体的干燥工序；将通过重复印刷和干燥而得到的电介质块切成规定形状的切取工序；将切成规定形状的成型体烧成的烧成工序。

以下详述图9所示的各工序。

<电介质膏制作工序>

在电介质膏制作工序中，首先用球磨机和擂溃机等混合介电陶瓷粉末、粘合剂树脂及分散介质，得到电介质膏。

作为介电陶瓷粉末可使用上述的BaO-TiO₂-稀土类系陶瓷粉末等。介电陶瓷粉末的量相对于电介质膏为约20-60wt％即可。另外，介电陶瓷粉末的平均粒径与上述的场合同样，为0.1-20μm左右即可。

在后述的层叠工序中进行热压接的场合，作为粘合剂树脂使用热塑性，且高强度的树脂。作为粘合剂树脂可使用丙烯酸系树脂、丁缩醛系树脂、乙基纤维素系树脂等。粘合剂树脂的量相对于介电陶瓷粉末为约4-10wt％即可。

另外，作为分散介质可使用丁基卡必醇、丁基卡必醇乙酸酯、萜品醇等各种有机溶剂。将这些溶剂作为分散介质使用是因为，能够溶解上述的粘合剂树脂，且为比较低的沸点。

通过适宜选择分散介质的种类和量，能够调整电介质膏的粘度。例如，丁基卡必醇的粘度低，而萜品醇的粘度高。因此通过以适当的比率混合两者制成分散介质，能够使电介质膏的粘度为适合印刷加工法的粘度。

当电介质膏的粘度过低时，引起膏滴流，在接下来的印刷工序中形成所要求的印刷图案变得困难。另外，当粘度过高时，电介质膏的脱离丝网变坏，所要求的图案的印刷变得困难。所以，电介质膏的粘度需要加以注意地调整。电介质膏的粘度也考虑印刷图案和在印刷工序中使用的印刷加工法等调整成适当的范围。作为印刷加工法采用丝网印刷加工法的场合，电介质膏的粘度为500-50000cp左右即可。

另外，根据需要能进一步添加分散剂制作电介质膏。例如能够使用烯烃马来酸共聚物或油酸作为分散剂，其添加量相对于介电陶瓷粉末为0.1-5wt％左右即可。也可以对电介质膏进一步添加增塑剂。增塑剂的添加量相对于介电陶瓷粉末为0.1-5wt％左右即可。

<印刷工序、干燥工序>

在印刷工序中使用丝网印刷加工法等以规定的印刷图案印刷电介质膏，在接着的干燥工序中，使电介质膏干燥，制成陶瓷组成体。

图10是示意地表示印刷工序的截面图。

首先，如图10(a)所示，将构成第1层的电介质膏以所要求的印刷图案印刷在薄膜(例如PET薄膜)F上。在此，印刷图案根据最终要得到具有怎样的周期结构的光子晶体100而决定。例如在最终要得到图2所示的蜂窝结构的光子晶体100的场合，采用图7所示的印刷图案。在采用图7所示的印刷图案的场合，形成以六边形格子状规则地形成了在厚度方向贯通的孔h的陶瓷组成体21。印刷后，所印刷的电介质膏被加热干燥或者自然干燥。

接着，如图10(b)所示，在构成第1层的陶瓷组成体21上，用与第1层相同的印刷图案印刷构成第2层的电介质膏，与第1层同样地干燥。在构成第1层的陶瓷组成体21上以所要求的2维周期图案形成孔h。在除了该孔h以外的部分重叠、印刷构成第2层的电介质膏。据此以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔h的新的陶瓷组成体21被层叠在构成第1层的陶瓷组成体21之上。

用同样的顺序反复印刷和干燥直到得到具有所要求的厚度的层叠体为止。据此，如图10(c)所示，得到陶瓷组成体21的层叠体，也就是形成了规定图案的空隙的电介质块13A。原则上印刷加工法不需要加压，但也可以对电介质块13A进行热压等。图10(d)示出被热压了的状态的电介质块13A。

另外，印刷加工法并不限定于丝网印刷加工法，可根据陶瓷组成体21的厚度适宜选择照相凹版印刷、凸版印刷、平版印刷等公知的印刷加工法。

<切取工序>

印刷工序后作为基体的薄膜F从电介质块13A剥离，进行接续的切取工序。在切取工序中，相应于最终得到的光子晶体100的用途将电介质块13A切成规定形状(将切成规定形状后的电介质块13A适宜称为“成型体”)。

<去粘合剂处理>

由于在切取工序后得到的成型体中含有较多的树脂成分，因此在烧成工序之前预先进行去粘合剂处理。去粘合剂处理在与在第1手法的内容中显示的条件相同的条件下进行即可。

可以将在进行了去粘合剂处理后得到的成型体原封不动地作为光子晶体100使用，但通过将成型体制成烧结体，能够得到机械强度和介电常数进一步提高的光子晶体100。烧成工序也在与在第1手法的内容中显示的条件相同的条件下进行即可。

以上详述了第3手法。通过采用了印刷加工法的第3手法也能够容易地得到贯通了其表面和底面的光子晶体100。

显示了得到具备蜂窝结构的周期结构的光子晶体100的例子，但通过与所要求的周期结构一致地适宜选择印刷图案，能够容易地得到具备其他的2维周期结构的图案的光子晶体100。另外，显示了用印刷加工法层叠用印刷加工法制作的陶瓷组成体21的例子，但也可以采用在第1手法中示出的片层叠工序之类的要领层叠用印刷加工法制作的陶瓷组成体21。

而且，通过用与第2手法相同的顺序向图10所示的电介质块13A填充含有第2介电陶瓷的粉末料浆，也能够得到图4所示的光子晶体100A。

<第4手法>

下面说明第4手法。

在第4手法中，制作含有第1和第2介电陶瓷的陶瓷复合体，层叠该陶瓷复合体，形成电介质块(层叠体)，制作光子晶体100A。陶瓷复合体在同一面内周期地配置着第1介电陶瓷和第2介电陶瓷。

图11是采用第4手法制作光子晶体100A的场合的流程框图。图12是示意地表示图11中所示的陶瓷复合体制作工序的截面图。图13是示意地表示图11中的层叠工序的图。

如图11所示，第4手法通过经由下述工序制作光子晶体100A：混合第1和第2介电陶瓷粉末、粘合剂树脂及分散介质等，制作第1和第2电介质膏的电介质膏制作工序；使用第1和第2电介质膏制作含有第1和第2介电陶瓷粉末的陶瓷复合体的陶瓷复合体制作工序；层叠陶瓷复合体得到作为层叠体的电介质块的层叠工序；将电介质块切成规定形状的切取工序；烧成所切取的成型体的烧成工序。

以下详述图11所示的各工序。

<电介质膏制作工序>

在电介质膏制作工序中，分别制作含有第1介电陶瓷粉末的第1电介质膏(第1陶瓷组合物)、含有第2介电陶瓷粉末的第2电介质膏(第2陶瓷组合物)。各膏采用在第3手法的内容中叙述的顺序制作即可。

除了需要区别第1介电陶瓷粉末和第2介电陶瓷粉末的场合外，总称两者为“介电陶瓷粉末”。

第4手法由于在后述的层叠工序中进行热压接，因此作为粘合剂树脂使用热塑性、且高强度的树脂。粘合剂树脂及分散介质可使用在第3手法的内容中显示的物质。

第4手法优选进一步添加增塑剂或分散剂。增塑剂根据使用的粘合剂树脂的种类选择。将上述的丙烯酸系树脂等作为粘合剂树脂的场合，例如可使用酞酸系的增塑剂。在添加增塑剂的场合，其添加量相对于介电陶瓷粉末为0.1-5wt％左右即可。

关于分散剂也可使用在第3手法的内容中显示的分散剂，其添加量相对于第1介电陶瓷为0.1-5wt％左右即可。

通过适宜选择分散介质的种类和量，能够调整电介质膏的粘度。例如，通过以适当的比率混合粘度低的丁基卡必醇、和粘度高的萜品醇制成分散介质，能够使电介质膏的粘度为适合印刷加工法的粘度。另外，通过适宜选择粘合剂树脂的种类或量，也能够调整电介质膏的粘度。

当电介质膏的粘度过低时，引起印刷滴流，在使用印刷加工法的陶瓷复合体制作工序中形成所要求的印刷图案变得困难。另外，当粘度过高时，不能够薄薄地印刷，得到的陶瓷复合体的厚度变厚。假设层叠这样的厚度厚的陶瓷复合体，则由于厚度方向的步骤数少，最终得到的光子晶体的厚度方向的截面形状易变得走形。所以，电介质膏的粘度需要加以注意地调整。电介质膏的粘度也考虑印刷图案和采用的印刷加工法等调整成适当的范围。作为印刷加工法采用丝网印刷加工法的场合，电介质膏的粘度为2Pa·s-50Pa·s左右即可。

<陶瓷复合体制作工序>

在接下来的陶瓷复合体制作工序中，通过分别印刷第1电介质膏和第2电介质膏，制作含有第1和第2介电陶瓷的陶瓷复合体。进行印刷，使得第1电介质膏配设在与第1电介质部1A对应的部位，第2电介质膏配设在与第2电介质部2A对应的部位。

图12是示意地表示陶瓷复合体制作工序的截面图。

首先如图12(a)所示，在薄膜(例如PET薄膜)F上用所要求的印刷图案印刷构成第1层的第1电介质膏。该印刷例如可使用丝网印刷加工法进行。印刷后，所印刷的第1电介质膏被加热干燥或自然干燥。

在此，印刷图案根据最终要得到具有怎样的周期结构的光子晶体100A来决定。例如在要得到图4所示的蜂窝结构的光子晶体100A的场合，采用图7所示的印刷图案。在采用图7所示的印刷图案的场合，得到以六边形格子状规则地形成了在厚度方向贯通的孔h的第1陶瓷组合物11A。

接着，如图12(b)所示，用第1层的印刷图案的反转图案印刷第2电介质膏。印刷后，所印刷的第2电介质膏被加热干燥或自然干燥。

在此，应反转图案印刷第2电介质膏是因为，用第2电介质膏、即第2陶瓷组合物12A填充形成于第1陶瓷组合物11A的孔h，使同一面内配置第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A。需要基于第1陶瓷组合物11A的厚度及第1陶瓷组合物11A的孔h尺寸，控制第2电介质膏的涂布量，以使得用第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A构成的陶瓷复合体C的表面变得平滑。

图13(a)示出从陶瓷复合体C剥离了作为基体的薄膜F的状态。陶瓷复合体C在后述的层叠工序中顺序层叠，但陶瓷复合体C的厚度过薄时，陶瓷复合体C的强度低，操作难。所以考虑层叠工序中的操作容易度，将陶瓷复合体C的厚度定为1-800μm、更优选为10-500μm、进一步优选为20-200μm的范围内。

<层叠工序>

在陶瓷复合体制作工序中制作了规定片数的具备所要求的厚度的陶瓷复合体C后，进行层叠工序。在层叠工序之前预先从陶瓷复合体C剥离薄膜F。

在层叠工序中，如图13(b)所示，层叠分别在规定部位配置了第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A的陶瓷复合体C，并热压接。

该热压接可以每层叠1片陶瓷复合体C就进行，也可以层叠多个片后进行。通过陶瓷复合体C的层叠和热压接，最终得到图13(c)所示的电介质块13B。也就是说，热压接为了将陶瓷复合体C一体化而进行。

热压接时的加热温度依赖于在制作第1电介质膏和第2电介质膏时使用的粘合剂树脂成分。例如在用于制作膏的粘合剂树脂为丙烯酸树脂的场合，设定加热温度为70-90℃即可。热压接，由于陶瓷复合体C分别不引起层叠错位而是整齐地粘接是重要的，因此不需要付与大的压力。压力根据陶瓷复合体C的厚度适宜设定即可，但优选设定在20-80kgf/cm²左右。

作为陶瓷复合体C的层叠体的电介质块13B具有规定的周期结构。在图13(c)的例子中，圆柱状的第2电解质部2A以贯通电介质块13B的表面和底面的方式大量配置，形成蜂窝图案的2维周期结构。另外，在图13(c)的例子中，显示了陶瓷复合体C的层叠数是6片的例子，但层叠数不特别限定，根据最终要得到的光子晶体100A的尺寸等适宜决定。

为了增加得到的电介质块13B的密度，也可以在切取工序之前进行热压。热压的条件也依赖于在制作陶瓷复合体C时使用的粘合剂树脂等，但例如压力设定在500-2000kgf/cm²左右即可。另外，在用于电介质膏制作的粘合剂树脂是丙烯酸树脂的场合，设定加热温度在70-90℃即可。

但是，在第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A的弹性行为不同的场合，通过热压两材质间发生应力，有时成型体产生裂纹。所以，在进行热压时，需要进行材料的选择等，以使得第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A具有同等的弹性行为。例如通过使用与第1电介质膏中的粘合剂树脂相同的树脂制作第2电介质膏，能够使第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A的弹性行为一致。

切取工序、去粘合剂处理在与第1手法相同的条件下进行即可。可以将进行去粘合剂处理后得到的成型体原封不动地作为光子晶体100A使用。通过将第1陶瓷组合物11A配设在与第1电介质部1A对应的部位，将第2陶瓷组合物12A配设在与第2电介质部2A对应的部位，制作陶瓷复合体C，并在厚度方向层叠该陶瓷复合体C，制作了电介质块13B。所以，与第1陶瓷组合物11A相当的部分成为第1电介质部1A，与第2陶瓷组合物12A相当的部分成为第2电介质部2A。

烧成工序不是必须的工序，但通过将成型体制成烧结体，能够得到机械强度和介电常数进一步提高了的光子晶体100A。在实施烧成工序的场合，烧成条件与第1手法相同即可。

以上详述了第4手法。由于不需要复杂的工序，因此根据第4手法，能够简易且以短时间制作光子晶体100A。所以，第4手法中的光子晶体100A的制造方法也在批量生产性上优异。

另外，在层叠陶瓷复合体C时，也可以使粘合层介于中间增加粘合强度。在该情况下，用图13所示的层叠工序顺序层叠在表面或底面印刷了薄的粘合层的陶瓷复合体C即可。

另外，在上述的层叠工序中，从薄膜F剥离陶瓷复合体C，顺序层叠陶瓷复合体C，显示了这样的例子，但也可以热压接陶瓷复合体C彼此后玻璃薄膜F。例如，可以在图12(b)所示的陶瓷复合体C之上层叠附着了薄膜F的状态的陶瓷复合体C，并使陶瓷复合体C彼此相向，热压接后，剥离薄膜F。此时，也可以使粘合层介于陶瓷复合体C彼此间，使得一个陶瓷复合体C转印在另一个陶瓷复合体C上。

<第5手法>

第4手法示出这样的例子：预先制作多个陶瓷复合体C后，层叠该陶瓷复合体C，形成电介质块13B，得到具备图4所示的形状的光子晶体100A。第5手法是，在配设第1陶瓷组合物11A后，配设第2陶瓷组合物12A，由此制作陶瓷复合体C，在该陶瓷复合体C上重复进行配设第1陶瓷组合物11A后，配设第2陶瓷组合物12A的工作，由此层叠陶瓷复合体C。更具体地讲，通过交替地印刷含有第1介电陶瓷的第1电介质膏、和含有第2介电陶瓷的第2电介质膏，形成作为陶瓷复合体C的层叠体的电介质块13B，得到具备图4所示的形状的光子晶体100A，将这样的例子作为第5手法示出。

图14是采用第5手法制作光子晶体100A的场合的流程框图。另外，图15是示意地表示图14中所示的电介质块制作工序的图。

如图14所示，第5手法通过经由下述工序制作光子晶体100A：混合第1和第2介电陶瓷粉末、粘合剂树脂及分散介质等，制作第1和第2电介质膏的电介质膏制作工序；将由电介质膏制作工序得到的第1电介质膏印刷成规定图案的第1印刷工序；采用与第1印刷工序中的印刷图案反转(反向；倒转)的图案印刷由电介质膏制作工序得到的第2电介质膏的第2印刷工序；将通过重复第1印刷工序和第2印刷工序而得到的电介质块切成规定形状的切取工序；将切成规定形状的成型体烧成的烧成工序。

以下详述图14所示的各工序。

<电介质膏制作工序>

除了不需要添加在增塑剂的点、使用以下的物质作为粘合剂树脂以外，基本上采用与第3和第4手法相同的顺序制作第1电介质膏和第2电介质膏。

第5手法，由于交替印刷第1和第2电介质膏得到作为陶瓷复合体C的层叠体的电介质块，因此不需要在第4手法中进行的热压接。所以，作为粘合剂的选择基准，为热塑性并不是必须的要件，选择高强度、且粘度调整和去粘合剂处理容易做的树脂作为第5手法的粘合剂树脂。作为粘合剂树脂，可使用乙基纤维素系树脂、丁缩醛系树脂等。在第5手法中，粘合剂树脂的量相对于介电陶瓷粉末为约4-10wt％即可。

另外，作为分散介质，可与第3和第4手法同样地使用萜品醇、丁基卡必醇等各种有机溶剂。通过适宜选择分散介质的种类或量，能够调整电介质膏的粘度。当电介质膏的粘度过低时，引起印刷滴流，在接下来的印刷工序中形成所要求的印刷图案变得困难。另外，当粘度过高时，易引起均化不良。所以，电介质膏的粘度也考虑要得到的陶瓷复合体C的厚度和印刷图案、在印刷工序中采用的印刷加工法等调整成适当的范围。

<电介质块制作工序>

电介质块制作工序包括：按规定图案印刷由电介质膏制作工序得到的第1电介质膏的第1印刷工序、和采用与第1印刷工序中的印刷图案反转的图案印刷由电介质膏制作工序得到的第2电介质膏的第2印刷工序。

图15是示意地表示电介质块制作工序的截面图。

(第1印刷工序)

首先，如图15(a)所示，以所要求的印刷图案在薄膜(例如薄膜PET薄膜)F上印刷构成第1层的第1电介质膏。在此，印刷图案根据最终要得到具有怎样的周期结构的光子晶体100A而决定。通过加热干燥或自然干燥所印刷的第1电介质膏，得到规则地形成了在厚度方向贯通的孔h的第1陶瓷组合物11A。

(第2印刷工序)

接着，如图15(b)所示，采用与第1印刷工序中的印刷图案反转的图案印刷第2电介质膏。印刷后，所印刷的第2电介质膏被加热干燥或自然干燥，成为第2陶瓷组合物12A。在第2印刷工序中，基于第1陶瓷组合物11A的厚度和第1陶瓷组合物11A的孔h尺寸，控制第2电介质膏的涂布量，以使得第2陶瓷组合物12A的厚度与第1陶瓷组合物11A的厚度相等。

通过经由第1印刷工序和第2印刷工序，在薄膜F上形成了图15(b)所示的陶瓷复合体C。

接着，如图15(c)所示，在陶瓷复合体C之上印刷构成第2层的第1电介质膏，并干燥。通过干燥第1电介质膏，在陶瓷复合体C之上新配设了规则地形成了在厚度方向贯通的孔h的第1陶瓷组合物11A。其次，如图15(d)所示，采用与第1印刷工序中的印刷图案反转的图案印刷第2电介质膏。印刷后，所印刷的第2电介质膏被加热干燥或自然干燥，成为第2陶瓷组合物12A。

采用同样的顺序重复印刷和干燥，直到得到具有所要求的厚度的层叠体为止。据此，得到图15(e)所示的、电介质块13B、也就是陶瓷复合体C的层叠体。在层叠体中的陶瓷复合体C中，在对应于第1电介质部1A的部位配设第1陶瓷组合物11A，在对应于第2电介质部2A的部位配设第2陶瓷组合物12A。原则上第5手法不需要加压，但也可以对电介质块13B进行热压等。图15(f)示出被热压了的状态的电介质块13B。

另外，印刷可根据第1陶瓷组合物11A的厚度适宜选择丝网印刷、照相凹版印刷、凸版印刷、平版印刷等公知的印刷加工法。

<切取工序、去粘合剂处理、烧成工序>

印刷工序后作为基体的薄膜F从电介质块13B剥离，进行接续的切取工序。切取工序、去粘合剂处理、烧成工序，在与第1手法中显示的条件相同的条件下进行即可。与第1-第4手法同样，也可以将进行去粘合剂处理后得到的成型体原封不动地作为光子晶体100A使用。

以上详述了第5手法。由于工序数少，且也不需要复杂的工序，因此根据第5手法能够简易且用短时间制作光子晶体100A。所以，第5手法也在批量生产性上优异。

显示了用印刷加工法层叠用印刷加工法制作的陶瓷复合体C的例子，但也可以采用在第4手法中示出的层叠工序之类的要领层叠用印刷加工法制作的陶瓷复合体C。

根据第4手法和第5手法，能够将第2电介质部2A形成为直径2mm或以下的圆柱状。对此，在将包含第1介电陶瓷的第1电介质膏印刷成为含有直径2mm或以下的多个孔的图案的同时，采用其反转图案印刷含有第2介电陶瓷的第2电介质膏，层叠这样得到的陶瓷复合体，制作光子晶体100A即可。圆柱状的第2电介质部2A每隔规定间隔地配置，以使得贯通块状的第1电介质部1A的表面和底面。

根据光子晶体100A所要求的特性，可适宜设定第2电介质部2A的配置、尺寸、形状等。所以，可以使第2电介质部2A的尺寸超过直径2mm，当然也能够使形状不是圆柱状，而为长方体状。

在第4手法和第5手法中，在印刷第2电介质膏的工序中，形成于第1陶瓷组合物11A的多个孔h之中，也能够对一部分的孔h印刷含有第2介电陶瓷粉末的第2电介质膏，对剩余的孔h印刷含有第3介电陶瓷粉末的第3电介质膏。这样，通过使用第3电介质制作光子晶体，能够得到具备新的周期结构的光子晶体。

另外，形成于第1陶瓷组合物11A的多个孔h之中，也可以对一部分的孔h印刷含有第2介电陶瓷粉末的第2电介质膏，使剩余的孔h存在作为第3电介质的空气。

另外，第4和第5手法，通过层叠用同一印刷图案制作的片状的陶瓷复合体C，得到具备2维周期结构的光子晶体100A，示出了这样的例子。但当然也能够由每个片适宜变更印刷图案。例如，在制作3维周期结构的光子晶体的场合，层叠多个印刷图案不同的片即可。该场合，通过尽量减薄片的厚度，能够使3维周期结构的图案在厚度方向平滑地变化。根据本发明的光子晶体的制造方法，通过适宜选择印刷图案的形状，能够得到具备所要求的周期结构的光子晶体100A，因此周期结构的自由度也高。

<第6手法>

上述的第4和第5手法，示出了：在不同的时期进行第1陶瓷组合物11A的配设和第2陶瓷组合物12A的配设的例子，但也可以实质上同时期地进行第1陶瓷组合物11A的配设和第2陶瓷组合物12A的配设。例如，通过基于图16所示的流程框图，重复进行同时印刷第1电介质膏和第2电介质膏这一工序，也能够进行陶瓷复合体C的制作和层叠。图16所示的印刷工序以外，与第5手法同样地进行即可。

具体地讲，如图17(a)所示，以所要求的印刷图案在薄膜(例如PET薄膜)F上印刷、即实质上同时期地配设构成第1层的第1电介质膏及第2电介质膏。使所印刷的第1电介质膏及第2电介质膏干燥后，如图17(b)所示，以所要求的印刷图案在第1层的陶瓷复合体C之上同时印刷第1电介质膏及第2电介质膏。通过干燥所印刷的第1电介质膏及第2电介质膏，得到第2层的陶瓷复合体C。

用同样的顺序在第n层的电介质层之上印刷构成第(n+1)层的第1电介质膏及第2电介质膏，并干燥，重复该工序直到得到具有所要求的厚度的层叠体为止。据此，也可以得到图17(c)所示的电介质块13B、也就是陶瓷复合体C的层叠体。该方案能够大致同时进行陶瓷复合体C的制作和层叠。

在此，在对规定区域印刷第1和第2电介质膏的场合，由于从印刷开始到印刷结束经过规定的时间，因此印刷开始时和印刷结束时，在严格意义上，第1陶瓷组合物11A和第2陶瓷组合物12A的配设不同时。于是，作为包含这样的方案的概念，使用“实质上同时期”这一表达。

另外，也可以用与第4手法相同的顺序层叠实质上同时期得到的陶瓷复合体C。

<第7手法>

例如得到图18(a)所示的、以规定图案形成了孔h的第1陶瓷组合物11A。接着，向孔h填充第2陶瓷组合物12A，得到陶瓷复合体C之后，如图18(b)所示，印刷(即配设)第2陶瓷组合物12A。其次，如图18(c)所示，也可以印刷(即配设)第1陶瓷组合物11A，以使得覆盖第2陶瓷组合物12A的周围。或者也可以在得到图18(a)所示的第1陶瓷组合物11A后，在第1陶瓷组合物11A的孔h内填充第2陶瓷组合物12A，并使第2陶瓷组合物12A的厚度变得比第1陶瓷组合物11A的厚度厚，进一步地，如图18(c)所示，配设第1陶瓷组合物11A，使得覆盖第2陶瓷组合物12A的周围。

(实施例)

下面举出具体的实施例进一步详细说明本发明。

[实施例1]

基于图8的流程框图，层叠穿孔片后，填充电介质片，制作了光子晶体100A。

作为第1介电陶瓷，准备了平均粒径0.7μm的BaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系粉末(介电常数：6.4)。另外，作为第2介电陶瓷，准备了平均粒径1.0μm的BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃-ZnO₂-CuO系粉末(介电常数：75.4)。

首先，使用球磨机混合第1介电陶瓷、分散剂、树脂及分散介质，料浆化。其次，采用刮刀涂法将料浆片材化，制作了82mm×82mm×120μm的坯片。另外，第1介电陶瓷、树脂及分散介质的比率用vol％表示定为23∶11∶66。分散剂、树脂及分散介质的种类和分散剂的添加量如下。

分散剂：烯烃马来酸共聚物(商品名：共荣(株)制フロ-レンG-700)

分散剂的添加量：相对于第1介电陶瓷为1.5wt％

树脂：丙烯酸树脂

分散介质：甲苯

另外，混合第2介电陶瓷、分散剂及分散介质，制作粉末料浆。此时，第2介电陶瓷及分散介质的比率用vol％表示定为50∶50。分散剂及分散介质的种类和分散剂的添加量如下。另外，混合使用擂溃机进行2小时。在制作粉末料浆时，未添加树脂是为了防止由于添加树脂而使得粉末料浆的粘度过高。

分散剂：烯烃马来酸共聚物(商品名：共荣(株)制フロ-レンG-700)

分散剂的添加量：相对于第2介电陶瓷为1wt％

分散介质：萜品醇50vol％、丁基卡必醇50vol％的混合溶液

接着，使用图7所示的形成了图案的穿孔机在坯片上形成蜂窝结构的孔。孔的直径定为1mm。

层叠60片形成了蜂窝结构的孔的坯片，得到形成了规定的空隙图案的电介质块。热压接，每层叠1片坯片就进行。热压接的条件如下。

压力：45kgf/cm²

加热温度：85℃

保持时间：1秒

将这样得到的电介质块放置在抽吸板上，在电介质块的上部充分放置含有第2介电陶瓷的粉末料浆。然后，从抽吸板的下面用泵抽吸，在电介质块的空隙内填充了粉末料浆。自然干燥填充了粉末料浆的电介质块后，在以下的条件下进行去粘合剂处理，其后烧成得到试样1。图19示出得到的试样1的照片。该试样1的尺寸是10.6mm×4.3mm×18mm。

如图19所示，在电介质块的空隙内致密地填充了第2介电陶瓷，未观察到孔隙和裂纹。

<去粘合剂处理条件>

气氛：空气

升温速度：60℃/h

保持温度：500℃

保持时间：0

<烧成条件>

气氛：空气

升温速度：600℃/h

保持温度：910℃

保持时间：1h

将得到的试样静静地放置在波导管内，用网络分析器(AgilentTechnologies公司制HP-8510C)测定反射及透射特性。图20示出其结果。测定透射特性的试样中的、传播方向的周期数是4.5周期。

如图20所示，在属于K带的21.0-26.5GHz下确认了30dB或以上的衰减，明确知道带隙生成。

[实施例2]

基于图11的流程框图，制作了光子晶体100A。

使用球磨机混合第1介电陶瓷粉末、分散介质、粘合剂树脂及分散剂，制作了第1电介质膏。此时，第1介电陶瓷粉末及分散介质的比率定为45∶55(wt％)。另外，粘合剂树脂相对于第1介电陶瓷粉末添加5wt％。分散剂相对于第1介电陶瓷粉末添加1wt％。分散剂、粘合剂树脂及分散介质的种类如下。在实施例2中使用的第1及第2介电陶瓷粉末的种类与在实施例1中使用的相同。

分散剂：烯烃马来酸共聚物(商品名：共荣(株)制フロ-レンG-700)

粘合剂树脂：乙基纤维素

分散介质：萜品醇50vol％、丁基卡必醇50vol％的混合溶液

其次，使用球磨机混合第2介电陶瓷粉末、分散介质、粘合剂树脂及分散剂，制作第2电介质膏。第2介电陶瓷粉末及分散介质的比率与第1电介质膏同样，定为45∶55(wt％)。另外，粘合剂树脂相对于第2介电陶瓷粉末添加5wt％，分散剂相对于第2介电陶瓷粉末添加1wt％。分散剂、粘合剂树脂及分散介质的种类也与第1电介质膏相同。第1电介质膏及第2电介质膏的粘度均是15Pa·s。

接着，采用丝网印刷加工法在PET薄膜上印刷第1电介质膏。第1电介质膏的印刷采用图7所示的图案进行，得到以规定图案配置了贯通孔的第1陶瓷组合物。进行印刷的控制，以使得贯通孔的直径达到1mm。

采用丝网印刷加工法向第1陶瓷组合物的贯通孔填充第2电介质膏。通过考虑第1陶瓷组合物的厚度及贯通孔的尺寸控制第2电介质膏的填充量，最终得到表面平滑的陶瓷复合体。

层叠120片这样得到的陶瓷复合体，得到采用蜂窝图案配置了圆柱状的第2介电陶瓷的电介质块。而且，每层叠1片陶瓷复合体就进行热压接。热压接的条件与实施例1相同。

接着，对电介质块进行去粘合剂处理，其后烧成得到试样2。试样2的尺寸是10.6mm×4.3mm×18mm。另外，去粘合剂处理及烧成条件与实施例1相同。

关于试样2也与试样1同样，在由第2电介质构成的圆柱、和覆盖该圆柱的第1电介质的界面未观察到孔隙和裂纹。

将试样2静静地放置在波导管内，用网络分析器(AgilentTechnologies公司制HP-8510C)测定反射及透射特性。其结果，在属于K带的20-24GHz下确认了25dB或以上的衰减，明确知道带隙生成。

[实施例3]

基于图14的流程框图，制作了光子晶体100A。

用与实施例2同样的顺序制作了第1电介质膏和第2电介质膏。但是，在第1电介质膏中，第1介电陶瓷粉末及分散介质的比率定为50∶50(wt％)。另外，在第2电介质膏中，第2介电陶瓷粉末及分散介质的比率也定为50∶50(wt％)。第1电介质膏及第2电介质膏的粘度均为20Pa·s。另外，第1电介质膏及第2电介质膏中的粘合剂树脂及分散剂的添加量与实施例2相同。

接着，采用丝网印刷加工法在PET薄膜上印刷第1电介质膏。第1电介质膏的印刷采用图7所示的图案进行，得到以规定图案配置了贯通孔的第1陶瓷组合物。进行印刷的控制，以使得贯通孔的直径达到1mm。

而且，采用丝网印刷加工法向第1陶瓷组合物的贯通孔填充第2电介质膏。通过考虑第1陶瓷组合物的厚度及贯通孔的尺寸控制第2电介质膏的填充量，最终得到表面平滑的陶瓷复合体。

接着，在陶瓷复合体之上印刷第1电介质膏并使之干燥，得到第1陶瓷组合物后，采用第1电介质膏的印刷图案的反转图案印刷第2电介质膏。这样地重复60次第1电介质膏的印刷、干燥、第2电介质膏的印刷、干燥这一工序，得到采用蜂窝图案配置了圆柱状的第2介电陶瓷的电介质块。

接着，对电介质块进行去粘合剂处理，其后烧成得到试样3。试样3的尺寸是10.6mm×4.3mm×18mm。另外，去粘合剂处理及烧成条件与实施例1相同。

将试样3静静地放置在波导管内，在与实施例1相同的条件下测定反射及透射特性。其结果，在属于K带的20-24GHz下确认了20dB或以上的衰减，明确知道带隙生成。

[实施例4]

基于图5的流程框图，制作了光子晶体100。

作为介电陶瓷粉末，准备了平均粒径1.0μm的BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃系粉末(介电常数：95)，在与实施例1相同的条件下得到电介质块。对得到的电介质块在与实施例1相同的条件下进行去粘合剂处理及烧成，得到试样4。试样4的尺寸是10.6mm×4.3mm×18mm。

将试样4静静地放置在波导管内，用网络分析器(AgilentTechnologies公司制HP-8510C)测定反射及透射特性(测定了S参数)。其结果，在属于K带的22-25GHz下对于TE波确认了30dB或以上的衰减。

[实施例5]

基于图9的流程框图，制作了光子晶体100。

作为介电陶瓷粉末，准备了平均粒径为1.0μm的BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃系粉末(介电常数：95)。

首先，使用擂溃机混合介电陶瓷粉末、粘合剂树脂、分散介质及分散剂，制作电介质膏。此时，粘合剂树脂相对于介电陶瓷粉末添加3wt％，分散介质相对于介电陶瓷粉末添加30wt％，分散剂相对于介电陶瓷粉末添加1wt％，得到粘度为20000cp的电介质膏。分散剂、粘合剂树脂及分散介质的种类如下所示。

而且，采用丝网印刷加工法在成为基体的PET薄膜上印刷电介质膏，并使之干燥，得到构成第1层的陶瓷组成体。重复进行在得到的陶瓷组成体上重复印刷电介质膏并干燥这一工序，得到电介质块。印刷图案为图7所示的蜂窝结构的图案，孔的直径是1mm。

分散剂：烯烃马来酸共聚物(商品名：共荣(株)制フロ-レンG-700)

粘合剂树脂：乙基纤维素

分散介质：丁基卡必醇及萜品醇的混合溶液(50vol％∶50vol％)

经丝网印刷层叠、也就是重复印刷50次形成了蜂窝结构的孔的厚100μm的陶瓷组成体，得到形成了规定的空隙图案的电介质块。

对电介质块在与实施例1相同的条件下进行去粘合剂处理，其后在与实施例1相同的条件下烧成得到试样5。试样5的尺寸是10.6mm×4.3mm×18.0mm。

将试样5静静地放置在波导管内，用网络分析器(AgilentTechnologies公司制HP-8510C)测定反射及透射特性(测定了S参数)。其结果，在属于K带的22-25GHz下对于TE波确认了25dB或以上的衰减。

根据本发明能够提供批量生产性优异的光子晶体的制造方法。另外，根据本发明能够简便地制造小型、高强度且高特性的光子晶体。而且，根据本发明能够得到具备微细图案的光子晶体。

Claims (23)

1.一种光子晶体的制造方法，其是周期地配置了第1电介质和具有与该第1电介质不同的介电常数的第2电介质的光子晶体的制造方法，其中，制作在同一面内周期地配置了所述第1电介质和所述第2电介质的第1复合电介质；通过在所述第1复合电介质上层叠在同一面内周期地配置了所述第1电介质和所述第2电介质的第2复合电介质而制作层叠体；烧成所述层叠体。

2.根据权利要求1所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1电介质是介电陶瓷烧结体，所述第2电介质是空气。

3.根据权利要求2所述的光子晶体的制造方法，其中，将以规定图案形成了在厚度方向贯通的孔的所述第1复合电介质和所述第2复合电介质进行层叠，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块，之后烧成所述电介质块。

4.根据权利要求3所述的光子晶体的制造方法，其中，所述电介质块的所述规定图案的空隙贯通表面和底面，在其空隙内配置了作为所述第2电介质的空气。

5.根据权利要求1所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1复合电介质和所述第2复合电介质是将片状构件穿孔而得到的。

6.根据权利要求1所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1复合电介质和所述第2复合电介质是由印刷加工法得到的。

7.根据权利要求6所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1复合电介质和所述第2复合电介质的层叠是使用所述印刷加工法进行的。

8.根据权利要求1所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1电介质和所述第2电介质均是介电陶瓷。

9.根据权利要求8所述的光子晶体的制造方法，其中，还进一步具备下述工序：将以规定图案形成在厚度方向贯通的孔的片状的所述第1复合电介质和所述第2复合电介质进行层叠，得到周期地配置了规定图案的空隙的电介质块的工序；和在所述空隙内配置所述第2电介质的工序。

10.根据权利要求9所述的光子晶体的制造方法，其中，将含有所述第2电介质的粉末料浆填充到所述电介质块的空隙内。

11.根据权利要求10所述的光子晶体的制造方法，其中，所述粉末料浆的填充通过抽吸或加压进行。

12.根据权利要求9所述的光子晶体的制造方法，其中，所述电介质块的所述规定图案的空隙贯通表面和底面。

13.根据权利要求10所述的光子晶体的制造方法，其中，在所述电介质块的所述空隙内填充了含有所述第2电介质的粉末料浆后，同时烧成所述第1电介质和所述第2电介质。

14.根据权利要求9所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1复合电介质和所述第2复合电介质的厚度为1-800μm。

15.根据权利要求8所述的光子晶体的制造方法，其中，所述第1复合电介质和所述第2复合电介质是陶瓷复合体，该陶瓷复合体通过在对应于所述第1电介质的部位配设构成所述第1电介质的第1陶瓷组合物、在对应于所述第2电介质的部位配设构成所述第2电介质的第2陶瓷组合物来制作。

16.根据权利要求15所述的光子晶体的制造方法，其中，将通过在配设所述第1陶瓷组合物之后配设所述第2陶瓷组合物而得到的多个所述陶瓷复合体进行层叠。

17.根据权利要求15所述的光子晶体的制造方法，其中，通过在配设所述第1陶瓷组合物之后配设所述第2陶瓷组合物而制作所述陶瓷复合体，在该陶瓷复合体上通过重复进行在配设了所述第1陶瓷组合物及所述第2陶瓷组合物的任一方之后、配设所述第1陶瓷组合物及第2陶瓷组合物的另一方的工序，来层叠所述陶瓷复合体，之后进行烧成。

18.根据权利要求1所述的光子晶体的制造方法，其中，所述光子晶体具有2维周期结构。

19.一种光子晶体，其是以规定的周期配置块状的第1电介质、和具有与该第1电介质不同的介电常数的圆柱状的第2电介质的光子晶体，其中，所述第1电介质和所述第2电介质都由介电陶瓷烧结体构成，所述第2电介质由直径为2mm或以下的多个圆柱状构件构成，所述第2电介质以贯通所述第1电介质的表面和底面的方式每隔规定间隔进行配置。

20.一种光子晶体，其是具备第1电介质、和具有与所述第1电介质不同的介电常数的第2电介质，并以规定的周期配置所述第1电介质和所述第2电介质的光子晶体，其中，由以规定图案形成了直径为2mm或以下的空隙的介电陶瓷烧结体制成的电介质块构成所述第1电介质，在所述空隙内存在的空气构成所述第2电介质。

21.根据权利要求19或20所述的光子晶体，其中，所述光子晶体具有2维周期结构。

22.根据权利要求19所述的光子晶体，其中，所述第1电介质由BaO-SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃系介电陶瓷构成，第2电介质由BaO-Nd₂O₃-TiO₂-B₂O₃-ZnO₂-CuO系介电陶瓷构成。

23.根据权利要求19所述的光子晶体，其中，所述第1电介质由SiO₂-B₂O₃-Al₂O₃系介电陶瓷构成，第2电介质由TiO₂-BaO-Nd₂O₃-玻璃系介电陶瓷构成。

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