FI122510B

FI122510B - Dielektrinen posliini ja resonaattori, jossa sitä käytetään

Info

Publication number: FI122510B
Application number: FI20012250A
Authority: FI
Inventors: Yoshihiro Okawa
Original assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2012-02-29
Also published as: US6756335B2; FI20012250A0; SE0103852D0; CN1359109A; SE523379C2; FI20012250A; SE0103852L; CN1227676C; US20020155942A1

Description

Dielektrinen posliini ja resonaattori, jossa sitä käytetään - Dielektriskt porslin samt resonator där det används

Esillä oleva keksintö koskee dielektristä posliinia ja dielektristä resonaattoria, jolla on suuri suhteellinen dielektrisyysvakio (sr) ja suuri hyvyysluku (Q). joka osoittaa suurta selektiivisyyttä resonanssin suhteen suurtaajuusalueella, kuten esimerkiksi mikroaalloilla ja millimetriaalloilla, dielektristä posliinia, joka soveltuu suurtaajuis-5 ten elektronisten komponenttien, kuten dielektristen resonaattoreiden, MIC-piireille (monolithic IC) tarkoitettujen dielektristen substraattimateriaalien, dielektrisen aal-tojohtomateriaalin ja laminoidun keraamisen kondensaattorin muodostamiseen, sekä dielektristä resonaattoria, jossa sellaista dielektristä posliinia käytetään.

Dielektrisiä posliineja on laajasti käytetty dielektrisissä resonaattoreissa, dielektri-10 sissä MIC-piireille tarkoitetuissa substraateissa ja aaltojohdoissa, joita käytetään suurtaajuisissa sovellutuksissa, kuten mikroaalloilla ja millimetriaalloilla. Dielektrisen posliinin osalta on olemassa kolme päävaatimusta: (1) Materiaalilla on oltava suuri suhteellinen dielektrisyysvakio. kun sitä käytetään pienikokoisen komponentin valmistamiseksi, koska dielektrisessä materiaalissa ete- 15 nevan sähkömagneettisen aallon aallonpituus pienenee arvoon (l/er)l/2.

(2) Materiaalissa täytyy esiintyä vähemmän dielektristä häviötä, eli sillä on oltava suuri hyvyyskerroin (Q) suurilla taajuuksilla.

(3) Materiaalin resonanssitaajuuteen saa kohdistua vähemmän vaihtelua lämpötilan muuttuessa, eli suhteellisen dielektrisyysvakion er on oltava stabiili ja lämpötilasta 20 vähemmän riippuva.

^ Tällaisena posliinina, joka täyttää nämä vaatimuksen, esimerkiksi japanilainen tut- ^ kimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 4-118807 esittää dielektrisen posliinin, joka o perustuu yhdisteeseen CaO-Ti02-Nb205-DO (jossa D vastaa alkuainetta, kuten Zn,

Mg, Co, Mn, jne). Tämän posliinin hyvyysluku on kuitenkin niinkin alhainen kuin 25 1 600 - 25 000, kun se muunnetaan arvoksi 1 GHz:llä, ja resonanssitaaj uuden läm- Q_ pötilakerroin τ(· on korkea, 215 - 835 ppm/°C, joten tarvetta on ollut sekä hyvyyslu-vun nostamiseksi että rrarvon pienentämiseksi.

C\l o Edellä mainitun ongelman käsittelemiseksi esillä olevan hakemuksen hakija on ai emmin ehdottanut dielektristä posliinia, joka perustuu yhdisteeseen LnAICaTi (ja-30 panilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 6-76633); Ln edustaa harvinaista maametallialkuainetta, dielektristä posliinia, joka perustuu yhdisteeseen 2

LnAlSrCaTi (japanilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 11-278927) ja di-elektristä posliinia, joka perustuu yhdisteeseen LnAICaSrBaTi (japanilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 11-106255).

Toisaalta japanilaisessa tutkimattomassa patenttihakemuksessa (Kokai) nro 2-5 192460 kuvataan dielektristä posliinia, joka koostuu yhdisteestä Ti02-Zr02-Sn02 pääkomponenttina ja siihen lisätyistä CoO ja Nb205.

Kuitenkin dielektrisillä posliineilla, jotka perustuvat LnAlCaTi:iin (japanilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 6-76633), jossa Ln edustaa harvinaista maa-metallialkuainetta) on se ongelma, että hyvyysluku vaihtelee alueella 20 000 -10 58 000 suhteellisen dielektrisyysvakion sr alueella 30 - 47, ja se voi jäädä alle 35 000, ja tämän vuoksi on ollut tarvetta parantaa hyvyyslukua.

Dielektrisellä posliinilla, joka perustuu LnAlSrCaTi:iin (japanilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 11-278927), on se ongelma, että hyvyysluku vaihtelee alueella 20 000 - 75 000 suhteellisen dielektrisyysvakion er alueella 30 - 48, ja se 15 voi jäädä alle 35 000, ja tämän vuoksi on ollut tarvetta parantaa hyvyyslukua.

Dielektrisellä posliinilla, joka perustuu yhdisteeseen LnAICaSrBaTi (japanilainen tutkimaton patenttijulkaisu (Kokai) nro 11-106255), on se ongelma, että hyvyysluku vaihtelee alueella 30 000 - 68 000 suhteellisen dielektrisyysvakion er alueella 31 -47, ja se voi jäädä alle 35 000, ja tämän vuoksi on ollut tarvetta parantaa hyvyyslu-20 kua.

Vaikka yhdisteeseen Ti02-Zr02-Sn02 perustuva dielektrinen posliini mahdollistaa hyvyysluvun parantamisen lisäämällä sellaisia lisäaineita kuin CoO ja Nb205, kuten esitetään japanilaisessa tutkimattomassa patenttijulkaisussa (Kokai) nro 2-192460, 5 siinä on ollut ongelmana, että lisäaineen lisääminen pyrkii nostamaan materiaalikus- ± 25 tannuksia, mutkistamaan valmistusprosessia ja siinä vaaditaan polttamisatmosfäärin ° säätöä, joka nostaa valmistuskustannuksia.

g Esillä olevan keksinnön päätavoitteena on aikaansaada dielektrinen posliini, jonka

CL

hyvyysluku on ainakin 43 000 suhteellisen dielektrisyysvakion zr ollessa alueella c3 30 - 48, erityisesti dielektrinen posliini, jonka suuri hyvyysluku on ainakin 46 000

CM

g 30 dielektrisyysvakion er ollessa ainakin 40, ja dielektrisyysvakion sr ollessa stabiili ja oj vähemmän lämpötilasta riippuva, sekä dielektrinen resonaattori, jossa posliinia käy tetään.

3

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini, jolla edellä mainitut tavoitteet saavutetaan, käsittää oksideista muodostuvaa monikiteistä materiaalia, joka pääkompo-nenttina sisältää ainakin erästä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä Ca ja Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina, jol-5 loin raerajakerroksen paksuus on 20 nm tai pienempi. Esillä olevan keksinnön mukaan on mahdollista parantaa hyvyyslukua.

Raerajakerroksen paksuus voidaan tehdä enintään 20 nm:ksi valmistamalla dielektrinen posliini prosessissa, jossa käytetään esimerkiksi harvinaisen maametallialkuai-neen (Ln) oksidia tai Al-oksidia, joka on tehty äärimmäisen hienojakoiseksi jau-10 heeksi käyttämällä lähtöaineena nitraattia tai vastaavaa materiaalia.

On toivottavaa, että ainakin osa Al-oksidista sisältyy kidemuodossa, joka sisältää ainakin yhtä ainetta, joka valitaan ryhmästä (X-AI2O3, β-Α1203 ja Θ-Α1203.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini käsittää edullisesti pääkomponenttina oksideja, jotka sisältävät ainakin erästä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), 15 Al:ää, M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä Ca ja Sr) ja Tiitä metallialkuaineina, ja siinä tapauksessa että oksidien koostumuskaava on muotoa aLn20x»bAl203*cM0*dTi02 (3 < x < 4), moolisuhteet a, b, c ja d täyttävät seuraa-vat ehdot: 0,056 <a< 0,214; 20 0,056 <b <0,214; 0,286 < c < 0,500: 0,230 <d< 0,470; ja a+b+c+d= 1.

CM

o Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini sisältää edullisesti ainakin yhtä metal- 2- 25 lialkuaineista Mn, W, Nb ja Ta kokonaismääränä 0,01 - 3 painoprosenttia yhdistei- ^ den Mn02, WO3, Nb205 ja Ta2C>5 perusteella.

£ Esillä olevan keksinnön dielektrinen resonaattori käsittää edullisesti pääkomponent- teinä oksideja, jotka sisältävät ainakin erästä harvinaista maametallia (Ln), Al.:ää cm M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä Ca ja Sr) ja Ti:tä metallialkuainei- C\l 1 5 30 na, ja laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm' havaittu huipun puoliarvon cv leveys on 120 cm'1 tai pienempi. Dielektrinen resonaattori voi sisältää ainakin yhtä metallialkuainetta Mn, W, Nb ja Ta kokonaismääränä 0,01 - 3 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb205 ja Ta205 perusteella.

4

Keksinnön mukaan dielektrisen posliinin hyvyyslukua Q voidaan parantaa tekemällä materiaali sellaiseksi, että sillä on laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 huippu, jonka puoliarvon leveys on 120 cm'1 tai vähemmän. Kun dielektrinen posliini valmistetaan muodostamalla hydrotermisellä synteesimenetelmällä, metallial-5 koholaattimenetelmällä tai yhteissaostusmenetelmällä valmistettua materiaalia esi-puristeeksi. ja polttamalla esipuriste 5-10 tuntia lämpötilassa 1550 - 1650 °C. voidaan laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaitun huipun puoliarvon leveydeksi saada enintään 120 cm'1.

Esillä olevan keksinnön toinen dielektrinen resonaattori käsittää pääkomponenttina 10 oksideja, jotka sisältävät metallialkuaineina ainakin Ti, Zr ja Sn, ja jotka antavat laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaitun huipun puoliarvon leveydeksi 120 cm'1 tai pienempi.

Dielektrinen posliini käsittää edullisesti pääkomponenttina oksideja, joka sisältää metallialkuaineina ainakin Ti, Zr ja Sn, ja siinä tapauksessa että oksidien koostu-15 muskaava on muotoa hTi02*iZrO2*jSnO;, niin moolisuhteet h. i ja j täyttävät seu-raavat ehdot: 0,30 <h< 0,60; 0,25 < i < 0,60; 0,025 < j < 0,20; ja 20 h + i + j = 1.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen resonaattori tehdään sijoittamalla edellä selitetty dielektrinen posliini tulo- ja lähtöliitäntäparin väliin, niin että se toimii sähkömagneettisen kytkennän avulla.

C\J

o Esillä olevan keksinnön muita tavoitteita ja etuja ilmenee oheisesta selityksestä.

9 25 Piirustusten lyhyt selitys: C\l x Kuva 1 on poikkileikkaus, joka esittää esimerkin esillä olevan keksinnön dielektri- sestä resonaattorista; o

LO

cm kuvat 2(a) ja (b) ovat pelkistettyjä kaavioita esillä olevan keksinnön dielektrisen § posliinin kidehilasta, kun sitä tarkastellaan transmissioelektronimikroskoopilla;

CM

30 kuva 3 esittää esillä olevan keksinnön esimerkin näytteen nro 85 Raman-spektrin; kuva 4 esittää esillä olevan keksinnön esimerkin näytteen nro 94 Raman-spektrin.

5

Seuraavassa esillä olevaa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti. Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini tarkoittaa sintrattua materiaalia, joka tehdään polttamalla posliinin esipuriste. Suuren hyvyysluvun saamiseksi on tärkeätä, että materiaali on monikiteistä materiaalia, jossa pääkomponenttina on oksidi, joka sisältää ainakin 5 yhtä harvinaista maametallia (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina, jolloin raerajakerroksen paksuus on 20 nm tai pienempi.

Sanonta, että esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini käsittää monikiteistä materiaalia, jossa pääkomponenttina on oksidi, joka sisältää ainakin yhtä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metalli-10 alkuaineina, tarkoittaa sitä, että monikiteisen materiaalin muodostavat kiteet tehdään oksideista, jotka sisältävät harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä.

Esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin sisältyvien kiteiden joukossa pääkomponenttina olevan monikiteisen materiaalin osuus, joka oksidi sisältää ainakin 15 yhtä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina, on edullisesti 90 tilavuusprosenttia tai enemmän.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini sisältää ainakin yhtä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metalli-alkuaineina kokonaismääränä, joka on 85 painoprosenttia tai enemmän yhdisteiden 20 LnO(x+3V2 (3 < x < 4), A1203, MO (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti02 perusteella.

Edellä mainituista pääkomponenteista tehdyt kiteet ovat edullisesti perovskiittikitei- tä, jotka käsittävät kiinteän liuoksen, joka sisältää LnA10(x+3„2 (3 < x < 4), ΜΊΠΟ3 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr), jotka käsittävät kiinteän liuoksen, jossa on ainakin yhtä cm aineista NdA103, SmA103 ja LaA103, ja ainakin yhtä aineista CaTi03 ja SrTi03.

δ

CM

25 Esillä olevan keksinnön dielektrisen posliinin hyvyysluvun Q parantamiseksi on ^ raerajakerroksen paksuuden yläraja 20 nm, edullisesti 10 nm, ja vielä edullisemmin ^ 5 nm. Suurimman mahdollisen hyvyysluvun aikaansaamiseksi raerajakerroksen £ paksuus tulisi tehdä oleellisesti nollaksi, eli toisin sanoen raerajakerros tulisi pois- o taa.

m

CM

5 30 Kuva 2 esittää kaaviomaisesti esillä olevan keksinnön dielektrisen posliinin kidehi- cm lan transmissioelektronimikroskoopilla tarkasteltuna. Kuva 2(a) esittää tapausta, jossa raerajakerros 6 kahden kiderakeen 5, 5 välissä on nolla, joka tarkoittaa ettei raerajapintaa oleellisesti ole olemassa. Kuva 2(b) esittää tapausta, jossa raerajakerroksen 6 paksuus kahden kiderakeen 5, 5 välissä on 3 nm.

6

Raerajakerroksen 6 kiderakenne käsittää ainakin yhden, joka valitaan esimerkiksi ryhmästä SrLaA103, Sr4Ti3O|0 ja Sr2Ti04, Sr3Al207, SrLa2Til40i2, SrAl204, Nd2Ti207, ja SrAl407. Siinä tapauksessa, ettei raerajakerrosta ole, mitään raerajaker-rosta ei kuitenkaan ole tehty raerajakerroksen kiderakenteeseen vierekkäisten kide-5 rakeiden välisessä rajapinnassa.

Kun raerajakerroksen paksuus asetetaan esillä olevan keksinnön rajoihin, oletetaan syyn suureen hyvyyslukuun olevan seuraava.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini käsittää monikiteistä materiaalia. Mo-nikiteisessä materiaalissa etenevä sähkömagneettinen aalto vaimenee suurien rakei-10 den rajalla, joka aiheuttaa merkittävää dielektristä häviötä. Vaimennuksessa menetetty sähkömagneettinen energia muuntuu lämpöenergiaksi, jolloin hyvyysluku huononee. Hyvyysluku pienenee etenkin, jos rakeiden välissä on raerajakerros, jossa on suuri dielektrinen häviö. On ajateltu, että mitä ohuempi raerajakerros on, sitä vähemmän sähkömagneettiset aallot vaimenevat, ja sitä pienempi on dielektrinen 15 häviö, jolloin saadaan dielektrinen posliini, jolla on suurempi hyvyysluku.

Esillä olevan keksinnön dielektriselle posliinille voidaan saada erinomaiset dielekt-riset ominaisuudet, jotka erityisesti sopivat resonaattoreihin, kun edellä selitetyistä pääkomponenteista muodostetun kiteen raerajakerroksen paksuus säädetään 20 nm:ksi tai pienemmäksi.

20 Esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin sisältyvä ainakin yksi harvinainen maametalli (Ln) on edullisesti oksidin muodossa, jolloin mainittu ainakin yksi harvinainen maametalli on valittu ryhmästä, johon kuuluu Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Yb. Suuren hyvyysluvun saamiseksi harvinainen maametalli on c\j edullisesti ainakin yksi, joka valitaan ryhmästä La, Nd, Sm, Eu, Gd ja Dy. Vielä ° 25 suuremman hyvyysluvun aikaansaamiseksi harvinainen maametallialkuaine on vielä £ edullisemmin ainakin yksi, joka valitaan joukosta La, Nd ja Sm. Esillä olevan kek- c\i sinnön mukaan La:ta pidetään edullisimpana harvinaisten maametallialkuaineiden x joukosta hyvyysluvun parantamiseksi,

CC

CL

o On tärkeätä, että esillä olevan keksinnön dielektrisessä posliinissa ainakin osa Al in 30 oksidista on kidemuodossa, joka käsittää ainakin yhtä ainetta ryhmästä α-ΑΙ203, β-o A1203 ja Θ-Α1203. Hyvyysluvun parantamiseksi on erityisen toivottavaa, että ainakin ^ osa Al-oksidista on muodossa β-Α1203 ja/tai ΘΆ1203 ja että ainakin osa Al-oksidista ei sisällä muodon α-Α1203 kidettä.

7

Siinä tapauksessa, että esillä olevan keksinnön dieiektrinen posliini sisältää muotoja β-Α1203 ja/tai Θ-ΑΙ2Ο3, on toivottavaa että muotoja β-Α1203 ja/tai 0-Al2O3 sisältävä kide muodostuu ainakin yhdestä, joka on valittu ryhmästä La203»l 1A1203; Νά203·11Α1203; Ca0*6Al203; ja SrO*6Al203. Samaten pidetään edullisena, että 5 esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin sisältyvä kiderakenne β-Α1203 käsittää sellaista β-Α1203:3, joka on määritelty JCPDS-ICDD:n nrona 10-0414, ja että kiderakenne Θ-ΑΙ2Ο3 käsittää ainetta 0-Al2O3, joka on määritelty JCPDS-ICDD:n nrona 11-0517. Esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin sisältyvä β-Α1203 voi myös olla muotoa β’-Α1203 ja/tai β”-Α1203.

10 Syy siihen, että esillä olevan keksinnön dielektrisen posliinin hyvyysluku Q voidaan tehdä suuremmaksi, on oletettavasti siinä, että perovskiittikiteeseen muodostuu riittävän kiinteä alkuaineiden liuos, kun ainakin osa Al-oksidista esiintyy kidemuodossa, joka muodostuu ainakin yhdestä seuraavista: α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, joka kiihdyttää perovskiittikiderakenteen järjestäytymistä.

15 Edellä mainituista pääkomponenteista muodostuneiden kiteiden läsnäoloa esillä olevan keksinnön dielektrisessä posliinissa, muotoa α-Α1203, β-ΑΙ203 ja 0-Al2O3 olevien kiteiden läsnäoloa, ja raerajakerroksen paksuutta tutkitaan transmissioelektro-nimikroskoopin avulla, analysoimalla valitun alueen elektronidiffraktiokuvaa, mittaamalla EDS-röntgenspektroskopian analyysillä, esimerkiksi seuraavissa vaiheissa 20 A) - D).

A) Määritetään dielektrisen posliinin sisempään kiderakenteeseen sisältyvät alkuaineet ja määritetään kiderakenne.

B) Kun vaiheessa A) tunnistettu kide sisältää ainakin harvinaista maametallialkuai- cvj netta (Ln), Al.ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä, tätä kidettä pidetään ki- ^ 25 teenä, joka on muodostettu edellä selitetyistä pääkomponenteista. Kiteitä, joilla on £ ainakin jokin rakenteista a-Al203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, ei pidetä esillä olevan kekoni sinnön dielektrisen posliinin pääkomponenteista muodostuneina kiteinä.

I C) Kiteitä, joiden kiderakenne on määritetty vaiheessa A) ja jotka ovat ainakin jokin o rakenteista α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, pidetään ainakin yhtenä kiteenä α-Α1203,

LO

^ 30 β-Α1203 ja Θ-Α1203 joka sisältyy esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin, o EDS-analyysillä voidaan esimerkiksi määrittää, sisältääkö ainakin yksi muodoista ^ cc-A1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203 oleva kide suhteellisesti enemmän Al:ää ja/tai suhteel lisesti vähemmän Ti :tä kuin edellä mainituista pääkomponenteista muodostetut kiteet.

8 D) Esillä olevan keksinnön dielektriseen posliiniin sisältyvän raerajakerroksen paksuus määritetään tarkastelemalla hilakuvaa, joka on saatu esimerkiksi transmissio-elektronimikroskoopilla, jolloin mitataan raerajakerroksen paksuus vierekkäisten kiteiden välillä kiteen useammalle raerajakerrokselle, ja muodostetaan mitattujen ar-5 vojen keskiarvo. Tarkasteltaessa hilakuvaa tutkitaan edullisesti rajapintoja, joissa raerajojen reunat eivät leikkaa toisiaan.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini sisältää edullisesti ainakin yhtä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina koostumuksessa, jossa moolisuhteina on 10 aLn20x*bAl203«cM0*dTi02 (3 < x < 4), jolloin a, b, c ja d täyttävät seuraavat ehdot: 0,056 <a< 0,214; 0,056 <b<0,214; 0,286 < e < 0,500: 15 0,230 <d<0,470;ja a + b + c + d = l.

Arvoille a. b, c ja d asetetut, edellä kuvatut rajat asetetaan esillä olevan keksinnön dielektrisessä posliinissa seuraavista syistä.

Alue 0,056 < a < 0,214 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri er, suuri hyvyys-20 lukuja resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen xf pienempi itseisarvo. Vielä edullisemmin arvon a alaraja on 0,078 ja yläraja 0,1866.

Alue 0,056 < b < 0,214 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri er, suuri hyvyys-(M luku ja Tf:n pienempi itseisarvo. Vielä edullisemmin arvon b alaraja on 0,078 ja ylä- Q raja 0,1866.

i ° 25 Alue 0,286 < c < 0,500 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri er, suuri hyvyys- c\j luku ja Tf:n pienempi itseisarvo. Vielä edullisemmin arvon b alaraja on 0,330 ja ylä-| raja 0,470.

o

Alue 0,230 < d < 0,470 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri er, suuri hyvyys-^ luku ja xf:n pienempi itseisarvo. Vielä edullisemmin arvon d alaraja on 0,340 ja ylä- ° 30 raja 0,450.

Esillä olevan keksinnön mukaan pidetään suuremman hyvyysluvun saamiseksi edullisena, että a, b, c ja d täyttävät ehdot 0,75 < (b + d)/(a + c) < 1,25. Vielä suu- 9 remman arvon saamiseksi hyvyysluvulle on termin (b + d)/(a + e) alaraja edullisesti 0,85 ja termin (b + d)/(a + e) yläraja edullisesti 1,15.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini sisältää ainakin yhtä ryhmästä Mn, W, Nb ja Ta valittuna metallialkuaineeksi suhteessa 0,01 - 3 painoprosenttia yhdistei-5 den Mn02, W03, Nb205 ja Ta205 perusteella. Syy siihen, että lisätään ainakin yhtä valittua ryhmästä Mn, W, Nb ja Ta suhteessa 0,01 - 3 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb205 ja Ta205 perusteella, on se, että tämä johtaa merkittävästi parempaan hyvyyslukuun. Jotta hyvyyslukua parannettaisiin vielä enemmän, pidetään edullisena, että sisällytetään ainakin yhtä ryhmästä Mn, W, Nb ja Ta suhteessa 10 0.02-2 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb205 ja Ta205 perusteella, eri tyisesti että Mn:n sisältö on alueella 0,02 - 0,5 painoprosenttia yhdisteen Mn02 perusteella.

Menetelmä esillä olevan keksinnön dielektrisen posliinin valmistamiseksi käsittää esimerkiksi seuraavat vaiheet (la) - (7a).

15 (la) Sekoitetaan vesipitoista liuosta, jossa on harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) nitraattia, esimerkiksi La(N03)3*6H20, ja oksaalihapon vesipitoista liuosta, niin että muodostetaan ja saostetaan harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) oksa-laattia. Suodatuksen jälkeen harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) oksalaattisakka kuivataan, ja poltetaan sitten 400 - 600 °C:n hapettavassa atmosfäärissä, harvinai-20 sen maametallialkuaineen (Ln) oksidin ”A” syntetisoimiseksi, esimerkiksi La203, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 10-80 nm.

(2a) Liuotetaan Al-nitraattia, esimerkiksi Α1(Ν03)3·6Η20, eteeniglykoliin ja kuivataan, jolloin tuloksena oleva kiintoaine poltetaan lämpötilassa 700 - 900 °C hapetta- vassa atmosfäärissä, alumiinin oksidin ”B” syntetisoimiseksi, esimerkiksi AL203, o ^ 25 jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 10-80 nm.

o c\j (3a) Kuulamyllyllä tehty ”A”-oksidin ja ”B”-oksidin sekoitus kapinoidaan lämpöti- x lassa 800 - 1000 °C, kapinoidun jauheen ”C” muodostamiseksi, jonka keskimääräi- * nen hiukkaskoko on 20 - 100 nm.

o

LO

^ (4a) Sekoitetaan tasaisesti MO (jossa M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti02, joiden kes- o 30 kimääräinen hiukkaskoko on alueella 0,6 - 2 pm, ja kapinoidaan lämpötilassa ^ 1100 - 1300 °C, kapinoidun jauheen ”D” muodostamiseksi.

(5a) Mangaanikarbonaattia (MnC03), wolframoksidia (W03), niobiumoksidia (Nb2Os) ja tantaalioksidia (Ta205), joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai 10 pienempi, punnitaan toivotuissa suhteissa ja sekoitetaan ne kalsinoidun jauheen ”C" ja kalsinoidun jauheen ”D” kanssa märässä sekoitusprosessissa.

(6a) Kun on lisätty 3-10 painoprosenttia sidosainetta, sekoitus dehydratoidaan ja rakeistetaan tai luokitellaan tunnetulla menetelmällä, kuten suihkukuivatusprosessil-5 la. Rakeistettu tai luokiteltu jauhe muodostetaan halutuksi muodoksi tunnetulla kaavausmenetelmällä, kuten painemuotoilulla, kylmällä staattisella painemuotoilume-netelmällä, tai suulakepuristusprosessilla. Rakeistettu tai luokiteltu sekoitus ei rajoitu kiinteisiin aineisiin, kuten jauheeseen, vaan se voi myös olla liete tai nestesekoi- tus. Tässä tapauksessa neste voi olla muutakin kuin vettä, esimerkiksi isopropyylial-10 koholia (IPA), metanolia, etanolia, tolueenia, asetonia tai vastaavaa.

(7a) Edellä olevassa vaiheessa saatu esipuriste poltetaan lämpötilassa 1400 -1550 °C, jolloin muodostuu esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini.

Syytä siihen, miksi raerajakerroksen paksuus voidaan tehdä pienemmäksi ja hyvyys lukua parantaa edellä olevalla valmistusprosessilla, ei ole vielä täysin selvitetty, 15 mutta oletettavasti se on seuraava,

Kuten edellä selitettiin, edellä mainituista peruskomponenteista tehdyt kiteet ovat edullisesti perovskiittikiteitä, jotka käsittävät kiinteän liuoksen, joka sisältää LnAJO(X+3)/2 (3 < x < 4), MTi03 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr). Kun kalsinoidut jauheet LnA10(x+3V2 (3 < x < 4), MTi03 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr), joiden keskimääräiset •y 20 hiukkaskoot ovat samanlaiset, kuivapuristetaan paineessa, esimerkiksi 1 t/cm . esi- puristetta aineesta LnA10<x+3)/2 (3 < x < 4) on vaikeampi sintrata, jolloin se vaatii

korkeampaa sintrauslämpötilaa kuin esipuriste, joka on tehty aineesta MTi03 (M

tarkoittaa Ca ja/tai Sr). Sintrauslämpötiloissa on eroa: esimerkiksi NdA103:n ta- c\j pauksessa noin 1600 °C, ja SrTi03:n tapauksessa noin 1400 °C.

o

(M

^ 25 Kun sintrauslämpötiloissa on näin suuri ero, kasvavat pääasiassa ainetta MTi03 (M

^ tarkoittaa Ca ja/tai Sr) olevat kiteet lämpötilassa, joka on esimerkiksi noin 1350 °C, eli 100 - 200 °C alempi kuin se lämpötila, jossa kiintoaineliuosta muodostuu riittä-£ västi polttamisen aikana. Näin ollen oletetaan, että kiintoaineliuosta ei voi muodos- o tua riittävästi, vaikka lämpötilaa nostetaan sellaiseen lämpötilaan, jossa kiintoaine- 30 liuosta pitäisi muodostua riittävästi, esimerkiksi 1600 °C:een. Tämä voi johtaa sel-o laisen alkuaineiden kasvavaan osuuteen, jotka eivät osallistu kiintoaineliuoksen ^ muodostumiseen, joka johtaa raerajakerrosten muodostumiseen, jotka sisältävät muita kidefaaseja kuin kiintoaineliuosta, ja näin hyvyysluvun pienenemiseen.

11

Hyvyysluvun pienenemisen estäminen edellä selitetyllä tavalla edellyttää sellaista valmistusmenetelmää, joka käsittää vaiheen jossa tuotetaan sellainen kalsinoitu jauhe ”C’\ jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 20 - 100 nm, sekoittamalla harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) oksidia ”A”, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 5 niinkin pieni kuin 10-80 nm, ja Al-oksidia ”B”, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on niinkin pieni kuin 10-80 nm, ja kalsinoidaan sekoitus lämpötilassa 800 -1000 °C, vaiheen jossa sekoitetaan MO (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti02, joiden keskimääräiset hiukkaskoot ovat alueella 0,6 - 2 pm, ja kalsinoidaan sekoitus lämpötilassa 1100 - 1300 °C, siten kalsinoidun jauheen ”D" tuottamiseksi, minkä jäl-10 keen kalsinoitu jauhe ”C” ja kalsinoitu jauhe ”D” sekoitetaan, rakeistetaan, kaavataan ja poltetaan lämpötilassa 1400 - 1550 °C. Kontrolloimalla harvinaisen maametallialkuaineen oksidin "A" ja Al-oksidin "ET keskimääräistä hiukkaskokoa alueella 10 - 80 nm sintraamisen helpottamiseksi, ja kontrolloimalla MO:n (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti02:n keskimääräistä hiukkaskokoa alueella 0,6 - 2 pm sintrausaktiivi-15 suuden alentamiseksi ja siten saadaan sintrautuminen vaikeaksi, on oletettu, että aineiden LnA10(x+3)/2 (3 < x < 4) ja MTi03 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) sintrauslämpöti-la voidaan tehdä oleellisesti samaksi, jolloin kiihdytetään LnA10(x+3y2:n (3 < x < 4) ja MTi03:n kiintoaineliuoksen muodostumista, (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr), ja pienennetään raerajakerroksen paksuutta.

20 On myös oletettu, että kun aineita Mn, W, Nb ja Ta on läsnä 0,01-3 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb203 ja Ta205 perusteella, edistetään happiviko-jen muodostumisen vähentämistä kiintoaineliuoksessa ja parannetaan hyvyyslukua vielä enemmän.

Esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini voi myös sisältää siihen lisättynä ZnO, 25 NiO, Fe203, Sn02, C03O4, Zr02, LiC03, Rb2C03, Sc203, V203, CuO, Si02, BaC03,

CM

5 MgC03, Cr203, B203, Ge02, Sb2Os, Ga203 tai vastaavia. Näitä lisäaineita voidaan ^ lisätä kokonaismääränä, joka on 5 paino-osaa tai vähemmän, kun pääkomponentin 9 paino on 100 osaa, niin että optimoidaan kertoimen er ja resonanssitaajuuden läm-

CM

-1- pötilakertoimen Tf arvot, vaikka lisäys riippuu lisäaineen tyypistä.

CC

30 Hyvyysluvun parantamiseksi esillä olevan keksinnön dielektrinen resonaattori teh- S dään edullisesti sellaisena rakenteena, jossa pääkomponentti käsittää oksideja, jotka ^ sisältävät ainakin yhtä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M;ää (M tar-

O

^ koittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina. jolloin laserin Raman-spektrin alu eella 700 - 900 cm'1 havaittu huipun puoliarvon leveys on 120 cm'1 tai vähemmän. 35 Tällöin voidaan saavuttaa erinomaisia dielektrisiä ominaisuuksia, jotka soveltuvat dielektriselle posliinille, jota käytetään resonaattorin valmistukseen.

12

Syy siihen, miksi voidaan saavuttaa suuri hyvyysluku, kun huipun puoliarvon leveys on 120 cm'1 tai vähemmän laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1, on oletettavasti siinä, että sellaisen kiintoaineliuoksen muodostumisessa saavutetaan riittävästi edistymistä, jonka alkuaineet ovat läsnä perovskiittikiteessä, joka käsittää 5 LnA10(X+3)/2:n (3 < x < 4) ja MTiCtyn (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) kiintoaineliuosta, joka kiihdyttää perovskiittikiderakenteen järjestäytymistä. Erityisen suuren hyvyys-luvun aikaansaamiseksi puoliarvon leveys on edullisesti 100 cm'1 tai pienempi.

Laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm’1 havaittua huippua selitetään seu-raavassa. Kun materiaalia säteilytetään taajuuden f0 omaavalla valolla, sironnut valo 10 voi sisältää komponentteja, joiden taajuudet ovat f0 ± fj. Tämä taajuuden vaihtelu johtuu energian vaihdosta, jota tapahtuu fotonien ja niillä säteilytetyn materiaalin välillä. Tämä tarkoittaa sitä, että taajuutta f| mittaamalla voidaan saada tietoja kiteen hilavärähtelyistä ja elektronien energiatasoista. Sirontailmiötä, joka aiheuttaa f( :n alueella noin 4000 - 1 cm'1, sanotaan Raman-sironnaksi. Taajuuden f| huipun puoli-15 arvon leveys vaihtelee riippuen sellaisista tekijöistä, kuten kiteen hilavärähtelyistä ja elektronien energiatasoista.

Esillä olevan keksinnön dielektrisen resonaattorin laserin Raman-spektrissä taajuudella fj oleva huippu alueella 700 - 900 cm'1 johtuu sellaisista tekijöistä, kuten kiteen hilavärähtelyistä ja elektronien energiatasoista perovskiittikiteessä, joka käsit-20 tää aineiden LnA10(X+3)/2 (3 < x < 4) ja MTi03 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) kiintoaine-liuosta, ja puoliarvon leveyden on oletettu pienenevän, kun perovskiittikiteen ja kiintoaineliuoksen muodostavat atomit järjestäytyvät hyvään järjestykseen, jolloin hyvyysluku kasvaa. Esillä olevan keksinnön dielektrisen resonaattorin hyvyysluku kasvaa, kun alueella 700 - 900 cm'1 olevan laserin ramaspektrin huipun puoliarvon 25 leveys on 120 cm'1 tai pienempi, δ ^ Seuraavaksi selitetään esillä olevan keksinnön toista suoritusmuotoa, o cv On tärkeätä, että toisen suoritusmuodon dielektrinen resonaattori tehdään sellaiseksi x rakenteeksi, jossa pääkomponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin Ti:tä,

Zr:ää ja Sn:ää metallialkuaineina, ja joka antaa huipun puoliarvon leveydeksi g 30 120 cm'1 tai vähemmän laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1.

<M

CM

o Dielektrinen posliini tehdään myös edullisesti sellaiseksi rakenteeksi, jonka pää- ^ komponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin Ti:tä, Zr:ää ja Sn:ää metalli- alkuaineina koostumuksessa hTi02#iZr02*jSn02. jolloin moolisuhteet h, i ja j täyttävät seuraavat ehdot: 13 0.30 < h < 0,60; 0,25 < i < 0,60; 0.025 <j < 0,20; ja h + i + j = 1.

5 Esillä oleva keksintö asettaa rajoituksia edellä mainituille arvoille h, i ja j. seuraa-vista syistä.

Alue 0,30 < h < 0,60 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri er, suuri hyvyyslu-ku ja resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen xf pienempi itseisarvo. Aluetta 0,35 < h < 0,55 pidetään vielä edullisempana.

10 Alue 0,25 < i < 0,60 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri cr, suuri hyvyys luku ja xf:n pienempi itseisarvo. Aluetta 0,30 < i < 0,55 pidetään vielä edullisempana.

Alue 0,025 < j < 0,20 valitaan, koska tällä alueella saadaan suuri cr, suuri hyvyyslu-ku ja Xfin pienempi itseisarvo. Aluetta 0.05 < h < 0,015 pidetään vielä edullisempana.

15 Seuraavassa selitetään esillä olevan keksinnön dielektrisen resonaattorin laserin Raman-spektrin huippua alueella 700 - 900 cm"1, kun pääkomponentti sisältää oksideja, jotka sisältävät ainakin aineita Ti, Zr ja Sn metallialkuaineina.

Dielektrisen resonaattorin laserin Raman-spektrissä alueella 700 - 900 cm"1 havaittu huippu johtuu sellaisista tekijöistä, kuten Ti02-Zr02-Sn02-kiintoaineliuosta olevan 20 kiteen hilavärähtelyistä ja elektronien energiatasoista, kun taas huipun puoliarvon leveys pienenee, kun kiintoaineliuoksen muodostavat atomit järjestyvät hyvään järjestykseen, jolloin hyvyysluku kasvaa. Esillä olevan keksinnön mukaan hyvyys-^ luvun arvo kasvaa, kun laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm"1 olevan hui- w pun puoliarvon leveys on 120 cm"1 tai pienempi dielektrisessä resonaattorissa, jonka o 25 pääkomponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin aineita Ti. Zr ja Sn metalli lialkuaineina.

X

£ Dielektrinen posliini, jonka puoliarvon leveys on niinkin pieni kuin 120 cm"1 tai g pienempi, voidaan valmistaa esimerkiksi joko ensimmäisellä tai toisella alla selitet- c\i tävällä valmistusmenetelmällä, δ o w 30 Ensimmäinen valmistusmenetelmä sisältää vaiheen, jossa syntetisoidaan ja sekoite taan LnA10(x+3)/2 (3 < x < 4) ja MT1O3 (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) märkäprosessissa, kuten hydrotermisellä synteesimenetelmällä, metallialkoksidimenetelmällä tai yh- 14 teissaostusmenetelmällä, ja poltetaan tästä sekoituksesta tehtyä esipuristetta 5-10 tuntia lämpötilassa 1550 - 1650 °C. Syntetisoidun materiaalin keskimääräinen hiuk-kaskoko säädetään niin, ettei se ole suurempi kuin 1 pm, edullisesti ei suurempi kuin 0,5 pm.

5 Toinen valmistusmenetelmä sisältää vaiheen, jossa syntetisoidaan ja sekoitetaan ZrTi04 ja SnTi04 märkäprosessissa, kuten hydrotermisellä synteesimenetelmällä, metallialkoksidimenetelmällä tai yhteissaostusmenetelmällä. ja poltetaan tästä sekoituksesta tehtyä esipuristetta 5-10 tuntia lämpötilassa 1300 - 1600 °C. Syntetisoitujen materiaalien ZrTi04 ja SnTi04 keskimääräiset hiukkaskoot säädetään niin, 10 etteivät ne ole suurempia kuin 1 pm, edullisesti ei suurempia kuin 0,5 pm.

Käytettäessä joko ensimmäistä tai toista valmistusmenetelmää, laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm"1 havaitun huipun puoliarvon leveydeksi voidaan saada enintään 120 cm'1, jolloin hyvyysluku paranee.

Hyvyyslukua voitaisiin parantaa käyttämällä ensimmäistä tai toista valmistusmene-15 telmää, oletettavasti seuraavasta syystä. Mikroaaltoalueella toimiva dielektrinen materiaali on ioneja sitova kide, jolla on normaalit dielektriset ominaisuudet. Koska di-elektriset ominaisuudet mikroaaltoalueella perustuvat pääasiassa ionien polarisaatioon, posliinin hilavirheitä on vähennettävä ja siihen on muodostettava järjestäytynyt kiderakenne. On esimerkiksi vältettävä hilavirheiden esiintymistä käyttämällä syn-20 tetisoitua materiaalia, joka tehdään märkäprosessissa ja poltetaan sellaisissa olosuhteissa, jotka sallivat sellaisen järjestäytyneen hilan muodostumisen, joka on vähemmän altis hilavirheiden esiintymiselle.

Edellä kuvatusta syntetisoidusta materiaalista tehty dielektrinen materiaali sisältäisi ^ vähemmän hilavirheitä, kun siinä olevat atomit ovat järjestäytyneet hyvään järjesti 25 tykseen. Dielektrinen materiaali, joka on tehty käyttämättä edellä selitettyä synte- -A tisoitua materiaalia, sisältää paljon hilavirheitä, joka johtaa pienempään hyvyys- ^ lukuun.

| Uskotaan myös, että happivirheitä voidaan vielä vähentää ja hyvyyslukua parantaa 0 sisällyttämällä Mn, W, Nb ja Ta suhteessa 0,01 - 3 painoprosenttia yhdisteiden <8 30 Mn02. W03, Nb2C>5 ja Ta205 perusteella.

o ....

o Ensimmäinen valmistusmenetelmä käsittää erityisesti esimerkiksi seuraavat vaiheet (Ib)-(4b).

i 15 (lb) Lisätään vettä harvinaisen maametallialkuaineen alkoksidiliuoksen ja Al-alkok-sidiliuoksen sekoitukseen, niin että alkoksidi hydrolysoidaan, jolloin saadaan pe-rovskiittityyppinen syntetisoitu materiaali I, joka käsittää harvinaisen maametaUial-kuaineen ja alumiinin oksideja, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pie-5 nempi. Toisaalta lisätään vettä kalsiumalkoksidiliuoksen ja/tai strontiumalkoksidi-liuoksen ja titaanialkoksidiliuoksen sekoitukseen, niin että alkoksidi hydrolysoidaan, jolloin saadaan perovskiittityyppinen syntetisoitu materiaali II, joka käsittää kalsiumin ja/tai strontiumin ja titaanin oksideja, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pienempi.

10 (2b) Syntetisoitu materiaali I, syntetisoitu materiaali II, mangaanikarbonaatti (MnC03), wolframoksidi (W03), niobiumoksidi (Nb205) ja tantaalioksidi (Ta2Os), joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pienempi, punnitaan halutuissa suhteissa ja sekoitetaan märkäsekoitusprosessissa.

(3b) Kun on lisätty 3-10 painoprosenttia sidosainetta, sekoitus dehydratoidaan ja 15 rakeistetaan tai fraktioidaan tunnetulla menetelmällä, kuten suihkukuivatusproses-silla. Rakeistettu tai fraktionoitu jauhe muodostetaan halutuksi muodoksi tunnetulla kaavausmenetelmällä, kuten painemuotoilulla, kylmällä staattisella painemuotoilu-menetelmällä, tai suulakepuristusprosessilla. Rakeistettu tai fraktionoitu sekoitus ei rajoitu kiinteisiin aineisiin, kuten jauheeseen, vaan se voi myös olla liete tai nestese-20 koitus. Tässä tapauksessa neste voi olla muutakin kuin vettä, esimerkiksi isopropyy-lialkoholia (TPA). metanolia. etanolia, tolueenia. asetonia tai vastaavaa.

(4b) Edellä olevassa vaiheessa saatu esipuriste poltetaan 5 - 10 h lämpötilassa 1550- 1650 °C, jolloin muodostuu esillä olevan keksinnön mukainen dielektrinen posliini,

CM

25 Toinen valmistusmenetelmä käsittää tarkemmin esimerkiksi seuraavat vaiheet 5 (5b)-(7b).

i

CM

(5b) Lisätään vettä zirkoniumalkoksidiliuoksen, titaanialkoksidiliuoksen ja tina-al-| koksidiliuoksen sekoitukseen, niin että alkoksidi hydrolysoidaan, jolloin saadaan 0 syntetisoitu materiaali III, joka käsittää zirkoniumin, titaanin ja tinan oksideja, joi- cv 30 den keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pienempi.

δ ^ (6b) Kun syntetisoituun materiaaliin lii on lisätty 3-10 painoprosenttia sidosai netta, sekoitus dehydratoidaan ja rakeistetaan tai fraktioidaan tunnetulla menetelmällä, kuten suihkukuivatusprosessilla. Rakeistettu tai fraktionoitu jauhe muodostetaan halutuksi muodoksi tunnetulla kaavausmenetelmällä, kuten painemuotoilulla, 16 kylmällä staattisella painemuoloilumenetelmällä, tai suulakepuristusprosessilla. Ra* keistettu tai fraktionoitu sekoitus ei rajoitu kiinteisiin aineisiin, kuten jauheeseen, vaan se voi myös olla liete tai nestesekoitus. Tässä tapauksessa neste voi olla muutakin kuin vettä, esimerkiksi isopropyylialkoholia (IPA), metanolia, etanolia, tolu-5 eenia, asetonia tai vastaavaa.

(7b) Edellä olevassa vaiheessa saatu esipuriste poltetaan 5 - 10 h lämpötilassa 1300 - 1600 °C, jolloin muodostuu esillä olevan keksinnön mukainen dielektrinen posliini.

Esillä olevan keksinnön mukainen dielektrinen posliini voi myös sisältää siihen li-10 sättyä ZnO, NiO. Co304, LiC03, Rb2C03, Sc203. V205, CuO, Si02, BaC03, MgC03, Cr203, B203, Ge02, Sb205, Ga203 tai vastaavia. Lisäaineita voidaan lisätä kokonaismääränä, joka on 5 paino-osaa tai vähemmän, kun pääkomponentin paino on 100 osaa, niin että optimoidaan kertoimen et ja resonanssitaajuuden lämpötila-kertoimen tt arvot, vaikka lisäys riippuu lisäaineen tyypistä. Erityisesti esillä olevan 15 keksinnön dielektrisen posliinin osalta, joka sisältää Ti02, Zr02, ja Sn02, on toivottavaa, että lisätään ainakin toista aineista NiO ja ZnO 1 painoprosenttia tai vähemmän.

Esillä olevan keksinnön dielektristä posliinia voidaan erittäin edullisesti käyttää die-lektristä resonaattoria varten. Kuva 1 esittää kaaviomaisesti dielektrisen resonaatto-20 rin, joka toimii TE-muodossa. Kuvassa 1 esitetty dielektrinen resonaattori käsittää tuloliitännän 2 ja lähtöliitännän 3. jotka on sijoitettu metallikotelon 1 vastakkaisille sisäseinille, ja esillä olevan keksinnön dielektrinen posliini 4 on sijoitettu tuloliitännän 2 ja lähtöliitännän 3 väliin. Kun TE-muodossa toimivaan dielektriseen resonaattoriin syötetään tuloliitännästä 2 mikroaalto, se jää dielektrisen resonaattorin 4 sisä-^ 25 puolelle dielektrisen resonaattorin 4 ja vapaan tilan välisissä rajapinnoissa tapahtu- ^ vien heijastusten takia, jolloin se värähtelee määrätyllä taajuudella. Värähtely kyt- o keytyy sähkömagneettisesti lähtöliitäntään 3, ja muodostuu siinä lähtösignaaliksi.

CM

x Esillä olevan keksinnön dielektristä posliinia voidaan luonnollisesti myös soveltaa muissa resonaattoreissa, kuten koaksiaalisissa resonaattoreissa tai liuskajohtoreso-g 30 naattoreissa, joissa käytetään TEM-muotoa, sekä dielektrisissä resonaattoreissa, jot- cm ka toimivat TE-muodossa, Dielektrinen resonaattori voidaan myös tehdä kiinnittä- o mällä tuloliitäntä 2 ja lähtöliitäntä 3 suoraan dielektriseen posliiniin 4.

Dielektrinen posliini 4, joka on esillä olevan keksinnön dielektrisestä posliinista tehty resonoiva väline ennalta määrätyllä muodolla, voidaan muovata mihin tahansa 17 muotoon, kuten suorakulmaiseksi suuntaissärmiöksi, kuutioksi, levyksi, kiekoksi, lieriöksi tai monikulmaiseksi prismaksi, kunhan se mahdollistaa siinä tapahtuvan resonanssin. Suuritaajuisen tulosignaalin taajuus on noin 1 - 500 GHz. ja resonanssi-taajuus on edullisesti alueella 2 GHz - 80 GHz käytännön toiminnan kannalta.

5 Näin ollen esillä olevan keksinnön mukaan suurtaajuusalueella suuren hyvyysluvun omaava ja suuren dielektrisyysvakion sr arvon omaava dielektrinen posliini voidaan saada käyttämällä monikiteistä materiaalia, joka pääkomponenttina sisältää ainakin yhtä harvinaista maametallia (Ln), Al:ää, M:ää (M edustaa ainetta Ca ja/tai Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina, jolloin raerajakerroksen paksuus on 20 nm tai vähemmän, 10 ja jolla edullisesti on laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 huipun puoli-arvon leveys, joka on 120 cm'1 tai pienempi. Edellä selitetyllä tavalla tehtyä dielekt-ristä posliinia voidaan soveltaa edullisesti resonaattoreihin, joita käytetään mikroaaltojen ja millimetriaaltojen alueilla, dielektrisiin substraatteihin MIC-piirejä varten, dielektrisiin aaltojohtoihin, dielektrisiin antenneihin, ja muihin elektronisiin 15 komponentteihin.

Esimerkki 1

Esillä olevan keksinnön mukaisia näytteitä tehtiin seuraavissa vaiheissa (le) - (5c).

(le) Sekoitettiin vesipitoista liuosta, jossa on harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) ja oksaalihapon vesipitoista liuosta, niin että muodostui ja saostui harvinaisen 20 maametallialkuaineen (Ln) oksalaattia, Suodatuksen jälkeen harvinaisen maametal- li-alkuaineen (Ln) oksalaattisakka johdettiin lämpökäsittelyyn 500 °C:ssa ilma-atmosfäärissä harvinaisen maametallialkuaineen (Ln) oksidin syntetisoimiseksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko oli 10 - 80 nm.

(2c) Al-nitraattia liuotettiin eteeniglykoliin, ja kuivattiin, jolloin tuloksena oleva 25 kiintoaine johdettiin lämpökäsittelyyn 800 °C:ssa ilma-atmosfäärissä AI203:n synte-9 tisoimiseksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 10-80 nm.

CM

x (3c) Vaiheessa (1c) saadun harvinaisen maametallialkuaineen oksidin ja vaiheessa cn (2c) saatu Al203:n sekoitus käsiteltiin kuulamyllyssä ja kalsinoitiin 900 °C:ssa kalin sinoidun jauheen saamiseksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 30 - 90 nm.

CM

o 30 (4c) Sekoitettiin tasaisesti MO (jossa M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti02l joiden kes- ^ kimääräinen hiukkaskoko on alueella 0,8 - 1,5 pm, ja kalsinoitiin lämpötilassa 1100 - 1300 °C, kalsinoidun jauheen muodostamiseksi, jonka keskimääräinen hiukkaskoko oli välillä 3,0 - 6,0 pm.

18 (5c) Punnittiin taulukon 1 mukaisissa suhteissa mangaanikarbonaattia (MnC03), wolframoksidia (W03), niobiumoksidia (Nb205) ja tantaalioksidia (Ta205), joiden keskimääräinen hiukkaskoko oli 1 pm tai pienempi, ja sekoitettiin ne vaiheessa (3c) saadun kalsinoidun jauheen ja vaiheessa (4c) saadun kalsinoidun jauheen kanssa 5 märässä sekoitusprosessissa kuulamyllyssä, jolloin saatiin liete. Kun oli lisätty 5 painoprosenttia sidosainetta, liete fraktionoitiin suihkukuivatusprosessilla. Fraktio-noitu jauhe muokattiin kiekon muotoiseksi noin 1 t/cnr paineen alaisena ennen ras-vanpoistoa. Rasvanpoiston jälkeen esipuriste poltettiin 5-10 tunnin ajan lämpötilassa 1400- 1550 °C ilma-atmosfäärissä.

10 Tällä tavalla saadun sintrattua materiaalia olevan kiekon pinta (päätaso) kiillotettiin, jotta siitä saatiin litteä, ja siihen kohdistettiin ultraäänipuhdistus asetonissa. Kun näyte oli kuivatttu I50°C:ssa tunnin ajan, se mitattiin sylinteriresonanssimenetel-mällä suhteellisen dielektrisyysvakion sr, hyvyysluvun Q ja resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen xr määrittämiseksi, mittaustaajuuksien ollessa 3,5 - 4,5 GHz.

15 Hyvyysluku muunnettiin 1 GHz-arvoksi yhteyden (hyvyysluku) x (mittaustaajuus f) = vakio avulla, joka pätee yleisesti mikroaaltoalueella käytetyille dielektrisille materiaaleille. Resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen xrarvo lämpötiloissa 25 - 85 °C laskettiin ottamalla referenssiksi resonanssitaajuus 25 °C:ssa.

20 Sintrattua materiaalia siis myös työstettiin käyttäen Technoorg Linda.n valmistamaa ioniohennuslaitetta, ja tutkittiin JEOLtn valmistaman transmissioelektronimikro-skoopin JEM2010F avulla ja Noran Instrumentsin EDS-analysaattorin Voyager IV avulla, edellä selitetyistä pääkomponenteista muodostettujen kiteiden, joita oli esillä cm olevan keksinnön mukaisessa dielektrisessä posliinissa, a-AI203:sta, P-Al203:sta ja ^ 25 O-A^C^sta koostuvien kiteiden läsnäolon määrittämiseksi ja raerajakerroksen pak- £ suuden määrittämiseksi. Näistä analyyseistä ja mittauksista saatiin seuraavat tulok- w set (Id) — (5d).

| (Id) Kiteeseen ja kiderakenteeseen sisältyvät alkuaineet määritettiin jokaisen näyl- 0 teen 20 - 40 kidekappaleelle.

LO

CM

£ 30 (2d) kun vaiheessa (Id) määritettyyn kiteeseen sisältyi ainakin yksi aineista handed nainen maametallialkuaine (Ln), AI, M (M tarkoittaa Ca ja/tai Sr) ja Ti, niin kidettä pidettiin edellä selityistä pääkomponenteista muodostuneena kiteenä. Edellä selitetyistä pääkomponenteista muodostunut kide määritettiin rakenteeksi, joka oli aina- 19 kin yksi seuraavista: heksagoninen kide LaA103, heksagoninen kide AlNd03, orto-rombinen kide CaTi03, kuutiollinen kide SrTi03 ja kuutiollinen kide LaTi03.

(3d) Vaiheessa (Id) määritettyä kidettä, jonka kiderakenne käsitti ainakin yhtä aineista α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, pidettiin esillä olevan keksinnön näytteeseen si-5 sältyvänä kiteenä, joka oli ainakin yksi seuraavista: α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203. Siinä tapauksessa, että esillä olevan keksinnön näyte sisälsi kiteen β-Α1203, kiderakenne β-Α1203 tunnistettiin β-ΑΙ203^8ί. joka on määritelty JCPDS-TCDD:n nrona 10-0414. Siinä tapauksessa, että esillä olevan keksinnön näyte sisälsi kiteen Θ-A1203, tämä kiderakenne tunnistettiin 0-Al2O3:ksi, joka on määritelty JCPDS-10 ICDD:n nrona 11-0517. EDS-analyysillä varmennettiin myös, että esillä olevan keksinnön näytteeseen sisältyvät kiteet α-Α1203, β-Α1203 ja 0-Al2O3 sisälsivät suuremman määrän Al:ää ja/tai vähemmän Ti:tä, kuin edellä selitetyistä pääkomponen-teista muodostetut kiteet.

(4d) Vierekkäisten kiteiden välisen raerajakerroksen paksuus mitattiin 10-40 kide-15 kappaleelle, ja mitatuista arvoista otettiin keskiarvo.

(5d) Tutkimalla kiderakenteen määrittämiseksi näytteitä, joissa oli raerajapinta, havaittiin, että raerajapinta käsitti ainakin yhtä aineista SrLaA103, Sr4Ti3O|0, Sr2Ti04, Sr3Al207, SrLa2Ti|40i2. SrAl204, Nd2Ti207 ja SrAl407.

Nämä tulokset on esitetty yhteenvetoina taulukoissa 1 ja 2. Taulukon 1 merkintäta-20 pa, esimerkiksi ”0,2Y«0,8La”, harvinaisten maametallialkuaineiden osuudelle tarkoittaa sitä, että aineita Y ja La sisältyy moolisuhteessa 0,2 : 0,8, ja ’’La” osoittaa että ainetta La käytetään harvinaisena maametallialkuaineena näytteessä. Taulukossa 2 oleva näyte, joka on merkitty 0:11a, on näyte, jonka on havaittu sisältävän kiteen, cvj jossa on ainakin yhtä aineista α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, ja näyte, joka on Hieroi 25 kitty x :llä, on näyte, jossa ei havaittu kidettä, jossa on ainakin yksi aineista a- 5 A1203, β-Α1203 ja 0-Al2O3.

i

(M

Kuten taulukoista 1 ja 2 käy ilmi, esillä olevan keksinnön mukaan valmistetuilla £ näytteillä nro 1 - 48 oli erinomaiset ominaisuudet koskien suhteellista dielektrisyys- o vakiota ar alueella 30 - 48. hyvyysluku ei ollut alle 43000 muunnettuna 1 GHz-ar-

LO

30 voksi, ja erityisesti saatiin niinkin suuri hyvyysluku kuin 46000 tai suurempi, kun er o ei ole alle 40, ja τΓoli rajoissa ± 30 (ppm/°C).

CM

Sen sijaan posliinit (näytteet nro 49 - 56), jotka eivät kuulu esillä olevan keksinnön suoja-alaan, tehtiin seuraavalla tavalla.

20

Harvinaisen maametallialkuaineen oksidin, alumiinioksidin (Al203), kalsiumkarbonaatin (CaCOj), strontiumkarbonaatin (SRCO3) ja titaanioksidin (Ti02) jauheita, joiden keskimääräinen hiukkaskoko oli alueella 3-10 pm, punnittiin suhteissa a, b, c ja d, taulukossa 1 esitetyn moolisuhteen perusteella, ja sekoitettiin puhtaaseen ve-5 teen. Sekoitus johdettiin märkään sekoitusprosessiin ja murskattiin kuulamyllyssä, kunnes keskimääräinen hiukkaskoko pieneni arvoon 1 - 3 pm. Sekoitus kuivattiin ja sen jälkeen se kalsinoitiin 2 tuntia 1200 °C:ssa kalsinoidun jauheen saamiseksi. Tämä kalsinoitu jauhe ja magnaanikarbonaatti (MnCC^), wolframoxidi (WO3), nio-biumoksidi (Nb205) ja tantaalioksidi (Ta205) sekoitettiin taulukon 1 esittämissä pai-10 noprosenttien suhteissa. Puhdasta vettä lisäämällä sekoitus johdettiin märkään sekoitusprosessiin ja kuulamyllyssä tapahtuvaan murskaukseen.

Sidosaineen lisäämisen jälkeen liete fraktionoitiin suihkukuivatusprosessilla. Frak-tionoitu jauhe muovattiin kiekon muotoon noin 1 t/cm2 paineen alaisena ennen ras-vanpoistoa. Esipuristetta poltettiin 5-10 tunnin ajan lämpötilassa 1630 - 1680 °C 15 ilma-atmosfäärissä.

Posliineilla (näytteet nro 49 - 56), jotka eivät kuuluneet esillä olevan keksinnön suoja-alaan, oli raerajakerros, joka oli paksumpi kuin 20 nm, pieni arvo er, pieni hy-vyysluku, ja/tai suuri tf:n itseisarvo.

CM

o

(M

O

(M

X

cc

CL

o m

(M

δ o

CM

21

Μ Ί I I I 1 II I II Ί I I I I I I ΓI II J I Γ M '' I I

O O 11 11 Γ^ι ,S os' OOOOOO — *£>0©0©0©0©0©©©©000©0©0©0 -O a i* ©_ O O O O O^ O © Ολ ©^ © ©^ ©^ ©^ in ©^ ©^ o o o o o o o o o o o o Z 31 o" o o' o' o o o' ©' ©' o'1 o' © o" o" ©' θ' O o’ —Γ o' © o o ©' o” o o' ©' ©' ©"

2 OOOOOOOOO—'ΌΟΟΟΟΟ — r^QCOrslOOOOO^OOOO

— ^ OOOOOOOOOOOOOOJOOOOOOOOOrOOOOOOO D. OOOOOOOOOOOO — — OOOO— ©OOO — ©OOOOO

rS1 ό

S' CO — Ο^ΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟγ'Ίγ'ΊΟΟΓΊΟΓ'-'Ο — O in c ^ Ο Ολ © rn Or o o o q o_ or ©^ ©^ o a o © ©__ Or Or o o © o © O 0^0 2 D; o' — o © © o o' ©' o' o' o or o o o © o' o’ o o © © — Ö o' o' O O O O

o u rorNOOOV^Of-O — Wir-I^O'O'ivO'nin,©—•©ΓΊΦΌ'ΦΓ-ΐνπΟΟ© —

+ + (N — OO^^CNVO^tOOr-fNr^OOOOCNO^tOioOmO·— CT'OtNOO

_d ta o O — oq o © O' oo oq o o — — r-^ — — ooo©ooooco©c--o©oo w ' o' — — — © — — © o' θ' Ö — — — © — — — o — o — o' — — o — —· — — 0000000000000000*^0 — (NOOOfNOOOOOO J? orooor^)OOOm*noo — oooorNOO—— oo m N « omootn o' ό Ol'OOwnovw'iM't^'nWnooin'CNiffw - ^ - N π o so n 'CZ Tt ^ rs ^ m n "a- rn cq ^ cq <q rq -q -q (Λ rq rq -a- cq *q m cm m m rq : o' o’ o' o' o' o'' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' 9 T ~I I 1 "i ’

II rC OOOOOOOOxJ-OOOOOOOmOt^fNOOOOOOOOOO

- v omoot-'OOoomooTfr^r^omorMOO — — t^ot^-ito*AOTt U j <-> -ri-r-'OOf'n—'oom*/~iovOrnrNfNt*AiOr^T— cscnoo—'O·—ifN^tOt^mir) 5 U *t m N m ^ w n t *t m m iq m *t *i m ^ Tf n n if m n w ^ o" o' o' o' o' o' o' o' o'!o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o OOOOOO — OOOOOOOOOOOVOOOO — cn-^-oooooo V, Π 00-^-^0^1^0^0-0^0000^000^0^00(^-00000^1^0 — “ ΟΟΓΟ — CMfNOOOOOr'OOOOr-'Ot^ — Ο(^·00Ο00Γ~ — 0(NO*n < o — γί — — r-i — o o — 0r ~ — o — c o — — o C; — q — <n — — — — o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' _______________________________

_* OOiOOOOCAO.O— lOOO — 000,00000 — rM-tJ-OOOOOUO

Q ΟτΤ-'Ι-^^^Γη'κΟΟ'ίί^ΟΓΝΓ'ΟΟΟΟονΟΟΟΟΟΓ'ΟΟΟΓηΟΟ — o £* ca 150(^-(-^0-10^100^(^^-(^100^01^--0(--00000^---0(--10(-^ c o — r-ι — — r-i — Or o o o. Or — — o__ — o o — — o o — o — rs — — — — ί o' o' o' c' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o'l o' o' o' oi o' ö ! Ο ΟΌΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΌΟΟΟΟΟΟ c\j Q t- oocN^a- — oo q ^ o* ^ n rl M Oh O^ q n q *t o os q μ ττ t-^ σ- >- u ^ 5/3 — o' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o ©" o'! o' — — cm g .2,---------------------------------- 1 ΙΛ /***Ν 0«Π o*^iooooooooooooooooomoino*nu->mo*^ O U ,1? y O Ti- OO Ό O <N T SO;— (0(-00(50^^-51--00^^0 m,*t — (Λ <N — Tf

^ U o' o o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' —' o' o' o' o' o' o' o' O O

X I

£ d -3 ^ 5ε Ό-σε^Λ-α^ 55 ^ 2 55rt«ddd ta O '5 Ξ o 1 δ <λ ZZWZJ?? SS 2 X ΖΖ^-ιωω.-! -) 10 c <s ° °) *o m σ- o* f' έ ^ r3 oo σ\ m ^ oq, σ\ — — £1 '> ω S !?' ® o' o' o' o' o' o o o O 0* o o o <? <? o o o o i_: ηεϊ·ε« s « ύ « 2 i. £ E g -s -ä λ ^ P td τι ^-ό ό

δ X S ·§ > t/ι h-l J jUUZfcw ηιλμ ω O DQmZODZ Z

O c133 (N - B; Ό r| m q - rt -,|« g n K), 3 w T3 N >>- r- — r-i —

c\i « o o o' Z o o' o' o' o' o' o' k o o ui o' O d Q o' o' o' o' o' d d J d J J

I d s v o 3 ^ — (Ν(-Ί^-*ΟΟΓ^00σ.Ο — ΓΊΓΠ'ί-νΊΟΙ-'ΟΟσν© — (Νι-η'ί-ιΟΌΓ-ΟΟΟ-Ο « 5 — — — — — — — — — — CNfSCN(N(N(NCMCM(N(N(--) h _ [ί I I I I I I I | 1 | | I X_ 22 ν. Λ ή 2 Λ

ri.SCoQOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

X 3^00 o o o, o o o o, o o o o. o o o_ O O, O O O O o O, o © Z & o' O ©' o" O o" o" O o" O o"' O o"' o" o" (N o’' θ' θ' θ' o" o" o' o' o' I o' ____Γ -. _______________„__„_ _____ _ ___ ____ r\2/-vOooo — us — — οοοοοοοοοοοοοοοοο© o .3 -ο Ο 0Γ Ο ©^ Ο, Or Or Ο Ο Ο Ο Ο Ο in O Or Or Or O 0.010 o o © ? a o" o o" o" o o" o" o' o o" o" o" — o' o" o' ©r o" o o" o" o" o" o" o" o"

(N Q

Q G-O-OOOO— usOCNOOOOOOUSOr^OOOOOOOO©

£ 'c3 ^ o us CN — Or O Or Or us Tf CN O O — O 5 ©^ O O O O O O O O O

© H o o" o" o" o' — o' o o" o o" or o" o' o" o" o' o" o' o' o" o'1 o" o" o'" ^ "oTo- ususc-^Oscncn — — cNusususoooom© — usoooso© + fO'^-rSOSO^rOOuSCNOUSOOOuS’iJ-OOsO'^- — ©»'Τ — 00 XI ^ 00 © CN Ογ ©_, 00 θ'; Ο^ 0_ QN 0__ Ο», —^ 0> <Ν Ο, ΟΟ Or ©, 00 ©_ t-^ ©, CN ΟΟ ' ' 1 θ' <© o' — — ©' ο — — ο' — — — © © — — ο — — © — ©o' — ο" ------------------------L--- fSOONIi'O-'-'fOOOv'iW^O'iNMiSnOOOOinOOO X1 uso'O--^- — 'Tooasmvsos^i-sot-'sooooo©©©© — οοο Ο — ['•-ΐΐ-Γ'-σνΓ'- — τί-Γ-Γ- — usOr'ScS — ΟΟ — sOcNO©Ot'''-sOOOt--© N m <Ν rs rs rs rs rs„ rs rs, rq rn rs„ ro rs cs cs rs csJ rsj rst is -it rsr ^ o' o’ o' o’ d o' o' o' d o' o' o' o' o' o' d d o' o' d o' d d o' d d

9 I 1 Π B

II d uOusOOOOOsOOuoCSCNCNXrSUSOCN — OOOOOOO© 5 — S' USSOusrS^USOSOsOscsOsOOCNOOCsIOOOOOVSOOOVSrN 2 Q+u-ii-c-.^j-osocsor-usous — us — — — — oscsosooo-sosooor- _2 5 Ο γλ n m n fn m Tt n n n in n q 'ί Tf n m n -t (N ^ cn sf s-_ rn rs ns Λ o' o' o' o' o' o' O o' o' o' o' o' o' o' o' o' o’ o' o' o' o' ο' ο' θ' o' o' ce 3 - w O— — o rs © cn — Or-oooooo — rsrsr--©o©©ous©uso — . r-OTj-OOTt-loO — 00 ri « Μ Π MtVl Ov - ©©©©us©t~-© .fe -3 '"o-ii-oo'^-'^-cNrNroOTroocn - ooo — oo — us o us cn © os *2 t—I CN '—- — —- — — — — — CN —“* —* ’—1 *—- — — O (N O CN O —i O O 5 o' o' o' o' o' o' o' o' d o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' d o' o' .£ ____________________________,__________ 1Λ <u

« — SOOOOOOOOOOVOOO^O — t-OOO — OOOOOOKSO JiC

O OOO — ©©’^©©('-©ΟΟΓ'-ίΝ— CNOsOOOOOuS.rsr-^O __ ri eg i— r^r-of'^·- πν — -tc-o — ίπποοΗβοοιβ — ( — © © 2 c r-j — — —1 — — — — — γν — — —, — — — — — o_. (N q cn © — Or — ®

J o' o' o' o' o' o' o' o' O o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' O

---------------------------!---: O

_ Λ Ο usoOOusooo o! O « os, — Os, O, OS us — 0 — 0 ‘55 csJ Ϊ5 Λ O — — — — — — o' — — — ο' o o o o o o o o' —' o' o' o' o' o' d| <y CSJ 3 3 I nQo usooousooo3 s- u Λ jj — Os, O, © — US 00 Ο © o o u ο Ο Ο Ο Ο Ο o' Ο Ο Ο o' — — — — — — — o' o' o' o' o' —' θ' —' :ce (M - -i- -------------------------------<0 I *- -r 3 *· cc C ^ 9 s e 3 ° «Ν tq. w ^ rq. -¾ s I ti § ? ° ©ο? ϊ -I— )

O ^ J —I d I—J 1-J k-J k-J J kj kJ k-l k-J )—J —I k-J k—i kJkJ^oZoUO Ο Ο O

CN O --.

C d a w o o S p 2 ξ* 9 >>C — (Nf^^tn^hMCvO ^ (Ί nk VI Ό p' 00 O' O --.(NifO Tf ΙΛ ΙΟ >ϊ ^^__**#*#**« ^ 23 o ^ o — vO o r- rn rn in rn 10 — t-·· <n rn so vo rn —_. c? c> o — oc γν >t - o r. r, k "S ** b n w ™ in n vf d - d o' in rn oo o' *—* r-Γ <n d m' o' o-Γ oc ·—· rn d in Ό a N (N --(N '—Mrl(S(M rs fN'(N i ,— 0 Q, I I I I ) , 3 --------------------------------- '3

C I

- — w cooooooooooooooooooooooooooooo© g ?n'a OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO Q >% p OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO *-* E? P'OCMt·" — ooooinMDO—immmr-minor^-moominrnoir-.ooo-CJ'' 1----------J----!------------j—U-

OJ

a p*^ *n_ o oo_ in oo io^ —._ rn r-^ ^ —< (n .—<_ o- oo o oo m © O' © r- ~ ω ιλ ι/Ί >-h t« n d n d oo N m d d d d νΐ n -- o" it n rn d d nf 'ί 'ί K o' I c<3 '3 '7 23 O J3 St >Ί < C 1 .5 ca ^ r , ' ,£Ol

Itf —1 m

:2 O

1 ö o x XOXOOXXOXX XOOXOXOOOOOOXOOOOOO

.2 -s ' is® 1 cd c s ® £ v ca ό a

2 S

n 1 Ö § « U s

* CO

S -¾ 3 © O] O CD CO © "T O © <N rr © ^ o oo nj-_ o_. o, o. o o Or <N on no nf <N oo 2 fc 3 r-' S' <d d o' o' o-Γ rn in' m" ©' o' o' o' nf·' tj-' of o' o' o' o' d o' in o" of ο-' n·' m' d -- - I ", a

Vi

n O

W $ «Co

A > H ON

O i I

CM + m2—lOitOO — 'a-VO'-VOOOOO^OOOOOmmO — fNOrMV1—'OV

I n? O -S o O ©r *n ι-n C © Or O O O © O OJ Of in O in O in © (N O rn 0__ r— 00 ο ο ο — c j£J g_ o' ·—' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' — —' o' o' o' —' (N o' o' o' —'' —' o' o' d o' d d ? 2 £ ~ CM +

X I III

X

°- AS

V?

Om O

O 1 in Υι o ooooor-imoooooooooinooooo-Hooooooo cm ri .£ o o^ o^ o^ o^ o o^ o^ o^ o o o q o in or <n ο_ <n o o o o r- o o o ^ 1^0, o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' T-Γ o' o' o' o' ©' o' o' o' o' o' o' o' δ 1 w O ni

CM M

Q------------------------------- c a u S CJ n JS ±i c —'CSmTfinor^oooo^tNrn^-viot^-ooCTiO—•(Nm'^-vor^oooo 9 >. a rt-.rf,-irt-i«rtP.«n(NN(NM(NMNMCi|n ea ^ H £_11 1 1 M 1 1 M M 11 1 1 1 11 11 ί 11 1 11 1 1 11 24 u SL ιλ m in in © in rn r-ι ^ ^ o >n (N o « Φ m os oo in os tj- o m jj h g m n o oo η Ό ^ fs rs oo (N ό οο" χ1 (N rn ri m" p-T cn os' c-f so O'T so T5 O, cn N m 1 1 (S « —· i—· —* CN — r-t — tnmmmTi-mm I 3 o< 1 1 ' ' 1 1 1 1 1 I S---------------------------- ctf S ai c 00000000000000000000000000 s — 00000000000000000000000000 O ^POOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO — > Miners — — oosor-osoosomoco—' — omr-ommsomoorsi <u ininsoninTl-ininin^r^^Trinsoincio^^-i— — — 'Π

-J

JC________________________ _ω q in oe ^ st os in 10 oo_ «hm h- r|h 0 —, 0 0 n) <n ο πιο π 00 if « w m 00 m" ^ o o' « oi in ^ rl 0 (N in 0’ os (-Γ rn —" 00" t CT3 '3

:cij O

£ -S' -S

5 ea 3 a ·$ * -* •3 % *„ e ig < O «5 H Ö x x x x x x o o o x o x x x X O 0 x x x x x X x x rt

~ CD f C

•X a ® « 1 SE « — 5 ιΛ C3 0 ·£ £ Τ —> C1 O cd d w "Το’ Γ2 Ο 0J 3 s> <υ t; <λ ^ c &* c --------------------- c :0 -β Γ = g 1 g i 0 -!

‘S1 j3 "" X

2 o 3 O O O ^ O (N Cr O CO 00 O 00. "T O O N O O (S| N - Ch O in it 00 - S fc 3 o' o' o' o' d rn o" o' o sd o" so" rs r-i 0 -4 0 of 0 0 so" o r-ϊ d in S -, ^ t) 3 — — m^sommmmm ¢3 — > Q< u E "o «-, :S ΙΛ ;®3 ”

CsJ O Ä1 Ä '« s— ^ f~ 0s ice ω 0 1 I ίΛ m c\] +^20000040^(^0000^0^0^000000000 ’35 , q* O .S O in rs — O —; ©^ O in Tf cn o, o o in 0 q 0 0 0 0 00000 - 3 S— C JO D. °" °" °" ® °Γ ^ 0 o' o' o" o’ —' rn 0 tN © o o' o cd o" o ©" o' o" ö ,3 2 ^ ' 3 -¾

™ + S S

^ ___________________________ -c ‘53 1 g *· cc O * —n rd >1 O = c| ιλ 3 7, 2 000000000000^-0000000000000 0 £ cm ^ ra ,5 <3 q 0^ 0 <0 10 0 0 <0 0 o^ 0^ 0 0^ 0 0 00000000 ω

O O >> te ο ΓΤ :2 -sc CM ^ c 0 0 _· 3 o U <υ — t-E -csinTfin^tsoooio-MmsfiriOtsceoso-rsintinso £j 3 ο1- mmmmmmrnmoTf'i-’it'irTi'^tTtri-’ij-Tj-ininininininin B j™ *** + **** :cö h lz M M M M M 11 11 * 2 25

Esimerkki 2

Harvinaisen maametallialkuaineen alkoksidiliuoksen ja alumiinialkoksidiliuoksen sekoitukseen lisättiin vettä ja alkoksidi hydrolysoitiin, perovskiittityyppisen syntetisoidun materiaali I aikaansaamiseksi, joka koostuu harvinaisen maametallialkuai-5 neen ja alumiinin oksideista, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pienempi. Toisaalta lisättiin vettä kalsiumalkoksidiliuoksen ja/tai strontiumalkoksidi-liuoksen ja titaanialkoksidiliuoksen sekoitukseen, alkoksidin hydrolysoimiseksi, siten perovskiittityyppisen syntetisoidun materiaali II aikaansaamiseksi, joka koostuu kalsiumin ja/tai strontiumin ja titaanin oksideista, joiden keskimääräinen hiukkas-10 koko on 1 pm tai pienempi. Syntetisoitu materiaali I, syntetisoitu materiaali II, mangaanikarbonaatti (MnCOj), vvolframoksidi (WO3), niobiumoksidi (Nb205) ja tantaa-lioksidi (Ta2C>5), joiden keskimääräinen hiukkaskoko on 1 pm tai pienempi, punnittiin taulukon 1 esittämissä suhteissa ja sekoitettiin märkäsekoitusprosessissa kuula-myllyssä, niin että saatiin liete. Kun lietteeseen oli lisätty 5 painoprosenttia si-15 dosainetta fraktionoitiin suihkukuivatusprosessilla. Fraktionoitu jauhe muokattiin kiekon muotoiseksi noin 1 t/cm paineen alaisena ennen rasvanpoistoa. Rasvanpois-ton jälkeen esipuriste poltettiin 5-10 tunnin ajan lämpötilassa 1550 - 1650 °C ilma-atmosfäärissä.

Tällä tavalla saadun sintrattua materiaalia olevan kiekon pinta (päätaso) kiillotettiin, 20 jotta siitä saatiin litteä, ja siihen kohdistettiin ultraäänipuhdistus asetonissa. Kun näyte oli kuivattu 150°C:ssa tunnin ajan, se mitattiin sylinteriresonanssimenetel-mällä suhteellisen dielektrisyysvakion sr, hyvyysluvun Q ja resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen τΓ määrittämiseksi, mittaustaajuuksien ollessa 3,5 - 4.5 GHz. Hyvyysluku muunnettiin 1 GHz-arvoksi yhteyden (hyvyysluku) x (mittaustaajuus f) ^ 25 vakio avulla, joka pätee yleisesti mikroaaltoalueeila käytetyille dielektrisille mateet naaleille. Resonanssitaajuuden lämpötilakertoimen Tf arvo lämpötiloissa 25 - 85 °C

2- laskettiin ottamalla referenssiksi resonanssitaajuus 25 °C:ssa.

9 ™ Sintratun materiaalin Raman-spektri mitattiin laserin aallonpituudella 514,5 nm, e kolminkertaisella monokrometrin asetuksella ja herkkyydellä 0,05 (nA/FS) x 100.

0 30 Havaittiin, että esillä olevan keksinnön suoja-alan puitteissa olevan näytteen laserin cm ramaspektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaittu huipun puoliarvon leveys ei ollut suu- o rempi kuin 120 cm'1, o C\l Nämä tulokset on esitetty yhteenvetona taulukoissa 3 ja 4. Taulukon 3 merkintätapa, esimerkiksi ”0,1 Y*0,9La’\ harvinaisten maametallialkuaineiden osuudelle tarkoittaa 35 sitä, että aineita Y ja La sisältyy moolisuhteessa 0,1 : 0,9.

26

Kuten taulukoista 3 ja 4 ilmenee, näytteillä nro 57 - 104, jotka valmistettiin esillä olevan keksinnön mukaisella metallialkoksimenetelmällä, oli erinomaiset ominaisuudet koskien suhteellista dielektrisyysvakiota sr alueella 30 - 48. hyvyysluku ei ollut alle 43000 muunnettuna 1 GHz-arvoksi, ja erityisesti saatiin niinkin suuri hy-5 vyysluku kuin 46000 tai suurempi, kun sr ei ole alle 40, ja tf oli rajoissa ± 30 (ppm/°C).

Esimerkkinä esillä olevan keksinnön dielektrisen posliinin Raman-spektristä kuvassa 3 esitetään näytteen nro 85 Raman-spektri ja puoliarvonleveys, ja kuvassa 4 esitetään näytteen nro 94 Raman-spektri ja puoliarvon leveys.

10 Posliinit (näytteet nro 105-112), jotka oli tehty alla selitetyllä kalsinointiprosessil-la, ja jotka eivät kuulu esillä olevan keksinnön suoja-alaan, omaavat Raman-spekt-rin alueella 700 - 900 cm'1 huipun puoliarvonleveyden, joka on suurempi kuin 120 cm'1, jolloin niillä on pieni επη arvo, pieni hyvyysluku ja/tai kertoimen tt itseisarvo, joka on yli 30.

15 Kalsinointiprosessi: Harvinaisen maametallialkuaineen oksidin, alumiinioksidin (AI2O3), kalsiumkarbonaatin (CaC03), strontiumkarbonaatin (SRCO3) ja titaanioksidin (Ti02) jauheita punnittiin suhteissa a, b, c ja d, taulukossa 3 esitetyn moolisuh-teen perusteella, ja sekoitettiin puhtaaseen veteen. Sekoitus johdettiin märkään se-koitusprosessiin ja murskattiin kuulamyllyssä, kunnes keskimääräinen hiukkaskoko 20 pieneni arvoon 2 pm tai sen alle. Sekoitus kuivattiin ja sen jälkeen poltettiin 2 tuntia 1200 °C:ssa kalsinoidun jauheen saamiseksi. Tämä kalsinoitu jauhe ja magnaanikar-bonaatti (MnC03), wolframoxidi (W03), niobiumoksidi (Nb205) ja tantaalioksidi (Ta2Os) sekoitettiin taulukon 3 esittämissä painoprosenttien suhteissa. Puhdasta vettä lisäämällä sekoitus johdettiin märkään sekoitusprosessiin ja kuulamyllyssä tapah-c\j 25 tuvaan murskaukseen.

δ cv 2- Sidosaineen lisäämisen jälkeen liete fraktionoitiin suihkukuivatusprosessilla. Frak- ^ tionoitu jauhe muovattiin kiekon muotoon noin 1 t/cm paineen alaisena ennen kuin tehtiin rasvanpoisto. Esipuriste poltettiin 5-10 tunnin ajan lämpötilassa 1630 - £ 1680 °C ilma-atmosfäärissä.

o m cv cv δ o cv 27

ΓΤ^ I I I I I I I II M I 1ΤΠ M II ΓΙ ! I 1' ΓΊΙ II

o 2 _ ooooo—i m »n o o o o © ooo*n©oooo— ooomooo x? o_ o o o o o o o o, © o olo, cd ©^ in © in © «n p. oi © o o © m o © © & ° o o' o' ©" o' o' o'1 o'1 o' o' o' o' o' o' ©' o' o' —' o' o' o' o'l o' o' o' o' o' o' o'

” <W

vr·

O 2,-^ OOOOO — CNtNOOOOOOOmfNinOmOO—<0000000 N.S vO OOOOOO^OOOOOO^O^OO^fNOf^OnJOi—-lOOOOOOOO

2? B,° o' o' o' ©' o' o' o' o' o' o' o' o' ©' o' o' o' o' o' o' o' o' o' ©' o' o' o' o' o' o' o' m 6 ooooooooo —<inoooo—<moootNOooo©inoooo O C -p q O, Ot © O O O O O o Or Or 04 ©^ O O ©^ O O © Or Or rn ©^ O ©. 0_ Or > '3 ^ o' o' o' ©' o' o' o' o' o' o' © o' —' —' o' o' o © —' o' o o' o' —' o o' o' o' o' o' n- n, — ©rt-lo©ooooo©©©oo©oo©inrn©ocNot'-|so — loo ^ ,5 C? ooomrnooooooooooooooooooooooooo ^ o' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' —' o' o' o' o' o' o' o' © ό m<NOcx5inOr-'^o — intN-^-ONONOmmo—'OnoO'otNinoooio

+ + os o p —1_ oo p © q oo oc ©^ © — — O; — — © oo 0 00 0 00 © ©_ 0 © © or w θ' — —' —' © — —' 0' 0' 0' 0' —’ —" —' 0' —' —' —' 0' —0' —' 0' —' —' 0' —' —' —' —' O O 0,0 OOOOOOOOOOOOnO — (NOOOrNOOOOI^-00 in m m ™ Tj-ooinminoco — »noinininn^rNminoovOrooocNOinoooj© O —1 or^ONfNmonmooincNinoomooinf'rN'itO'OO—in — mmooo'i-in 2 <t m n <ί n q m <ί n q i 'f <n to in ^ ^ co p 1© -p <0 p 10 cn p ro 10 10 f-1 0' 0' 0' o' © 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' o" 0' o" 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' p

II OOOOOOOO^OOOOOOOnOt^-OJOONVOOOOOOr^OO

Λ p moo — mo4*—'ΐη<ο©ιηιη©ο4οο<η©ιηο·>—< invovocNino4©inoo4© 0 + υ rt-r~-©rno4©iovo©vc>inoi(o»n©''a' —< rs η U< ιβ — -< n if 0 00 if <λ 5 O m rs m 't (N n <t >n ^'t 'i, in 10 in to p p p n p p p rt; <0 p p in in in 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' 0' ©' 0' 0' ©' 0' 0' ©' ©' 0' 0' 0' 0' 0' 0' ©' 0' 0' 0' 0' ©' ©' 0' m 000000—'©©©oooooooovoooo — oirj-ooooior··- O mm© — 00 — — ό ιλ m r-< m rt· m © m m — tj- <<3- ro o) <0 — o· m o- 13-

Tn _d Γ'©4©οΐοΐθν©ιη'η©θ'ΐηιη©©Γ'ΐηθ' — οο-οοοοογνΟ© — mm O o —« ρ — — Oj. ρ Ο ©^ O © Or — p in p O ©__ — — ©_ 0_ — O — O) O — p p ^ o' o' o' o' o' o' o' 0' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o’ ö o' o' o' o' X 00©000©00 —<000 — OOOOVOOCO — fN^OOOOmr·'· O m©©©©^» — ’©©oimo-ojmomm — ^’rt-moimmoommo-m

H O, — N — — (N — Οκ 0_ θΛ o Or — — O — Or O — — O.1 Or — O — fN ©_ — p — —) o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o'

C\J

TT —.O 0000000000000000000000 0:0 OOOO

o O T. © m oi vo — t" m m ©^ m p 00 ©4 »n m p 00 04 m p ©, >n v© oc in n o in , O — o' ö o o' o' o' o' o' o' o' o' o' o' o" o' o' o' o' o' o' o' 0' o' o' o' —·' o' o o I— 3 s_______________________________ O 3 — 1 « η —. 000000000000000000,000,0,000000 C\1 O a O o m 00 © in m »n —< m tN eo m »n fN 00 m ^ © m ^i· <n in © »n O rj o' o' 0' o' o' o' o' o' o' o' ©' o' o' o' o' o' ©' o' o' o' —' o' o' o' o' o' o' ©' — — j

X

CC ---------------------------------

3 , I

o S>3 3 3ε 33 Ό 3 rt L() .Sag ^ § ΙΛ ZZmZ JzS SS Z Z ZZ J _> ^ c "rt 0 sd - ^ © ft © © « Ä ^ © os ov„ in os, ©. 00 - - — 'S^g ?-9d o' 0' o' o' p - o p © o' o p p p o p o o © O £ C « ? g s s ij ύ i) 3 L S ES 3 ^ >1 >1 £l33 M3 T5

o ”jUUZÄ«^t^cn ω O QQcnZOOZ Z

O----------—---------------U—-.-------- ϋ c - £ £ 3 c in-oo©o — ίΝητΐ·ιηοι>οο©ο — <N en ^-msot^-oo©o — tNn-^inso e :ra ιηιηιηοΌ©Όθ©νο|ΌΐΟιοιν'Γ^ΐ''Γ^ΡΝ^-.Γ'ΓΝ·ΓΝ.ΓΝθοοοοοοοοοοοοο

h jz M 1 1 I 1 M I I 1 M Γ1 M M M M M M

28 O'S-OOOOOOOOOOOO — inOOOOOOOOOOOO τ,sp o o o o o o o, o ooooo^rooooo o o o o o o o ^ ^ ° o o o o o o’ o" o' o" o" o" o' o" —r o —1 o' o o” o” o' o o' o o o" tr, ^ Q, G-OOOOOOOOOOOOO — CSOOOOOOOOOOOO JD '5 ^ O O O O O Or O O. Or O O O 0_ Γ"- O ΙΛ o o o_ O O Ο O O O o 2 ,Ο. o’ o o o o o' o" o o o'" o’ o” o" o" o o" o" o o' o” o” o" o” o” cT o" ~ A OOOO·— ιη-Η^ΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟΟ O C -—- , Cr. c=2 O Or Or O OO^OOOOw^OOO o o o o o o o o ;> 'J3 ^ o" o” o" o" o o" o" o'1 o" o” o" o —o o' o o” o" o" o" o' o o' o’ o o ^ Cl

<n A

O c '—' OOOO—“'/'NOrSOOOOOOinOrlOOOOOOOO© c '3 ^ rs —o or o o o tr or or —;i o. o or o q_ o^ or Or Or o^ or S a —* o o o" o o o" o o” o" o' o" o” o" o’ o' o” o" o” o" o’ o" o" o" o" o" :© ol^^^OvDOrnOrscvlorsinmttiro—'O—'loooooo "9 9o,4'rnovo'!tooirirsomoooiri'^-ooNOTj·'—— oo t + on o\ o oo o o o o Or o^ ™ o r-^ rs o. oo o o oo o r-- os es oo w W o'’ o“ ö - —' o” o" — —” o' —r —Γ —' o' o" —’’ — o —<—r o' —o” o” — o' ir^omooo-Too^mior^tNmoooooknooo JT> OsNOONOONOONrHfTOst-^'ίσιΝΜΟ'^'ΛτΙ-ιηΐΛ^ΐΛ^'Οιπη

O TlM-MM^-iitMMNOOt^tSa-^NOOOOOOOOM

ί~~| m m N fn n n n m m m Tf m m n n ti m fl· ri tn n T w

___________1______1___L__J____ s I l < o 7

Il ,¾ ΟΟνΟΟΟΟΓΝσ'Γ'^ΟΟνΟίη'Λ^Γ'ηΟΟΟΟΟΟΟΟΟ « —,'ν ,—.t-h—lOOONO-rtfrtrt-oort-^ior-rrtr-^i/irsmmominvior·' -o U + omooOOOO — ooOOOrs'n'-'rS'— — orsooNc^ooor^ 2 5 0 nnmmm’t'innflnmm'i’imfnittN'ttN'i'inn o' o” o” o' o” o' o*' or o” o" o" o" o” o' o” o” o” o” o' o" o' o" o' o" o” o" ^ _^___________________________ :§

Tj osomoorn^rs — m^roooirooooor^o^-oinrsvooo <n —J —; — (N — — ^ ^ 1—r 5. ~ ; rs ~ ^ *—r —^ —H ^ o rs o —t o —„ O o ^ ^ ci o· o' o" o o’ o'1 o" or o" o o o" o' o" o o" o" o" o' o o o" o" o o' e * inrsr^-H^rsro^^rsor^-^ieiinot^-oooooooomo rt O m m in r- ιλ o « ors^ounrsr'Or^rt'W'i^^o — m o oo rs m > in cuomoor^-it—i—rs—irrivooOTtrsoorsrN.oooor^ooin v e es — — —r — — — —r —· rs —^ — *— —r —r — —; —r o — o rs o —^ — -r J o" o or o' o' o" o or o' o” o" o" o" o o' o" o” o o' o" o' o' o" o" o” o' :rt c\j rp __ ζ/5 IT o, C) O^OOOOOOO qj o ^ y Tl ON ~ o ©„ or VO o o - o _ txl u en ^ o — — o — — o' — — — o" o o o o o o o o” o" o” o” —Γ o" o" o" -3 1 _.

I- 3 3 ? S n Λ —ooooooo·^ <M C sQ - o o o «„ o o o o .¾ T- CJ^rt^OO^OOOOOOO^ — r- — — I^^O — — OO^H—> X '5 CL 3 *

s = 11i s s äj>- I

SI M .S a % 5 S “»- 5 1 T- — r* a ö ° Ξ p

(—1 CiSSpCJ

O m n ,£ Q ω 2 rt C\1 ^Srt^njco^cacgoJrtcflrtrtnJiTjrtaJnjtarj^ 0\ 25 <u Ό rt- so ^ E 2!nJj2:juJjjjjjjhJJ-ij»j-j>-o2oUooö o O--------—--------------------- -3, (U u

J3 £ O

3 ξ> 5 r-'Oooo^-cNr*‘’i’«tf-ir)Vor''OooNO’^iNm^fiQXP;X2;0^,r'J >» Λ 00 00 00OvOO0NO0v0N0NC>OOOOOO2S222^ — ZZ :Λ H1 ^ | | I _| — # ^ # # * | » * 2 29 o <— %2 <* VO^ ^ ^ ^ ·—* OO^ t-^ 00^ rn 00 OS SOSOOO^O — oc-r-oooor^o S H COr^F—'r^^f^OCNOsOsOS^^^SO^Os^^CNiNOO^^ (sf O* cn tn OO Ό CX<NiN '^(NN(N(N (N CN'(N > ' 3 a ' 1 ' 1 3 ΪΛ-------------------------------—---—---- c3 S « oooooooooooooooooooooooooooooo p >,o oooooooooooooooooooooooooooooo

g ;n > OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

*J ? b «1 ™ ί Φ r- ClNOOOrnNOC?NCS''i'‘nrnr'-inNO--t~-~inOOTr>nEnONOOOOOOt3N

Έ *-* _*!______________________________ _ω EU 1 g rn in rs <n in o^ in rn no On Or in ——- no no oo ^ o o N Ό n- no on — es o m l—* ω no" no' ci o" o" ci i—i Tt o\ on C' oo no oi oc o" no" ci —Γ r-i m" in ci on oi ci no in no" o" v>

>, ,1 I

EU

>

EU

E

O ,— u“_ NOmoC'ONinONC'O'C'— NOooctc-NOoo^omESO^mc-ciinooii-oo .2 c c-c-c-C'NOLnC'C-ONf-c-NOOEXiOoc-C'NONONONOC-NOr-'iONC.C'C-NOC' "5 w 3 a,

i«j s« :« HS kS Wi :<3 :3 :rt meJ ;c3 :« :c3 :cS ‘.CO HS HS '.<S :t3 HS :CS ’-3 ;<S HS ;tS :cS ‘-rt ;CS :tS

εεεεεδεΕεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεε

;Crt DDDiDDiU^DUU'UDCJliiDliWiLitUaJliCJWo’SuQJ^^'S

3 (-4—t-4—>-4—IS—I S—I s—I -H- *-* S—»s—> W S—»

33 GGGGGPCCGGGGGCGGGeeGGGGGcGGGGC

0 ιι<υα)υιυιυΐ)4>ΐί4)<υ4>οουοΐ)ΐυθΕυι>ι>ωιυ(υΐί(υΐ)ΐυ!υ 1 s ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε ε pii C tfl ¢/1 (/1 (Λ Λ ’w 53 Λ Μ W 'vl W W 73 ’w « W ’w ’ίή ’« 'tfl ’w ‘135 « ’ifl '55 *53 tA ' A ' Σλ ir « oooooooooooooooooooooooooooooo I c 2 2 2¾ g ra g .2 .2 2 .2 .2 .2 2 ^ .2 2 2 2 ^ "c3 2 "ϋΙ "2 "cs "ε 1 ooi)i)(uoajaj(U(uaji>EUO(uaj(DOO(D(uoii)oojoaji)oaj 2 _ΆΆ^ΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆΆ X V.

£ o O S(? O ^ H ej' ii + t, SlcO SOO ΜίΛΝΟ-ΜΛΟΟΟΟΌΟηΟΟπ φ·(Ν Π^Ο ΝΌ^«Ό CNJ g C ·5 0_ O O m, cn ο ο ο Ο O O o rs o c-_ —< rn o <χ O cn o rn o^ ™ in o o o T— c i1 S O O O O o' o o" O Ö o" o” o” — y-Z o" O O ci ci o" O o" —i y-ϊ o o o or o" o" 8 s“ w » + o-------------------------------

-¾ G

u s EU n

— ti »-I c-oooNO^dmTfmNDC'Oooo—'rsm^j-inNDC-oooNO—EtNcn-itinNO

S in G mininNOvDNONOONONOiONDNCic-C'C'C'C'C-c-c-C'C-ooooooooESOoooo

e IS

h p 111111111111111111111111111111 30 u ίο η γλ ro (N oo •'T, ''T, * r| vo Or O in O m en r- in o vo U ** c >Λ n M 00 Μ Γ' OJ OO rn O (N oo" 5\" (N ^ r*-T \o ~~ irT rr in' ON οί VO T3 Q, Γ·) OJfN1 1 Γ··) CN »—1 (N <—1 Μι-ιη^·ι*ΐΑ·^(ηί

3 Qj 1 1 11 I I I I I

3 ------------------------------ 'rt E ^ οοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοο p >, Q oooooooooooooooooooooooooo 5 >,> oooooooooooooooooooooooooo £;bO(N'i-^-0'>ooo^-0'-^r^r^^-~'(Nrn<^it^-ooOLomioOtN wpS'^’OOOinvort'insommr-Tt'vi-iniOinoort· — _ „_i _ .2 td 1-, +-* _____________________________ -¾ "Ö3 S u* r| Or <N in —_ cc γλ vo vo, os .n o t"- cn o, r^· os © © in in u ω rn οό rt- so o' rf σ-Γ sd rt" oo o* r-f c*-T in in r-ί m ro sd ri os se" ro" —Γ ro" ac rororortrtroro-rtrtrortrortrorororororortrsjrororororo —---------------------------

ΙΛ C

so rt u rt J2 rt ea ra f C 13 "5 rt «

O ^ .¾ .ti 1 .-p B

> — C Ö C 3 b — moosoooinrNOrt·'—ov'— oommoo — -^oGCooooK en .Se iovoint'-int''-sDvor^r-'-rtoot'"t-'--©i©rtooro-p''prorttnso';r _ O > > >, :0

3 C

CL, UJ ω UJ e ______ 55 ;rt :rt :rt :rt :rt :rt :rt rt rt rt rt rt :rt rt rt rt rt rt

E E E S J E S E E E S E J 6 E B E 6 JS

;{M QJ tU <J "o O ”g "£> TJ Ci (D 1> Ί) <L> "ΐ> "Ö3 r-

^ j -I ^ ^ ^ ^ -φ^ ^ ^ ^ -f J ^ M

1) <U OJ <l> <U <L> O U U <L> li 4) <1> 4> <L· ^ :c^ i(3 Cd X SSSSSSSSSSSSSSSSSSSESEEEEE > ω EEEEEEEEEEEEEEEEEEääiiäSJiSö o § rt p 'tn 'en ’en "rt "tn ’en ’K ’en '55 '« '55 'n ‘S '3 '3 ’« « 'S u U ö u ϋ, υ ϋ u “ 1- "i o o o o o o o o o o o o o o o o o o -E .s .5 -5 .5 .5 .s .5 S3 rt ’rt'rt'rt’rtri’rtrt'rt'rtrt^'rt’rt'rt’rt'rt'rt'rt'p'p'p’p'p'p'p'p J3 , ^ ^ *_-- _—* ’J-J _« « -J—< 1^—H -J-4 OOQOOOOO ^ o 1/3 s | 3 s 1 a 1 3 1 11 3 s « b « «' m « ’3 « 3 w rt X ^ , ω ^ O * y s* no ° o ^ - ·3

L{5 S + «sOoOOO(NO-NmOOOOCNC^-inOmOOOOOOOOO

<M 3 ,-R1 0·Β omtN^-O'—'ooinorsioorsjininoooooooooo h n I f 1 3 rrrrv^rsn^r-r-f^re^rsr^csisrc-fr. r r#· (Li £! ^ C^S— OOOOOOOOOOO^tNO — oooooooooo p o .£. 5 2: ^ ^ o O Λ ^ 3

^ B

O —

-¾ C <-T

^ JJ u

3 ω O D

— SS r^oooo^rsmrt^inOt^oocTvO^rsjmrt-invoir^ooONO'— n) ti 3 C OOOOOOOvOvOvO'OsOsONOvOO'OOOOOOOOOO'— i— —i μ 2 ******** ^ 31

Esimerkki 3

Zirkoniumalkoksidiliuoksen, titaanialkoksidiliuoksen ja tina-alkoksidiliuoksen sekoitukseen lisättiin vettä alkoksidin hydrolysoimiseksi, syntetisoidun materiaalin III aikaansaamiseksi, joka koostuu zirkoniumin, titaanin ja tinan oksideista, joiden kes-5 kimääräinen hiukkaskoko oli 0,5 μηι tai pienempi. Syntetisoitu materiaali III tehtiin koostumuksessa, jossa Ti02:n moolisuhde oli alueella 0,30 - 0,60, Zr02;n mooli-suhde oli alueella 0,25 - 0,60, ja Sn02:n moolisuhde oli alueella 0,025 - 0.20.

Kun syntetisoituun materiaaliin III oli lisätty 3-10 painoprosenttia sidosainetta. materiaali III dehydratoitiin ja rakeistettiin suihkukuivatusprosessilla. Rakeistettu 10 jauhe muovattiin haluttuun muotoon painemuotoilumenetelmällä ja poltettiin 5-10 h lämpötilassa 1300 - 1600 °C, esillä olevan keksinnön mukaisen dielektrisen posliinin muodostamiseksi,

Havaittiin, että esillä olevan keksinnön mukaisen dielektrisen materiaalin laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaitun huipun puoliarvon leveydeksi saa-15 tiin enintään 120 cm'1, joka osoittaa hyviä dielektrisiä ominaisuuksia, kuten hyvyys-luku joka on vähintään 43 000 suhteellisen dielektrisyysvakion er ollessa alueella 30 - 48, erityisesti niinkin korkea hyvyysluku kuin 46 000 tai suurempi, kun cr on vähintään 40.

Toisaalta tehtiin posliineja kalsinointiprosessilla, jota selitetään alla vertailuesimer-20 kissä.

Titaanioksidin (Ti02), zirkoniumoksidin (Zr02) ja tinaoksidin (Sn02) jauheita punnittiin moolisuhteissa 0,30 - 0,60 Ti02:a, 0,25 -0,60 Zr02:a ja 0,025 - 0,20 Sn02:a, ja sekoitettiin puhtaan veden kanssa, jota niihin lisättiin. Sekoitus johdettiin märkään sekoitusprosessiin ja murskattiin kuulamyllyssä, kunnes keskimääräinen hiuk-25 kaskoko pieneni arvoon 2 pm tai sen alle. Sekoitus kuivattiin ja sen jälkeen se kal- c3 sinoitiin tunnin ajan 1100 °C:ssa, kalsinoidun jauheen saamiseksi. Tämä kalsinoitu i o jauhe sekoitettiin siihen lisätyn puhtaan veden kanssa, ja se johdettiin märkään se- koitusprosessiin kuulamyllyssä. Kun lietteeseen oli lisätty sidosainetta, liete fraktio- x noitiin suihkukuivatusprosessilla. Fraktionoitu jauhe muovattiin kiekon muotoon 30 noin 1 t/cm2 paineen alaisena ennen kuin tehtiin rasvanpoisto. Rasvanpoiston jäl- S keen esipuristetta poltettiin 5-10 tunnin ajan lämpötilassa 1300 - 1600 °C ilma-at- ^ mosfäärissä.

o o ^ Tämän vertailuesimerkin mukainen dielektrinen materiaali osoitti, että laserin Ra man-spektrin alueella 700 - 900 cm"1 huipun puoliarvon leveys oli suurempi kuin 35 120 cm'1, hyvyysluku oli pienempi kuin 40000 suhteellisen dielektrisyysarvon er ol lessa alueella 30 - 48, ja/tai kertoimen Xf itseisarvon ollessa yli 30.

Claims

1. Dielektrinen posliini, tunnettu siitä, että se käsittää monikiteistä materiaalia, jonka pääkomponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin erästä harvinaista maametallialkuainetta (Ln), Al:ää, M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä

5 Ca ja Sr) ja Ti:tä metallialkuaineina, jolloin raerajakerroksen paksuus on 20 nm tai pienempi, ja että ainakin osa Al-oksidista sisältyy kidemuodossa, joka käsittää ainakin yhtä valittua seuraavista: α-Α1203, β-Α1203 ja Θ-Α1203, ja siinä tapauksessa että oksidien koostumuskaava on muotoa 10 aLn20x»bAl203»cM0»dTi02 (3 < x < 4), moolisuhteet a, b, c ja d täyttävät seuraa-vat ehdot: 0,056 <a< 0,214; 0,056 <b< 0,214; 0,286 < c < 0,500: 15 0,230 <d< 0,470; ja a+b+c+d= 1.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen dielektrinen posliini, tunnettu siitä, että se sisältää ainakin yhtä metallialkuaineista Mn, W, Nb ja Ta kokonaismäärästä 0,01 -3 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb205 ja Ta205 perusteella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen dielektrinen posliini, tunnettu siitä, että pää komponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin erästä harvinaista maametal-lia (Ln), Al:ää M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä Ca ja Sr) ja Ti:tä me-^ tallialkuaineina, ja laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaittu huipun cm puoliarvon leveys on 120 cm'1 tai pienempi, o ^ 25 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen dielektrinen posliini, tunnettu siitä, että pää- ^ komponentti käsittää oksideja, jotka sisältävät ainakin harvinaista maametallia (Ln), £ Al:ää, M:ää (M edustaa ainakin yhtä valittua ryhmästä Ca ja Sr) ja Ti:tä metallial- o kuaineina, laserin Raman-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaittu huipun puoliar- cu von leveys on 120 cm'1 tai pienempi; ja ainakin yhtä metallialkuaineista Mn, W, Nb o 30 ja Ta kokonaismäärästä 0,01 - 3 painoprosenttia yhdisteiden Mn02, W03, Nb205 ja CM Ta205 perusteella.

5. Dielektrinen posliini, tunnettu siitä, että se pääkomponentteina käsittää oksideja, jotka sisältävät metallialkuaineena ainakin Ti:tä, Zr:ää ja Sn:ää, ja laserin Ra-man-spektrin alueella 700 - 900 cm'1 havaittu huipun puoliarvon leveys on 120 cm'1 tai pienempi, ja että siinä tapauksessa että oksidien koostumuskaava on 5 muotoa hTiCk^iZrCk^jSriCk, moolisuhteet h, i ja j täyttävät seuraavat ehdot: 0,30 <h< 0,60; 0,25 < i < 0,60; 0,025 < j < 0,20; ja h + i + j = 1.

6. Dielektrinen resonaattori, tunnettu siitä, että se käsittää jonkin patenttivaati muksen 1 - 5 mukaista dielektristä posliinia sijoitettuna tulo- ja lähtöliitäntöjen väliin toiminnallisen sähkömagneettisen kytkennän aikaansaamiseksi C\J δ (M i δ i (M X en CL O m (M (M δ o (M