JPH10223045A - 電圧変動誘電性同調用強誘電性セラミック−ポリマー複合材の製造方法 - Google Patents

電圧変動誘電性同調用強誘電性セラミック−ポリマー複合材の製造方法

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JPH10223045A
JPH10223045A JP9232629A JP23262997A JPH10223045A JP H10223045 A JPH10223045 A JP H10223045A JP 9232629 A JP9232629 A JP 9232629A JP 23262997 A JP23262997 A JP 23262997A JP H10223045 A JPH10223045 A JP H10223045A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電子走査アンテナ製造用の電圧変動誘電性強誘
電性(又は常誘電性)セラミック−ポリマ複合材の製造
方法、アンテナ、部品の製造方法を提供する。 【解決手段】多結晶質強誘電性粉末、すなわち強誘電性
ペロブスカイト、例えばバリウムストロンチウムチタネ
ートを準備する。ついで、この粉末、結合材および充填
材を水中で混合して、スラリーを形成する。ついでこの
粉末−結合材−充填材スラリーを乾燥する。乾燥粉末−
結合材−充填材スラリーを粒状化する。この粒状化粉末
−結合材−充填材をダイ中にプレスする。ついで結合材
と充填材をバーンナウトして、脆性多孔質灰様構造を形
成する。ついで多孔質構造を焼結して、多孔質セラミッ
ク部分を形成する。ついで多孔質セラミック部分を機械
加工してタイルにする。ついで、機械加工された多孔質
タイルを、マイクロ波特性についてテストしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧変動誘電性を
有する強誘電性(あるいは常誘電性)セラミック−ポリ
マー複合材に関する。より詳しくは、強誘電性粉末の溶
解−ゲル化合成、溶解−ゲル化あるいはカーボネートに
由来する強誘電性粉末を用いる多孔質セラミック加工処
理、およびポリマー浸透の組合わせを用いる、このよう
な複合材の調製方法、およびこの複合材を用いた構造の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電圧変動誘電性材料とは、比誘電率ε´
の実部が、材料への加電圧(あるいは電場)に応じて変
化するような材料である。連続横断スタブ電子走査アン
テナは、電圧変動誘電性材料から製造しうる。本発明の
譲受人に譲渡された米国特許第5,443,746号
は、同調可能な、溶解−ゲル化に由来するエーロゲル強
誘電性複合材について開示している。この複合材は、電
圧変動誘電性材料としての使用のために開発されたもの
である。この発明は、電圧変動誘電性材料用としての性
能が実質的に改良されているが、特別な製造方法を用い
なければならないという欠点があった。
【0003】マイクロ波周波数における電子走査アンテ
ナ用に、電圧変動誘電性を有する強誘電性セラミックを
用いることは、適切に製造された材料が無いことから不
可能であった。電圧変動誘電性とは、加電圧バイアスか
ら生じる電場に誘導された実際の誘電率あるいは実際の
屈折率における変化のことを言う。100KHz〜12
GHzの範囲の周波数における電子走査アンテナ用とし
て必要な特性は、50またはそれ以下の実際の低誘電
率、0.010かそれ以下の低いロスタンジェント、8
0,000V/cmまたはそれ以下の最大加電場で、
0.5またはそれ以下の屈折率における大きな電場誘導
変化、90,000V/cmより大きい高絶縁破壊強
度、および2%rmsより小さい誘電率における空間変
動、すなわち98%rmsより大きい材料の均質性など
である。さらには、屈折率における電場誘導変化は、5
0μsec以内でなければならず、ヒステリシスを示し
てはならない。前記要件を満たす電圧変動誘電性材料の
存在はまだ知られていない。
【0004】電圧変動誘電性を有する材料を提供する先
行技術には、6つの方法があるが、これらはどれも10
0KHz〜12GHzの電子走査アンテナ用として完全
に満足すべきものではなかった。6つの方法のうち5つ
は、2相複合材の調製に関している。この複合材におい
て、1つの相は強誘電性セラミック、例えばバリウムス
トロンチウムチタネート(Bax Sr1-x TiO3 (こ
こにおいて0<x<1である))であり、2つ目の層は
該マイクロ波周波数において低誘電損失のセラミックま
たはポリマー充填材である。強誘電相は、複合材に電圧
変動誘電性を与える。単一相の高密度強誘電性材料を用
いることはできない。これは、これらの実際の誘電率が
要求値を大幅に超えるからである。
【0005】第6の方法は、液体結晶質材料の調製方法
に関している。液体結晶質材料は低い実際の誘電率とい
う要件に合致し、低損失という要件にほぼ合致している
が、50μsecという許容スイッチング時間内での十
分に大きな電圧変動誘電性応答は生じない。液体結晶質
材料は、100KHz〜12GHzの電子走査アンテナ
用に用いることはできない。
【0006】強誘電性セラミック相を含む複合材をベー
スとする5つの方法は、複合材中の2相の結合性の次元
の数に従って分類することができる。スポンジのような
開放孔構造の複合材は、3−3結合性複合材であると言
われている。すなわち2つの相のどちらも3つの次元全
部において結合している。1−3結合性複合材は、1つ
の相が一次元に沿って結合しており、2つ目の相が3つ
の次元すべてにおいて結合している。例えば、一列の整
列ロッドまたはカラムが適切なマトリクスに分散されて
いる。0−3結合性複合材は、1つの相が完全に切断さ
れており、2つ目の相が3つの次元すべてにおいて結合
されている。ポリマーマトリクス中に分散された強誘電
性粉末は、0−3結合性複合材の一例である。2−2結
合性複合材は、各相が2つの次元において結合してい
る。すなわち2つの相の交互層を有する積層構造であ
る。
【0007】マイクロ波電圧変動誘電性材料を調製する
ために開発された5つの方法のうち、最初の2つは3−
3結合性複合材であり、3つ目は1−3結合性複合材で
あり、4つ目は0−3結合性複合材であり、5つ目は2
−2結合性複合材である。2つの3−3結合性複合材
は、さらに2つの相の性質に特徴がある。最初の3−3
結合性複合材は、強誘電性セラミック−ポリマー(例え
ばテフロン)複合材であり、2つ目は強誘電性セラミッ
ク−酸化物セラミック(例えばアルミナ)複合材であ
る。
【0008】これまで調製されていた3−3結合性強誘
電性セラミック−ポリマー複合材および強誘電性セラミ
ック−酸化物セラミック複合材は、低ロスタンジェン
ト、屈折率における大きな電場誘導変化、および誘電率
における低空間変動に関する要件に合致しない。これら
の混合材が不完全であることにはいくつかの理由があ
る。大きな理由の1つは、98%に満たない純度の比較
的不純な出発物質の使用である。その他の理由には、複
合材から湿度を遠ざけることに対して十分な注意を払わ
ないこと、100KHz〜12GHzの範囲の周波数に
おいて、電磁放射の散乱閾値を超える細孔サイズの多孔
質強誘電性セラミック相に、均質なマイクロ構造が得ら
れないこと、操作周波数でロスタンジェントが高すぎる
ポリマーまたは酸化物セラミック相を選択すること、ポ
リマーの多孔質強誘電性セラミックへの不完全な浸透、
50またはそれ以下の低い実際の誘電率を得るのに必要
な高い(>70%)多孔度における強誘電性セラミック
相の不完全な結合性などがある。強誘電性セラミック相
がさらに切断されると、加電場はさらに低い誘電充填相
に動いて行く。このことは、複合材の屈折率における電
場誘導変化を減らす。従って、少なくとも屈折率におけ
る電場誘導変化をいくらかでも得るためには電場を増加
させなければならない。従ってこのように電場を増加さ
せると、誘電破壊を生じるリスクが増す。結論として、
マイクロ波電子走査アンテナ用としての要件を満たすよ
うな3−3結合性強誘電性セラミック−ポリマーまたは
強誘電性セラミック−酸化物セラミック複合材を調製す
る方法は、まだ開発されていないことになる。
【0009】1−3結合性強誘電性セラミック−充填材
複合材も、現在まだ調製されてはいない。これらの複合
材を調製する試みはなされたことがある。この試みにお
いては、加電場は結合強誘電性相の単軸に沿うように向
けられている。例えば、多孔質シリカガラスをバリウム
ストロンチウムチタネートスラリーで埋めてもうまく行
かないことが分った。その理由は、スラリーの表面張力
が細孔を完全に充たすのを妨げるからである。現在調製
されている1−3結合性複合材についてのもう1つの問
題は、細孔直径が比較的大きいことである。このことか
ら、散乱などによって、これの性能が約5GHzより小
さい周波数に制限される。従って、100KHz〜12
GHzの電子走査アンテナ適用要件を満たす、1−3結
合性強誘電性セラミック−充填材複合材を調製する方法
は、まだ開発されていない。
【0010】現在までに調製されている0−3結合性強
誘電性セラミック−充填材複合材は、実際の誘電率およ
びロスタンジェントの要件を満たすことにおいて、いく
らか成功しているが、屈折率における電場誘導変化要
件、および実際の誘電率の空間変化要件は満たしていな
い。複合材における強誘電性セラミック相の極端に低い
結合性は、電圧変動誘電性応答を非常に低い値に制限す
る。さらには、複合材についての実際の誘電率の空間変
動は調整が難しい。これは、強誘電性粉末が、さらに低
密度の充填材相から分離する傾向があるからである。従
って、100KHz〜12GHzの電子走査アンテナ適
用要件を満たす、0−3強誘電性セラミック−充填材複
合材を調製する方法は、まだ開発されていない。
【0011】現在、2−2結合性強誘電性セラミック−
充填材複合材はまだ調製されていない。もしも加電場
が、層に対して垂直に向けられているならば、直列のコ
ンデンサ層を一度分析するだけで、電圧変動誘電性応答
は事実上存在しないことが分る。加電場が層に対して平
行に向けられているならば、平行なコンデンサ層を一度
分析するだけで、電圧変動誘電性応答はかなり大きいこ
ともありうることが分る。しかしながら、ロスタンジェ
ント、実際の誘電率、実際の誘電率における空間変動
は、2−2結合性複合材の平行電場配列に許容されるも
のより高い。従って、100KHz〜12GHzの電子
走査アンテナ適用要件を満たす、2−2強誘電性セラミ
ック−充填材複合材を調製する方法は、まだ開発されて
いない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従って、電子走査アン
テナを製造する場合に用いるための電圧変動誘電性を有
する強誘電性(あるいは常誘電性)セラミック−ポリマ
ー複合材の製造方法、およびこのようなアンテナおよび
これらの部品の製造方法を提供することが、本発明の目
的である。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的およびその他の
目的を達成するために、本発明は、電圧変動誘電性を有
する多孔質セラミック−ポリマー複合材の製造方法を提
供する。多結晶質強誘電性粉末、例えば強誘電性ペロブ
スカイト、例えばバリウムストロンチウムチタネートを
準備する。ついでこの粉末、結合材、および充填材を水
中で混合してスラリーを形成する。ついで、この粉末−
結合材―充填材スラリーを乾燥する。この乾燥粉末−結
合材―充填材スラリーを粒状化する。粒状化粉末−結合
材―充填材をダイでプレスする。ついで結合材と充填材
をバーンナウト(burn-out)して、多孔質構造を形成す
る。ついでこの多孔質構造を焼結して、多孔質セラミッ
ク部分を形成する。ついで多孔質セラミック部分を機械
加工して、タイルにする。ついで機械加工された多孔質
タイルについて、マイクロ波特性テストを行なってもよ
い。
【0014】連続横断スタブ電子走査アンテナへの使用
のためのサブアパチャー(subaperture) ・ブランクを備
える多孔質強誘電性セラミック−ポリマー複合材タイル
の製造方法をも提供する。多孔質タイルを準備する。多
数の多孔質タイルを含む取付け具を組立ててサブアパチ
ャーを形成する。ついで多孔質タイルのアセンブリに、
ポリマー先駆物質を浸透させる。浸透多孔質タイルのア
センブリを硬化させる。ついでこの硬化アセンブリを機
械加工して、予め決められた平面度にする。ついでこの
アセンブリのスタブ表面を金属化する。ついでこの金属
化スタブ表面を支持板に接着させる。次にアセンブリの
裏面を金属化する。ついで十分に金属化されたアセンブ
リにテストを実施してもよい。
【0015】複合材タイルから連続横断スタブ電子走査
アンテナ板またはサブアパチャーの製造方法も提供され
る。支持板に接着されるサブアパチャーアセンブリを準
備する。サブアパチャーアセンブリの裏面を機械加工す
る。ついでサブアパチャーアセンブリの裏面を金属化す
る。ついでサブアパチャーアセンブリの裏面をコールド
板に接着させる。サブアパチャーアセンブリのスタブ表
面を機械加工する。ついで負荷物(loads)をサブ
アパチャーアセンブリへ接着させる。サブアパチャーア
センブリのスタブ表面を金属化する。ついでスタブの上
部表面をラップする。ついで上層(superstrate )をサ
ブアパチャーに接着させる。ついで上層を機械加工す
る。ついでアンテナ板に対して、受入テストを実施して
もよい。
【0016】本発明の強誘電性セラミック−ポリマー複
合材料は、マイクロ波周波数で操作される電子操作アン
テナに要求される特性の独特な組合わせを備えている。
このような特性には、加電圧へのε´の大きな依存性
(すなわち大きな誘電同調性)、低いロスタンジェン
ト、50より小さいε´が含まれている。本発明には、
焼結セラミック/ポリマー複合材の単純な低コスト粉末
製造方法が用いられている。本発明は、連続横断スタブ
電子走査アンテナへの使用に必要な誘電性を有する複合
材料を提供する。
【0017】本発明が提供する製造方法は、下記を特徴
とする:1)低損失強誘電性バリウムストロンチウムチ
タネート組成物の配合、2)溶解−ゲル化またはカーボ
ネートに由来する原料の合成、3)結合材と不安定相充
填材との同時粉砕、4)高い多孔質結合のバリウムスト
ロンチウムチタネートセラミック構造を得るための充填
材および結合材のバーンナウト、5)低誘電損失ポリマ
ーでの浸透、6)接着剤接着、機械加工、7)金属化、
および8)完全な連続横断スタブ電子走査アンテナアパ
チャーの組立ておよびテスト。全製造工程、および個々
の工程のいくつかが、電圧変動誘電性材料の新規製造方
法を構成する。
【0018】本発明の譲受人によって開発された連続横
断スタブ電子走査アンテナには、能動(active)
走査用の電圧変動誘導性材料が必要である。この電圧変
動誘導材料は、加電圧へのε´の大きな依存性(すなわ
ち大きな誘電同調性)、低いロスタンジェント、50よ
り小さいε´を含む特性の独特な組合わせを備えていな
ければならない。ここに記載された発明のほかには、前
記特性を有する電圧変動誘電性材料が存在することは知
られていない。
【0019】本発明は、8〜12GHzの周波数帯で操
作される連続横断スタブ電子走査アンテナを製造するた
めに用いうる電圧変動誘導性材料を提供する。得られた
特性は、29〜30の実際の誘電率、67kV/cmで
>11%の実際の誘電率(同調性)における電場誘導パ
ーセント変化、平均ロスタンジェント0.01であっ
た。本発明には、溶解−ゲル化由来の原料の高純度とい
う利点と組合わされたセラミック粉末加工が用いられて
いる。
【0020】低誘電損失は、所望の同調性と実際の誘電
率を維持しつつ得るには最も難しい特性である。本発明
においては、組成、純度、多孔度、細孔サイズ、結合
性、粒子の大きさ、粒子サイズ分布、結晶性、浸透ポリ
マーの型および純度、および架橋度を調節することによ
って、低損失が得られる。本発明によって得られる電圧
変動誘電性材料によって、マイクロ波周波数での操作の
ための移相器、および時延器(time-delay device )、
RF周波数で操作されるバラクタ、および低観測用の
「スマートな」外皮の製造も容易になる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の様々な特徴および利点
が、添付図面に関連した下記詳細な説明を参照すれば、
よりよく理解できよう。図面において、同様な参照番号
は、同様な構造要素を示す。
【0022】導入のために説明すれば、100KHz〜
12GHzの電子走査アンテナに用いるために、下記構
造特徴を備えた、強誘電性セラミック相を有する電圧変
動誘電性複合材が必要とされている。強誘電性セラミッ
ク相の所望の構造特徴は、この相が加電場に平行な軸に
沿って結合されていること、開放型の多孔度を有するこ
と、密度における変動が<0.1%rmsである均質性
を有すること、マイクロ構造特徴の最大サイズが直径<
10μmであること、複合材に関して容積フラクション
が実際の誘電率の値によって、10〜50%であるこ
と、その粒子の大きさが約5μmであること、粒子境界
厚みが<100nmであること、その化学的純度が>9
9.9%であること、その結晶相純度が>99%である
こと、その含水率が<0.1であることなどである。低
誘電性低損失充填材相の所望の構造特徴は、含水率が<
0.1%であること、化学的純度が>99.9%である
こと、密度における変動<0.5%rmsの均質性を有
することである。
【0023】本発明によれば、100KHz〜12GH
zの電子走査アンテナに用いるためのこれらの要件を満
たす、3−3結合性強誘電性セラミック−ポリマー複合
材が提供される。この複合材の強誘電性セラミック相
は、50%〜90%の範囲の開放気泡多孔度を有する、
非常に均質な小さい細孔サイズのマイクロ構造を有す
る。この相の細孔は、適切な低誘電損失ポリマーで充た
されており、新規3−3結合性複合材を提供する。この
複合材の内部の最小細孔サイズは、これが用いられる電
子走査アンテナの最大操作周波数による。複合材におけ
る細孔およびその他の散乱中心は十分に小さいので、こ
れらの中心の直径(d)は、下記式d≧0.05c/f
(εc 1/2 (ここにおいてcは光の速さであり、fは
操作周波数であり、εc はこの複合材についての実際の
誘電率である)に従って有界である。最大操作周波数が
12GHzであり、最大εc が50であることから、d
は177μmを超えてはならないということになる。
【0024】本発明を用いて有利に処理される強誘電性
材料は、ペロブスカイトであり、これらは前記式を特徴
とする。このような強誘電性ペロブスカイトのよく知ら
れた例には、BaTiO3 およびBax Sr1-x TiO
3 (ここにおいて0<x<1である)がある。
【0025】3−3結合性強誘電性セラミック−ポリマ
ー複合材は、強誘電性粉末の溶解−ゲル化(またはその
他の粉末調製方法、例えば固体状態、熱水、化学沈殿)
合成、多孔質セラミック加工処理、ポリマー浸透の組合
わせによって提供される。この方法の全体は、図1のフ
ローチャートに示されている。
【0026】より詳細には、図1は、本発明の原理に従
う、電圧変動誘電性を有する多孔質セラミックの製造方
法10を示すフローチャートである。一般に方法10
は、下記工程から成る。多結晶質強誘電性粉末、すなわ
ち強誘電性ペロブスカイト、例えばバリウムストロンチ
ウムチタネートを準備する11。ついで、この粉末、結
合材および充填材を水中で混合して、スラリーを形成す
る12。ついで、この粉末−結合材―充填材スラリーを
乾燥する13。この乾燥粉末−結合材―充填材スラリー
を粒状化する14。粒状化粉末−結合材―充填材をダイ
でプレスする15。ついで結合材と充填材をバーンナウ
トして16、脆性多孔質灰様構造を形成する。ついでこ
の多孔質構造を焼結して17、多孔質セラミック部分を
形成する。ついでこの多孔質セラミック部分を機械加工
して18、タイルにする。ついで機械加工された多孔質
タイルについてマイクロ波特性テストを行なってもよい
19。
【0027】溶解−ゲル化化学に基づいた強誘電性粉末
の多工程合成について、強誘電性材料Bax Sr1-x
iO3 (ここにおいて0<x<1である)を例として、
以下に記載する。各工程の顕著な側面については以下に
記載する。
【0028】本発明では、強誘電性材料に用いられる各
金属のアルコラートを準備し、金属アルコラートを組合
わせて、これらを平衡反応に付し、平衡金属アルコラー
ト溶液を形成する。平衡溶液生成物は、加水分解し、濃
縮してゲルを形成する。ゲルを乾燥して、300〜80
0℃で非晶質構造の粉末を形成する。粉末を600〜1
200℃で、1〜24時間焼成する。焼成粉末を、例え
ば湿式振動ミルを用いて、イソプロピルアルコールおよ
びジルコニア媒質の入っているプラスチック容器におい
て、12〜72時間微粉砕する。この微粉砕粉末をふる
い分けして、多孔質セラミック部分の調製のために適切
な粒子サイズを得る。
【0029】強誘電性粉末の溶解−ゲル化合成が好まし
いが、ここに記載する多孔質強誘電性セラミックを調製
するために、より普通に行なわれている粉末合成方法を
用いてもよい。通常の粉末合成方法には、カーボネート
と酸化物との固体状態反応、熱水、沈殿、および当業者
によく知られたその他の技術がある。
【0030】金属アルコキシド溶液は、次のように合成
される。バリウムストロンチウムチタネートの溶解−ゲ
ル化方法に必要な原料は、下記のものである。
【0031】バリウム、ストロンチウム、ドーピング
(dopant)金属を、25〜100℃で、攪拌アルコール
溶媒中に溶解する。バリウム金属とストロンチウム金属
とを反応させて、アルコールで溶解すると、Ba2+およ
びSr2+アルコラートを生じる。本発明の好ましい実施
態様においては、アルコール−2−メトキシエタノール
を用いるがその他のアルコールを用いてもよい。これら
のカチオンは、溶液相でのバリウムストロンチウムチタ
ネートの形成の先駆物質である。Ba/Srモル濃度比
は、x/(1−x)(ここにおいてxは0〜1の様々な
ものであってもよい)である。同様に、低濃度のその他
の金属種(ドーピング剤)をこの工程で添加してもよ
い。
【0032】チタニウムアルコキシドを、25〜50℃
で攪拌溶液に添加する。(x)Ba2+および(1−x)
Sr2+カチオンを含むアルコール溶液に、チタニウムア
ルコキシド(この物質の例として、チタニウムイソプロ
ポキシドがある)を添加することにより、Bax Sr
1-x TiO3 を合成するのに必要な1組の先駆物質が完
成される。溶液を還流し、135℃で乾燥窒素ガス下攪
拌する。チタニウムアルコキシドは、バリウムおよびス
トロンチウムのアルコキシドと共に、完全にアルコール
溶液に溶解および均衡させる必要がある。従って、溶液
を還流温度まで加熱および攪拌する。コンデンサを反応
フラスコに接着させ、溶媒が高い温度において蒸発する
のを防ぐ。約1〜4時間の加熱後、透明なライトブラウ
ンの溶液が得られる。反応生成物を室温程度に冷ます。
【0033】攪拌溶液に水を添加して、加水分解反応を
開始させる。先行の3工程は、バリウムストロンチウム
チタネート化学先駆物質を溶液状にすることに関してい
る。水:アルコキシシドモル比3:1における水の添加
は、加水分解/凝縮反応を開始させる。これから溶液の
非晶質ゲルへの転換が開始される。ゲル構造は、溶液の
酸性度または塩基度、ならびに温度による影響を受け
る。さらにゲル化反応率は、超音波攪拌によって加速さ
れることもある。
【0034】非晶質バリウムストロンチウムチタネート
ゲル/粉末が形成される。加水分解、ゲル形成反応は、
ゲルが反応して非晶質バリウムストロンチウムチタネー
ト粉末を生じるまでの時間続行される。非晶質バリウム
ストロンチウムチタネートゲル/粉末を、空気中、50
0〜800℃で乾燥し、アルコール溶媒を除去する。バ
リウムストロンチウムチタネートゲルの化学組成、およ
び熱的性質についてテストを行なう。熱的性質のテスト
は、粉末合成における次の工程の焼成温度に関する情報
を与えてくれる。
【0035】非晶質バリウムストロンチウムチタネート
ゲル粉末を600〜1200℃で焼成する。非晶質バリ
ウムストロンチウムチタネートゲル粉末が、焼成中に結
晶質バリウムストロンチウムチタネート粉末に転換され
る。結晶化の程度をX線粉末回折測定によって調べ、粉
末の形態を、走査電子顕微鏡を用いて調べる。
【0036】粒子の大きさが均質でない場合、焼成バリ
ウムストロンチウムチタネート粉末をさらに加工処理す
るために、追加工程を実施してもよい。焼成粉末を微粉
砕し、ふるい分けして、多孔質強誘電性セラミック部分
の製造に合った粒子サイズを得てもよい。焼成粉末粒子
サイズ分布は、回転ボールミルまたは振動ミルにおける
湿式または乾式微粉砕によって、所望サイズまで小さく
される。あるいはまた、ジェットインパクト微粉砕、お
よび狭い範囲の粒子サイズ分布のための空気分級のよう
な方法を用いてもよい。微粉砕に必要な時間は、出発サ
イズ、焼成の程度、微粉砕方法などによるが、一般に1
2〜72時間である。
【0037】この製造方法の最も難しい部分は、多孔質
強誘電性セラミックの調製である。多孔質セラミックの
主な2つの種類は、網状セラミックと気泡セラミックで
ある。網状セラミックは、連続セラミックマトリクス内
の相互結合連続開放ボイドから成る。気泡セラミック
は、マトリクス内に閉鎖ボイドを有する。網状セラミッ
クは、連続気泡構造を有すると言われている。一方、気
泡セラミックは独立気泡構造を有している。従って網状
セラミックは、気泡セラミックよりもはるかに透過性が
ある。多孔質強誘電性セラミックは、連続気泡(網状)
セラミックでなければならない。従ってこれにポリマー
を充填して、複合材を形成することができる。
【0038】強誘電性粉末を、各々下記重量割合:すな
わち0〜10重量%および10〜80重量%で、結合材
および充填材と混合する。混合物を、振動ミルを用いて
1〜24時間微粉砕する。粉砕された混合物は、−20
〜−350メッシュの篩を用いてふるい分けする。混合
物を、適切なダイを用いてプレスして付形する。圧力は
500〜20,000psiである。周囲空気下、また
は調節雰囲気下、結合材と充填材をバーンナウトし、脆
性多孔質構造を得る。この方法におけるこの工程の温度
スケジュールは、注意深く調節される。多孔質構造を、
酸素リッチな雰囲気下に焼結する。この場合、この方法
におけるこの工程の温度スケジュールを注意深く調節す
る。
【0039】必要な原料は、調製されるスラリーの型に
よる。網状セラミックの多孔構造を決める不安定充填材
相の選定には、非常に重要な決断が必要である。この相
は、セラミックを焼結するのに必要な温度より低い温度
で揮発し、熱分解し、あるいは酸化しなければならず、
残渣を残してはならない。高純度の材料の例としては、
ビニルまたはポリビニルアルコール、スチレンまたはポ
リスチレン、カーボワックス、テフロン、およびカーボ
ンブラックがあるが、これらに限定されるわけではな
い。
【0040】水性スラリーを下記のように調製する。下
記材料を用いる。
【0041】バリウムストロンチウムチタネート粉末−
充填材−結合材スラリーの調製は、この製造方法の難し
い工程である。基本的スラリーは、充填材および結合材
を含む、細かく分割された結晶質粒子から成る。水が最
も普通の溶媒であり、10〜50重量%である。
【0042】水性スラリー(固体+溶液)の配合の例
は、例えば下記のものである: 固体物質(セラミッ ク粉末+充填材) 重量% バリウムストロンチ ウムチタネート粉末 40〜80 充填材(カーボン) 20〜60 計 100 固体物質/(固体物質+溶液)=50〜70%
【0043】バリウムストロンチウム粉末対充填材の重
量比は、80:20(4:1)〜40:60(2:3)
であってもよい。スラリー中の固体物質の重量%は、5
0〜70重量%であってもよい。残りは下記の溶液から
成る。 溶液:(結合材+溶媒): 結合材(ポリビニル アルコール) 1〜10 水 90〜99 計 100 溶液/(固体物質+溶液)=30〜50%
【0044】例えば、スラリーの固体物質含量が70重
量%であるならば、溶液の重量%は30%である。水性
スラリーは、添加剤として、流動剤、消泡剤、凝集剤、
あるいは気硬(air-setting) 剤を含んでいてもよい。
【0045】ついで水性スラリーを微粉砕する。典型的
な微粉砕手順には、ポリエチレンジャーにおけるバリウ
ムストロンチウムチタネート粉末、結合材、充填材およ
び溶媒(すなわち脱イオン水またはイソプロピルアルコ
ール)とジルコニア磨砕媒質との同時混合・微粉砕があ
る。これらのジャーを、0.1〜10時間、例えば振動
ミルまたはボールミルラックで磨砕する。
【0046】バリウムストンチウムチタネート粉末−充
填材−結合材スラリーを、ふるい分けし、細断し、乾燥
する。スラリーを乾燥して、溶媒を除去する。乾燥は、
空気中、室温で、あるいは通常の乾燥機またはマイクロ
波乾燥機で行なってもよい。乾燥機乾燥は、一般に60
〜110℃で、約2〜72時間実施する。マイクロ波乾
燥は、バッチサイズ、出力レベルに応じて、これよりも
短時間、例えば10〜120分間行なわれる。乾燥スラ
リーを細断し、インパクトミルあるいはその他の磨砕装
置を用いて、離散粒子に磨砕する。この作業は、粉末を
調製するために行なうが、この粉末は、タイル(下記)
の製造に必要な形態にプレスされうる。細断粉末の化学
組成を、この工程の終了時に調べる。細断バリウムスト
ロンチウムチタネート粉末−ポリマー結合材を、この工
程において、−100メッシュ篩を用いてふるい分け
し、直径<100μmの顆粒を回収する。顆粒サイズの
分布を、この工程の終了時に、標準篩を用いて調べる。
【0047】ふるい分けされたバリウムストロンチウム
チタネート粉末−充填材−結合材顆粒を室温で、顆粒の
プレス特性に応じて、500〜5000psiの圧力を
用いてスチールダイでプレスして付形する。適切なサイ
ズのダイの製造は、この工程に不可欠である。この製造
は、タイル製造工程の進行と平行して行なわれる。
【0048】ついで不安定相をバーンナウトする。テス
トピースの熱的性質、例えば熱重量分析および示差走査
熱量を測定して、最適なバーンナウト条件を決定するた
めに利用してもよい。
【0049】先行工程で生じた部分を加熱して、充填材
および結合材をバーンナウトする。この工程に選ばれる
温度は、不安定相の分解温度による。バーンナウト時間
は、顆粒中の充填材または結合材の量に従って様々なも
のであってもよい。所望温度までのゆっくりとした調節
加熱がこの工程では重要である。これは、高すぎる加熱
速度では、未焼結セラミック構造の狂いあるいは亀裂を
生じることがあるからである。バーンナウトの間の乾燥
機内の雰囲気の酸素含有量は、添加剤の分解メカニズム
が酸化的であるならば(熱分解または酸化、熱的分
解)、バーンナウトを調節するために利用しうる。最終
網状構造の正確な調節には、別々のバーンナウトと焼結
工程が重要であることを強調しておく。
【0050】不安定相充填材と結合材のバーンナウトス
ケジュールの一例を次に示す。しかしながら、このスケ
ジュールから外れたものも本発明に含まれるものとす
る: 1)120〜150℃まで、4〜12時間 2)120〜150℃で、1〜5時間 3)280〜350℃まで、4〜12時間 4)280〜350℃で、1〜5時間 5)400〜450℃まで、1〜4時間 6)400〜450℃で、1〜4時間 7)500〜550℃まで、1〜4時間 8)500〜550℃で、1〜4時間 9)600〜650℃まで、1〜4時間 10)600〜650℃で、1〜5時間 11)25℃まで4〜8時間
【0051】バリウムストロンチウムチタネートセラミ
ックを、1100〜1350℃で焼結する。バーンナウ
トテストピースの1つの熱的性質(熱重量分析および示
差走査熱量)を測定して、最適な焼結条件を決定する。
【0052】不安定相のバーンナウト後に残存する脆性
セラミックは、焼結によって密度を高め、強化する。焼
結には高温での粒子の融合が含まれる。この工程におい
ては、セラミックマトリクスの潰れを防ぐために、調節
加熱が非常に重要である。焼結温度は一般に、1100
〜1350℃である。炉内の正確な温度、時間およびガ
ス組成は、セラミック出発物質および所望の最終特性に
よる。焼結中の炉内の雰囲気は、酸素リッチである。 1)1100〜1350℃まで、0.5〜5℃/分 2)1100〜1350℃で、1〜6時間 3)25℃まで、0.5〜5℃/分
【0053】この工程の生成物は、焼結網状バリウムス
トロンチウムチタネートセラミックのディスク、正方形
あるいは長方形ブロックである。
【0054】焼結後の多孔質強誘電性セラミックの浸透
を実施して、湿度を閉め出し、機械的強度を増し、複合
材の誘電損失を減少させる。多孔質(網状)強誘電性セ
ラミックのポリマー浸透は、ポリマー例えば下記のよう
な架橋ポリ(スチレン)を用いて実施してもよい。多孔
質セラミックからの湿度の除去は、真空乾燥機で約1〜
24時間、約60〜125℃の温度で、1トルより低い
真空圧でのベーキングによって実施される。セラミック
を室温の近くまで冷まし、ついで液体ポリマー先駆物質
を真空下導入する。ポリマーを1〜2日間、約30〜4
0℃で硬化し、さらに1〜2日間、約60〜125℃で
後硬化する。液体ポリマー先駆物質は、最大限度までセ
ラミック細孔に浸透するために、低粘度のものであるべ
きである。ポリマー先駆物質は、機械的に頑丈な部分を
造り、かつ複合材料に湿度抵抗および最小限の損失を与
えるようなものが選ばれる。このような配合物は、スチ
レン93重量部、低温過酸化物開始剤3重量部、および
ジビニルベンゼン4重量部から成る。
【0055】多孔質(網状)強誘電性セラミック−ポリ
マー複合材タイルの2つの製造方法30,40を、図2
aを参照し、一例としての強誘電性材料(バリウムスト
ロンチウムチタネート)について、次に記載する。図2
aは、連続横断スタブ電子走査アンテナにおける使用の
ためのサブアパチャーの第一製造方法30を示すフロー
チャートである。
【0056】この製造方法30は、下記工程を含む。多
孔質タイルを準備する31。複数の多孔質タイルを含む
取付け具を組立て32、サブアパチャーを形成する。つ
いで多孔質タイルのアセンブリをポリマー先駆物質で浸
透させる33。浸透は、ポリマー先駆物質例えばスチレ
ン、硬化剤例えばジビニルベンゼン、および開始剤例え
ば有機過酸化物(Esperox33mTR)を用いて実施する。浸
透は、真空容器を用いて真空を破らずに実施する。この
真空容器はガラスの上蓋を備え、これを通してスチレン
を真空容器に導入できる。浸透多孔質タイルのアセンブ
リを硬化する34。アセンブリを大気圧下、約32〜4
0℃で20〜40時間、熱硬化してもよい。ついでアセ
ンブリを約60℃で20〜30時間加熱し、アセンブリ
を完全に硬化するために約90〜125℃で20〜30
時間加熱する。硬化アセンブリを、予め決められた平面
度まで機械加工する35。ついでアセンブリのスタブ表
面を金属化する36。ついで金属化スタブ表面を支持板
へ接着させる37。ついでアセンブリの裏面を金属化す
る38。ついで十分に金属化されたアセンブリにテスト
を行なってもよい39。
【0057】図2bに示した第二方法40については、
多孔質セラミック部分は、予め機械加工プレスされた状
態で準備されている41。多孔質セラミック部分は、図
1の工程17で製造される。方法40において、多孔質
セラミック部分を真空下に置く42。ついで多孔質セラ
ミック部分を真空下に浸透させる43。ついで浸透部分
を硬化する44。この硬化浸透部分を所望の大きさに機
械加工し45、サブアパチャーに用いられるタイルを形
成する。サブアパチャーに用いられる各部分について、
工程41〜45を繰り返す46。ついで機械加工された
タイルを組立て47、サブアパチャーを形成する。つい
で図2aを参照して記載された工程36〜39を実施す
る。
【0058】ここで図3を参照して、複合材タイルから
の連続横断スタブ電子走査アンテナ板の多工程製造方法
50を次に示す。図3は、連続横断スタブ電子走査アン
テナに用いられるサブアパチャーの製造方法50を示す
フローチャートである。一般に、この製造方法50は下
記工程から成る。
【0059】支持板に接着されるサブアパチャーアセン
ブリを準備する51。サブアパチャーアセンブリの裏面
を機械加工する52。ついでサブアパチャーアセンブリ
の裏面を金属化する53。ついでサブアパチャーアセン
ブリの裏面をコールド板に接着する54。サブアパチャ
ーアセンブリのスタブ表面を機械加工する55。ついで
サブアパチャーアセンブリへ負荷物を接着する56。サ
ブアパチャーアセンブリのスタブ面を金属化する57。
ついでスタブ上部表面をラップする58。ついで上層を
サブアパチャーへ接着させる59。ついで上層を機械加
工する60。次にアンテナ板に対して受入試験を実施し
てもよい。
【0060】方法50の1つの実施態様の特別な詳細は
下記のとおりである。正方形タイルを、多孔質強誘電性
セラミック−ポリマー複合材ディスクから機械加工する
52。適切な大きさの正方形タイルを、多孔質強誘電性
セラミック−ポリマー複合材ディスクから機械加工する
52。例えば2.25インチの直径のディスクから、焼
結、浸透、機械加工52後、1.25インチ×1.25
インチ平方のものが生じる。これらを一緒に接着した
後、タイル相互間の接着剤層を最小限にするために、タ
イルが+/−0.001インチの精度に加工されること
が重要である。
【0061】ついで正方形タイルの両側を金属化する5
3。生じた正方形タイルの両面を、100KHzでの誘
電テストのために金属化する53。金属化は、タイルの
表面に金をスパッターすることによってなされてもよ
い。この工程を終えた時に、複合材テストピースにいく
つかのテストを実施してもよい。例えばマイクロ構造、
結合性、誘電性、機械的性質、熱的性質、環境特性、化
学的性質、製造特性などである。
【0062】タイルを接着のために選定し、かつ組立て
る。この時点で、各タイルはその誘電性に関して特徴が
調べられており、連続横断スタブ電子走査アンテナ板の
ために選択および組立ての準備ができている。選定方法
は、タイル毎の実際の誘電率の間の不連続性を最小限に
することに基づいている。ついでタイルを接着させる5
4。接着剤をタイルに塗布し、ついでタイルを組合わせ
て取付け具にはめ込む。この取付け具は、20〜65℃
で0.5〜240時間接着剤を硬化している間、タイル
を支えている。タイルを一緒に固定させるために、一列
のタイルに対して、なんらかの磨砕が必要であることも
ある。
【0063】ついで接着されたタイルを機械加工して、
タイルの組立て板を形成する。ついでスタブをタイルの
組立て板へと機械加工する55。ついでこのタイルの組
立て板へ、負荷物を接着させる56。タイルの機械加工
板を金属化する57。タイルの機械加工板の両面を金属
化する57。ついでスタブの上部表面を軽くラップして
58、金属被膜を除去する。ついで上層を機械加工タイ
ル板へ接着させる59。ついで機械加工タイル板を機械
加工する60。そこでこの板はテストの準備が整ってい
る61。
【0064】最終生成物は、3−3結合性強誘電性セラ
ミック−ポリマー複合材であり、これは10%〜50%
の範囲の強誘電性容積フラクション、この部分の容積全
体の均質な密度を特徴とする。強誘電性セラミック相の
容積フラクションは、3−3結合性複合材に求められて
いる、実際の誘電率、ロスタンジェント、および電圧変
動誘電性応答による。高/低強誘電性セラミック容積フ
ラクションは、実際の誘電率、ロスタンジェント、およ
び電圧変動誘電性応答についての高/低値を生じる。
【0065】本発明は、下記のようにして、一般に先行
技術に関連した問題、および3−3結合性強誘電性セラ
ミック−ポリマー複合材を調製するための先行の特別な
試みに関連した問題を解決する。すなわちこの問題の解
決は、(1)99.9%を超える純度を有する、比較的
高い純度の出発物質(強誘電性セラミック粉末、結合
材、充填材)の使用、(2)強誘電性粉末の溶解−ゲル
化合成、(3)多孔質強誘電性セラミックの加工処理中
における不純物の導入の最小化、(4)湿気を締め出
し、複合材に機械的強度を与える純粋低誘電損失ポリマ
ーの浸透、および(5)この製造方法における重要工程
でのテスト手順の組込み、によって為されるのである。
前記方法を用いての3−3結合性強誘電性セラミック−
ポリマー複合材の製造によって、高い容積フラクショ
ン、非常に均質な小さいサイズの細孔構造の調製が可能
になる。これらの構造から、所望の形状に成形できるの
である。強誘電性粉末の溶解−ゲル化合成方法によっ
て、強誘電性セラミックの化学組成の化学量論を正確に
調節して、超純粋材料の製造が可能になる。高純度と、
化学量論調節および小さい細孔サイズとを組合わせる
と、電子走査アンテナ用として、操作周波数において、
低損失を達成する手段が得られる。
【0066】本発明の3−3結合性強誘電性セラミック
−ポリマー複合材は、完全に結合されたセラミック構造
の70〜80%の多孔度(あるいは強誘電性容積フラク
ション30〜20%)において、先行技術の構造と関連
した相互結合性の欠如をも解決する。
【0067】先行技術の多孔質強誘電性セラミックの均
質性の問題は、強誘電性粉末、結合材、および充填材の
混合物の細心の調製、混合物のプレス、バーンナウトお
よび焼結によって最小化できる。この方法の間、不純物
がセラミックに混入するのを防ぐ工程をも実施する。
【0068】3−3結合性強誘電性セラミック−ポリマ
ー複合材は、100KHz〜12KHzの周波数範囲へ
の電磁放射の散乱を最小限にするようなサイズのマイク
ロ構造特徴を有する。
【0069】2つの多孔質バリウムストロンチウムチタ
ネートセラミック−ポリマー複合材部分の測定誘電性
を、下記表にまとめる。加電場40kV/cm、周波数
100KHzにおいて同調性を測定した。総走査角度の
計算に関しては、ε´=30と考えられる。加電場40
kV/cmについて測定された%同調値を用いた。
【0070】
【表1】
【0071】このようにして、電子走査アンテナの製造
に用いられる電圧変動誘電性を備えた改良強誘電性(あ
るいは常誘電性)セラミック−ポリマー複合材およびこ
れの製造方法が開示された。前記実施態様は、本発明の
原理のいくつかの適用法を表わす、多くの特別な実施態
様のいくつかを示すだけのものであると理解されるべき
である。数多くの様々なその他の態様が、本発明の範囲
から逸脱することなく、当業者なら容易に発明できるこ
とは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理に従う、電圧変動誘電性を備えた
多孔質セラミックの製造方法を示すフローチャート。
【図2】(a)および(b)は、連続横断スタブ電子走
査アンテナに用いられるサブアパチャーブランクの製造
方法を示すフローチャート。
【図3】連続横断スタブ電子走査アンテナに用いられる
サブアパチャーの製造方法を示すフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01Q 1/00 H01Q 21/06 21/06 C04B 35/46 C D (72)発明者 ノーマン・エイチ・ハリス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91321、ニューホール、エイス・ストリー ト 22931 (72)発明者 トーマス・ケー・ダフェルティー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90293、プラヤ・デル・レイ、マンチェス ター・ナンバー1417 7600 (72)発明者 ウイリアム・ダブリュ・チェン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90045、ウエストチェスター、アルタバ ン・アベニュー 7816 (72)発明者 フロレンチノ・ブイ・リー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90230、カルバー・シティー、カンターベ リー・ドライブ 6050、エフ − 123

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多結晶質強誘電性粉末を準備する工程
    と、 この粉末、結合材及び充填材を水中で混合してスラリー
    を形成する工程と、 粉末−結合材−充填材スラリーを乾燥する工程と、 乾燥粉末−結合材−充填材スラリーを粒状化する工程
    と、 粒状化粉末−結合材−充填材をダイ中にプレスする工程
    と、 結合材および充填材をバーンナウトして、多孔質構造を
    形成する工程と、 多孔質構造を焼結して、多孔質セラミック部分を形成す
    る工程;及び多孔質セラミック部分を機械加工する工程
    と、 から成る、電圧変動誘電性を有する多孔質セラミック複
    合材の製造方法。
  2. 【請求項2】 多結晶質強誘電性粉末が強誘電性ペロブ
    スカイトである、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 強誘電性ペロブスカイトがバリウムスト
    ロンチウムチタネートである、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 さらに、機械加工された多孔質タイルに
    対して、マイクロ波特性についてテストを行なう工程を
    含む、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 多孔質タイルを準備する工程と、 複数の多孔質タイルを含む取付け具を組立てて、サブア
    パチャーを形成する工程と、 多孔質タイルのアセンブリにポリマー先駆物質を浸透さ
    せて、セラミック−ポリマー複合材を形成する工程と、 浸透多孔質タイルのアセンブリを硬化する工程と、 硬化アセンブリを予め決められた平面度まで機械加工す
    る工程と、 アセンブリのスタブ表面を金属化する工程と、 金属化スタブ表面を支持板に接着させる工程、およびア
    センブリの裏面を金属化する工程と、 から成る連続横断スタブ電子走査アンテナに使用される
    サブアパチャーの製造方法。
  6. 【請求項6】 さらに、金属化アセンブリのテスト工程
    を含む、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 予め機械加工プレスされた状態の多孔質
    セラミック部分を準備する工程と、 多孔質セラミック部分を真空下に置く工程と、 多孔質セラミック部分を真空下で浸透させる工程と、 浸透部分を硬化させる工程と、 硬化部分を機械加工してタイルを形成する工程と、 サブアパチャーの各タイルについて、前記工程を繰り返
    す工程と、 タイルを組立ててサブアパチャーを形成する工程と、 サブアパチャーのスタブ表面を金属化する工程と、 金属化スタブ表面を支持板に接着させる工程、およびサ
    ブアパチャーの裏面を金属化する工程と、 から成る連続横断スタブ電子走査アンテナに用いられる
    サブアパチャーの製造方法。
  8. 【請求項8】 さらに、金属化サブアパチャーのテスト
    工程を含む、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 支持板に接着されるサブアパチャーアセ
    ンブリを準備する工程と、 サブアパチャーアセンブリの裏面を機械加工する工程
    と、 サブアパチャーアセンブリの裏面を金属化する工程と、 サブアパチャーアセンブリの裏面をコールド板に接着さ
    せる工程と、 サブアパチャーアセンブリのスタブ表面を機械加工する
    工程と、 サブアパチャーアセンブリへ負荷物を接着させる工程
    と、 サブアパチャーアセンブリのスタブ表面を金属化する工
    程と、 スタブの上部表面をラップする工程と、 上層をサブアパチャーに接着させる工程と、 上層を機械加工する工程と、から成る連続横断スタブ電
    子走査アンテナ板の製造方法。
  10. 【請求項10】 さらに、アンテナ板のテスト工程を含
    む、請求項9に記載の方法。
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3346167B2 (ja) * 1996-05-27 2002-11-18 三菱マテリアル株式会社 高強度誘電体スパッタリングターゲットおよびその製造方法並びに膜
DE69942966D1 (de) * 1998-04-16 2011-01-05 Tdk Corp Dielektrische verbundwerkstoffzusammensetzung, und film, substrat, elektronische teile und formteile davon
US6088214A (en) * 1998-06-01 2000-07-11 Motorola, Inc. Voltage variable capacitor array and method of manufacture thereof
US6201509B1 (en) 1999-11-05 2001-03-13 University Of Utah Research Foundation Coaxial continuous transverse stub element device antenna array and filter
DE19954020C2 (de) * 1999-11-10 2002-02-28 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Wandlers
US6249261B1 (en) * 2000-03-23 2001-06-19 Southwest Research Institute Polymer, composite, direction-finding antenna
US6421021B1 (en) 2001-04-17 2002-07-16 Raytheon Company Active array lens antenna using CTS space feed for reduced antenna depth
US7240495B2 (en) * 2001-07-02 2007-07-10 University Of Utah Research Foundation High frequency thermoacoustic refrigerator
US8749054B2 (en) 2010-06-24 2014-06-10 L. Pierre de Rochemont Semiconductor carrier with vertical power FET module
JP4179029B2 (ja) * 2003-04-15 2008-11-12 株式会社村田製作所 圧電セラミックの製造方法
US7405698B2 (en) * 2004-10-01 2008-07-29 De Rochemont L Pierre Ceramic antenna module and methods of manufacture thereof
US7236139B2 (en) * 2004-12-10 2007-06-26 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Low backscatter polymer antenna with graded conductivity
US8350657B2 (en) * 2005-06-30 2013-01-08 Derochemont L Pierre Power management module and method of manufacture
CN101213638B (zh) 2005-06-30 2011-07-06 L·皮尔·德罗什蒙 电子元件及制造方法
US7857193B2 (en) * 2005-11-23 2010-12-28 Babcock & Wilcox Technical Services Y-12, Llc Method of forming and assembly of parts
US8354294B2 (en) 2006-01-24 2013-01-15 De Rochemont L Pierre Liquid chemical deposition apparatus and process and products therefrom
US8004156B2 (en) * 2008-01-23 2011-08-23 University Of Utah Research Foundation Compact thermoacoustic array energy converter
US7959598B2 (en) 2008-08-20 2011-06-14 Asante Solutions, Inc. Infusion pump systems and methods
US8922347B1 (en) 2009-06-17 2014-12-30 L. Pierre de Rochemont R.F. energy collection circuit for wireless devices
US8952858B2 (en) 2009-06-17 2015-02-10 L. Pierre de Rochemont Frequency-selective dipole antennas
US8552708B2 (en) 2010-06-02 2013-10-08 L. Pierre de Rochemont Monolithic DC/DC power management module with surface FET
CN103069269B (zh) * 2010-06-15 2016-08-03 3M创新有限公司 可变电容传感器及其制造方法
US9023493B2 (en) 2010-07-13 2015-05-05 L. Pierre de Rochemont Chemically complex ablative max-phase material and method of manufacture
US8779489B2 (en) 2010-08-23 2014-07-15 L. Pierre de Rochemont Power FET with a resonant transistor gate
WO2012061656A2 (en) 2010-11-03 2012-05-10 De Rochemont L Pierre Semiconductor chip carriers with monolithically integrated quantum dot devices and method of manufacture thereof
SG187278A1 (en) 2011-07-20 2013-02-28 Sony Corp A waveguide
US8750792B2 (en) 2012-07-26 2014-06-10 Remec Broadband Wireless, Llc Transmitter for point-to-point radio system
US9561324B2 (en) 2013-07-19 2017-02-07 Bigfoot Biomedical, Inc. Infusion pump system and method
WO2017123525A1 (en) 2016-01-13 2017-07-20 Bigfoot Biomedical, Inc. User interface for diabetes management system
CN112933333B (zh) 2016-01-14 2023-03-28 比格福特生物医药公司 调整胰岛素输送速率
US10610643B2 (en) 2016-01-14 2020-04-07 Bigfoot Biomedical, Inc. Occlusion resolution in medication delivery devices, systems, and methods
US11096624B2 (en) 2016-12-12 2021-08-24 Bigfoot Biomedical, Inc. Alarms and alerts for medication delivery devices and systems
US11027063B2 (en) 2017-01-13 2021-06-08 Bigfoot Biomedical, Inc. Insulin delivery methods, systems and devices
US10881792B2 (en) 2017-01-13 2021-01-05 Bigfoot Biomedical, Inc. System and method for adjusting insulin delivery
USD874471S1 (en) 2017-06-08 2020-02-04 Insulet Corporation Display screen with a graphical user interface
USD928199S1 (en) 2018-04-02 2021-08-17 Bigfoot Biomedical, Inc. Medication delivery device with icons
USD920343S1 (en) 2019-01-09 2021-05-25 Bigfoot Biomedical, Inc. Display screen or portion thereof with graphical user interface associated with insulin delivery
CN110964294A (zh) * 2019-12-02 2020-04-07 江苏科技大学 一种环氧树脂基高介电复合材料、制备方法及应用
USD977502S1 (en) 2020-06-09 2023-02-07 Insulet Corporation Display screen with graphical user interface
WO2024147928A1 (en) 2023-01-06 2024-07-11 Insulet Corporation Automatically or manually initiated meal bolus delivery with subsequent automatic safety constraint relaxation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB396590A (en) * 1931-11-16 1933-08-10 Henrik Nielsen Improvements in and relating to the manufacture of bricks
US3917773A (en) * 1973-12-26 1975-11-04 Us Navy Method for fabricating a shaped dielectric antenna lens
JPS5787188A (en) * 1980-11-20 1982-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of piezoelectric ceramics
EP0070849B1 (de) * 1981-02-04 1988-04-13 Schott Glaswerke Poröser formkörper aus einer gesinterten glasigen und/oder glasig-kristallinen masse,und verfahren zur herstellung eines solchen porösen formkörpers
JPS57190377A (en) * 1981-05-20 1982-11-22 Toshiba Corp Manufacture of dielectric ceramics
US4682718A (en) * 1983-08-16 1987-07-28 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Nozzle for continuous casting of molten steel
DE3435569A1 (de) * 1984-09-27 1986-04-10 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zur herstellung einer array-ultraschall-antenne
US4726099A (en) * 1986-09-17 1988-02-23 American Cyanamid Company Method of making piezoelectric composites
JPH03179805A (ja) * 1989-12-07 1991-08-05 Murata Mfg Co Ltd 誘電体レンズアンテナ用複合材料
US5359760A (en) * 1993-04-16 1994-11-01 The Curators Of The University Of Missouri On Behalf Of The University Of Missouri-Rolla Method of manufacture of multiple-element piezoelectric transducer
JPH0733548A (ja) * 1993-07-16 1995-02-03 Tohoku Ceramic Kk セラミックフィルターの製造方法
US5443746A (en) * 1994-02-14 1995-08-22 Hughes Aircraft Company Ferroelectric aerogel composites for voltage-variable dielectric tuning, and method for making the same
US5557286A (en) * 1994-06-15 1996-09-17 The Penn State Research Foundation Voltage tunable dielectric ceramics which exhibit low dielectric constants and applications thereof to antenna structure
US5660877A (en) * 1995-10-02 1997-08-26 General Electric Company Method for fabricating lamellar piezoelectric preform and composite

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