專利名稱：：注射成型陶瓷元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明包含用來制造陶瓷元件之新方法，包含注射成型二個、三個或更多個形成該組件之相異的陶瓷區(qū)域。亦提供可由本發(fā)明提供之制造方法獲得的陶瓷元件。_
背景技術(shù)：
：陶瓷材料已經(jīng)被廣泛使用于許多的應(yīng)用，包含于半導體裝置、電性功能組件或裝置、光電裝置(opto-dectricdevice)、機械或支撐元件以及其它的功能組件中(譬如以熱、光、或電之方式來傳送或偵測)。例如參看美國專利第4,919,609;4,994,418;5,064,684;6,278,087;6，582，629;6,653,557;6,702,466;6,830,221;6,888,169;6,890,874;和6,908,872號以及美國公開申請案第2002/0109152;2003/0165303;和2006/0140534號。制造此等組件可能是困難的，包含多種陶瓷材料使用于制程中的情況。有意義的裝置幾何構(gòu)造或構(gòu)形亦可能造成顯著的制造上的挑戰(zhàn)。因此很希望有新的用于產(chǎn)制陶瓷元件的方法。
發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)提供用于產(chǎn)制陶瓷裝置或組件之新方法，該方法包含注射成型陶瓷材料以由此形成該陶瓷元件。此種注射成型制造相較于先前的方法能夠提供增進之輸出和成本效益以及提供具有良好的機械強度之裝置。尤其是，本發(fā)明之較佳的方法包含注射成型二個或更多個相異的層或區(qū)域以形成陶瓷元件。尤其較佳的方法包含注射成型該陶瓷元件之三個或更多個相異的層或區(qū)域?？梢宰⑸涑尚偷奶沾稍喈惖膶踊騾^(qū)域可以在一個或多個方面不同。例如，相異的陶瓷組合物可以被注射成型以形成該陶瓷元件之相異的區(qū)域。相異的陶瓷組合物可包括一或多種不同的陶瓷材料(例如，SiC、譬如Al203之金屬氧化物、譬如A1N之氮化物、Mo2Sig和其它含Mo材料、SiAlON、含Ba材料、等等)?；蛘?，相異的陶瓷組合物可包括陶瓷材料之相同混合物(例如，相異的陶瓷材料之二元、三元或更高元次混合物(binary,ternaryorhigherorderblend))，但是這些混合物成份(member)之相對量不同，例如，在個別相異的陶瓷組合物之間一或多種混合物成份構(gòu)件相差至少5、10、20、25或30體積百分比?？杀蛔⑸涑尚偷奶沾稍喈惖膶踊騾^(qū)域亦可在功能特性上不同，例如，該相異的區(qū)域可在電阻率、光透射率、熱膨脹特性、及/或硬度(hardness)上有所不同。舉例而言，于較佳系統(tǒng)中，若陶瓷元件區(qū)域(第一區(qū)域)與該組件之另一區(qū)域(第二區(qū)域)于室溫具有至少10或1(^歐姆-公分(ohms-cm)之電阻率差，或更適合地于室溫具有至少103或1(^ohms-cm之電阻率差，則該第一與第二區(qū)域可視為在電阻率上有差異。于較佳系統(tǒng)中，若組件之相異的陶瓷區(qū)域之間，陶瓷元件區(qū)域(第一區(qū)域)與該組件之另一區(qū)域(第二區(qū)域)具有至少大約0.1xl0《K—1之熱膨脹系數(shù)差，更典型地至少大約0.2xlO—6K—1之熱膨脹系數(shù)差，或至少大約0.5x1(^K"之熱膨脹系數(shù)差，或至少大約lxl0"K"之熱膨脹系數(shù)差，或至少大約2或3xl(^K"之熱膨脹系數(shù)差，則該第一與第二區(qū)域可視為在熱膨脹特性上有差異。二個或更多個之注射成型組件部分也可相異地定位于組件內(nèi)，例如，該二個或更多個區(qū)域可定位于相對角處，例如，該多個部分之最長尺寸相關(guān)于彼此系由20、30、40、50、60、70、80、90、120、150或180度或更多度之角度而抵銷(offset)。于本發(fā)明之較佳態(tài)樣中，陶瓷元件之至少二個或三個部分系于單一制造序列(sequence)中被注射成型以產(chǎn)生陶瓷元件，所謂之"多發(fā)(multipleshot)"注射成型制程，于同一制造序列中，具有不同陶瓷組合物和/或功能特性的陶瓷元件之多個部分系注射成型以形成組件。于至少某些實施例中，單一制造序列包含陶瓷材料之序列注射成型應(yīng)用，而沒有從組件形成區(qū)域去除組件，和/或沒有藉由非注射成型的制程沉積陶瓷材料于組件構(gòu)件。5例如，于一個態(tài)樣中，第一區(qū)或部分能被注射成型，環(huán)繞該第一部分而在相關(guān)該第一部分之相同平面但相對角所延伸之第二部分能于第二步驟被注射成型，以及于第三步驟中第三區(qū)域能藉由注射成型被施加于含有該第一和第二部分之主體(body)。該第三部分能定位于相關(guān)于該第一和第二部分中之一者或二者之相異的平面中和/或相對角處。相鄰的沉積的陶瓷組合物區(qū)域之良好配合(goodmating)能促進多區(qū)域組件之形成。尤其是，對于注射成型組件之三個或更多個部分(亦即，所謂之三發(fā)(three-shot)或其它量次(order)較高之注射成型制程)，該第三(或更后次序(furthersubsequent))注射成型部分與先前沉積的第一與第二部分之良好配合可能是重要的，以確保產(chǎn)生均勻和有效的組件。也就是說，所產(chǎn)制的陶瓷元件之所希望的效能，能進一步藉由相對于先前沉積的組件部分而正確放置組件之第三或更后的注射成型部分來能藉由將空氣有效地從陶瓷材料正在經(jīng)由注射成型沉積之位置處移除，而可促進該陶瓷元件之第二、第三或更后的注射成型部分之良好配合。舉例而言，從該沉積位置有效的排放(移除)空氣能幫助正在沉積的陶瓷材料與先前沉積的陶瓷元件部分良好的配合。能藉由各種方法完成此排放，包括于陶瓷材料正在沉積之一般區(qū)域中維持稍微的負壓(真空線(vacuumline))。亦已發(fā)現(xiàn)到應(yīng)完成注射成型沉積第二、第三或更后的更高量次部分，藉之先前沉積的組件部分未變形，以由此維持所生產(chǎn)組件之結(jié)構(gòu)完整性。本發(fā)明之制造方法可包含對于額外的陶瓷或其它的材料之進一步的制程，以產(chǎn)生該形成的陶瓷元件，該進一步的制程不包含注射成型。例如，一或多個陶瓷層或區(qū)域可施加于形成之組件，譬如藉由陶瓷組合物漿料(slurry)之浸漬涂布(dipcoating)、噴灑涂布等。非陶瓷材料亦可施加到組件主體，譬如施加金屬組合物，可藉由浸漬涂布制程、濺鍍或其它過程來沉積該金屬組合物。所形成之組件可，如希望的話，被額外地處理。尤其是，所形成之包括陶瓷部分之組件可具有譬如在提高的熱和壓力情況下之致密化的(densified)(燒結(jié)的(sintered))陶瓷區(qū)域。亦可藉由譬如鉆鑿或其它制程6而去除所形成組件之各種區(qū)域，以便暴露下層區(qū)域或提供閑置(VOid)區(qū)域。可利用本發(fā)明的方法以產(chǎn)生包括此處所揭示之一個或多個陶瓷元件之各種的裝置。也就是說，本發(fā)明亦包括經(jīng)由使用此處所揭示之注射成型方法可獲得或而獲得之裝置和組件。詳言之，例如，本發(fā)明包含裝置，其可包括軸承、支撐或結(jié)構(gòu)元件；電氣接線元件；屏蔽(shielding)元件；熱或氣體(例如，氧氣)傳感器；或光傳感器裝置，該等裝置可適當?shù)匕ㄈ绱颂幩沂局粋€或多個陶瓷元件。于某些態(tài)樣中，半導體裝置、光電裝置或傳感元件可包括如此處所揭示之一個或多個陶瓷元件。尤其較佳的陶瓷軸承、支撐或結(jié)構(gòu)元件可包括多個、相異的陶瓷區(qū)域(例如，二個、三個、四個或更多個相異的區(qū)域)，其中這些多個區(qū)域具有不同的熱膨脹系數(shù)(CTE)。這些多個的區(qū)域系由多重注射成型沉積相異的陶瓷組合物所形成。藉由在形成的軸承組件中提供CTE梯度(CTEgradient),該組件能呈現(xiàn)改進的疲勞使用壽命(fatiguelife)以及對壓縮(compression)引起的破裂或其它的此種劣化的抵抗力。尤其較佳的陶瓷軸承、支撐或結(jié)構(gòu)元件亦可包含包括了多個、相異的陶瓷區(qū)域(例如，二個、三個、四個或更多個相異的區(qū)域)的組件，其中這些多個區(qū)域具有不同的密度，例如，于該組件之內(nèi)部或核心區(qū)域有相對較低密度的陶瓷區(qū)域，而外套(encapsulating)或外部陶瓷區(qū)域之組件具有比內(nèi)部區(qū)域相對較高的密度。較佳的陶瓷軸承、支撐或結(jié)構(gòu)元件亦可包含包括了多個、相異的陶瓷區(qū)域(例如，二個、三個、四個或更多個相異的區(qū)域)之組件，其中這些多個區(qū)域具有不同的硬度，例如，于該組件之內(nèi)部或核心區(qū)域有相對較軟陶瓷區(qū)域(例如，譬如氧化鋁核心區(qū)域之主要金屬氧化物核心區(qū)域)，而外套或外部陶瓷區(qū)域具有相對較大硬度，譬如氮化物外部區(qū)域，例如含有氮化硅之外部區(qū)域。本發(fā)明之另外的較佳組件和裝置包含壓力陶瓷(piezo-ceramic)組件，該壓力陶瓷元件可經(jīng)由此處所揭示之多重注射成型制造而產(chǎn)生。例如，此等較佳裝置可包括與一個或多個能作用為一個或多個電極之導電陶瓷區(qū)域整合之主動壓力組件。本發(fā)明之進一步較佳裝置包含壓電制動器(piezodectricactuator),其包括如此處所揭示的多個相異的陶瓷區(qū)域。如上所討論的，本發(fā)明之較佳裝置亦包含傳感器裝置，譬如可包含陶瓷加熱器組件之氧傳感器裝置，或與陶瓷加熱組件整合的火光(flame)傳感器裝置。本發(fā)明之另外的較佳裝置包含微流裝置(microfluidicdevice),該微流裝置包括如此處所揭示的多個相異的陶瓷區(qū)域。此等裝置可包括例如一個或多個用來輸送流體樣品之信道和用于分析流體樣品之電和/或光功能。亦較佳者為氣體注射裝置，該氣體注射裝置包括如此處所揭示的多個陶瓷區(qū)域。例如，較佳的氣體注射器可包括一個或多個內(nèi)部陶瓷區(qū)域(例如，包括譬如氧化鋁之一個或多個金屬氧化物之內(nèi)部區(qū)域)，該等內(nèi)部陶瓷區(qū)域可用陶瓷組合物涂布或包覆以對該內(nèi)部區(qū)域提供保護不受環(huán)境的侵襲。于一個較佳態(tài)樣中，氣體注射器可具有包括一個或多個金屬氧化物(譬如氧化鋁)之一個或多個內(nèi)部區(qū)域，該金屬氧化物然后至少部分用包括例如氧化釔(yttria)之保護陶瓷區(qū)域包覆。本發(fā)明之裝置亦包含靜電放電裝置，該靜電放電裝置包括如此處所揭示的多個、相異的陶瓷區(qū)域。本發(fā)明亦包含包括如此處所揭示的多個、相異的陶瓷區(qū)域之珠寶組件或?qū)ο蟆Ｓ谥辽倌承嵤├?，所形成的陶瓷元件或裝置不包括譬如陶瓷點火組件之電阻性加熱組件。本發(fā)明之其它態(tài)樣揭示于后文中。圖1示意地顯示依照本發(fā)明之軸承組件；圖2顯示依照本發(fā)明之加熱組件；圖3顯示依照本發(fā)明之火光棒組件；圖4顯示依照本發(fā)明之熱電性組件；圖5顯示依照本發(fā)明之切刀系統(tǒng)；以及圖6顯示壓電陶瓷元件。具體實施例方式如上所討論的，本發(fā)明提供用來產(chǎn)生陶瓷元件之新方法，包含注射成型該組件之一個或多個層或區(qū)域。如此處所一般稱之的，術(shù)語"注射成型的(injectionmolded)"、"注射成型(injectionmolding)"或其它相似的術(shù)語表示譬如材料(此處是指陶瓷材料或預先陶瓷材料(pre-ceramic))典型在壓力下被注入或以其它方式進入于模具(mold)中成所希望形狀的陶瓷元件，通常接著被冷卻并且接著去除保持模具之復制形狀(replica)的固化組件。本發(fā)明之注射成型形成組件、陶瓷材料(譬如陶瓷粉混合物、散布(dispersion)或其它的配方)或預先陶瓷材料或組合物可進入模具組件。于本發(fā)明之適當制造方法中，可藉由依序地注射成型具有不同電阻率的陶瓷或預先陶瓷材料而形成具有不同電阻率區(qū)域之整合組件。因此，例如，可藉由注射引入具有第一電阻率之材料進入界定譬如桿形之所希望基底形狀之模具組件中而形成基底組件。該基底組件可從此種第一模具中移除，并定位于第二、相異的模具組件中，而具有不同電阻率的陶瓷材料(例如導體陶瓷材料)能夠射入該第二模具中以提供該組件之導電區(qū)域。以同樣方式，該基底組件可以從此種第二模具移除并定位于又一第三、相異的模具組件中，而具有不同電阻率的陶瓷材料(例如抗熱區(qū)域陶瓷材料)能夠射入該第三模具中以提供該組件較高之電阻率區(qū)域?；滋沾稍砂~外的相異的陶瓷組合物區(qū)域，包含四個或五個或更多個相異的區(qū)域。例如，此種組件揭示于Willkens獲準之美國專利申請案公開第2002/0150851號，該專利說明具有四個具有不同電阻率的陶瓷區(qū)域(相對低電阻之導電區(qū)域、中間電阻之電源提升或增強帶(zone)、相異電阻之散熱區(qū)域、以及相對高電阻之熱或點火帶)的陶瓷點火器。該等多個、相異的區(qū)域可由此處所說明之復數(shù)個多次注射成型步驟所產(chǎn)生。亦可不使用如上述之復數(shù)個相異的模具組件，不同的陶瓷材料可依序地進入或射入該相同的模具組件。例如，預定體積之第一陶瓷材料可被引入到界定所希望基底形狀之模具組件中，而其后不同電阻率之第二陶瓷材料可應(yīng)用于該形成的基底。9陶瓷材料可進入(射入)模具組件作為流體配方，該流體配方包括譬如一或多種陶瓷粉的陶瓷材料。例如，可以制備陶瓷粉之漿料或糊狀組合物，譬如藉由混合一或多種陶瓷粉與水溶液或含有一或多種譬如酒精等之可溶有機溶劑之水溶液之糊料(paster)?？山逵苫旌弦换蚨喾N譬如MoSi2、SiC、A1203、和/或A1N的陶瓷粉于水與選用之譬如纖維素醚溶劑(celluloseethersolvent)、酒精等之譬如一或多種可溶水有機溶劑之一或多種有機溶劑之流體組合物中而制備用于擠出之較佳陶瓷漿料組合物。陶瓷漿料亦可包含其它的材料，例如，選用連同一或多種聚合體黏結(jié)劑之一或多種有機塑化劑(plasticizer)。可使用廣變化之形狀形成或誘導組件，用組構(gòu)對應(yīng)于已形成組件之所希望形狀之組件來制成組件。例如，形成桿狀元件，陶瓷粉糊料可射入圓柱狀沖模(die)組件中?？捎脕硇纬芍鶢?stilt-like)或矩形組件、矩形沖模。于將陶瓷材料送進入模具組件后，該界定的陶瓷部分可適當?shù)馗稍?，例如，超過5(TC或6(TC經(jīng)歷足夠的時間去除任何的溶劑(水和/或有機)載子。如上所述，己發(fā)現(xiàn)到可藉由良好的配合多次注射成型陶瓷層或區(qū)域，包含良好的配合該第三(或更后續(xù)的)注射成型部分與先前沉積的第一和第二部分，而增強所產(chǎn)生組件之結(jié)果和品質(zhì)。除了正確的放置后續(xù)模制之部分外，鄰接之相異的陶瓷區(qū)域之特性配合能確保較高品質(zhì)之形成組件。例如，能夠希望用于相異區(qū)域的陶瓷組合物之黏結(jié)劑組合物于成份、黏性和其它特性方面系相似。亦可希望當用黏結(jié)劑組合物施用在未硫化狀態(tài)(greenstate)時，該第一沉積陶瓷組合物區(qū)域具有相對增強之結(jié)構(gòu)完整性，由此抵抗在后續(xù)的注射成型時鄰接的陶瓷區(qū)域變形。例如，該第一沉積陶瓷組合物可包括譬如聚合物(例如，聚丙烯(polypropylene))之黏結(jié)附著劑，該黏結(jié)附著劑能對該沉積的陶瓷區(qū)域提供較強的結(jié)構(gòu)完整性。該第一沉積區(qū)域亦可形成具有表面狀態(tài)(topography)(例如，網(wǎng)狀線表面)，該表面狀態(tài)將配合并提供良好的附著于后續(xù)應(yīng)用的鄰接陶瓷區(qū)域。如上討論之，藉由將經(jīng)由注射成型所沉積的陶瓷材料位置處之空氣有效移除，而可促進該陶瓷元件之第二、第三或更后之注射成型部分之良好配合。例如，從沉積位置處有效的排除(移除)空氣能幫助正在沉積的陶瓷材料與先前沉積的陶瓷元件部分之良好配合。能藉由各種方法完成此種排除，包含于陶瓷材料正被沉積之一般區(qū)域維持稍微的負壓(真空線(vacuumline))。此外，陶瓷材料之輸送速度將不超過阻止空氣有效排除之水準。亦已發(fā)現(xiàn)到，應(yīng)完成第二、第三或更后的更高量次部分之注射成型沉積，藉此先前沉積的組件部分不會變形，由此維持產(chǎn)出組件之結(jié)構(gòu)完整性。接著的例子說明較佳注射成型制程。茲參照圖1，顯示軸承組件IO之示意剖面圖，軸承組件IO具有多個、相異的陶瓷區(qū)域20、30和40，該等區(qū)域有各不同的熱膨脹特性(亦即，不同的熱膨脹系數(shù)(CTE))，例如外部區(qū)域10具有相對低的CTE、中間區(qū)域20具有中等相對CTE值、而內(nèi)部或核心區(qū)域30具有最高相對CTE值。圖2顯示加熱器板組件50之上視示意圖，加熱器板組件50包含同心陶瓷區(qū)域60、70和80。加熱器板組件50可以是例如用于汽車上的點煙器。如圖2中所示，加熱器板組件50可包括具有插入之電阻(熱)帶70之導電帶60和80。圖3顯示陶瓷火光(flame)棒或火光整流器100之示意圖，火光棒或火光整流器100包括多個、相異的陶瓷區(qū)域IIO、120和140。區(qū)域110為導電區(qū)而區(qū)域120為電阻(熱)帶以提供尤其是點煙器之加熱組件。火光偵測組件140藉由閑置區(qū)域130而與區(qū)域110、120間隔開。偵測組件140為適當?shù)膶щ娞沾蓞^(qū)域用來形成火光和接地之間的電路。圖4顯示熱電陶瓷元件150之示意圖，熱電陶瓷元件150包含導電區(qū)域160、N型區(qū)域170、P型區(qū)域180和支撐部分190之多個、相異的陶瓷區(qū)域。圖5顯示加熱之切刀(cuttingblade)200之示意圖，切刀200包括絕緣區(qū)域210、240和270、導電區(qū)域220和280、電阻(熱)區(qū)域230和260、以及切面290(其適當?shù)貙榻^緣組合物)之多個、相異的陶瓷區(qū)域。圖6顯示壓電陶瓷元件300，壓電陶瓷元件300可包含多個、相異的陶瓷區(qū)域。壓電陶瓷元件300可以是適當?shù)膲弘娞沾烧鹗幤鳁U組件，該壓電陶瓷震蕩器桿組件包含了電極區(qū)域310和壓電陶瓷桿區(qū)域320。此等組件300可以是陶瓷回轉(zhuǎn)裝置(ceramicgyrodevice)(其能偵測各種的移動)適當?shù)慕M件，其中該振動組件包括圓柱狀壓電陶瓷震蕩器桿300。于某些使用系統(tǒng)中，當電壓施加到該壓電陶瓷震蕩器桿時，該桿扭曲地振動。當桿300旋轉(zhuǎn)時，該桿能輸出正比于旋轉(zhuǎn)速度之電壓。如上之討論，描繪于圖1至圖6之組件和裝置系透過注射成型多種陶瓷組合物以形成該組件而產(chǎn)生。一旦該組件藉由此種注射成型制程形成，則該組件可以如所希望之進一歩地處理。例如，形成的組件譬如在包含升高的溫度和壓力的狀況下可以進一步地密集。此外，不同組合物或性質(zhì)(例如，不同的電阻率)的陶瓷區(qū)域可藉由并非注射成型的過程而應(yīng)用于形成的基底組件，例如，基底組件可以是浸漬涂層于陶瓷組合物漿料以提供具有如所希望之適當遮蔽裝置區(qū)域之區(qū)域。對于此種浸漬涂層應(yīng)用，可以適當?shù)厥褂锰沾山M合物之漿料或其它流體狀組合物。該漿料可以包括水和/或譬如酒精等之極性有機溶劑載子，以及一或多種附加劑(additive)以促進形成應(yīng)用于陶瓷組合物之均勻?qū)?。例如，該漿料組合物可包括一或多種有機乳化劑(emulsifier)、塑化劑、和分散劑(dispersant)。這些黏結(jié)劑材料于后續(xù)的陶瓷元件之使致密化作用(densificaticm)期間可以以熱方式適當?shù)匾瞥Ｖ档米⒁獾氖牵景l(fā)明的方法能促使各種配置的陶瓷元件和裝置之制造，可如所希望之特殊應(yīng)用。提供特殊的配置，使用適當?shù)男螤钫T導模具組件，透過該形狀誘導模具組件可以注射陶瓷組合物(譬如陶瓷糊料)?？墒褂脧V變化的陶瓷組合物以形成本發(fā)明之組件。例如，如上討論之，于特定組件中可使用不同導電率的陶瓷組合物。一般而言較佳地高電阻(熱)地帶或區(qū)域陶瓷組合物包括二種或更多種成份之l)導體材料；2)半導體材料；和3)絕緣材料。導電(冷)和絕緣(散熱)區(qū)域可由相同的成份組成，但是具有表現(xiàn)不同性質(zhì)之成份。典型的導體材料包含例如二硅化鉬、二硅化鎢、譬如氮化鈦之氮化物、和譬如碳化鈦之碳化物。典型的半導體包含譬如碳化硅(摻雜和未摻雜)和碳化硼之碳化物。典型的絕緣材料包含譬如氧化鋁之金屬氧化物或譬如AIN和/或Si3N4之氮化物。如參照此處，術(shù)語電絕緣材料表示具有至少大約io1Q歐姆-公分(ohms-cm)室溫電阻率之材料。本發(fā)明之組件之電絕緣材料成份可包括金屬氮化物和/或金屬氧化物之單獨或主要地其中一種或多種，或者，該絕緣成份可包含除了該金屬氧化物或金屬氮化物以外之材料。例如，該絕緣材料成份可額外地包含譬如氮化鋁(A1N)、氮化硅、或氮化硼之氮化物；稀土氧化物(rareearthoxide)(例如，氧化釔)；或稀土氧氮化物(rareearthoxynitride)。該絕緣成份之較佳額外材料為氮化鋁(A1N)。參照此處，半導體陶瓷(或"半導體")為具有大約10和108歐姆-公分之間室溫電阻率的陶瓷。若該半導電成份表現(xiàn)為超過大約45v/o之熱帶組合物(當該導電陶瓷為于大約6至10v/o范圍時)，則所得到的組合物對于高壓應(yīng)用變成太過導電(由于缺少絕緣體)。反之，若該半導電材料表現(xiàn)為少于大約10v/o(當導電陶瓷為于大約6至10v/o范圍時)，則所得到的組合物變成太高電阻性(由于太多絕緣體)。再者，于較高位準之導體，需要更多絕緣體和半導體比率之電阻性混合物以達到所需要的電壓。一般而言，該半導體為選自由碳化硅(摻雜和未摻雜)、和碳化硼所組成之群組中之碳化物。通常碳化硅較佳。參照此處，導電材料為一種具有少于大約10—2歐姆-公分室溫導電率之材料。若該導電成份表現(xiàn)為高于35v/o之熱帶(hotzone)組合物之量，則所得到的陶瓷熱帶組合物、所得到的陶瓷會變成太過導電。典型上，該導體系選自由二硅化鉬、二硅化鎢、譬如氮化鈦之氮化物、和譬如碳化鈦之碳化物所組成的群組。通常二硅化鉬較佳。一般而言，較佳的熱(電阻)帶組合物包含(a)介于大約50至80v/o之間之具有至少大約101()歐姆-公分電阻率之電性絕緣材料；(b)介于大約O(無使用半導體材料)至大約45v/o之間之具有大約10至大約108歐姆-公分電阻率之半導體材料；以及(c)大約5至大約35v/o之間之具有少于大約10—2歐姆-公分電阻率之金屬導體。較佳的情況是，該熱帶包括50至70v/o之電性絕緣陶瓷、10至45v/o之半導體陶瓷、和6至16v/o之導電材料。對于至少某些應(yīng)用中，特定的較佳的熱帶組合物包含10v/o之MoSi2、10v/o之SiC和余量(balance)的A1N或A1203。較佳的冷或?qū)щ妿^(qū)域包括那些由例如A1N和/或八1203或其它絕緣材料、SiC或其它半導體材料、以及MoSi2或其它導體材料組成者。然而，冷帶區(qū)域較之熱帶區(qū)域?qū)⒕哂忻黠@較高百分比之導體和半導體材料(例如，SiC和MoSi2)。對于至少某些應(yīng)用，較佳的冷帶組合物包括大約15至65v/o之氧化鋁、氮化鋁或其它的絕緣材料；以及大約20至70v/o之MoSb和SiC或其它導體、半導體材料其體積比從大約1:1至大約1:3。對于許多應(yīng)用，更較佳的是，該冷帶組合物包括大約15至50v/o之A1N禾口/或A1203、15至30v/o之SiC和30至70v/o之MoSi2。為了容易制造特定的組件，較佳地該冷帶組合物用與該熱帶組合物同樣的材料制成，具有較大相對量之導體和半導體材料。對于某一應(yīng)用，特別較佳的冷帶組合物包含20至35v/o之MoSi2、45至60v/o之SiC和余量的A1N和/或A1203其中任一者。組件之絕緣陶瓷區(qū)域可與導電帶或熱帶、或者二者配合。較佳的情況是，燒結(jié)的絕緣體區(qū)域在室溫時具有至少大約lO"歐姆-公分之電阻率和在操作溫時至少104歐姆-公分之電阻率，以及具有至少150MPa之強度。較佳的情況是，絕緣體區(qū)域具有于操作(點火)溫度之電阻率至少大于該熱帶區(qū)域之電阻率2個量級(order)以上。適當?shù)慕^緣體組合物包括至少一種或多種大約90v/o之氮化鋁、氧化鋁、或氮化硼。對于某些應(yīng)用，特別較佳的絕緣體組合物系由60v/o之A1N、10v/o之Al203、和余量的SiC。下列之非限制性例子系作本發(fā)明之范例說明用。此處所提及的所有的文件系并合本文中將其整個作為參考。實例l:裝置制造電阻成份(22體積百分比(vol7。)之MoSi2、其余為八1203)和絕緣組合物(IOO體積百分比之^203)之粉末與有機黏結(jié)劑(大約6至8重量百分比(wt7。)植物油(vegetableshortening)、2.4重量百分比之聚苯乙烯以及2至4重量百分比之聚乙烯)混合，以形成二種具有大約62體積百分比固體之糊料。此二種糊料被加載二桶共同注射模鑄器。第一注射用絕緣糊料填滿半圓柱形腔，形成具有沿著圓柱體之長度方向延伸之鰭(fm)之支持基底。從第一腔移除該部分，放置在第二腔中，而第二注射填滿由該第一注射邊界之體積以及該腔壁核心具有導電糊料。形成發(fā)針(hair-pin)之模制部分形成具有分離二只腳之絕緣體之導體。然后于室溫該桿被部分地卸下于有機溶劑中從額外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后該部分以熱方式卸下于流動鈍氣(N2)中于300至50(TC經(jīng)過60小時以去除該殘留黏結(jié)劑之剩余物。該卸下部分于氬氣(Argon)中于1800至1850。C被密集至理論值的95至97%。藉由吹砂(grit-blasting)清洗該密集之部分。當該點火器裝置之二支腳連接到36V電壓之電源供應(yīng)器時，該熱帶獲得于大約130(TC溫度。實例2:額外裝置制造電阻組合物(22體積百分比之MoSi2、其余為Al203)和絕緣組合物(5體積百分比之SiC、其余為八1203)之粉末與有機黏結(jié)劑(大約6至8重量百分比植物油、2.4重量百分比之聚苯乙烯、和2至4重量百分比之聚乙烯)混合，以形成二種具有大約62體積百分比固體之糊料。該二種糊料被加載二桶共同注射模鑄器中。第一注射用絕緣糊料填滿半圓柱形腔，形成具有沿著圓柱體之長度方向延伸之鰭之支持基底。從該第一腔移除該部分，放置在第二腔中，而第二注射填滿由該第一注射邊界之體積以及該腔壁核心具有導電糊料。形成發(fā)針之模制部分形成具有分離二只腳之絕緣體之導體。然后于室溫該桿被部分地卸下于有機溶劑中從額外的10至16重量百分比分解出IO重量百分比。然后該部分以熱方式卸下于流動鈍氣(譬如N》中于300至50(TC經(jīng)過60小時以去除該殘留黏結(jié)劑之剩余物。該卸下部分于氬氣中于1800至185CTC被密集至理論值的95至97%。藉由吹砂(grit-blasting)清洗該密集之部分。當該點火器裝置之二支腳連接到從120V之電壓范圍之電源供應(yīng)器時，該熱帶獲得于大約1307X:溫度。實例3:額外裝置制造電阻組合物(22體積百分比之MoSi2、20體積百分比之SiC、其余為Al203)和絕緣組合物(20體積百分比SiC、其余為Al2Cb)之粉末與大約15重量百分比之聚乙烯醇(polyvinylalcohol)混合，以形成二種具有大約60體積百分比固體之糊料。此二種糊料被加載二桶共同注射模鑄器(co-injectionmolder)中。第一注射用絕緣糊料填滿具有沙漏形剖面之腔，形成支持基底。從該第一腔移除該部分，放置在第二腔中，而第二注射填滿由該第一注射邊界之體積以及該腔壁核心具有導電糊料。形成發(fā)針之模制部分形成具有分離二只腳之絕緣體之導體。然后該桿被部分地卸下于自來水(tapwater)中從額外的10至16重量百分比分解出IO重量百分比。然后該部分以熱方式卸下于流動鈍氣(譬如N2)中于50(TC經(jīng)過24小時以去除殘留黏結(jié)劑之剩余物。卸下部分于氬氣中于1800至185(TC被密集至理論值的95至97%。藉由吹砂清洗該密集之部分。當該點火器裝置之二支腳連接到48V之電壓之電源供應(yīng)器時，該熱帶獲得于大約130(TC溫度。實例4:進一步裝置制造電阻組合物(20體積百分比之MoSi2、5體積百分比之SiC、74體積百分比之八1203和1體積百分比之Gd203)、導電組合物(28體積百分比之MoSb、7體積百分比之SiC、64體積百分比之Al203和1體積百分比之Gd203)和絕緣組合物(10體積百分比之MoSi2、89體積百分比之Al2Cb和1體積百分比之Gd203)之粉末與10至16重量百分比之有機黏結(jié)劑(大約6至8重量百分比植物縮減、2.4重量百分比之聚苯乙烯、和2至4重量百分比之聚乙烯)混合，以形成三種具有大約62至64體積百分比固體加載之糊料。此三種糊料被加載多桶共同注射模鑄器中。第一注射用絕緣糊料填滿具有沙漏形剖面之腔，形成支持基底。從第一腔移除該部分，放置在第二腔中。第二注射填滿由該第一注射邊界之體積之底半部以及該腔壁具有導電糊料。該部分從該第二腔移除，放置在第三腔中。第三注射填滿由該第一注射、第二注射邊界之體積而該腔壁具有電阻糊料，形成發(fā)針形狀之電阻器由該絕緣體分隔并連接至由該絕緣體分隔之導體腳。該模制部分被部分地卸下于n-丙基溴化物中從額外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后該部分以熱方式卸下于放慢的氬(Ar)或N2中于50(TC經(jīng)過24小時以去除該殘留黏結(jié)劑，并于氬氣中于1大氣壓力下于175(TC被密集至理論值的95至97%。當該點火器之二支導體腳連接到于120V之電壓之電源供應(yīng)器時，該熱帶(即電阻帶)獲得130(TC之溫度。實例5:進一步裝置制造電阻組合物(21.5體積百分比之MoSi2、5體積百分比之SiC、其余為八1203)、導電組合物(28體積百分比之MoSi2、7體積百分比之SiC、其余為八1203)和絕緣成份(10體積百分比之MoSi2、其余為八1203)之粉末與大約12重量百分比之石臘基(para迅n-waxbased)黏結(jié)劑混合，以形成三種具有大約64體積百分比固體加載之糊料。較高熔點石臘組合物系用來增加未硫化(當模制時)第一注射之熱穩(wěn)定度。此三種糊料被加載多桶共同注射模鑄器中，對應(yīng)于各注射之三個腔附著至該等桶之模具框(mold-frame)。第一注射用絕緣糊料填滿具有幾乎成矩形剖面之沿著二個長度方向漸減少之腔，形成支持構(gòu)件。從該第一腔移除該部分，放置在第二腔中。第二注射填滿由該第一注射邊界之腔以及該腔壁具有導電糊料。該部分從該第二腔移除并放置在第三腔中。第三注射填滿由該第一注射、第二注射邊界之體積而該腔壁具有電阻糊料，形成發(fā)針形狀部由該絕緣支撐部分分隔并連接至亦由該絕緣支撐件分隔之導體部。該模制部分被部分地卸下于自來水中從額外的12重量百分比黏結(jié)劑分解出3至4重量百分比。然后該部分以熱方式卸下于流動氬中于30(TC至50(TC經(jīng)過24小時以去除該殘留黏結(jié)劑，并藉由氣壓燒結(jié)于最大3000psi壓力下于1750。C使致密化至大于理論密度值之97%。當該致密化之點火器之導體腳連接至于12V之電壓之電源供應(yīng)器時，該熱帶(即電阻帶)獲得1280至132(TC之溫度。本發(fā)明已參照其特定實施例而作了詳細說明。然而，應(yīng)了解到熟悉此項技術(shù)者于考量此處所揭示之內(nèi)容后可在本發(fā)明之申請專利范圍之精神和范圍內(nèi)作修改和改進。權(quán)利要求1、一種用于制造陶瓷元件的方法，該方法包括注射成型該陶瓷元件的三個或三個以上的部分。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其中，該陶瓷元件包括兩個或兩個以上具有不同陶瓷組合物的區(qū)域。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其中，該陶瓷元件包括三個或三個以上具有不同陶瓷組合物的區(qū)域。4、如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該兩個或兩個以上的區(qū)域包括電阻率和/或光透射率不同的陶瓷組合物。5、如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該三個或三個以上的區(qū)域包括電阻率和/或光透射率不同的陶瓷組合物。6、如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，將兩個或兩個以上注射成型的元件部分定位于相對角。7、如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，支撐元件、電氣接線裝置、屏蔽、熱傳感器裝置、或光傳感器裝置構(gòu)成該陶瓷元件。8、如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中，半導體裝置、光電裝置或傳感元件構(gòu)成該陶瓷元件。9、如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，該方法進一步包括將一種或多種陶瓷組合物施用至形成的陶瓷元件的至少一部分。10、如權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，該方法進一步包括將一種或多種金屬組合物施用至形成的陶瓷元件的至少一部分。11、如權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，該方法進一步包括將形成的陶瓷元件致密化。12、如權(quán)利要求l至ll中任一項所述的方法，該方法進一步包括去除形成的陶瓷元件的一部分。13、一種用于制造陶瓷元件的方法，該方法包括注射成型該陶瓷元件的兩個或兩個以上的不同部分，其中，該陶瓷元件為下述元件或為下述元件的組件軸承、支撐或結(jié)構(gòu)元件；電氣接線元件；屏蔽元件；熱、氣體或光傳感器；半導體裝置；光電裝置；氣體注射裝置；微流裝置；或壓電裝置。14、如權(quán)利要求13所述的方法，其中，將該陶瓷元件的三個或三個以上的不同部分注射成型。15、如權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其中，該陶瓷元件不為電阻點火裝置的組件。16、一種可由權(quán)利要求1至15中任一項所述的方法獲得的陶瓷元件。17、如權(quán)利要求16所述的陶瓷元件，其中，該元件包括兩個或兩個以上具有不同電阻率和/或光透射率的區(qū)域。18、如權(quán)利要求16所述的陶瓷元件，其中，該元件包括三個或三個以上具有不同電阻率和/或光透射率的區(qū)域。19、如權(quán)利要求16所述的陶瓷元件，其中，將兩個或兩個以上注射成型的元件部分定位于相對角。20、如權(quán)利要求16所述的陶瓷元件，其中，支撐元件、電氣接線裝置、屏蔽、熱傳感器裝置、或光傳感器裝置構(gòu)成該陶瓷元件。21、如權(quán)利要求16所述的陶瓷元件，其中，半導體裝置、光電裝置或傳感元件構(gòu)成該陶瓷元件。全文摘要本發(fā)明提供用來制造陶瓷元件(ceramicelement)之新方法，包含注射成型(injectionmolding)二個、三個或更多個形成該組件之相異的陶瓷層或區(qū)域(20、30、40)。亦提供可由本發(fā)明之制造方法獲得的陶瓷元件(10)。文檔編號B29D99/00GK101505938SQ200780030369公開日2009年8月12日申請日期2007年8月16日優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日發(fā)明者C·A·維爾肯斯,S·安納瓦拉普,T·于申請人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司