[发明专利]注射成型陶瓷元件

说明书

技术领域

本发明包含用来制造陶瓷元件之新方法，包含注射成型二个、三个或更多个形成该组件之相异的陶瓷区域。亦提供可由本发明提供之制造方法获得的陶瓷元件。

背景技术

陶瓷材料已经被广泛使用于许多的应用，包含于半导体装置、电性功能组件或装置、光电装置(opto-electric device)、机械或支撑元件以及其它的功能组件中(譬如以热、光、或电之方式来传送或侦测)。例如参看美国专利第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号以及美国公开申请案第2002/0109152；2003/0165303；和2006/0140534号。

制造此等组件可能是困难的，包含多种陶瓷材料使用于制程中的情况。有意义的装置几何构造或构形亦可能造成显著的制造上的挑战。

因此很希望有新的用于产制陶瓷元件的方法。

发明内容

现提供用于产制陶瓷装置或组件之新方法，该方法包含注射成型陶瓷材料以由此形成该陶瓷元件。此种注射成型制造相较于先前的方法能够提供增进之输出和成本效益以及提供具有良好的机械强度之装置。

尤其是，本发明之较佳的方法包含注射成型二个或更多个相异的层或区域以形成陶瓷元件。尤其较佳的方法包含注射成型该陶瓷元件之三个或更多个相异的层或区域。

可以注射成型的陶瓷元件之相异的层或区域可以在一个或多个方面不同。例如，相异的陶瓷组合物可以被注射成型以形成该陶瓷元件之相异的区域。相异的陶瓷组合物可包括一或多种不同的陶瓷材料(例如，SiC、譬如Al₂O₃之金属氧化物、譬如AlN之氮化物、Mo₂Si₃和其它含Mo材料、SiAlON、含Ba材料、等等)。或者，相异的陶瓷组合物可包括陶瓷材料之相同混合物(例如，相异的陶瓷材料之二元、三元或更高元次混合物(binary，ternary or higher orderblend))，但是这些混合物成份(member)之相对量不同，例如，在个别相异的陶瓷组合物之间一或多种混合物成份构件相差至少5、10、20、25或30体积百分比。

可被注射成型的陶瓷元件之相异的层或区域亦可在功能特性上不同，例如，该相异的区域可在电阻率、光透射率、热膨胀特性、及/或硬度(hardness)上有所不同。

举例而言，于较佳系统中，若陶瓷元件区域(第一区域)与该组件之另一区域(第二区域)于室温具有至少10或10²欧姆-公分(ohms-cm)之电阻率差，或更适合地于室温具有至少10³或10⁴ohms-cm之电阻率差，则该第一与第二区域可视为在电阻率上有差异。

于较佳系统中，若组件之相异的陶瓷区域之间，陶瓷元件区域(第一区域)与该组件之另一区域(第二区域)具有至少大约0.1×10^-6K^-1之热膨胀系数差，更典型地至少大约0.2×10^-6K^-1之热膨胀系数差，或至少大约0.5×10^-6K^-1之热膨胀系数差，或至少大约1×10^-6K^-1之热膨胀系数差，或至少大约2或3×10^-6K^-1之热膨胀系数差，则该第一与第二区域可视为在热膨胀特性上有差异。

二个或更多个之注射成型组件部分也可相异地定位于组件内，例如，该二个或更多个区域可定位于相对角处，例如，该多个部分之最长尺寸相关于彼此系由20、30、40、50、60、70、80、90、120、150或180度或更多度之角度而抵销(offset)。

于本发明之较佳态样中，陶瓷元件之至少二个或三个部分系于单一制造序列(sequence)中被注射成型以产生陶瓷元件，所谓之“多发(multiple shot)”注射成型制程，于同一制造序列中，具有不同陶瓷组合物和/或功能特性的陶瓷元件之多个部分系注射成型以形成组件。于至少某些实施例中，单一制造序列包含陶瓷材料之序列注射成型应用，而没有从组件形成区域去除组件，和/或没有藉由非注射成型的制程沉积陶瓷材料于组件构件。