CN101505938A - 注射成型陶瓷元件 - Google Patents

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S·安纳瓦拉普
T·于
C·A·维尔肯斯
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Abstract

本发明提供用来制造陶瓷元件(ceramic element)之新方法，包含注射成型(injection molding)二个、三个或更多个形成该组件之相异的陶瓷层或区域(20、30、40)。亦提供可由本发明之制造方法获得的陶瓷元件(10)。

Description

注射成型陶瓷元件
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。
例如，于一个态样中，第一区或部分能被注射成型，环绕该第一部分而在相关该第一部分之相同平面但相对角所延伸之第二部分能于第二步骤被注射成型，以及于第三步骤中第三区域能藉由注射成型被施加于含有该第一和第二部分之主体(body)。该第三部分能定位于相关于该第一和第二部分中之一者或二者之相异的平面中和/或相对角处。
相邻的沉积的陶瓷组合物区域之良好配合(good mating)能促进多区域组件之形成。尤其是，对于注射成型组件之三个或更多个部分(亦即，所谓之三发(three-shot)或其它量次(order)较高之注射成型制程)，该第三(或更后次序(further subsequent))注射成型部分与先前沉积的第一与第二部分之良好配合可能是重要的，以确保产生均匀和有效的组件。也就是说，所产制的陶瓷元件之所希望的效能，能进一步藉由相对于先前沉积的组件部分而正确放置组件之第三或更后的注射成型部分来确保。
能藉由将空气有效地从陶瓷材料正在经由注射成型沉积之位置处移除，而可促进该陶瓷元件之第二、第三或更后的注射成型部分之良好配合。举例而言，从该沉积位置有效的排放(移除)空气能帮助正在沉积的陶瓷材料与先前沉积的陶瓷元件部分良好的配合。能藉由各种方法完成此排放，包括于陶瓷材料正在沉积之一般区域中维持稍微的负压(真空线(vacuum line))。
亦已发现到应完成注射成型沉积第二、第三或更后的更高量次部分，藉之先前沉积的组件部分未变形，以由此维持所生产组件之结构完整性。
本发明之制造方法可包含对于额外的陶瓷或其它的材料之进一步的制程，以产生该形成的陶瓷元件，该进一步的制程不包含注射成型。例如，一或多个陶瓷层或区域可施加于形成之组件，譬如藉由陶瓷组合物浆料(slurry)之浸渍涂布(dip coating)、喷洒涂布等。非陶瓷材料亦可施加到组件主体，譬如施加金属组合物，可藉由浸渍涂布制程、溅镀或其它过程来沉积该金属组合物。
所形成之组件可，如希望的话，被额外地处理。尤其是，所形成之包括陶瓷部分之组件可具有譬如在提高的热和压力情况下之致密化的(densified)(烧结的(sintered))陶瓷区域。亦可藉由譬如钻凿或其它制程而去除所形成组件之各种区域，以便暴露下层区域或提供闲置(void)区域。
可利用本发明的方法以产生包括此处所揭示之一个或多个陶瓷元件之各种的装置。也就是说，本发明亦包括经由使用此处所揭示之注射成型方法可获得或而获得之装置和组件。
详言之，例如，本发明包含装置，其可包括轴承、支撑或结构元件；电气接线元件；屏蔽(shielding)元件；热或气体(例如，氧气)传感器；或光传感器装置，该等装置可适当地包括如此处所揭示之一个或多个陶瓷元件。于某些态样中，半导体装置、光电装置或传感元件可包括如此处所揭示之一个或多个陶瓷元件。
尤其较佳的陶瓷轴承、支撑或结构元件可包括多个、相异的陶瓷区域(例如，二个、三个、四个或更多个相异的区域)，其中这些多个区域具有不同的热膨胀系数(CTE)。这些多个的区域系由多重注射成型沉积相异的陶瓷组合物所形成。藉由在形成的轴承组件中提供CTE梯度(CTE gradient)，该组件能呈现改进的疲劳使用寿命(fatigue life)以及对压缩(compression)引起的破裂或其它的此种劣化的抵抗力。
尤其较佳的陶瓷轴承、支撑或结构元件亦可包含包括了多个、相异的陶瓷区域(例如，二个、三个、四个或更多个相异的区域)的组件，其中这些多个区域具有不同的密度，例如，于该组件之内部或核心区域有相对较低密度的陶瓷区域，而外套(encapsulating)或外部陶瓷区域之组件具有比内部区域相对较高的密度。
较佳的陶瓷轴承、支撑或结构元件亦可包含包括了多个、相异的陶瓷区域(例如，二个、三个、四个或更多个相异的区域)之组件，其中这些多个区域具有不同的硬度，例如，于该组件之内部或核心区域有相对较软陶瓷区域(例如，譬如氧化铝核心区域之主要金属氧化物核心区域)，而外套或外部陶瓷区域具有相对较大硬度，譬如氮化物外部区域，例如含有氮化硅之外部区域。
本发明之另外的较佳组件和装置包含压力陶瓷(piezo-ceramic)组件，该压力陶瓷元件可经由此处所揭示之多重注射成型制造而产生。例如，此等较佳装置可包括与一个或多个能作用为一个或多个电极之导电陶瓷区域整合之主动压力组件。本发明之进一步较佳装置包含压电制动器(piezoelectric actuator)，其包括如此处所揭示的多个相异的陶瓷区域。
如上所讨论的，本发明之较佳装置亦包含传感器装置，譬如可包含陶瓷加热器组件之氧传感器装置，或与陶瓷加热组件整合的火光(flame)传感器装置。
本发明之另外的较佳装置包含微流装置(microfluidic device)，该微流装置包括如此处所揭示的多个相异的陶瓷区域。此等装置可包括例如一个或多个用来输送流体样品之信道和用于分析流体样品之电和/或光功能。
亦较佳者为气体注射装置，该气体注射装置包括如此处所揭示的多个陶瓷区域。例如，较佳的气体注射器可包括一个或多个内部陶瓷区域(例如，包括譬如氧化铝之一个或多个金属氧化物之内部区域)，该等内部陶瓷区域可用陶瓷组合物涂布或包覆以对该内部区域提供保护不受环境的侵袭。于一个较佳态样中，气体注射器可具有包括一个或多个金属氧化物(譬如氧化铝)之一个或多个内部区域，该金属氧化物然后至少部分用包括例如氧化钇(yttria)之保护陶瓷区域包覆。
本发明之装置亦包含静电放电装置，该静电放电装置包括如此处所揭示的多个、相异的陶瓷区域。本发明亦包含包括如此处所揭示的多个、相异的陶瓷区域之珠宝组件或对象。
于至少某些实施例中，所形成的陶瓷元件或装置不包括譬如陶瓷点火组件之电阻性加热组件。
本发明之其它态样揭示于后文中。
附图说明
图1示意地显示依照本发明之轴承组件；
图2显示依照本发明之加热组件；
图3显示依照本发明之火光棒组件；
图4显示依照本发明之热电性组件；
图5显示依照本发明之切刀系统；以及
图6显示压电陶瓷元件。
具体实施方式
如上所讨论的，本发明提供用来产生陶瓷元件之新方法，包含注射成型该组件之一个或多个层或区域。
如此处所一般称之的，术语“注射成型的(injection molded)”、“注射成型(injection molding)”或其它相似的术语表示譬如材料(此处是指陶瓷材料或预先陶瓷材料(pre-ceramic))典型在压力下被注入或以其它方式进入于模具(mold)中成所希望形状的陶瓷元件，通常接着被冷却并且接着去除保持模具之复制形状(replica)的固化组件。
本发明之注射成型形成组件、陶瓷材料(譬如陶瓷粉混合物、散布(dispersion)或其它的配方)或预先陶瓷材料或组合物可进入模具组件。
于本发明之适当制造方法中，可藉由依序地注射成型具有不同电阻率的陶瓷或预先陶瓷材料而形成具有不同电阻率区域之整合组件。
因此，例如，可藉由注射引入具有第一电阻率之材料进入界定譬如杆形之所希望基底形状之模具组件中而形成基底组件。该基底组件可从此种第一模具中移除，并定位于第二、相异的模具组件中，而具有不同电阻率的陶瓷材料(例如导体陶瓷材料)能够射入该第二模具中以提供该组件之导电区域。以同样方式，该基底组件可以从此种第二模具移除并定位于又一第三、相异的模具组件中，而具有不同电阻率的陶瓷材料(例如抗热区域陶瓷材料)能够射入该第三模具中以提供该组件较高之电阻率区域。
基底陶瓷元件可包括额外的相异的陶瓷组合物区域，包含四个或五个或更多个相异的区域。例如，此种组件揭示于Willkens获准之美国专利申请案公开第2002/0150851号，该专利说明具有四个具有不同电阻率的陶瓷区域(相对低电阻之导电区域、中间电阻之电源提升或增强带(zone)、相异电阻之散热区域、以及相对高电阻之热或点火带)的陶瓷点火器。该等多个、相异的区域可由此处所说明之复数个多次注射成型步骤所产生。
亦可不使用如上述之复数个相异的模具组件，不同的陶瓷材料可依序地进入或射入该相同的模具组件。例如，预定体积之第一陶瓷材料可被引入到界定所希望基底形状之模具组件中，而其后不同电阻率之第二陶瓷材料可应用于该形成的基底。
陶瓷材料可进入(射入)模具组件作为流体配方，该流体配方包括譬如一或多种陶瓷粉的陶瓷材料。
例如，可以制备陶瓷粉之浆料或糊状组合物，譬如藉由混合一或多种陶瓷粉与水溶液或含有一或多种譬如酒精等之可溶有机溶剂之水溶液之糊料(paster)。可藉由混合一或多种譬如MoSi2、SiC、Al2O3、和/或AlN的陶瓷粉于水与选用之譬如纤维素醚溶剂(cellulose ethersolvent)、酒精等之譬如一或多种可溶水有机溶剂之一或多种有机溶剂之流体组合物中而制备用于挤出之较佳陶瓷浆料组合物。陶瓷浆料亦可包含其它的材料，例如，选用连同一或多种聚合体黏结剂之一或多种有机塑化剂(plasticizer)。
可使用广变化之形状形成或诱导组件，用组构对应于已形成组件之所希望形状之组件来制成组件。例如，形成杆状元件，陶瓷粉糊料可射入圆柱状冲模(die)组件中。可用来形成柱状(stilt-like)或矩形组件、矩形冲模。
于将陶瓷材料送进入模具组件后，该界定的陶瓷部分可适当地干燥，例如，超过50℃或60℃经历足够的时间去除任何的溶剂(水和/或有机)载子。
如上所述，已发现到可藉由良好的配合多次注射成型陶瓷层或区域，包含良好的配合该第三(或更后续的)注射成型部分与先前沉积的第一和第二部分，而增强所产生组件之结果和品质。除了正确的放置后续模制之部分外，邻接之相异的陶瓷区域之特性配合能确保较高品质之形成组件。例如，能够希望用于相异区域的陶瓷组合物之黏结剂组合物于成份、黏性和其它特性方面系相似。
亦可希望当用黏结剂组合物施用在未硫化状态(green state)时，该第一沉积陶瓷组合物区域具有相对增强之结构完整性，由此抵抗在后续的注射成型时邻接的陶瓷区域变形。例如，该第一沉积陶瓷组合物可包括譬如聚合物(例如，聚丙烯(poly propylene))之黏结附着剂，该黏结附着剂能对该沉积的陶瓷区域提供较强的结构完整性。该第一沉积区域亦可形成具有表面状态(topography)(例如，网状线表面)，该表面状态将配合并提供良好的附着于后续应用的邻接陶瓷区域。
如上讨论之，藉由将经由注射成型所沉积的陶瓷材料位置处之空气有效移除，而可促进该陶瓷元件之第二、第三或更后之注射成型部分之良好配合。例如，从沉积位置处有效的排除(移除)空气能帮助正在沉积的陶瓷材料与先前沉积的陶瓷元件部分之良好配合。能藉由各种方法完成此种排除，包含于陶瓷材料正被沉积之一般区域维持稍微的负压(真空线(vacuum line))。此外，陶瓷材料之输送速度将不超过阻止空气有效排除之水准。
亦已发现到，应完成第二、第三或更后的更高量次部分之注射成型沉积，藉此先前沉积的组件部分不会变形，由此维持产出组件之结构完整性。
接着的例子说明较佳注射成型制程。
兹参照图1，显示轴承组件10之示意剖面图，轴承组件10具有多个、相异的陶瓷区域20、30和40，该等区域有各不同的热膨胀特性(亦即，不同的热膨胀系数(CTE))，例如外部区域10具有相对低的CTE、中间区域20具有中等相对CTE值、而内部或核心区域30具有最高相对CTE值。
图2显示加热器板组件50之上视示意图，加热器板组件50包含同心陶瓷区域60、70和80。加热器板组件50可以是例如用于汽车上的点烟器。如图2中所示，加热器板组件50可包括具有插入之电阻(热)带70之导电带60和80。
图3显示陶瓷火光(flame)棒或火光整流器100之示意图，火光棒或火光整流器100包括多个、相异的陶瓷区域110、120和140。区域110为导电区而区域120为电阻(热)带以提供尤其是点烟器之加热组件。火光侦测组件140藉由闲置区域130而与区域110、120间隔开。侦测组件140为适当的导电陶瓷区域用来形成火光和接地之间的电路。
图4显示热电陶瓷元件150之示意图，热电陶瓷元件150包含导电区域160、N型区域170、P型区域180和支撑部分190之多个、相异的陶瓷区域。
图5显示加热之切刀(cutting blade)200之示意图，切刀200包括绝缘区域210、240和270、导电区域220和280、电阻(热)区域230和260、以及切面290(其适当地将为绝缘组合物)之多个、相异的陶瓷区域。
图6显示压电陶瓷元件300，压电陶瓷元件300可包含多个、相异的陶瓷区域。压电陶瓷元件300可以是适当的压电陶瓷震荡器杆组件，该压电陶瓷震荡器杆组件包含了电极区域310和压电陶瓷杆区域320。此等组件300可以是陶瓷回转装置(ceramic gyro device)(其能侦测各种的移动)适当的组件，其中该振动组件包括圆柱状压电陶瓷震荡器杆300。于某些使用系统中，当电压施加到该压电陶瓷震荡器杆时，该杆扭曲地振动。当杆300旋转时，该杆能输出正比于旋转速度之电压。
如上之讨论，描绘于图1至图6之组件和装置系透过注射成型多种陶瓷组合物以形成该组件而产生。一旦该组件藉由此种注射成型制程形成，则该组件可以如所希望之进一步地处理。例如，形成的组件譬如在包含升高的温度和压力的状况下可以进一步地密集。
此外，不同组合物或性质(例如，不同的电阻率)的陶瓷区域可藉由并非注射成型的过程而应用于形成的基底组件，例如，基底组件可以是浸渍涂层于陶瓷组合物浆料以提供具有如所希望之适当遮蔽装置区域之区域。对于此种浸渍涂层应用，可以适当地使用陶瓷组合物之浆料或其它流体状组合物。该浆料可以包括水和/或譬如酒精等之极性有机溶剂载子，以及一或多种附加剂(additive)以促进形成应用于陶瓷组合物之均匀层。例如，该浆料组合物可包括一或多种有机乳化剂(emulsifier)、塑化剂、和分散剂(dispersant)。这些黏结剂材料于后续的陶瓷元件之使致密化作用(densification)期间可以以热方式适当地移除。
值得注意的是，本发明的方法能促使各种配置的陶瓷元件和装置之制造，可如所希望之特殊应用。提供特殊的配置，使用适当的形状诱导模具组件，透过该形状诱导模具组件可以注射陶瓷组合物(譬如陶瓷糊料)。
可使用广变化的陶瓷组合物以形成本发明之组件。例如，如上讨论之，于特定组件中可使用不同导电率的陶瓷组合物。一般而言较佳地高电阻(热)地带或区域陶瓷组合物包括二种或更多种成份之1)导体材料；2)半导体材料；和3)绝缘材料。导电(冷)和绝缘(散热)区域可由相同的成份组成，但是具有表现不同性质之成份。典型的导体材料包含例如二硅化钼、二硅化钨、譬如氮化钛之氮化物、和譬如碳化钛之碳化物。典型的半导体包含譬如碳化硅(掺杂和未掺杂)和碳化硼之碳化物。典型的绝缘材料包含譬如氧化铝之金属氧化物或譬如AIN和/或Si3N4之氮化物。
如参照此处，术语电绝缘材料表示具有至少大约1010欧姆-公分(ohms-cm)室温电阻率之材料。本发明之组件之电绝缘材料成份可包括金属氮化物和/或金属氧化物之单独或主要地其中一种或多种，或者，该绝缘成份可包含除了该金属氧化物或金属氮化物以外之材料。例如，该绝缘材料成份可额外地包含譬如氮化铝(AlN)、氮化硅、或氮化硼之氮化物；稀土氧化物(rare earth oxide)(例如，氧化钇)；或稀土氧氮化物(rare earth oxynitride)。该绝缘成份之较佳额外材料为氮化铝(AlN)。
参照此处，半导体陶瓷(或“半导体”)为具有大约10和108欧姆-公分之间室温电阻率的陶瓷。若该半导电成份表现为超过大约45v/o之热带组合物(当该导电陶瓷为于大约6至10v/o范围时)，则所得到的组合物对于高压应用变成太过导电(由于缺少绝缘体)。反之，若该半导电材料表现为少于大约10v/o(当导电陶瓷为于大约6至10v/o范围时)，则所得到的组合物变成太高电阻性(由于太多绝缘体)。再者，于较高位准之导体，需要更多绝缘体和半导体比率之电阻性混合物以达到所需要的电压。一般而言，该半导体为选自由碳化硅(掺杂和未掺杂)、和碳化硼所组成之群组中之碳化物。通常碳化硅较佳。
参照此处，导电材料为一种具有少于大约10-2欧姆-公分室温导电率之材料。若该导电成份表现为高于35v/o之热带(hot zone)组合物之量，则所得到的陶瓷热带组合物、所得到的陶瓷会变成太过导电。典型上，该导体系选自由二硅化钼、二硅化钨、譬如氮化钛之氮化物、和譬如碳化钛之碳化物所组成的群组。通常二硅化钼较佳。
一般而言，较佳的热(电阻)带组合物包含(a)介于大约50至80v/o之间之具有至少大约1010欧姆-公分电阻率之电性绝缘材料；(b)介于大约0(无使用半导体材料)至大约45v/o之间之具有大约10至大约108欧姆-公分电阻率之半导体材料；以及(c)大约5至大约35v/o之间之具有少于大约10-2欧姆-公分电阻率之金属导体。较佳的情况是，该热带包括50至70v/o之电性绝缘陶瓷、10至45v/o之半导体陶瓷、和6至16v/o之导电材料。对于至少某些应用中，特定的较佳的热带组合物包含10v/o之MoSi2、10v/o之SiC和余量(balance)的AlN或Al2O3。
较佳的冷或导电带区域包括那些由例如AlN和/或Al2O3或其它绝缘材料、SiC或其它半导体材料、以及MoSi2或其它导体材料组成者。然而，冷带区域较之热带区域将具有明显较高百分比之导体和半导体材料(例如，SiC和MoSi2)。对于至少某些应用，较佳的冷带组合物包括大约15至65v/o之氧化铝、氮化铝或其它的绝缘材料；以及大约20至70v/o之MoSi2和SiC或其它导体、半导体材料其体积比从大约1：1至大约1：3。对于许多应用，更较佳的是，该冷带组合物包括大约15至50v/o之AlN和/或Al2O3、15至30v/o之SiC和30至70v/o之MoSi2。为了容易制造特定的组件，较佳地该冷带组合物用与该热带组合物同样的材料制成，具有较大相对量之导体和半导体材料。对于某一应用，特别较佳的冷带组合物包含20至35v/o之MoSi2、45至60v/o之SiC和余量的AlN和/或Al2O3其中任一者。
组件之绝缘陶瓷区域可与导电带或热带、或者二者配合。较佳的情况是，烧结的绝缘体区域在室温时具有至少大约1014欧姆-公分之电阻率和在操作温时至少104欧姆-公分之电阻率，以及具有至少150MPa之强度。较佳的情况是，绝缘体区域具有于操作(点火)温度之电阻率至少大于该热带区域之电阻率2个量级(order)以上。适当的绝缘体组合物包括至少一种或多种大约90v/o之氮化铝、氧化铝、或氮化硼。对于某些应用，特别较佳的绝缘体组合物系由60v/o之AlN、10v/o之Al2O3、和余量的SiC。
下列之非限制性例子系作本发明之范例说明用。此处所提及的所有的文件系并合本文中将其整个作为参考。
实例1：装置制造
电阻成份(22体积百分比(vol％)之MoSi2、其余为Al2O3)和绝缘组合物(100体积百分比之Al2O3)之粉末与有机黏结剂(大约6至8重量百分比(wt％)植物油(vegetable shortening)、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，以形成二种具有大约62体积百分比固体之糊料。此二种糊料被加载二桶共同注射模铸器。第一注射用绝缘糊料填满半圆柱形腔，形成具有沿着圆柱体之长度方向延伸之鳍(fin)之支持基底。从第一腔移除该部分，放置在第二腔中，而第二注射填满由该第一注射边界之体积以及该腔壁核心具有导电糊料。形成发针(hair-pin)之模制部分形成具有分离二只脚之绝缘体之导体。然后于室温该杆被部分地卸下于有机溶剂中从额外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后该部分以热方式卸下于流动钝气(N2)中于300至500℃经过60小时以去除该残留黏结剂之剩余物。该卸下部分于氩气(Argon)中于1800至1850℃被密集至理论值的95至97％。藉由吹砂(grit-blasting)清洗该密集之部分。当该点火器装置之二支脚连接到36V电压之电源供应器时，该热带获得于大约1300℃温度。
实例2：额外装置制造
电阻组合物(22体积百分比之MoSi2、其余为Al2O3)和绝缘组合物(5体积百分比之SiC、其余为Al2O3)之粉末与有机黏结剂(大约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，以形成二种具有大约62体积百分比固体之糊料。该二种糊料被加载二桶共同注射模铸器中。第一注射用绝缘糊料填满半圆柱形腔，形成具有沿着圆柱体之长度方向延伸之鳍之支持基底。从该第一腔移除该部分，放置在第二腔中，而第二注射填满由该第一注射边界之体积以及该腔壁核心具有导电糊料。形成发针之模制部分形成具有分离二只脚之绝缘体之导体。然后于室温该杆被部分地卸下于有机溶剂中从额外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后该部分以热方式卸下于流动钝气(譬如N2)中于300至500℃经过60小时以去除该残留黏结剂之剩余物。该卸下部分于氩气中于1800至1850℃被密集至理论值的95至97％。藉由吹砂(grit-blasting)清洗该密集之部分。当该点火器装置之二支脚连接到从120V之电压范围之电源供应器时，该热带获得于大约1307℃温度。
实例3：额外装置制造
电阻组合物(22体积百分比之MoSi2、20体积百分比之SiC、其余为Al2O3)和绝缘组合物(20体积百分比SiC、其余为Al2O3)之粉末与大约15重量百分比之聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)混合，以形成二种具有大约60体积百分比固体之糊料。此二种糊料被加载二桶共同注射模铸器(co-injection molder)中。第一注射用绝缘糊料填满具有沙漏形剖面之腔，形成支持基底。从该第一腔移除该部分，放置在第二腔中，而第二注射填满由该第一注射边界之体积以及该腔壁核心具有导电糊料。形成发针之模制部分形成具有分离二只脚之绝缘体之导体。然后该杆被部分地卸下于自来水(tap water)中从额外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后该部分以热方式卸下于流动钝气(譬如N2)中于500℃经过24小时以去除残留黏结剂之剩余物。卸下部分于氩气中于1800至1850℃被密集至理论值的95至97％。藉由吹砂清洗该密集之部分。当该点火器装置之二支脚连接到48V之电压之电源供应器时，该热带获得于大约1300℃温度。
实例4：进一步装置制造
电阻组合物(20体积百分比之MoSi2、5体积百分比之SiC、74体积百分比之Al2O3和1体积百分比之Gd2O3)、导电组合物(28体积百分比之MoSi2、7体积百分比之SiC、64体积百分比之Al2O3和1体积百分比之Gd2O3)和绝缘组合物(10体积百分比之MoSi2、89体积百分比之Al2O3和1体积百分比之Gd2O3)之粉末与10至16重量百分比之有机黏结剂(大约6至8重量百分比植物缩减、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，以形成三种具有大约62至64体积百分比固体加载之糊料。此三种糊料被加载多桶共同注射模铸器中。第一注射用绝缘糊料填满具有沙漏形剖面之腔，形成支持基底。从第一腔移除该部分，放置在第二腔中。第二注射填满由该第一注射边界之体积之底半部以及该腔壁具有导电糊料。该部分从该第二腔移除，放置在第三腔中。第三注射填满由该第一注射、第二注射边界之体积而该腔壁具有电阻糊料，形成发针形状之电阻器由该绝缘体分隔并连接至由该绝缘体分隔之导体脚。该模制部分被部分地卸下于n-丙基溴化物中从额外的10至16重量百分比分解出10重量百分比。然后该部分以热方式卸下于放慢的氩(Ar)或N2中于500℃经过24小时以去除该残留黏结剂，并于氩气中于1大气压力下于1750℃被密集至理论值的95至97％。当该点火器之二支导体脚连接到于120V之电压之电源供应器时，该热带(即电阻带)获得1300℃之温度。
实例5：进一步装置制造
电阻组合物(21.5体积百分比之MoSi2、5体积百分比之SiC、其余为Al2O3)、导电组合物(28体积百分比之MoSi2、7体积百分比之SiC、其余为Al2O3)和绝缘成份(10体积百分比之MoSi2、其余为Al2O3)之粉末与大约12重量百分比之石腊基(paraffin-wax based)黏结剂混合，以形成三种具有大约64体积百分比固体加载之糊料。较高熔点石腊组合物系用来增加未硫化(当模制时)第一注射之热稳定度。此三种糊料被加载多桶共同注射模铸器中，对应于各注射之三个腔附着至该等桶之模具框(mold-frame)。第一注射用绝缘糊料填满具有几乎成矩形剖面之沿着二个长度方向渐减少之腔，形成支持构件。从该第一腔移除该部分，放置在第二腔中。第二注射填满由该第一注射边界之腔以及该腔壁具有导电糊料。该部分从该第二腔移除并放置在第三腔中。第三注射填满由该第一注射、第二注射边界之体积而该腔壁具有电阻糊料，形成发针形状部由该绝缘支撑部分分隔并连接至亦由该绝缘支撑件分隔之导体部。该模制部分被部分地卸下于自来水中从额外的12重量百分比黏结剂分解出3至4重量百分比。然后该部分以热方式卸下于流动氩中于300℃至500℃经过24小时以去除该残留黏结剂，并藉由气压烧结于最大3000psi压力下于1750℃使致密化至大于理论密度值之97％。当该致密化之点火器之导体脚连接至于12V之电压之电源供应器时，该热带(即电阻带)获得1280至1320℃之温度。
本发明已参照其特定实施例而作了详细说明。然而，应了解到熟悉此项技术者于考量此处所揭示之内容后可在本发明之申请专利范围之精神和范围内作修改和改进。

Claims (21)

1、一种用于制造陶瓷元件的方法，该方法包括注射成型该陶瓷元件的三个或三个以上的部分。
2、如权利要求1所述的方法，其中，该陶瓷元件包括两个或两个以上具有不同陶瓷组合物的区域。
3、如权利要求1所述的方法，其中，该陶瓷元件包括三个或三个以上具有不同陶瓷组合物的区域。
4、如权利要求2所述的方法，其中，该两个或两个以上的区域包括电阻率和/或光透射率不同的陶瓷组合物。
5、如权利要求3所述的方法，其中，该三个或三个以上的区域包括电阻率和/或光透射率不同的陶瓷组合物。
6、如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将两个或两个以上注射成型的元件部分定位于相对角。
7、如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，支撑元件、电气接线装置、屏蔽、热传感器装置、或光传感器装置构成该陶瓷元件。
8、如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，半导体装置、光电装置或传感元件构成该陶瓷元件。
9、如权利要求1至8中任一项所述的方法，该方法进一步包括将一种或多种陶瓷组合物施用至形成的陶瓷元件的至少一部分。
10、如权利要求1至9中任一项所述的方法，该方法进一步包括将一种或多种金属组合物施用至形成的陶瓷元件的至少一部分。
11、如权利要求1至10中任一项所述的方法，该方法进一步包括将形成的陶瓷元件致密化。
12、如权利要求1至11中任一项所述的方法，该方法进一步包括去除形成的陶瓷元件的一部分。
13、一种用于制造陶瓷元件的方法，该方法包括注射成型该陶瓷元件的两个或两个以上的不同部分，
其中，该陶瓷元件为下述元件或为下述元件的组件：轴承、支撑或结构元件；电气接线元件；屏蔽元件；热、气体或光传感器；半导体装置；光电装置；气体注射装置；微流装置；或压电装置。
14、如权利要求13所述的方法，其中，将该陶瓷元件的三个或三个以上的不同部分注射成型。
15、如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，该陶瓷元件不为电阻点火装置的组件。
16、一种可由权利要求1至15中任一项所述的方法获得的陶瓷元件。
17、如权利要求16所述的陶瓷元件，其中，该元件包括两个或两个以上具有不同电阻率和/或光透射率的区域。
18、如权利要求16所述的陶瓷元件，其中，该元件包括三个或三个以上具有不同电阻率和/或光透射率的区域。
19、如权利要求16所述的陶瓷元件，其中，将两个或两个以上注射成型的元件部分定位于相对角。
20、如权利要求16所述的陶瓷元件，其中，支撑元件、电气接线装置、屏蔽、热传感器装置、或光传感器装置构成该陶瓷元件。
21、如权利要求16所述的陶瓷元件，其中，半导体装置、光电装置或传感元件构成该陶瓷元件。
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