CN103003753A - 用于制造组件的方法和通过该方法制造的组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造组件(200)的方法，并且涉及本身由陶瓷材料制成的具有预定形状的组件，其中所述方法包括如下步骤：（S1）提供多件由碳素材料(10′)制成的片材(10)，（S2）提供含有可碳化组分的胶粘剂并且借助于所述胶粘剂将所述多件片材(10)彼此接合以形成片材布置，其空间维度使得可通过材料去除从所述布置产生所述组件的预定形状，（S3）通过从所述片材布置去除碳素材料对所述片材布置进行加工以获得预成形物，所述预成形物由碳素材料制成并且具有待制造组件的预定形状，和（S4）对所述预成形物进行硅化以获得所述由陶瓷材料制成的组件。

Description

用于制造组件的方法和通过该方法制造的组件

技术领域

本发明涉及用于制造组件的方法并且涉及通过该方法制造的组件。本发明还特别涉及具有特别均质的性能特性的大型二维结构和/或3D结构的制造。

背景技术

当从片件制造具有预定的三维结构和/或大平面结构的复杂组件时，时常遇到如下问题，即，只得在困难的情况下，均质地制备从其加工出对于待制造产品希望的三维或平面结构的基本材料本体或材料组合。

非均质性涉及材料密度本身，但也特别涉及形成所述材料的单个组分的分布。

结果，曾经从原料本体或原料组合物加工出的最终产品本身已经是非均质的，同样具有非均质的物理和/或化学性质。通常，这是不能容忍的。

发明内容

本发明的目的是公开用于制造由陶瓷材料制成的具有预定形状的组件的方法，其中能够以特别简单并仍然可靠的方式确保产品特别高水平的均质性。

以用于制造由陶瓷材料制成的具有预定形状的组件(200)的方法实现本发明的目标，所述方法具有在独立权利要求1中所述的特征。此外，以具有预定三维结构、由碳纤维增强材料制成并具有在独立权利要求28中所述特征的组件实现本发明的目的。在每个从属权利要求中公开了有利的进展。

根据一个方面，本发明提供用于制造由陶瓷材料制成的具有预定形状的组件(200)的方法，其中所述方法包括如下步骤：（S1）提供多件由碳素材料(10′)制成的片材(10)，（S2）提供含有可碳化组分的胶粘剂并且借助于所述胶粘剂将所述多件片材(10)彼此接合以形成片材布置，其空间维度使得可通过材料去除从所述布置产生所述组件的预定形状，（S3）通过从所述片材布置去除碳素材料对所述片材布置进行加工以获得预成形物，所述预成形物由碳素材料制成并且具有待制造组件的预定形状，和（S4）对所述预成形物进行硅化以获得所述由陶瓷材料制成的组件。

当(S2)将片材彼此接合时，或一旦已将片材彼此接合后，并且特别是在加工(S3)之前，可向制造的包裹体的布置，或为了形成该包裹体，而应用预先确定的压力分布、温度分布、辐射和/或处理气氛。

当(S2)将片材彼此接合时，或一旦已将片材彼此接合后，并且特别是在加工(S3)之前，可向制造的包裹体的布置，或为了形成该包裹体，而进行特别是碳化所述布置的组分的温度步骤。

当(S2)将片材彼此接合时，或一旦已将片材彼此接合后，并且特别是在加工(S3)之前，可向制造的包裹体的布置，或为了形成该包裹体，而在处理气氛下进行特别是硅化所述布置的组分的温度步骤。

为了进一步限定然后提供的包裹体的材料性质或该产品的预成形物，即一旦已经加工出待制造产品的预定几何结构表现形式，可进行和提供不同的中间步骤和后处理步骤。

在此处，使用了根据本发明的发现，即，可制造无论平面的还是弯曲的如下片材结构，该片材结构由于它们与固体主体相比而言相对低的层厚度而具有高水平的材料分布均质性、组分分布均质性，并因此具有它们的物理和/或化学性质均质性，而且，一旦已经将本身均质的片材彼此接合，则制造出均质性质与单件片材的均质性质基本相同的相应的固体主体、大平面结构或包裹体。

由于本发明的方法，因此避免了当处理固体主体时通常固有出现的非均质性，特别是如果使用相同或非常相似的片材和如果在相邻片材之间的界面中不出现特定性质的差异，则所述非均质性低至可接受的程度，和/或可在后处理步骤的范围内被降低、被抵消或消除。

优选通过接合作为第一接合面的片材或随后片材的下侧与作为第二接合面的片材的上侧，以在彼此上部堆叠或彼此接合多件片材或所有片材，从而形成所述片材布置。

以可以说是堆叠的方式，通过在片材的上侧和下侧将所述片材简单地彼此接合，由此以特别简单的方式构造固体主体或包裹体。在此处，所述表面的尺寸对相邻片材之间的粘结稳定性具有积极影响。

在本发明方法的另一实施方式中，一件或多件所述片材可另外地或备选地具有边缘或边缘面。那么，一件或多件所述片材可以另外地或任选地通过它们的至少一个边缘或它们的至少一个边缘面作为接合面与一件或多件片材接合。

在此处，一件或多件片材可在它们的一个或多个作为第一接合面的边缘或边缘面处与作为第二接合面的一件或多件片材的边缘或边缘面接合。

因此，即使基础片材相对于所述上侧和下侧具有较小的面积，也可在所述边缘或边缘面处将所述基础片材彼此接合。在此处，边缘面可位于另一片材的上侧或下侧上。另一方面，可经由边缘互相连接两件或更多件片材。

当然也可使用如下的组合，其中通过相对较小的片材形成大包裹体或固体主体，所述相对较小的片材一方面以堆叠形式互相连接，而另一方面经由它们的边缘面互相连接。例如，经由所述上侧和下侧可由此首先形成多个堆叠，然后所述堆叠经由所述边缘面优选以邻接方式布置以互相连接。同样可使用相反的途径，其中较小的片材首先经由边缘互相接合以形成较大的片材，然后经由堆叠中的上侧和下侧依次互相连接。

在所述接合步骤前，可使用至少一个连接装置提供一个或多个待彼此接合的接合面和/或可在多个待彼此接合的接合面之间形成至少一个连接装置。

原则上，在没有其它辅助的情况下，例如在施加特定压力时可能引入热量，当接触在一起时，基本片材的互相连接面可充分粘结。

然而，采取用于这种类型的持久连接的辅助措施通常是有利的，该措施中的一种可能是在材料前体中例如以部分交联状态的方式形成所述片材，然后，一旦已经将单个片材彼此接合，在接合片材的材料中特别是在其间界面处诱导固有反应，该反应产生了在已彼此接合的片材之间的连接。

同样可使用另外的外部试剂，例如胶粘剂等。为了构造和促进这种类型的连接，另外地或备选地，可相应地改变压力和温度。

此外，另外地或备选地，可在所述接合面处进行机械辅助。

所述片材(10)优选具有由所述片材的厚度确定的侧面(10k)，并且至少一件所述片材(10)通过它的作为第一接合面的一个侧面与作为第二接合面的另一片材的上侧或下侧接合。

所述片材(10)优选具有由所述片材的厚度确定的侧面(10k)，并且至少一件所述片材(10)通过它的作为第一接合面的一个侧面与作为第二接合面的另一片材的一个侧面接合。

在所述接合步骤前，在所述接合面之间可作为粘结剂或作为其部分引入所述片材的由相同材料或由与所述材料类别相同的同类材料制成的尘埃或粉末或材料。这种措施也适用于在接合面之间过渡处制造高水平均质性的材料分布与物理和化学性质。

在待在所述接合面接合至少两件所述片材的情况下，在一件片材的接合面中优选整体形成有凹处，而在另一片材的接合面上优选整体形成有以与所述凹处互补的方式成形的凸起，并且通过啮合所述凹处与所述凸起以将所述两件片材接合在一起。

优选如果在待在所述接合面接合至少两件所述片材的情况下，则在两件片材的接合面中整体形成有凹处，并且设置以与所述凹处互补的方式成形的连接元件，其中通过啮合所述连接元件与两个凹处以将所述两件片材接合在一起。

在凹处和插接元件意义上的机械辅助可稳定在所述边缘处的直接接触，但是当所述上侧和所述下侧接触在一起时也提供所述机械辅助，例如以便使得本身相同的片材相对于彼此对齐。

凹处可形成为钻孔、凹槽、沟道或侧翼。

胶粘剂可用作粘结剂或用作其部分。使用胶粘剂可实现接合片材之间特别紧密的接触，这也考虑了表面结构，例如，即粗糙度等。在这种情况下，可以有利地选择胶粘剂以使得在所述界面处不产生或者补偿材料非均质性。

所述胶粘剂的可碳化部分优选包含树脂，特别是酚醛树脂。

在特别优选的实施方式中，所述胶粘剂除了所述树脂外还含有碳化硅粉末。在这种情况下，优选的混合比是42%的粘结剂和58%的SICF1000（碳化硅粉末）或40.4%的粘结剂和55.8%的SIC F1000，在每种情况下在3.8%的饱和对甲苯磺酸水溶液中。

所述碳化硅粉末的平均粒径为1-50μm，优选5-20μm，更优选3-5μm。

所述可碳化胶粘剂含有5-50重量%的水、20-80重量%的碳化硅粉末和10-55重量%的树脂，优选10-40重量%的水、30-65重量%的碳化硅粉末和20-45重量%的树脂，更优选15-25重量%的水、45-55重量%的碳化硅粉末和27-33重量%的树脂。

所述可碳化胶粘剂含有低于10重量%、特别是低于3重量%的由碳素材料制成的填料，并且特别是不含由碳素材料制成的填料。

所述可碳化胶粘剂优选含有0.5至5重量%的固化剂。

所述胶粘剂优选含有从其制造由碳素材料制成的片材的材料。

所述片材布置优选为碳化的，并且所述预成形物优选为碳化的。

当接合至一起时对所述片材施加压力和/或热(S2)。

优选一些片材特别是所有片材的物理和/或化学性质在所讨论片材的空间膨胀中是相同的。

至少一些所述片材优选具有如下范围的空间膨胀（长度×宽度×厚度），即20-80cm（长度）×20-80cm（宽度）×3-10cm（厚度）。

在特别优选的实施方式中，一些片材特别是所有片材具有彼此组成相同的碳素材料。

优选通过制备与可碳化粉状粘结剂和碳纤维的均质混合物，在压力作用下压紧所述混合物并且将它模制成片状初步产品，并且通过碳化或通过碳化和石墨化进一步加工所述片状初步产品，以形成由碳素材料制成的片材，从而制造一些片材特别是所有片材。优选的粘结剂和纤维的混合比是30%粘结剂和70%可碳化纤维素纤维或29.3%粘结剂、68.3%可碳化纤维素纤维和2.4%石蜡。

优选所述粉状粘结剂是酚醛树脂粉末，特别是粒度分布D₅₀＜100μm的酚醛树脂粉末。

所述均质混合物含有20-50重量%的所述粘结剂和50-80重量%的所述碳纤维，优选30-40重量%的所述粘结剂和60-75重量%的所述碳纤维粉末。

所述均质混合物优选含有填料，例如碳化硅粉末和/或石墨粉末。

优选地，至少一些由碳素材料制成的片材特别是所有由碳素材料制成的片材的材料密度在约0.5g/cm³至约0.85g/cm³的范围内。

优选通过研磨并碳化粘性材料和/或纤维素材料，特别是通过首先研磨然后碳化所述一种或多种材料，以制造所述碳纤维。

所述碳纤维以优选纤维长度分布D₅₀＜20μm的短切纤维的形式存在于所述混合物中。

在所述混合物中所述碳纤维优选具有D₉₅＜70μm的纤维长度分布。

根据本发明的另外的方面，由陶瓷材料制成的组件是通过根据本发明的方法从材料密度在2.8g/cm³至约3.1g/cm³范围内的陶瓷材料制成的。

所述组件优选形成为光学系统的壳体，优选形成为光学光刻系统的壳体，更优选形成为EUV光刻系统的壳体。

优选形成所述形成为光学系统壳体的组件以便容纳光学组件，例如透镜和/或反射镜。

在优选的变体中，所述组件形成为光学反射镜的基底，特别是形成为用于光学光刻系统的反射镜的基底。

所述组件优选具有如下范围的空间膨胀（长度×宽度×高度），即50-150cm（长度）×50-150cm（宽度）×5-150cm（高度）。

优选地，所述组件的陶瓷材料的弹性模量为270GPa或更高，优选高于300GPa，特别是在320GPa至350GPa的范围内。

所述组件的陶瓷材料的抗挠刚度为280MPa或更高，优选350MPa或更高，更优选400MPa或更高。

所述组件的陶瓷材料的热膨胀系数低于3.4×10^-6/K，优选低于3.0×10^-6/K，更优选2.7×10^-6/K。

所述组件的陶瓷材料的热导率为120W/(mK)或更高，优选140W/(mK)或更高，更优选170W/(mK)。

优选在CNC步骤的范围内，通过机械加工，特别是通过切割、锯削、钻孔、研磨、车削、刨削和/或碾磨，从所述包裹体(100，R′)加工出产品(200)或其预成形物(200′)。

然而也可使用光-热法。

将在附图的基础上解释这些方面和其它方面。

附图说明

图1显示了示意性解释用于从碳纤维增强材料制造产品的本发明方法的实施方式的流程图。

图2-5显示了示例用于从碳纤维增强材料制造产品的本发明方法其它实施方式的不同子步骤细节的示意性流程图。

图6A-F显示了在用于从碳纤维增强材料制造产品的本发明方法的一个实施方式中所达到中间阶段的示意图和侧面剖视图。

图7A-10D显示了多种顺序的接合步骤，该接合步骤可应用于用于从碳纤维增强材料制造产品的本发明方法的其它实施方式中。

具体实施方式

在下文中将描述本发明的实施方式。本发明的所有实施方式以及技术特征及其性质，可在没有限制的情况下，依照要求进行单独地分离，或有选择地聚集在一起，和进行组合。

在下文中将连同附图通过相同的附图标记表示结构上和/或功能上相同、相似或相等作用的特征或元件。将不在每一情况下重复对这些特征或元件的详细说明。

首先总体参照附图。

本发明还特别涉及具有均质的性能特性的大型三维结构或3D结构的制造。

在以前，为了制造三维结构的复杂结构，例如通过研磨等，形成并机械加工例如大型整块结构。

在这种情况下，无论是仅在特定组分方面和/或在物理和/或化学性质方面，单块制造的材料块展示出严重的材料分布非均质性，这是不利的。这经常伴随着发生一种或多种组分的密度差异和/或“压缩密度梯度”。

为避免这些问题，本发明提出二维接合预定片材，特别是坯体片材，随后加工通过所述接合步骤以制造大型并可能复杂的三维或3D结构对象而获得的结构。

具有该接合步骤的多种变体方案。

根据第一变体方案，借助于胶粘剂制造二维上接合在一起的大型片材结构，特别是CFC片材。例如为了防止使用的胶粘剂渗透所述片材，在低压缩力下制造连接。例如，该胶粘剂必须补偿两个在互相之上布置的片材之间的间隙并且还补偿不同浮凸，但在所述接合面处的界面不应由于该胶粘剂而造成另外的或新的非均质性。例如，该胶粘剂可以由酚醛树脂和SiC粉末的混合物组成。然后可进行硅化步骤。下一步，进一步加工由此获得的包裹结构或夹层结构以制造所需的复杂3D结构。

可制造低层厚度的片材，其具有基本上均质的密度并因此具有基本上均质的化学和物理材料性质。待形成包裹体或待形成夹层结构的多件片材的结构使得能够进行随后的机械加工，例如通过研磨等。这种类型的结构可容易地固定并容纳于例如相应的研磨装置中。

在所述胶粘剂中使用SiC粉末作为填料的情况下，在硅化步骤期间没有变化。因此可以预先使得所述碳化硅或SiC的粒度适应于在胶粘点处在主体中SiC粒子的粒度，以使得在所述接合面之间的接合点处产生相比于所述片材材料剩余部分的相似材料性质，并因此产生相似的物理和化学性质，其中所述在胶粘点处即在所述接合面之间的界面处。这提高了整个产品的均质性。

关于SiC粉末的粒度分布，优选以筛目尺寸F1200进行筛分。

在另外的实施方式中，从部分交联的片材，即从具有部分交联的基本原料的片材，构造所述包裹体或主体，其在二维上互相连接并且没有胶粘剂。因为没有使用胶粘剂，因此在与上述变体方案相比更大的压缩力下产生所述连接。然而，源于与所述基本材料相同材料类别或所述基础片材的基本材料的粉末可以分散在所述接合面之间以辅助该连接。然后进行碳化，随后进行硅化。然后再对所述包裹体或夹层结构进行机械加工以形成所希望产品的复杂3D结构。

可使用在坯体中纤维尺寸约10μm的材料以制造高刚性结构。在例如完成的CSiC组件中，这提供了约20μ尺寸的碳化硅颗粒，并因此提供了相当精细的结构。因此，在高于300MPa的弹性模量、高于120W/m·K的热导率、低于3.4的CTE值和高于0.68J/g·K的比热容cp的情况下，可产生高于280MPa的抗挠刚度。

对于本发明必不可少的是，所述接合点，即在所述接合面之间的界面或在所述接合面处的界面，必须在材料方面和在它的性质方面总是与主体材料相似。例如，这意味着SiC颗粒必须具有与主体中的SiC颗粒相似的晶粒度。在所述接合面处，即在所述接合面之间的界面处，不得存在碳残余物，因为存在的原子氢在操作期间或在进一步加工期间可与残余碳反应以形成挥发性碳氢化合物或CH化合物。在该情况下发生的蒸发过程可具有不利的影响。

同样重要的是，如果有，则当使用胶粘剂时对所述界面的性质仅施加微弱影响。取决于所述情况，如果选择并形成所述胶粘剂以使得它在硅化步骤期间不反应并且特别是不膨胀或收缩，则可能是有利的。因此可以使用含有SiC粒子的胶粘剂，以使得在硅化后在所述接合面的界面处产生与所述主体中相同的机械性质。

现在将详细参照附图。

图1显示了示例本发明方法的第一实施方式的示意性框图或流程图，其用于从具有预定三维结构R的碳纤维增强材料10′制造产品200。

在初始步骤S0中，采取该方法所必需的所有预防措施。

在随后的步骤S1中，制造或提供多件均质片材10。这些片材10形成自碳纤维增强材料10′或其预成形物10″。在几何结构和片材的化学和/或物理性质方面，所述片材10优选为相同的或基本相同的，但至少是可比的，更具体地说为如下方式，如果在它们的自然性质中存在任何变化，则该变化对于最终产品即产品200的性质都不会是不利的。

在随后的步骤S2中将提供的片材10接合在一起。结果，建立了具有特定三维结构R′的包裹体100。将该包裹体100维度化以使得它至少包裹希望的产品200和其三维结构R。该包裹体100的三维结构R′最好与待制造产品200的三维结构R相同。然而这是不必要的，并且通常不是这种情况。

继步骤S2中的接合步骤之后，然后在随后的步骤S3中加工所述包裹体100以从其获得产品200或其预成形物200′。

在本发明的含义中，总是相对于希望的产品200提供预成形物200′，如果加工后即加工出实际希望的三维结构R后，则需要进一步的中间加工步骤或后加工步骤，例如碳化和/或硅化等。

然后，最后提及的步骤可包含于所述预成形物200′后加工的任选方法框图S4中以获得产品200。

然后，用于完成该方法的措施归入随后的步骤S5中。

图2至5显示了示例步骤S1、S2和S4的可能细节的子框图或流程图，其可以提供于用于从碳纤维增强材料10′制造产品200的本发明方法的一些实施方式中。

根据图2，不是仅提供已经预制的片材10，而是步骤S1还可以包括制造这些片材10。例如，这种类型的子制造方法包括混合所述片材10所需材料组分的步骤T1，模制或压缩步骤T1中所混合组分以形成无论平面还是弯曲的相应片材10的步骤T2，和任选的碳化步骤T3和硅化步骤T4。

最后提及的碳化步骤T3和硅化步骤T4在这种情况下是任选的，因为在许多情况下，在对所述片材进行压缩或脱模的步骤T2后，在所述片材在它们基本形式的情况下，即在所述片材10在基本未进行后加工的形式的情况下，即作为生坯产品或坯体的情况下，通过将片材10接合在一起以首先形成所述包裹体100是有利的。由于在碳化T3和硅化T4的情况下变化的材料性质，在该基本形式易于实施某些另外的加工过程。

图3中的流程图显示了在如下一个实施方式中片材10接合步骤S2的子步骤，根据本发明方法的该实施方式用于从碳纤维增强材料10′制造产品200。在这个实施方式中，在实际接合所述片材10之前，U1，向接合面10o、10u、10k之一或其部分或者向所有接合面10o、10u、10k或其部分施加联结剂或胶粘剂20。

然后在下一步骤U2中进行片材10的实际接合。

然后任选通过施加压力和/或热的步骤U3辅助所述接合步骤特定的一段时间。

图4示例了用于S2接合所述片材10的备选步骤。在这种情况下，在第一步骤V1中在至少一件所述片材10中形成了凹处32。两件待互相连接的片材10也可以形成有凹处32。

在随后的步骤V2中，将制得的插接元件31插入一个凹处32或多个凹处32中。

在接下来的步骤V3中，将所述片材10接合在一起，其中在所述凹处32中的插接元件31辅助所述片材10相对于彼此对齐和/或接合。

在任选的步骤V4中，可以在所述结构上再施加压力和/或热以辅助所述连接。

关于步骤V2，有必有制备单独的插接元件31以插入所述凹处中。最好，该插接元件31还可以是所述片材10之一的一部分。

图5最后显示了继所述机械加工或加工S3之后作为碳化W1和硅化W2步骤的任选步骤S4。

由于碳化W1，将形成片材10基础的材料10′、10″的特定或所有碳素组分例如通过热解等转化成碳结构，其中在后续步骤W2中将硅吸收至由此建立的结构中，即以便形成相应的陶瓷结构。

图6A至6F序列描述了用于从碳纤维增强材料10′制造产品200的本发明方法的另一实施方式的细节。

在图6A中所示的中间状态中，首先提供并适当排列多件由碳纤维增强材料10′制成的相同片材10，该片材10各具有上侧10o和下侧10u以及边缘10k。

然后在向图6B中所示中间状态的转变中，将联结剂20层例如胶粘剂20施加至不包括最上面片材的片材10的上侧10o。同样可将胶粘剂20施加至分别彼此指定的上侧和下侧10o和10u。

然后在向图6C中所示中间状态的转变中，在压力P作用下以堆叠方式将片材10接合在一起，其中最下面片材10的上侧10o在每一情况下接受在其上布置的各片材10的下侧10u，其间为胶粘剂20。

在向图6D中所示中间状态的转变中，在压力P的作用下，由此将片材10接合在一起以形成包裹体100或其预成形物100′。在这种情况下，没有显示在预先单独提供的片材10之间的界面21。

在向图6E中所示中间状态的转变中，开始如下的步骤，即从所述包裹体100或其预成形物100′加工成所希望产品200或其预成形物200′的三维结构R。

在图6E中所指出包裹体100或其预成形物100′的三维结构R′的堆叠中，已经通过虚线指出了待制造主体200或其预成形物200′的三维结构R的轮廓。

在向图6F中所示中间状态的转变中，从所述包裹体100或其预成形物100′加工出具有三维结构R的产品200或其预成形物200′。

在图6A至6E序列中，所有片材10经由它们的上侧10o和它们的下侧10u而接合在一起，以使得总体上建立所述包裹体100或其预成形物100′的堆叠。

上文和下文中，如果在各制造后或作为中间步骤仍然需要诸如碳化和硅化的处理步骤，则预成形物100′、200′分别指的是待制造的包装体100和产品200。如果不需要此类步骤，则分别直接指包装体100或产品200。

在图7A至7C的实施方式中，在直接相邻的片材10之间的接合步骤经由所述片材的边缘10k或边缘面10k而进行。

在图7A中所示的中间状态中，两件由碳纤维增强材料10′制成的片材10经由它们的边缘10k被接合在一起，其中，在图7A中，布置在左手侧的片材10在它的右边缘10k处具有以胶粘剂20形式的胶粘剂20。

然后在向图7B中所示中间状态的转变中，两件片材10经由它们的边缘10k和其间的胶粘剂20被接合在一起，其中从每一相对边缘10k施加合适的压缩力P。

由于压缩力P的作用，于是在图7C中所示中间状态中实现了两件由碳纤维增强材料10′制成的片材10的连接，以使得在图7C中所示中间状态中所述包裹体100或其预成形物100′由一对片材10组成。然而，原则上，包含多于两件片材的二维对象也是可行的。

在根据图7A至7C序列的途径中，除了在边缘面10k处的胶粘剂20外，没有使用另外的辅助以将片材10接合在一起。

相反，在图8A至8D序列中，由碳纤维增强材料10′制成的片材10的边缘面10k中形成有凹处，并且该凹处经由边缘面10k而互相相对。这些凹处以与另外提供的插接元件31互补并与其配合的方式而成形，以使得当片材10和它们的凹处32与插接元件31配合式接合时首先产生图8B中所示的中间结构，其中，由于在凹处32中在左手侧另外设置的胶粘剂20，在通过胶粘剂20进行浸润的情况下，出现了插接元件31在凹处32中的嵌合类型。

在向图8C中所示中间状态的转变中，在压力P作用下制造了其中两件片材10被接合在一起以形成包裹体100或其预成形物100′的结构，其中插接元件31在以前分离片材10之间的界面21处也是清晰可见的。

在合适选择用于插接元件31和胶粘剂20的材料的情况下，可适当补救在界面处的差异，以使得在界面21处同样提供基本均质的结构，即，如图8D中布置所示，一旦已经将单件片材10接合在一起，则插接元件21不再发生材料分离。

图9A至9D中的序列描述了与图8A至8D中序列相似的途径，但是在这种情况下，不形成单独的插接元件31，而是所述插接元件31与由碳纤维增强材料10′制成的右手侧片材10整体形成，即作为右手侧片材10的一部分而形成。此外，将粘结剂20填充至在另一片材10中的凹处32中，以使得一旦已经根据图9B中布置将片材接合在一起并且已经施加合适压力P，则根据图9C获得包裹体100或其预成形物100′，其中根据图9D在适当选择材料的情况下不再发生以前分离元件10的和界面21的材料分离。

图10A至10D中的序列显示如下途径，其中凹处32和插接元件31不是在边缘10k处插入，而是连接由碳纤维增强材料10′制成的片材10的上侧10o和下侧10u。

根据图10A，凹处32形成在直接相邻片材10的上侧10o和下侧10u中。此外，在此情况下提供单独的插接元件31。在每种情况下，以胶粘剂20涂覆最下面片材10的上侧10o。

在向图10B中所示中间状态的转变中，在压力作用下将直接相邻的由碳纤维增强材料10′制成的片材10接合在一起，其中将插接元件31插入至彼此指定的各凹处32中，并且在上侧和下侧10o和10u之间的胶粘剂20分别提供所述连接。

在向图10C中所示中间状态的转变中，将片材10接合在一起以致获得包裹体100或其预成形物100′。在这种情况下，在图10C中的布置中，在界面区域21处也可清楚看到插接元件31。如图10D中所示出的，在适当选择插接元件31的材料组分和胶粘剂20的材料组分的情况下，不再发生根据图10C的材料分离。

附图标记列表

10片材，片材元件

10′片材/片材元件10的材料，碳纤维增强材料

10k边缘，边缘面，边缘区域

10o上侧，上面

10u下侧，下面

20联结辅助，联结剂，胶粘剂，粘结剂

21界面，界面区域

30连接装置

31插接装置，插接元件

32凹处，凹槽，钻孔，沟道

100包裹体，包装体

100′包裹体的预成形物

200产品

200′产品的预成形物

R  产品的三维结构、3D结构

R′包裹体100/其预成形物100′的三维结构、3D结构

Claims (36)

1.用于制造由陶瓷材料制成的具有预定形状的组件(200)的方法，其中所述方法包括如下步骤：

（S1）提供多件由碳素材料(10′)制成的片材(10)，

（S2）提供含有可碳化组分的胶粘剂并且借助于所述胶粘剂将所述多件片材(10)彼此接合以形成片材布置，其空间维度使得可通过材料去除从所述布置产生所述组件的预定形状，

（S3）通过从所述片材布置去除碳素材料对所述片材布置进行加工以获得预成形物，所述预成形物由碳素材料制成并且具有待制造组件的预定形状，和

（S4）对所述预成形物进行硅化以获得所述由陶瓷材料制成的组件。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于通过将作为第一接合面的片材或随后片材的下侧与作为第二接合面的片材的上侧接合，以在彼此上部堆叠或彼此接合多件片材或所有片材，从而形成片材布置。

3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述片材(10)具有由所述片材的厚度限定的侧面(10k)，并且其特征在于至少一件所述片材(10)通过它的作为第一接合面的一个侧面与作为第二接合面的另一片材的上侧或下侧接合。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述片材(10)具有由所述片材的厚度限定的侧面(10k)，并且至少一件所述片材(10)通过它的作为第一接合面的一个侧面与作为第二接合面的另一片材的一个侧面接合。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于，在待在所述接合面接合至少两件所述片材的情况下，在一件片材的接合面中整体形成有凹处，而在另一片材的接合面上整体形成有以与所述凹处互补的方式成形的凸起，并且通过啮合所述凹处与所述凸起以将所述两件片材接合在一起。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于，在待在所述接合面接合至少两件所述片材的情况下，在两件片材的接合面中整体形成有凹处，并且其特征在于提供以与所述凹处互补的方式成形的连接元件，其中通过啮合所述连接元件与所述两个凹处以将所述两件片材接合在一起。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述胶粘剂的可碳化组分包含树脂，特别是酚醛树脂。

8.根据权利要求7所述的方法，

其特征在于所述胶粘剂除了所述树脂外还含有碳化硅粉末。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于所述碳化硅粉末的平均粒径为1-50μm，优选5-20μm，更优选3-5μm。

10.根据权利要求7、8或9所述的方法，

其特征在于所述可碳化胶粘剂含有5-50重量%的水、20-80重量%的碳化硅粉末和10-55重量%的树脂，优选10-40重量%的水、30-65重量%的碳化硅粉末和20-45重量%的树脂，更优选15-25重量%的水、45-55重量%的碳化硅粉末和27-33重量%的树脂。

11.根据权利要求10所述的方法，

其特征在于所述可碳化胶粘剂含有低于10重量%、特别是低于3重量%的由碳素材料制成的填料，并且特别是不含由碳素材料制成的填料。

12.根据权利要求8至11中的一项所述的方法，

其特征在于所述可碳化胶粘剂优选含有0.5至5重量%的固化剂。

13.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述胶粘剂含有从其制造由碳素材料制成的片材的材料。

14.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述片材布置是碳化的。

15.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于所述预成形物是碳化的。

16.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于当接合至一起时对所述片材施加压力和/或热(S2)。

17.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于一些片材特别是所有片材的物理和/或化学性质在所讨论片材的空间膨胀中是相同的。

18.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于至少一些所述片材具有如下范围的空间膨胀（长度×宽度×厚度），即20-80cm（长度）×20-80cm（宽度）×3-10cm（厚度）。

19.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于一些片材特别是所有片材具有彼此组成相同的碳素材料。

20.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于通过制备与可碳化粉状粘结剂和碳纤维的均质混合物，在压力作用下压紧所述混合物并且将它模制成片状初步产品，并且通过碳化或通过碳化和石墨化进一步处理所述片状初步产品，以形成由碳素材料制成的片材，从而制造至少一些片材特别是所有片材。

21.根据权利要求20所述的方法，

其特征在于所述粉状粘结剂是酚醛树脂粉末，特别是粒度分布D₅₀＜100μm的酚醛树脂粉末。

22.根据权利要求20或21所述的方法，

其特征在于所述均质混合物含有20-50重量%的所述粘结剂和50-80重量%的所述碳纤维，优选30-40重量%的所述粘结剂和60-75重量%的所述碳纤维粉末。

23.根据前述权利要求20至22中的一项所述的方法，

其特征在于所述均质混合物含有填料，例如碳化硅粉末和/或石墨粉末。

24.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于至少一些由碳素材料制成的片材特别是所有由碳素材料制成的片材的材料密度在约0.5g/cm³至约0.85g/cm³的范围内。

25.根据前述权利要求20至24中的一项所述的方法，

其特征在于通过研磨并碳化粘性材料和/或纤维素材料，特别是通过首先研磨然后碳化所述一种或多种材料，以制造所述碳纤维。

26.根据前述权利要求20至25中的一项所述的方法，

其特征在于所述碳纤维以优选纤维长度分布D₅₀＜20μm的短切纤维的形式存在于所述混合物中。

27.根据前述权利要求20至26中的一项所述的方法，

其特征在于在所述混合物中所述碳纤维优选具有D₉₅＜70μm的纤维长度分布。

28.由陶瓷材料制成的组件，所述组件是通过根据权利要求1至19中一项所述的方法从材料密度在2.8g/cm³至约3.1g/cm³范围内的陶瓷材料制成的。

29.根据权利要求28所述的组件(200)，

其特征在于所述组件形成为光学系统的壳体，优选形成为光学光刻系统的壳体，更优选形成为EUV光刻系统的壳体。

30.根据权利要求28或29中的一项所述的组件(200)，

其特征在于形成所述形成为光学系统壳体的组件以便容纳光学组件，例如透镜和/或反射镜。

31.根据权利要求28所述的组件(200)，

其特征在于所述组件形成为光学反射镜的基底，特别是形成为用于光学光刻系统的反射镜的基底。

32.根据权利要求28至31中的一项所述的组件，

其特征在于所述组件具有如下范围的空间膨胀（长度×宽度×高度），即50-150cm（长度）×50-150cm（宽度）×5-150cm（高度）。

33.根据权利要求28至32中的一项所述的组件(200)，

其特征在于所述组件的陶瓷材料的弹性模量为270GPa或更高，优选高于300GPa，特别是在320GPa至350GPa的范围内。

34.根据权利要求28至33中的一项所述的组件(200)，

其特征在于所述组件的陶瓷材料的抗挠刚度为280MPa或更高，优选350MPa或更高，更优选400MPa或更高。

35.根据权利要求28至34中的一项所述的组件(200)，

其特征在于所述组件的陶瓷材料的热膨胀系数低于3.4×10^-6/K，优选低于3.0×10^-6/K，更优选2.7×10^-6/K。

36.根据权利要求28至34中的一项所述的组件(200)，

其特征在于所述组件的陶瓷材料的热导率为120W/(mK)或更高，优选140W/(mK)或更高，更优选170W/(mK)。

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