KR20090052872A - 세라믹 소자의 사출 성형 - Google Patents

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KR20090052872A
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KR1020097005108A
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서레시 안나바라푸
태완 유
크레이그 에이. 윌켄스
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생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드
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Abstract

소자를 형성하는 둘, 셋 이상의 불연속 세라믹층들의 사출 성형을 포함하는 세라믹 소자들을 제조하기 위한 신규의 방법이 제공된다. 본 발명의 제조 방법으로부터 얻어질 수 있는 세라믹 소자들이 제공된다.
세라믹 소자, 사출 성형, 전기 저항, 광투과율

Description

세라믹 소자의 사출 성형{Injection molding of ceramic elements}
본 출원서는 본원에 참고로 전체적으로 합체되고 2006년 8월 16일자로 출원된 미국 출원 번호 제 60/838,652의 유익을 청구한다.
본 발명은 소자를 형성하는 2, 3개 이상의 불연속 세라믹 영역들의 사출 성형을 포함하는 세라믹 소자들을 제조하기 위한 신규의 방법을 포함한다. 본 발명의 제조 방법으로부터 획득가능한 세라믹 소자들도 역시 제공된다.
세라믹 재료들은 반도체 디바이스들, 전기 작동 소자들 또는 디바이스들, 광전기 디바이스들, 기계 또는 지지 소자들 및 열, 광 또는 전기를 검출하거나 또는 송신하는 것과 같은 다른 작동 소자들을 포함하는 많은 적용에 폭넓게 사용되었다. 예를 들어, 미국 특허 제 4,919,609호;4,994,418호;5,064,684호;6,278,087호;6,582,629호;6,653,557호;6,702,466호;6,830,221호;6,888,169호;6,890,874호 및 6,908,872호와, 미국 공보 출원 2002/0109152호;2003/0165303호 및 2006/0140534호를 참조하시오.
제조 공정에서 다중 세라믹 재료들이 사용되는 상기 소자들을 제조하는 것은 어려울 수 있다. 중요한 디바이스의 형태 또는 토포그래피(topography)들도 역시 심각한 제조상의 도전에 직면할 수 있다.
따라서, 특히 세라믹 소자들을 제조하기 위한 신규의 방법을 갖는 것이 요구된다.
세라믹 재료의 사출 성형을 포함하여 세라믹 재료를 형성하는 세라믹 디바이스들 또는 소자들의 제조 방법이 제공된다. 이러한 사출 성형의 제조 방법은 양호한 기계적 강도의 디바이스들을 제공할 뿐아니라 종래 접근 방법에 비해서 산출량 및 비용 효율성이 개선된다.
본 발명의 더욱 특히 양호한 방법은 세라믹 소자를 형성하기 위하여 둘 이상의 불연속층(distinct layer)들의 사출 성형을 포함한다. 특히, 양호한 방법은 세라믹 소자의 셋 이상의 불연속층들의 사출 성형을 포함한다.
사출 성형될 수 있는 세라믹 소자의 불연속층들 또는 영역들은 하나 이상의 관점에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 불연속 세라믹 조성물들은 사출 성형되어서 세라믹 소자의 불연속 영역을 형성한다. 불연속 세라믹 조성물들은 하나 이상의 다른 세라믹 재료(즉, Al2O3와 같은 SiC 금속 산화물, AlN와 같은 질화물, Mo2Si2 및 다른 Mo-함유 재료, SiAlON, Ba-함유 재료 등)를 포함할 수 있다. 다른 방안으로, 불연속 세라믹 조성물들은 세라믹 재료들의 동일 혼합물(즉, 불연속 세라믹 재료들의 2진, 10진 또는 고차 혼합물)을 포함할 수 있지만, 여기서 상기 혼합물 부재들의 상대량은 상이하다. 즉, 하나 이상의 혼합물 부재들은 각 불연속 세라믹 조성물 사이에서 적어도 5, 10, 20, 25 또는 30 용적% 만큼 상이하다.
사출 성형될 수 있는 세라믹 소자의 불연속층 또는 영역들은 기능 특성, 예를 들어, 불연속 영역들은 전기 저항성, 광투과율, 열 팽창 특성 및/또는 경도에서 상이할 수 있다.
예를 들어, 양호한 시스템에서, 제 1 및 제 2 영역이 실온에서 적어도 10 또는 102 ohms-cm의 저항 차이를 갖거나 또는 실온에서 적어도 103 또는 104 ohms-cm의 저항 차이를 갖는다면, 세라믹 소자 영역(제 1 영역)은 소자의 다른 영역(제 2 영역)과 저항이 상이한 것으로 고려될 수 있다.
양호한 시스템에서, 세라믹 소자 영역(제 1 영역)은 제 1 및 제 2 영역이 소자의 다른 세라믹 영역들 사이에서 적어도 약 0.1 ×10-6 K-1의 열 팽창 계수의 차이, 더욱 통상적으로 적어도 약 0.2 ×10-6 K-1의 열 팽창 계수의 차이 또는 적어도 약 0.5 ×10-6 K-1의 열 팽창 계수의 차이 또는 적어도 약 1 ×10-6 K-1의 열 팽창 계수의 차이 또는 적어도 약 2 또는 3 ×10-6 K-1의 열 팽창 계수의 차이를 가진다면, 소자(제 2 영역)의 다른 영역과 열 팽창 특성에서 차이가 나는 것으로 고려될 수 있다.
둘 이상의 사출 성형된 소자 부분들은 소자 내에 불연속으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 영역들이 대향 모서리 즉, 여러 부분들의 가장 긴 치수가 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 120, 150 또는 180도 이상 만큼 서로에 대해서 오프셋되는 대향 모서리에 위치할 수 있다.
본 발명의 양호한 형태에서, 세라믹 소자의 적어도 2 이상의 부분들이 단일 제조 연속 공정에서 사출성형되어서 세라믹 구성요소를 제조한다. 즉, 소위, "다연장(multiple shot)" 사출 성형공정에서, 동일한 제조 연속 공정으로, 상이한 세라믹 구성요소 및/또는 기능 특성을 갖는 세라믹 요소의 다중 부분들이 사출 성형되어서 소자를 형성한다. 적어도 임의의 실시예에서, 단일 제조 연속 공정은 소자 형성 영역으로부터 소자를 제거하지 않고 및/또는 사출 성형과 다른 공정에 의해서 소자 부재에 세라믹 재료를 증착시키지 않고 세라믹 재료의 연속 사출 성형 적용을 포함한다.
예를 들어, 일 형태에서, 제 1 영역 또는 부분은 제 1 부분 주위에서 사출성형될 수 있고, 동일 평면에서 그러나 제 1 부분에 대해서 대향 모서리에서 연장되는 제 2 부분은 제 2 단계에서 사출성형될 수 있고, 제 3 단계에서, 제 3 영역은 제 1 및 제 2 부분을 수용하는 몸체에 사출성형됨으로써 적용될 수 있다. 제 3 부분은 제 1 부분 및 제 2 부분중 하나 또는 양자 모두에 대해서 대향 모서리 및/또는 불연속 평면에 위치할 수 있다.
인접 증착된 세라믹 조성물 영역의 양호한 정합(mating)은 다중 영역 소자의 형성을 촉진시킬 수 있다. 특히, 소자의 셋 이상의 부분들에 대한 사출 성형 고정[소위, 3 연장 또는 다른 차수의 큰 사출 성형 공정], 사전 증착된 제 1 및 제 2 부분들을 갖는 제 3 [또는 추가의 차후] 사출 성형 부분의 양호한 정합이 균일하고 유효한 소자를 제조하는 것을 보장하는데 중요할 수 있다. 즉, 제조된 세라믹 소자의 바람직한 성능 결과는 사전 증착된 소자 부분들에 대해서 소자의 제 3 또는 추가 사출 성형 부분의 정확한 배치에 의해서 추가로 보장될 수 있다.
세라믹 소자의 제 2, 제 3 또는 추가 사출 성형된 부분들의 양호한 정합은 세라믹 재료가 사출 성형을 통해서 증착되는 위치로부터 공기를 효과적으로 제거함으로써 촉진될 수 있다. 예를 들어, 증착 위치로부터 공기의 효과적인 배출(제거)은 증착되는 세라믹 재료와 사전에 증착된 세라믹 소자 부분들과의 양호한 정합을 보조할 수 있다. 이러한 공기 배출은 세라믹 재료가 증착되는 일반적인 영역에서 작은 음압(진공 라인)을 유지하는 것을 포함하는 여러 방법들에 의해서 달성될 수 있다.
제 2, 제 3 및 추가 고차수의 부분들의 사출 성형 증착이 실행되어야 하고 그에 의해서 사전 증착된 소자 부분들이 변형되지 않음으로써 제조된 소자의 구조적 보전을 유지하는 것으로 확인되었다.
본 발명의 제조 방법은 형성된 세라믹 소자를 제조하기 위하여 세라믹 또는 다른 재료를 추가하기 위하여 추가 공정을 포함하고, 이 추가 공정은 사출 성형을 포함하지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 세라믹층 또는 영역들은 세라믹 조성물 슬러리의 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅 등에 의해서 형성된 소자에 적용될 수 있다. 비 세라믹 재료들은 딥 코팅 공정, 스퍼터링 또는 다른 절차에 의해서 증착될 수 있는 금속 조성물의 적용과 같이 소자 몸체에 적용될 수 있다.
형성된 소자는 원하는 대로 추가로 처리될 수 있다. 특히, 세라믹 부분들을 포함하는 형성된 소자는 높은 열 및 압력의 조건과 같이 조밀화된(소결된) 세라믹 영역을 가질 수 있다. 형성된 소자의 여러 영역들은 하층 영역을 노출시키거나 또는 기공 영역을 제공하기 위하여 드릴 가공 또는 기타 공정에 의해서 제거될 수 있다.
본 발명의 방법은 본원에 공개된 바와 같이, 하나 이상의 세라믹 소자들을 포함하는 여러 디바이스들을 제조하는데 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 본원에 공개된 사출 성형 방법을 사용하여 얻어질 수 있거나 또는 얻어지는 디바이스 및 소자들을 포함할 수 있다.
특히, 예를 들어, 본 발명은 베어링 지지부 또는 구조 소자를 포함할 수 있는 디바이스; 차폐 소자; 본원에 공개된 바와 같이, 적당하게는 하나 이상의 세라믹 소자를 포함할 수 있는 열 또는 가스(즉, 산소) 센서 또는 광 센서 디바이스를 포함할 수 있는 디바이스를 포함한다. 임의의 형태에서, 반도체 디바이스, 광 전자 디바이스 또는 감지 소자는 본원에 공개된 바와 같이 하나 이상의 세라믹 소자들을 포함한다.
특히, 양호한 세라믹 베어링, 지지부 또는 구조 소자들은 다중의, 불연속 세라믹 영역들(즉, 2, 3개, 4개 또는 그 이상의 불연속 영역)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 다중 영역들은 불연속적인 열 팽창 계수(CTE)를 갖는다. 상기 다중 영역들은 불연속 세라믹 조성물의 다중 사출 성형 증착에 의해서 형성된다. 형성된 베어링 소자에 CTE 기울기를 제공함으로써, 소자는 압축 유도 크랙 또는 기타 유사 성능 저하에 대한 저항성 뿐 아니라 피로 수명이 개선될 수 있다.
특히, 양호한 세라믹 베어링 지지부 또는 구조 소자들도 역시 다중의 불연속 세라믹 영역(즉, 2, 3, 4 이상의 불연속 영역)을 포함하는 소자를 포함할 수 있고, 여기서 상기 다중 영역들은 불연속 밀도 예를 들어, 내부 영역(들)보다 비교적 높은 밀도를 갖는 캡슐형 또는 외부 세라믹 영역(들)을 갖는 소자의 내부 또는 코어 영역에서 비교적 저밀도의 세라믹 영역(들)을 가진다.
양호한 세라믹 베어링 지지부 또는 구조 소자들도 역시 다중의 불연속 세라믹 영역(즉, 2, 3, 4 이상의 불연속 영역)을 포함하는 소자를 포함할 수 있고, 여기서 상기 다중 영역들은 불연속 경도 예를 들어, 질화물의 외부 영역(들), 즉 실리콘 질화물을 수용하는 외부 영역과 같은 비교적 경도가 큰 캡슐형 또는 외부 세라믹 영역(들)을 갖는 소자[즉, 알루미나 코어 영역과 같은 주로 금속 산화물 코어 영역]의 내부 또는 코어 영역에서 비교적 연성의 세라믹 영역(들)을 가진다.
본 발명의 추가 양호한 소자 및 디바이스들은 본원에 공개된 다중 사출 성형 제조 방법을 통해서 제조될 수 있는 압전 세라믹 요소들을 포함한다. 예를 들어, 상기 양호한 디바이스들은 하나 이상의 전극으로 작용할 수 있는 하나 이상의 전도성 세라믹 영역으로 집적된 능동형 압전 소자를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 양호한 디바이스들은 공개된 바와 같이 다중 불연속 세라믹 영역들을 포함하는 압전 액추에이터를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 양호한 디바이스는 세라믹 가열 소자로 집적된 세라믹 가열기 소자 또는 화염 감지 디바이스를 포함할 수 있는 산소 감지 디바이스와 같은 센서 디바이스들을 포함한다.
본 발명의 추가 양호한 디바이스는 본원에 공개된 바와 같이, 다중 불연속 세라믹 영역들을 포함하는 미세 유체 디바이스를 포함한다. 이러한 디바이스들은 예를 들어, 유체 샘플의 분배를 위한 하나 이상의 채널과 전기 및/또는 유체 샘플의 분석을 위한 광학 기능을 포함할 수 있다.
또한, 본원에 공개된 바와 같이, 다중 세라믹 영역들을 포함하는 가스 인젝터 디바이스가 선호된다. 예를 들어, 양호한 가스 인젝터는 공격적인 환경으로부터 내부 영역에 보호물을 제공하기 위하여, 세라믹 조성물로 코팅되거나 또는 캡슐화될 수 있는 하나 이상의 내부 세라믹 영역들[즉, 내부 영역은 알루미나와 같은 하나 이상의 금속 산화물을 포함한다]을 포함할 수 있다. 하나의 양호한 형태에서, 가스 인젝터는 적어도 부분적으로 즉, 산화이트륨을 포함하는 보호성 세라믹 영역으로 캡슐화된 알루미나와 같은 하나 이상의 금속 산화물을 포함하는 하나 이상의 내부 영역을 구비할 수 있다.
본 발명의 다바이스들은 본원에 공개된 바와 같이, 다중의 불연속 세라믹 영역들을 포함하는 정전기 방출 디바이스들도 역시 포함한다. 본 발명은 본원에 공개된 바와 같이 다중의 불연속 세라믹 영역들을 포함하는 보석 소자들 또는 품목들도 포함한다.
적어도 임의의 실시예에서, 형성된 세라믹 소자 또는 디바이스들은 세라믹 점화 소자와 같은 저항성 가열 소자를 포함하지 않는다.
본 발명의 다른 형태는 하기에 공개된다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링 소자를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 가열 소자를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 화염봉 소자를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 열 전기 소자를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 컷팅 블레이드 시스템을 도시한 도면.
도 6은 압전 세라믹 소자를 도시한 도면.
상술한 바와 같이, 소자의 하나 이상의 층 또는 영역들의 사출 성형을 포함하는 세라믹 소자를 제조하기 위한 신규의 방법이 제공된다.
통상적으로 본원에 기술된 용어 "사출 성형된", "사출 성형" 또는 다른 유사 용어들은 재료[본원에서는 세라믹 또는 이전 세라믹 재료]가 통상적으로 몰드의 복제품을 보유하는 경화된 소자를 냉각시키고 및 차후에 제거함으로써 세라믹 소자의 원하는 형상의 몰드 안으로 통상적으로 압력 상태에서 전진하거나 또는 사출되는 일반적인 공정을 지시한다.
본 발명의 사출 성형 형성에 있어서, 세라믹 재료[세라믹 분말 혼합물, 분산 또는 다른 공식화(formulation)] 또는 이전 세라믹 재료 또는 조성물은 몰드 소자 안으로 전진할 수 있다.
본 발명의 적당한 제조 방법에 있어서, 다른 저항의 영역을 갖는 일체형 소자는 다른 저항을 갖는 세라믹 또는 이전 세라믹 재료의 연속 사출성형에 의해서 형성될 수 있다.
따라서, 예를 들어, 베이스 소자는 로드 형상과 같은 원하는 베이스 형상을 형성하는 몰드 소자 안으로 제 1 저항을 갖는 재료를 사출 도입함으로써 형성될 수 있다. 베이스 소자는 상기 제 1 몰드로부터 제거되어서 제 2 불연속 몰드 소자 내에 배치되고 다른 저항을 갖는 세라믹 재료 즉 전도성 세라믹 재료는 소자의 전도성 영역(들)을 제공하기 위하여 제 2 몰드 내로 사출될 수 있다. 유사 방식에서, 베이스 소자는 상기 제 2 몰드에서 제거되어서 다른 저항을 갖는 세라믹 재료 및 제 3 불연속 몰드 소자에 배치되고 다른 저항을 갖는 세라믹 재료 즉 저항성 고온 영역의 세라믹 재료는 소자의 큰 저항성 영역(들)을 제공하기 위하여 제 3 몰드 내로 사출될 수 있다.
베이스 세라믹 소자는 4 또는 5 또는 그 이상의 불연속 영역을 포함하는 추가 불연속 세라믹 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 소자는 윌켄스(Wilkens)에게 허여된 미국 특허 출원 공보 제 2002/0150851호에 기재되어 있으며, 상기 공보는 불연속 전기 저항의 4개의 세라믹 영역[비교적 낮은 저항의 전도성 영역, 분말 부스터 또는 중간 저항의 보강 영역, 불연속 저항의 방열 영역 및 비교적 높은 전기 저항의 고온 또는 점화 영역]을 구비한 세라믹 점화기들을 공개한다.
또한, 상술한 바와 같이 복수의 불연속 몰드 소자를 사용하기보다, 다른 세라믹 재료들은 동일 몰드 소자 내로 연속적으로 전진하거나 또는 사출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 세라믹 재료의 소정 용적이 원하는 베이스 형상을 형성하는 몰드 소자 내로 도입되고 그후 다른 저항의 제 2 세라믹 재료가 형성된 베이스에 적용될 수 있다.
세라믹 재료는 하나 이상의 세라믹 분말과 같은 하나 이상의 세라믹 재료를 포함하는 유체 공식으로서 몰드 소자 내로 전진(사출)될 수 있다.
예를 들어, 세라믹 분말의 슬러리 또는 페이스트형 조성물은 알콜 등과 같은 하나 이상의 혼합형 유기 용매를 함유하는 액화 용액 또는 액화 용액과 하나 이상의 세라믹 분말을 혼합함으로써 제공된 페이스트와 같이 준비될 수 있다. 압출과 같은 양호한 세라믹 슬러리 조성물은 셀룰로스 에테르 용매, 알콜 등과 같은 하나 이상의 액화 혼합형 유기 용매와 같은 하나 이상의 유기 용매와 함께 선택적으로 물의 유체 조성의 MoSi2,SiC, Al2O3, 및/또는 AlN과 같은 하나 이상의 세라믹 분말을 혼합함으로써 준비될 수 있다. 세라믹 슬러리도 역시 다른 재료들 즉, 선택적으로 하나 이상의 중합성 결합제와 함께 하나 이상의 유기 가소성 화합물을 수용할 수 있다.
다양한 성형 또는 유도 소자들이 소자를 형성하기 위해 채용될 수 있으며, 구성 소자는 형성된 소자의 원하는 형상에 대응한다. 예를 들어, 로드형 소자를 형성하기 위하여, 세라믹 분말 페이스트가 원통형 다이 소자 안으로 사출될 수 있다. 지주형 또는 직사각형 소자를 형성하기 위하여, 직사각형 다이가 사용될 수 있다.
세라믹 재료(들)를 몰드 소자 안으로 전진시킨 후에, 형성된 세라믹 부분은 용매(액성 및/또는 유기) 담체를 제거하기에 충분한 시간 동안 50℃ 또는 60℃의 초과 온도에서 건조될 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 제조된 소자의 결과 및 품질은 사전 증착된 제 1 및 제 2 부분에 의한 제 3 (추가의 차후) 사출 성형의 양호한 정합을 포함한다. 차후에 성형된 부분들의 정확한 배치 이외에, 인접한 불연속 세라믹 영역들의 정합 특성은 고품질로 형성된 소자를 보장할 수 있다. 예를 들어, 불연속 영역들의 세라믹 조성물에 대해서 사용된 결합제 조성물은 구성요소, 점성 및 기타 특성에서 유사한 것이 바람직할 수 있다.
제 1 증착된 세라믹 조성물 영역은 결합제 조성물에 의해서 그린 상태(green state)로 적용된 비교적 개선된 구조적 보전을 가지며, 그에 의해서 차후에 인접 세라믹 영역들의 사출 성형 시에 변형에 대한 저항성을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제 1 증착 세라믹 조성물은 큰 구조적 보전을 증착된 세라믹 영역에 제공할 수 있는 중합체 즉, 폴리프로필렌과 같은 결합 첨가제를 포함할 수 있다. 제 1 증착 영역도 역시 차후 적용된 인접 세라믹 영역과 정합되고 상기 인접 세라믹 영역에 양호한 접착성을 제공하는 토포그래피(즉, 횡단 해치형 표면)로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 세라믹 소자의 제 2, 제 3 또는 추가 사출 성형 부분들의 양호한 정합은 세라믹 재료가 사출 성형을 통해서 증착되는 위치로부터 공기를 효과적으로 제거함으로써 촉진될 수 있다. 예를 들어, 증착 위치에서 공기를 효과적으로 배출(제거)하는 것은 사전 증착된 세라믹 소자 부분들과 증착되는 세라믹 재료의 양호한 정합을 보조할 수 있다. 이러한 공기배출은 세라믹 재료가 증착되는 일반적인 영역에서 약간의 음압(진공 라인)을 유지하는 것을 포함하는 여러 방법들에 의해서 달성될 수 있다. 추가로, 세라믹 재료의 전달 속도는 공기의 효과적인 제거가 금지되는 수준을 초과하지 말아야 한다.
제 2, 제 3 및 추가 차후 부분들의 사출 성형 증착이 행해져야 하고 그에 의해서 사전 증착된 소자 부분들은 변형되지 않음으로써 제조된 소자의 구조적 보전을 유지한다는 것이 확인되었다.
하기 보기들은 양호한 사출 성형 공정을 기술한다.
도면에 있어서, 도 1은 열 팽창 특성이 각각 다른 [즉, 열 팽창 계수(CTE)가 다른] 다중 불연속 세라믹 영역(20,30,4)을 갖는 베어링 소자(10)의 횡단면을 도시하고, 예를 들어 여기서 외부 영역(10)은 비교적 낮은 CTE를 가지며, 중간 영역(20)은 중간의 상대 CTE 값을 가지며 내부 또는 코어 영역(30)은 소자의 가장 큰 상대 CTE 값을 가진다.
도 2는 동심 세라믹 영역(60,70,80)을 포함하는 히터 플레이트 소자(50)를 개략적인 상면도로 도시한다. 히터 플레이트 소자(50)는 예를 들어 차량에서 담배 라이터용으로 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 히터 플레이트 소자(50)는 개재된 저항(고온) 영역(70)을 갖는 전도성 영역(60,80)을 포함할 수 있다.
도 3은 다중의 불연속 세라믹 영역(110,120,140)을 포함하는 세라믹 화염 로드 또는 화염 정류기(100)를 개략적으로 도시한다. 영역(110)은 전기 전도성이고 영역(120)은 가열 소자 특히 점화기를 제공하는 저항(고온) 영역이다. 화염 검출 소자(140)는 영역(110,120)으로부터 기공 영역(130)만큼 이격된다. 검출 소 자(140)는 적당하게는 사용할 때 화염과 접지 사이에 회로를 형성하는 전도성 세라믹 영역이다.
도 4는 전도체 영역(160)의 다중의 불연속 세라믹 영역, N-타입 영역(170), P-타입 영역(180) 및 지지 부분(190)을 포함하는 열 전기 세라믹 소자(150)를 개략적으로 도시한다.
도 5는 절연 영역(210,240,270)의 다중의 불연속 세라믹 영역, 전도성 영역(220,280), 저항성(고온) 영역(230,260)을 포함하는 가열 컷팅 블레이드(200) 및 컷팅면(290)[적당하게는 절연 조성물일 수 있다]을 개략적으로 도시한다.
도 6은 다중의 불연속 세라믹 영역을 포함할 수 있는 압전 세라믹 소자(300)를 도시한다. 압전 세라믹 소자(300)는 적당하게는 전극 영역(310) 및 압전 세라믹 로드 영역(320)을 포함하는 압전 세라믹 오실레이터 로드 소자일 수 있다. 이러한 소자(300)는 적당하게는 진동 소자가 원통형 압전 세라믹 오실레이터 로드(300)를 포함하는 세라믹 지로 디바이스(gyro device)[여러 이동을 검출할 수 있는]의 구성요소일 수 있다. 임의의 시스템을 사용 시에, 전압이 압전 세라믹 오실레이터 로드에 인가될 때, 로드가 비틀리게 진동한다. 로드(300)가 회전할 때, 로드는 회전 속도에 비례하여 전압을 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 1 내지 도 6에 도시된 소자 및 디바이스들은 소자를 형성하기 위하여 다중 세라믹 조성물의 사출 성형을 통해서 제조된다. 일단 소자가 사출 성형 처리에 의해서 형성되면, 소자는 원하는대로 추가로 처리될 수 있다. 예를 들어, 형성된 소자는 상승 온도 및 압력을 포함하는 상태와 같이 더욱 조밀화 될 수 있다.
추가로, 다른 조성물 또는 특성(즉, 저항이 다른)의 세라믹 영역이 사출 성형과 다른 절차에 의해서 형성된 베이스 소자에 적용될 수 있다. 즉, 베이스 소자는 세라믹 조성물 슬러리에서 딥 코팅되어서 원하는 대로 디바이스 영역의 적당한 마스킹을 갖는 영역을 제공한다. 이러한 딥 코팅 적용을 위해서, 세라믹 조성물의 슬러리 또는 다른 유체와 같은 조성물이 적당하게 사용될 수 있다. 슬러리는 적용된 세라믹 조성물의 균일층 형성을 촉진하기 위하여, 물 및/또는 알콜 및 하나 이상의 첨가제와 같은 극성의 유기 용매 담체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬러리 조성물은 하나 이상의 유기 유화제, 가소제 및 확산제를 포함할 수 있다. 상기 결합제 재료는 세라믹 소자의 차후 조밀화 동안 적당하게는 열적으로 제거될 수 있다.
중요하게는, 본 발명의 방법은 특수한 적용을 위해 바람직할 수 있는 다양한 구성의 세라믹 소자 및 디바이스의 제조를 촉진시킬 수 있다. 특수한 구성을 제공하기 위하여, 세라믹 조성물[세라믹 페이스트와 같은]이 사출될 수 있는 적당한 형태의 유도 몰드 소자가 사용된다.
광범위하게 다양한 세라믹 조성물은 본 발명의 소자들을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 다른 저항의 세라믹 조성물이 특수 소자에 사용될 수 있다. 일반적으로 양호한 높은 저항(고온) 존 또는 영역의 조성물들은 1) 전도성 재료; 2) 반도체 재료; 및 3) 절연 재료중 둘 이상의 구성요소를 포함한다. 전도성(저온) 및 절연(히트 싱트) 영역들은 동일 구성요소로 이루어질 수 있지만, 다른 비율로 제공된 구성요소들로 이루어질 수 있다. 통상적인 전도성 재료들은 티타늄 탄화물과 같은 탄화물 및 티타늄 질화물과 같은 질화물, 텅스텐 디실리사이드, 몰리브덴 디실리사이드를 포함한다. 통상적인 반도체들은 실리콘 탄화물[도핑 및 비도핑] 및 붕소 탄화물과 같은 탄화물을 포함한다. 통상적인 절연 재료는 AlN 및/또는 Si3N4과 같은 질화물 또는 알루미나와 같은 금속 산화물을 포함한다.
본원에 기재된 바와 같이, 용어 전기 절연 재료는 적어도 1010 ohms-cm의 실온 저항을 갖는 재료를 지칭한다. 본 발명의 소자들의 전기 절연 재료는 단독으로 또는 주로 하나 이상의 금속 질화물 및/또는 금속 산화물로 구성되거나 또는 다른 방안으로 절연 구성요소는 금속 산화물(들) 또는 금속 질화물(들)에 추가되는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연 재료 구성요소는 알루미늄 질화물(AlN), 실리콘 질화물 또는 붕소 질화물과 같은 질화물; 희토류 산화물(즉, 이트리아); 또는 희토류 옥시나이트라이드(rare earth oxynitride)를 추가로 함유할 수 있다. 절연 구성요소의 양호한 추가 재료는 알루미늄 질화물(AlN)이다.
본원에서 기술된 바와 같이, 반도체 세라믹(또는 반도체)은 약 10 내지 108 ohms-cm의 실온 저항을 갖는 세라믹이다. 반도체 구성요소가 고온 영역 조성물의 약 45 v/o 이상으로 제공되면[전도성 세라믹이 약 6 내지 10 v/o의 범위에 있을 때], 그에 따른 조성물은 [절연체의 부족으로 인하여] 높은 전압 적용에 대해서 과도한 전도성이 된다. 반대로, 반도체 재료가 약 10 v/o 이하로 제공되면[전도성 세라믹이 약 6 내지 10 v/o의 범위에 있을 때], 그에 따른 조성물은 [과도한 절연체로 인하여] 저항성이 된다. 다시, 높은 레벨의 전도체에서, 절연체 및 반도체 비율의 더욱 높은 저항성 혼합물은 원하는 전압을 달성하는데 필요하다. 통상적으로, 반도체는 실리콘 탄화물(도핑 및 비도핑) 및 붕소 탄화물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 탄화물이다. 실리콘 탄화물이 일반적으로 양호하다.
본원에 기술된 바와 같이, 전도성 재료는 10-2 ohms-cm의 실온 저항을 갖는 재료이다. 전도성 구성요소가 고온 영역 조성물의 약 35 v/o 이상으로 제공되면, 그에 따른 고온 영역 조성물의 세라믹은 과도한 전도성이 된다. 통상적으로, 도체는 몰리브덴 디실리사이드, 텅스텐 디실리사이드 및 티타늄 질화물과 같은 질화물과 티타늄 탄화물과 같은 탄화물로 구성되는 그룹에서 선택된다. 몰리브덴 디실리사이드가 일반적으로 선호된다.
일반적으로, 양호한 고온의(저항성) 영역 조성물은 a) 적어도 약 1010 의 ohms-cm의 저항을 갖는 전기 절연 재료의 약 50 내지 약 80 v/o 사이와; b) 적어도 약 10 내지 108 의 ohms-cm의 저항을 갖는 반도체 재료의 약 0[반도체 재료가 사용되는 않는 곳에서] 내지 약 45 v/o 사이와; c) 약 10-2 이하의 ohms-cm의 저항을 갖는 금속 도체의 약 5 내지 약 35 v/o 사이를 포함한다. 양호하게는, 고온 영역은 50 내지 70v/o 전기 절연 세라믹, 10 내지 45 v/o 반도체 세라믹 및 6 내지 16 v/o 전도성 재료를 포함한다. 적어도 임의의 적용을 위하여, 특히 양호한 고온 영역의 조성물은 10 v/o MoSi2, 20v/o SiC 및 나머지 AlN 또는 Al2O3를 포함한다.
양호한 냉각 또는 전도성 존 영역들은 즉 AlN 및/또는 Al2O3 또는 다른 절연 재료; SiC 또는 다른 반도체 재료; 및 MoSi2 또는 다른 전도성 재료로 구성되는 것을 포함한다. 그러나, 냉각 존 영역들은 고온 영역보다 전도성 및 반도체 재료[즉, SiC 및 MoSi2]들의 상당히 높은 비율을 가진다. 적어도 임의의 적용에 대해서, 양호한 냉각 존 조성물은 약 15 내지 65 v/o 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물 또는 다른 절연체 재료; 및 약 20 내지 70v/o MoSi2 및 SiC 또는 약 1:1 내지 약 1:3의 용적 비율의 다른 전도성 및 반도체성 재료를 포함한다. 많은 적용을 위해서, 더욱 양호하게는, 냉각 존은 약 15 내지 50 v/o AlN 및/또는 Al2O3, 15 내지 30 v/o SiC 및 30 내지 70 v/o MoSi2를 포함한다. 특수 소자의 용이한 제조를 위하여, 양호한 냉각 존 조성물은 고온 존 조성물과 동일 재료로 형성되고, 반도체성 및 전도성 재료의 상대량은 더욱 커진다. 임의의 적용을 위해서, 양호한 냉각 존 조성물은 약 20 내지 35 v/o MoSi2, 약 45 내지 60v/o SiC 및 나머지 AlN 및/또는 Al2O3을 포함한다.
소자의 절연 세라믹 영역들은 전도성 영역 또는 고온 영역 또는 양자 모두와 정합될 수 있다. 양호하게는, 소결 절연체 영역은 작동 온도에서 적어도 약 1014 ohms-cm 실온의 저항과 적어도 약 104 ohms-cm 작동 온도의 저항을 가지며 적어도 150MPa의 강도를 가진다. 양호하게는, 절연체 영역은 고온 존 영역의 저항보다 큰 크기의 적어도 2 차수의 작동(점화) 온도의 저항을 가진다. 적당한 절연체 조성물은 적어도 90v/o의 하나 이상의 알루미늄 질화물 및 알루미나 및 붕소 질화물을 포함한다. 임의의 적용을 위해서, 특히 양호한 절연체 조성물은 60 v/o AlN; 10 v/o Al2O3 및 나머지 SiC을 포함한다.
하기 비제한성 보기들은 본 발명을 예시한다. 본원에 언급된 모든 문헌들은 전체적으로 참고로 합체된다.
보기 1: 디바이스 제조
저항성 조성물[22vol% MoSi2, 나머지 Al2O3] 및 절연 조성물[100vol% Al2O3]의 분말들은 약 62vol% 고체를 갖는 두 페이스트를 형성하기 위하여, 유기 결합제[약 6 내지 8wt% 야체 쇼트닝, 2.4wt% 폴리스티렌 및 2 내지 4wt% 폴리에틸렌]와 혼합되었다. 두개의 페이스트들은 공동사출 성형기의 두 배럴 안으로 적재되었다. 제 1 연장(shot)은 실린더의 길이를 따라 이동하는 핀(fin)을 갖는 지지 베이스를 형성하는 절연 페이스트로써 중간 원통형 캐비티를 충전한다. 상기 부분은 제 1 캐비티로부터 이동하여 제 2 캐비티에 배치되고 제 2 연장은 제 1 연장 및 캐비티 벽 코어에 의해서 둘러싸여진 용적을 전도성 페이스트로써 채운다. 성형 부분은 두 레그를 분리시키는 절연체에 의해서 머리핀형 도체를 형성한다. 로드는 그때 첨가된 10 내지 16wt%의 10wt%를 용해시키는 유기 용매에서 실온에서 부분적으로 분리(debinder)되었다. 상기 부분은 잔여 결합제의 나머지를 제거하기 위하여 60 시간 동안 300 내지 500℃에서 유동 불활성 가스(N2)에서 열적으로 분리되었다. 분리된 부분은 아르곤의 1800 내지 1850℃에서 이론상 95 내지 97%로 조밀화되었다. 조밀화 부분은 그릿 블래스팅(grit-blasting)에 의해서 세정되었다. 점화기 디바이스의 두 레그들이 36V의 전압에서 전력 공급부에 연결될 때, 고온 존은 약 1300℃의 온도에 도달하였다.
보기 2: 추가 디바이스 제조
저항성 조성물[22vol% MoSi2, 나머지 Al2O3] 및 절연 조성물[5 vol%SiC, 나머지 Al2O3]의 분말들은 약 62vol% 고체를 갖는 두 페이스트를 형성하기 위하여, 유기 결합제[약 6 내지 8wt% 야체 쇼트닝, 2.4wt% 폴리스티렌 및 2 내지 4wt% 폴리에틸렌]와 혼합되었다. 두개의 페이스트들은 공동사출 성형기의 두 배럴 안으로 적재되었다. 제 1 연장(shot)은 실린더의 길이를 따라 이동하는 핀(fin)을 갖는 지지 베이스를 형성하는 절연 페이스트로써 중간 원통형 캐비티를 충전한다. 상기 부분은 제 1 캐비티로부터 이동하여 제 2 캐비티에 배치되고 제 2 연장은 제 1 연장 및 캐비티 벽 코어에 의해서 둘러싸여진 용적을 전도성 페이스트로써 채운다. 성형 부분은 두 레그를 분리시키는 절연체에 의해서 머리핀형 도체를 형성한다. 로드는 그때 첨가된 10 내지 16wt%의 10wt%를 용해시키는 유기 용매에서 실온에서 부분적으로 분리되었다. 상기 부분은 잔여 결합제의 나머지를 제거하기 위하여 60 시간 동안 300 내지 500℃에서 N2와 같은 유동 불활성 가스에서 열적으로 분리되었다. 분리된 부분은 아르곤의 1800 내지 1850℃에서 이론상 95 내지 97%로 조밀화되었다. 조밀화 부분은 그릿 블래스팅(grit-blasting)에 의해서 세정되었다. 점화기 디바이스의 두 레그들이 120V로부터의 범위의 전압에서 전력 공급부에 연결될 때, 고온 존은 약 1307℃의 온도에 도달하였다.
보기 3: 추가 디바이스 제조
저항성 조성물[22vol% MoSi2, 20 vol%SiC, 나머지 Al2O3] 및 절연 조성물[20 vol%SiC, 나머지 Al2O3]의 분말들은 약 60vol% 고체를 갖는 두 페이스트를 형성하기 위하여, 약 15wt% 폴리비닐 알콜과 혼합되었다. 두개의 페이스트들은 공동사출 성형기의 두 배럴 안으로 적재되었다. 제 1 연장(shot)은 지지 베이스를 형성하는 절연 페이스트로써 모래시계형(hour glass shaped) 횡단면을 갖는 캐비티를 충전한다. 상기 부분은 제 1 캐비티로부터 이동하여 제 2 캐비티에 배치되고 제 2 연장은 제 1 연장 및 캐비티 벽 코어에 의해서 둘러싸여진 용적을 전도성 페이스트로써 채운다. 성형 부분은 두 레그를 분리시키는 절연체에 의해서 머리핀형 도체를 형성한다. 로드는 그때 첨가된 10 내지 16wt%의 10wt%를 용해시키는 탭 워터에서 실온에서 부분적으로 분리되었다. 상기 부분은 잔여 결합제의 나머지를 제거하기 위하여 24 시간 동안 500℃에서 유동 불활성 가스(N2)에서 열적으로 분리되었다. 분리된 부분은 아르곤의 1800 내지 1850℃에서 이론상 95 내지 97%로 조밀화되었다. 조밀화 부분은 그릿 블래스팅(grit-blasting)에 의해서 세정되었다. 점화기 디바이스의 두 레그들이 48V의 전압에서 전력 공급부에 연결될 때, 고온 존은 약 1300℃의 온도에 도달하였다.
보기 4: 추가 디바이스 제조
저항성 조성물[20vol% MoSi2, 5 vol%SiC, 74 vol% Al2O3 및 1 vol% Gd2O3], 전도성 조성물[28vol% MoSi2, 7 vol%SiC, 64 vol% Al2O3 및 1 vol% Gd2O3] 및 절연 조성물[10vol% MoSi2, 89 vol% Al2O3 및 1 vol% Gd2O3]의 분말들은 약 62 내지 64vol% 고체 적재물을 갖는 3개의 페이스트를 형성하기 위하여, 10 내지 16wt%의 유기 결합제[약 6 내지 8wt% 야체 쇼트닝, 2.4wt% 폴리스티렌 및 2 내지 4wt% 폴리에틸렌]와 혼합되었다. 3개의 페이스트들은 공동사출 성형기의 두 배럴 안으로 적재되었다. 제 1 연장은 지지 베이스를 형성하는 절연 페이스트로써 모래시계형 횡단면을 갖는 캐비티를 충전한다. 상기 부분은 제 1 캐비티로부터 이동하여 제 2 캐비티에 배치된다. 제 2 연장은 제 1 연장 및 캐비티 벽에 의해서 둘러싸여진 용적의 바닥 절반을 전도성 페이스트로써 채운다. 상기 부분은 제 2 캐비티로부터 이동하여 제 3 캐비티에 배치된다. 제 3 연장은 제 1 연장, 제 2 연장 및 절연체에 의해서 분리된 전도성 레그에 연결되고 절연체에 의해서 분리된 머리핀형 저항기를 형성하는 저항성 페이스트로써 캐비티 벽에 의해서 둘러싸여진 용적을 채운다. 성형 부분은 그때 첨가된 10 내지 16wt%의 10wt%를 용해시키는 n-프로필브로마이드에서 부분적 으로 분리되었다. 상기 부분은 1 atm 압력에서 아르곤의 1750℃에서 이론상 95 내지 97%로 조밀화되고 잔여 결합제를 제거하기 위하여 24시간 동안 500℃의 온도에서 유동 Ar 또는 N2에서 열적으로 분리되었다. 점화기 디바이스의 두 전도성 레그들이 120V의 전압에서 전력 공급부에 연결될 때, 고온 존(즉, 저항 존)은 약 1300℃의 온도에 도달하였다.
보기 5: 추가 디바이스 제조
저항성 조성물[21.5 vol% MoSi2, 5 vol%SiC, 나머지 Al2O3], 전도성 조성물[28vol% MoSi2, 7 vol%SiC, 나머지 Al2O3] 및 절연 조성물[10vol% MoSi2, 나머지 Al2O3]의 분말들은 약 64vol% 고체 적재물을 갖는 3개의 페이스트를 형성하기 위하여, 12wt%의 파라핀 왁스 기반 결합제와 혼합되었다. 높은 용융 왁스 조성물은 녹색의(성형된) 제 1 연장 즉, 지지 부재(이 경우에 절연 구성요소)의 열적 안정성을 증가시키는데 사용되었다. 3개의 페이스트들은 몰드 프레임이 각 연장에 대응하는 3개의 캐비티에 부착되는 공동사출 성형기의 두 배럴 안으로 적재되었다. 제 1 연장은 지지 베이스를 형성하는 절연 페이스트로써 양 방향으로 길이를 따라 테이퍼지는 대략 직사각형 횡단면을 갖는 캐비티를 충전한다. 상기 부분은 제 1 캐비티로부터 이동하여 제 2 캐비티에 배치된다. 제 2 연장은 제 1 연장 및 캐비티 벽에 의해서 둘러싸여진 캐비티를 전도성 페이스트로써 채운다. 상기 부분은 제 2 캐비티로부터 이동하여 제 3 캐비티에 배치된다. 제 3 연장은 제 1 연장, 제 2 연장 및 절연 지지체에 의해서 분리된 전도성 섹션에 연결되고 절연 지지체에 의해서 분리된 머리핀형 섹션을 형성하는 저항성 페이스트로써 캐비티 벽에 의해서 둘러싸여진 용적을 채운다. 성형 부분은 그때 첨가된 12 wt%의 3 내지 4wt%를 제거한 탭 워터(tap water)에서 부분적으로 분리되었다. 상기 부분은 3000psi의 최대 압력에서 1750℃에서 소결되는 가압 압력에 의하여 이론 밀도의 97% 이상으로 조밀화되고 잔여 결합제를 제거하기 위하여 24시간 동안 300 내지 500℃의 온도에서 유동 Ar에서 열적으로 분리되었다. 조밀화 점화기의 전도성 레그들이 12V의 전압에서 전력 공급부에 연결될 때, 고온 존(즉, 저항 존)은 약 1280 내지 1320℃의 온도에 도달하였다.
본 발명은 특수한 실시예를 참조하여 상세하게 기술되었다. 그러나, 당기술에 숙련된 기술자는 상술한 공개 내용을 참조하여 본 발명의 정신 및 범주 내에서 변형 및 개선할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (21)

  1. 세라믹 소자의 셋 이상의 부분들의 사출 성형을 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자는 다른 세라믹 조성물을 갖는 둘 이상의 영역을 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자는 다른 세라믹 조성물을 갖는 셋 이상의 영역을 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 영역들은 전기 저항 및/또는 광투과율이 다른 세라믹 조성물을 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 셋 이상의 영역들은 전기 저항 및/또는 광투과율이 다른 세라믹 조성물을 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 사출 성형된 소자 부분들이 대향 모서리에 위치하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    지지 소자, 전기 접속 디바이스, 차폐물, 열 센서 디바이스 또는 광 센서 디바이스는 세라믹 소자를 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    반도체 디바이스, 광 전자 디바이스 또는 감지 소자는 세라믹 소자를 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 세라믹 조성물을 형성된 세라믹 소자의 적어도 일부에 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 금속 조성물을 형성된 세라믹 소자의 적어도 일부에 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    형성된 세라믹 소자를 조밀화하는 단계를 추가로 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    형성된 세라믹 소자의 일부를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  13. 세라믹 소자의 둘 이상의 부분들의 사출 성형을 포함하는 세라믹 소자의 제조 방법으로서,
    세라믹 소자는 베어링, 지지부 또는 구조 소자; 전기 접속 소자; 차폐 소자; 열, 가스 또는 광 센서; 반도체 디바이스; 광 전자 디바이스; 가스 주입기 디바이스; 미세유체성 디바이스; 또는 압전 디바이스의 구성 요소인, 세라믹 소자의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자의 셋 이상의 불연속 부분들은 사출성형되는, 세라믹 소자의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자는 저항성 점화기 디바이스의 구성 요소가 아닌, 세라믹 소자의 제조 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 획득가능한 세라믹 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자는 다른 전기 저항 및/또는 광투과율의 둘 이상의 영역을 포함하는, 세라믹 소자.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 세라믹 소자는 다른 전기 저항 및/또는 광투과율의 셋 이상의 영역을 포함하는, 세라믹 소자.
  19. 제 16 항에 있어서,
    둘 이상의 사출 성형된 소자 부분들이 대향 모서리에 위치하는, 세라믹 소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    지지 소자, 전기 접속 디바이스, 차폐물, 열 센서 디바이스 또는 광 센서 디바이스는 세라믹 소자를 포함하는, 세라믹 소자.
  21. 제 16 항에 있어서,
    반도체 디바이스, 광 전자 디바이스 또는 감지 소자는 세라믹 소자를 포함하는, 세라믹 소자.
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