TW201141798A - Near net fused silica articles and method of making - Google Patents

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201141798 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本揭示是關於近淨構或淨構形狀的熔融矽石玻璃物品。 尤其，本揭示是有關用於飛彈和其他投射物的屏蔽罩以 及其他的熔融矽石玻璃物品，像是用於製造在高溫處具 有高強度與低熱膨脹度之矽質玻璃的坩堝。 【先前技術3 [〇〇〇2] 超音速飛彈是以5-7馬赫範圍或更高的速度穿越過大氣層 。該等飛彈的鼻錐部分（又稱為”屏蔽罩，，）承載有雷達 以及其他的定標感測器，例如像是紅外線（IR)感測器。 在這種速度下，飛彈元件可能必須承受約14〇〇〇c或是更 高的溫度達數分鐘之久。而在這種條件下，屏蔽罩必須 能夠維持電性和熱性效能。 [0003]屏蔽罩既已由擁有低度熱膨脹係數的陶瓷玻璃所製造， 像疋PYROCERAM® (Corning，玻璃代碼9606) 。然而這 二材料已無法滿足與更高效能（即如更高的速度、風化阻 〇 抗度）相關的機械性要求。 [0004] 、呈冲壓灰轉洗轉或粉漿澆鑄的熔融矽石粉塵既獲評估 為—種屏蔽罩材料。比起pYR()CERAM來說，此等材料雖 -有較间的熱量容忍度以及較低的傳輸損失，然其透濕 確會對由此等材料所製作之屏蔽罩保護經包封於其内 的電子元件之能力造成 限制。 【發明内容】 [0005] 100111950 炫提供冑近淨構或淨構形狀的炫 疋屏蔽罩或者即如坩堝和其他運用 表單編號A0101 融矽石玻璃物品，像 於矽質晶片處理之” 第3頁/共27頁 1003311374-0 201141798 高溫爐’’的三維物體。該物品是藉由將矽石粉塵沉積在 一心轴上以供形成具有對應於該熔融矽石玻璃物品形狀 之形狀的粉塵物體所構成。在一些具體實施例裡，當沉 積於該心軸上以形成熔融矽石玻璃時，該心軸係經感應 加熱至足以固化或燒結該石夕石粉塵的溫度。該炫融石夕石 玻璃物品可含有在承受壓力狀態下的外部層，以及/戋是 多個擁有不同密度或含有各種可供改變或影響物理、機 械、電性及/或光學性質之摻雜劑的覆層。 [0006] 從而，本揭示之特點在於提供一種製作具有近淨構形狀 之溶融石夕石玻璃物品的方法。該方法包含如下步驟：提 供具有互補或對應於該近淨構形狀的心軸；提供石夕石粉 塵顆粒；以及沉積該矽石粉塵顆粒以構成含有該等矽石 粉塵顆粒的矽石粉塵物體，並且在該心轴上以現場方式 至少部分地燒結該矽石粉塵物體藉以構成該熔融矽石玻 璃物品。 [0007] 本揭示之第二特點在於提供一種溶融碎石玻璃物品。該 溶融玻璃物品具有彼此平行的内部表面及外部表面，其 中該外部層是在承受壓力狀態下。 [0008] 本揭示之第三特點在於提供一種用以構成具有近淨構形 狀之熔融矽石玻璃物品的系統。該系統包含：感應加熱 來源；承受體心軸，此者感應耦接於該感應加熱來源， 其中該承受體心軸具有對應於該近淨構形狀的形狀；以 及石粉塵來源’此者係經4a向以將發石粉塵導引至令亥 心轴0 100111950 表單碥號A0101 第4頁/共27頁 1003311374-0 201141798 酬自後載詳細說明、隨附圖式和後述中請專利範圍將即能 顯知該等以及其他的特點、優勢與突出特性。 【實施方式】

[0010]纟底下的㈣中，所有義裡類似的參考符號都代表類似 或對應的零件。同時要瞭解的是，除非特別規定否則像" 頂端"，"底部"，"向外"，"向内"諸如此類的字眼只是為了 方便起見，而不是用來作為限制詞語。此外，每當我們將 群組說明成由-群元素及其組合中至少一個來構成時要 瞭解的是此群組可以由任何數目的引用元素來構成可以 是個別的或彼此結合。同樣的，每當我們將群組說明成包 含一群元素及其組合中至少一個時’要瞭解的是此群組可 以包含任何數目的引用元素，可以是個別的或彼此結合。 除非特別規定，否則數值範圍包含範圍的上限和下限。 [0011] 現概略參⑽_式，尤其則，將能瞭解料說明係針 對於描述狀具體實闕之目的，同時亦㈣㈣本揭 示或後載帽補關贿心。料圖式並非必铁地 依照比例，並且該《式的—些特性和部份觀點可能為 簡潔及扼要之目的而在比例上有所誇料依略圖方式所 顯示。 [0012] Λ ^ Λ , 肌刀敗*性、全風化耐固性 及電性及/或熱性效能特徵 見帶屏蔽罩可承載多個用 以寬帶偵測作業的感測器以 吏為有效的窄帶蒐尋器。 此4屏敝罩可供例如運用多 ^ η mm 号益、、且合或是未來的替 代性鬼應用’而無須替換或重新設計該屏蔽罩。 [0013] 100111950 屏蔽罩設計W所重㈣電性 表單編號A0101 第5頁/共打頁貝匕3傳輪損失、帶寬 1003311374-0 201141798 和偏光度。氣動因教可包含曳力、加 機械關注項目則包含重 質 和材料靜態強度。二了:抗撞擊度 強度、抗撞擊度及製造容 餘作孤度 心又產生影響。射頻（RF)訊跡 自 絲觀咖數在《罩料切扮演重要 =籍Γ境立場”，承受風雨錢、㈣或飛禽撞 釋放、雷擊、溫度、濕度、流體或黴菌以及熱 性衝擊的能力皆為經常加以考量的因素。最後，包含有 關於開發、f造設施與測試之成本㈣本考量也會影響 到屏蔽罩的設計和佈署作業。 [0014] 炫_石㈣和其他業界已知的”高溫爐，，係用以製造 石夕質晶圓。此等物品具有高純度，並且通常既經切割、 組裝、轉造或沖壓俾構成能__切質的形狀。 [0015] “能夠提供具有淨誠近淨構形狀__石玻璃物 2讀軸Μ玻璃物品可運用在要求高溫穩定度' :學惰性以及低熱膨脹度的應用項目方面。在各式具體 物=罩—石玻璃物品可作為像是飛彈之投射 :的屏敵罩，用於像是梦質之半導體材料的高温處理器 :(即如㈣ '晶圓步進器器具1於極度紫外線_ 應用項目的承載材料等等。 [0016] =中所使用者，該詞彙、石，，是指具有完 雜^炼財石玻璃之約50%至1_密度㈣石或經摻 [0017] 在具體實施例裡’該溶融石夕石 坡續物品為屏蔽罩；亦 100111950 表單編號Α0101 第6頁/共27頁 1003311374-0 201141798 即一種具有高強度、微薄並且用以承載雷射天線、通訊 天線、感測器等等的殼體。在特定具體實施例中，該玻 璃物品為像是飛彈之投射物的屏蔽罩或鼻錐部分。在各 種具體實施例裡，該屏蔽罩對於具有不同波長及頻率的 電磁輻射，像是無線電波、紅外線輻射等等，為透明。 圖la略圖顯示第一屏蔽罩的截面視圖。後文討論雖描述 屏蔽罩的性質及結構，然應瞭解該說明亦等同適用於其 他淨構和近淨構熔融矽石玻璃物品，像是前文所述者， 且不限於此。該第一屏蔽罩100具有内部表面110及外部 表面120，該等大致彼此互為平行並且通常承載有通訊或 感測設備150，即如前文所述者。在一具體實施例裡，該 外部表面120含有在高於室溫的溫度處（亦即高於約25°C ) 為壓縮狀態下的外部層122。該外部層122的壓縮可藉由 對該外部層122摻雜以依重量達10 wt%的二氧化鈦 (Ti〇2)，並且在該屏蔽罩100的其餘部分裡利用張拉力度 而均衡，所達到。二氧化鈦的添加可令該外部層122具有 趨近於或等於零的熱膨脹（CTE)係數。由於飛彈趨向且維 持高速度，因此該外部表面120或該外部層122與該第一 屏蔽罩100物體的其餘部分之間因該外部層122内出現有 Ti〇2而在CTE上的差異可在該外部表面120裡產生達至等 於該外部層122厚度之深度層（DOL)的壓縮應力。該外部 層122的厚度定義該第一屏蔽罩100對於瑕疵及到損的抗 防程度。 [0018] 在一些具體實施例裡，該熔融矽石玻璃物品含有多個大 致彼此互為平行的覆層，即如圖lb中第二屏蔽罩102略圖 100111950 表單編號A0101 第7頁/共27頁 1003311374-0 201141798 所示者。該熔融矽石玻璃物品/屏蔽罩100的組成成分可 逐層地略微改變，並且穿過該矽石玻璃物品的厚度。例 如，第一層130可含有至少一種掺雜劑，像是二氧化鈦、 二氧化鍺及其氧化物、硒化物或硫化物金屬（即如ZnS或 ZnSe)、該等的組合物等等，然不限於此；而第二層 可無含此等摻雜劑，含有異於出現在該第一層13〇之内的 不同摻雜劑，或者是具有與該第一層13〇相同的組成成分 。在非限制性範例中，該第二屏蔽罩1〇2含有多個大致平 行於該内部表面Η 〇及該外部表面12〇的覆層。該矽石玻 璃物品的物理性、光學性和電性性質，像是介電常數， 傳輸知失、帶寬及偏光度，可為藉由透過其厚度及/或逐 層方式來調整該矽石玻璃物品的成分所改變。可例如藉 由將鍺質增添至該屏蔽罩1〇2的選定範圍俾提高該石夕石玻 璃第二屏蔽罩102的紅外線（iR)通透度。 剛纟-些具體實施例裡’本揭所述之炼融石夕石玻璃物品可 包含多個具有不同密度的覆層，即如圖1〇中第三屏蔽罩 104略圖所示者。該第三屏蔽罩1〇4含有外部層14〇、中 介層144及内部層142。該外部層14〇及該内部層142含有 經部分地燒結的多孔性熔融石夕石。該外部層14〇及該内部 層142可經燒結至相同程度，並因此擁有大致彼此相等的 密度和孔隙度。或另者，該外部層140及該内部層142可 經燒結至不同程度，並因此擁有大致彼此互異的密度和 孔隙度。該内部層142及該外部層14〇是由經完全燒結的 中介層144所分隔。該中介層144是作為，，氣密，，層以保 護通訊或感測器設備（未予圖示）不致受到濕氣、灰塵等 100111950 表單編號A0101 第8頁/共27頁 1003311374-0 201141798 等所影響。該第三屏蔽罩104在該第三屏蔽罩104的基底 148處可進一步含有合成插頭146以對該第三屏蔽罩104 提供架置強度。在其他具體實施例裡，該熔融矽石玻璃 物品可具有沿該玻璃物品之至少一轴線，例如像是圖2的 縱向轴線A，而改變的密度。 [0020] Ο 兹亦提供一種用以製作如本揭所述之近淨構形狀或淨構 形狀熔融矽石玻璃物品的方法及系統/設備。該方法包含 :提供具有互補或對應於該近淨構形狀的心軸；提供矽 石粉塵顆粒；沉積該等矽石粉塵顆粒以構成含有該等矽 石粉塵顆粒的矽石粉塵物體，並且在該心轴上以現場方 式至少部分地燒結該矽石粉塵物體藉以構成該熔融矽石 玻璃物品。在圖2所略圖顯示的具體實施例裡，設備/系 統200含有感應線圈220、心軸210 (在此又稱為目標/基 板）’以及至少一燃燒器300。在圖3所示的具體實施例裡 ，該心軸210是位於該感應線圈220與該至少一燃燒器 300之間。 Ο [0021] 當採取該心抽210之外部表面212的形狀或廊型所構成時 ，該心軸210具有對應於或互補於該熔融矽石物品1〇〇， 亦即該玻璃物品100，之所欲形狀的形狀。在一些具體實 施例裡，該心軸210能夠感應耦接於感應加熱來源/電力 供應器（未予圖示），像是業界所熟知之射頻（RF)感應加 熱來源/電力供應等專’的感應線圈220。在一具體實 施例裡’該心轴210是由石墨所構成，然亦可使用其他在 高於約1200°C溫度處具有穩定性的承受體材料，像是陶 瓷材料等等。在一些具體實施例裡，該心軸210可繞於抽 100111950 表單編號A0101 第9頁/共27頁 1003311374-0 201141798 線A旋轉，以供在該心軸21 0上進一步構成多個熔融矽石 層。在非限制性的範例中，該心軸210可按達每分鐘60轉 的速度繞於軸線Α旋轉。或另者，該心軸210可藉由業界 已知裝置以進行水平及/或垂直移位。 [0022] 該至少一燃燒器3 0 0為業界已知用以產生火焰31 0的燃燒 器，其中矽石粉塵及/或經摻雜矽石粉塵是由燃燒或火焰 水解所構成。在一些具體實施例裡，該至少一燃燒器300 含有一或多個業界已知的燃燒器陣列，藉以將矽石粉塵 對該心軸210的覆蓋最大化，同時確保矽石粉塵在該心轴 上的均勻沉積。該至少一燃燒器300能夠遞送氧化劑、燃 料及承載矽（並且在一些具體實施例裡為承載摻雜劑）先 質而且產生火焰315，其中該承載矽及承載摻雜劑先質在 火焰310中水解或燃燒以構成矽石粉塵，然後令其沉積於 該心軸210上。該至少一燃燒器300係經定向以將在火焰 315中所構成的矽石粉塵導引朝向該心軸210的表面212 ，並且可予移位俾沿該心軸210的長度上均勻地沉積矽石 粉塵。該設備/系統200可選擇性地含有裝納容器或室體 400以供承載該等心軸210、感應線圈220以及至少一燃 燒器300。同時可選擇性地提供至少一台額外的密度控制 設備，像是瓦斯/氧氣外部燃燒器320。該裝納容器400可 供在受控環境下，即如低濕度大氣，將矽石粉塵沉積於 該心軸210上，藉以在構成過程中防止對熔融矽石玻璃物 品10 0造成不利汙染。在其中能夠對該心軸21 0進行感應 加熱的具體實施例裡，該感應加熱來源/電力供應器，在 一些具體實施例裡，可對該感應線圈220提供足夠電力以 100111950 表單編號A0101 第10頁/共27頁 1003311374-0 201141798 將該心軸210的表面212感應加熱至足可瞬時地燒結經沉 積在該心轴210表面上之矽石粉廢顆粒的溫度。在非限制 性範例裡’該感應加熱來源/電力供應器為7. 5 kW電力供 應器，並且該等感應線圈的形狀為角錐形。為獲以在現 揚瞬時性地燒結該等矽石粉塵顆粒，該承受體心軸21 〇在 /些具體實施例裡通常會被加熱到自約丨20〇°c至達約 1 900°C之範圍的溫度。 [0023] Ο 〇 該製作炼融石夕石顆粒100的方法包含提供即如前文所述的 心轴210。然後將該心轴21〇選擇性地加熱至足可瞬時性 地燒結或固化經沉積於該心軸210表面上之矽石粉塵顆粒 的溫度（即如自約120〇°C至達約1900°C之範圍）。不過’ 在一些具體實施例裡，該沉積溫度以及選擇性的其他外 部加熱（即如藉由燃燒器320)即足可達到所欲密度’而無 須以感應或其他方式加熱該心軸210。該心轴210雖為選 擇性地加熱至該溫度，然該等矽石粉塵顆粒310係經供置 於該心軸210的表面上藉以在一些具體實施例裡構成矽石 粉塵物體。在其他具體實施例裡，所沉積的矽石粉塵顆 粒係經瞬時地燒結或固化在該表面212上藉以在該心軸 210上構成該熔融矽石玻璃物品100。後續的矽石粉塵層 係經沉積且燒結於該經固化玻璃上以供構成具有所欲厚 度的玻璃物品100。 [0024] 該矽石粉塵可為利用業界已知的製程所生產，包括含矽 先質的燃燒及/或火焰水解、化學汽化沉積等等，然不限 於此，並且沉積在該心軸上，在非限制性範例中，多孔 性矽石粉塵可藉由外部汽化沉積⑺VD)以及，，直接在玻璃 100111950 表單編號A0101 第Π頁/共27頁 1003311374-0 201141798 上製程所沉積在該心軸上，其中矽石粉塵顆粒是在該 心軸上以現場方式直接地構成於透明玻璃内而無須進行 構成多孔性粉塵預構物的中介步驟。 [0025] [0026] [0027] 100111950 在該直接在玻璃上”方法裡，含有按蒸氣形式或如霧 化液體之含矽化合物的氣流會被提供且引入至由該至少 一燃燒器300所產生的火焰315内。當其通過該火焰315 時，該含矽化合物會藉氧化作用（燃燒）經由熱分解或是 火焰水解以轉換成矽石粉塵，從而構成非晶態的熔融矽 石粉塵顆粒並沉積在該心軸210上。 可運用各種業界已知的;^質化合物，像是_化碎、有 機石夕化合物等等，以在這些製程中，即如業界已知的燃 燒器30G、氧化劑和燃料，產生碎石玻璃。含錢質的範 例可包含4化石夕（即如SiCl4)，以及無^素環石夕氧烧化合 物’包含聚甲基碎氡烧，像是六甲基二♦氧燒、聚甲基 環石夕氧烧、八甲基環四石夕氧燒⑽CTS)、十甲基環戊石夕氧 炫、六甲基環三⑦氧烧、其等之混合物等等，然不限於 此在&具體實施例裡，該等所述製程亦可為電衆輔 助者。 他1夕，J裡 "匕谓吵石粉麈以構成矽石粉塵物 體與燒結該發石粉塵物如在該經加熱心㈣0上構成該 溶融石夕石物品100的步驟包含在該心轴210上循序地沉積 並燒結多個炫_石層。即如前文所述，該等多個覆層 130、132為大致平狀彼此以及該麵物品的内部表曰面 110和外部表面120。在一些具體實施例裡，具有不同成 分的鄰魏_石層是藉由將對於各 表單編號删1第12頁/共27頁 貝引 10033 201141798 Ο [0028] 〇 [0029] [0030] 100111950 入至用以產生矽石粉塵31 Ο的汽化沉積燃燒器3〇 〇内所構 成。對於各式摻雜劑之先質的非限制性範例包含鹵化物（ 即如TiCl4、GeCl4)，以及有機矽化合物，即如前文所述 而含有所欲（多種）摻雜劑者。或另者，在製造過程中， 可透過該燃燒器300、藉由引入粉塵顆粒31〇的氣流，或 是於製造過程中直接對該玻璃物品1〇〇的表面，按蒸汽形 式將像是硫化鋅及/或硒化物的摻雜劑提供至該玻璃物品 100。當在該嫁融矽石玻璃物品上沉積並燒結額外的石夕石 粉塵時’多個覆層130、132會固化至該熔融石夕石玻璃物 品的物體内。 在一具體實施例裡’沉積並燒結該矽石粉塵物體以構成 該熔融石夕石物品100的步驟包含沉積在承受壓力狀態下的 外部層（圖1的120)。此外部層可為例如藉由對該外部層 摻雜以達約10 wt%的二氧化鈦所構成，這可藉由將含鈦 先質（即如鹵化鈦，像是TiCl4等等）引入至由該燃燒器 300產生的燃燒火焰310内所達成。 在沉積與燒結該矽石粉塵或該矽石粉塵物體以構成該熔 融石夕石物品1Q0之後’可主動地或被動地冷卻該溶融石夕石 物品100及該心轴210 ’並且自該心軸21()移除該溶融梦 石物品100。然後對該溶融石夕石物品1〇〇進行進一步的完 工處理’這些可包含業界已知的完工步驟，例如像是局 部性雷射處理以封閉該物品表面上的微碎裂或微瑕疫。 沉積近淨構形狀玻璃物品之示範性方法500的流程圖可如 圖3中所示。在第一步驟510中提供像是心軸210 (圖2) 的三維目標，予架置在一可旋轉階台上（步驟52〇)。旋 表單編號Α0101 第13頁/共27頁 innq, 201141798 轉該所架置目標（步驟530)，同時提供粉塵氣流且導引於 該目標處（步驟540)。當該目標旋轉時，粉塵氣流行旅越 過该目標（步驟550)。在一些具體實施例裡，可調整或選 定自該燃燒器300至該目標（圖2中的心軸210)之距離以 控制該粉塵，藉此根據該目標的形狀密集化該粉塵密度（ 步驟560)。執行步驟530 _ 56〇，亦即可多次進行粉塵 氣流行旅/通過，直到在該基板上沉積出具有所欲厚度的 二維粉塵物體為止（步驟570)。經沉積於該目標上之材料 的成分、厚度、沉積速率及/或密度可為藉由改變像是行 旅速度、燃燒器至目標距離以及燃燒流的沉積參數所修 改0 [0031]圖4中說明三種燒結經沉積於該目標/基板61〇上之矽石粉 塵物體的方法600流程圖。在該第一方法中（圖4中的方法 a)，β亥石夕石粉塵物體是藉由從該介面處加熱該石夕石粉塵 物體所燒結以自該基板表面釋放該石夕石粉塵物體（步驟 612)。在步驟612中，該目標/基板係經感應加熱並且相 對於該感應線圈而旋轉（步驟614)。該矽石粉塵物體相對 於該目標/基板而旋轉（步驟616)。將電力施加予該感應 線圈，直到該矽石粉塵物體的燒結出現在該目標/基板的 面部處並且向外朝著該粉塵物體的自由表面前進為止（步 驟618)。然後可藉由例如扭動且拉引該物體以自該目標/ 基板移除該所燒結物體（步驟64〇)。在一些具體實施例裡 ’燒結該矽石粉塵物體以構成該熔融矽石物品可為部分 性以利維持某一所欲程度的孔隙度；而在一些具體實施 例裡，該熔融矽石物品可為完全燒結。用以燒結該三維 100111950 表單編號Α0101 第14頁/共27頁 1003311374-0 201141798 >狀的主要方法是在於加熱該目標/基板以使得鄰近於該 目標/基板的矽石粉塵會先燒結，並且該燒結前緣朝外前 進至該所沉積矽石粉塵物體的自由表面，該燒結前緣的 =外則進可對於任何被捕陷在該矽石粉塵物體内的玻璃 提供一條自由逸離路徑。 [0032] 在另 ϋ [0033] 100111950 具體實施例裡（圖4裡的方法b)，該粉塵物體則為 由例如像疋氫/氧火焰器的熱源來加熱該粉塵物體所朝 内繞結’亦即從該自由表面進人到與該目標/基板的介面 •驟622)。,然後相對於該火焰器所產生的火焰旋轉該目 基板（步驟624) ’並令該火焰行旅越過該矽石粉塵物 體(步驟626)。接著藉由例如挺動 標/基板移除該所燒結物體（步 〃以該目 步驟•直到燒結整個^^選擇性地重複 0 ^ s^. 體為止，然後再從該 二基板予以移除(步驟64。)。藉由首先是在該自由表 結該一趙，氣體會被捕陷在該自由自由表 下方處的石夕石粉塵物體内。而若空 面 燒結該物體，貞彳這麟厚度上 氣泡。此項方法可用以獲得含有且广、、物體内產生 璃狀表面的近淨構形狀。、備内彻結構之破 U另-㈣實關裡（圖4中 體是藉由_讀塵㈣錢w L财石粉塵物 型加熱所燒結（步細）。在此，該石夕石:烤:中的體 方式是在惰性大氣或真空㈣。”體的燒結氧氣（步刺諸^ 境中移除所有 -…：二：::壤加熱或燒結 *在該,„度處直到燒結該物體為 〜_ 第15M/共271 、後再漸 1003311374-0 201141798 降該高溫爐溫度以予冷卻（ 以,驟636)。接著可自該目標/ 基板移除所燒結物體（步驟 [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] 本揭所述的炼㈣石破璃物品，且尤其是炫㈣石玻璃 屏蔽罩，賤優讀是錢等勒項目巾目前所使用之 經旋轉或粉錢鑄熔㈣石和陶Μ璃材料的高溫效能 一藉由提供具有趨近於或〜零之gTE的外部層或表面可 消除熱衝擊失效問題。矽 七粉塵的汽相沉積可供在熔融 矽石物品的構成作業過程中 T進行成分控制，並且可視需 ^為精準地改變’同時^該心顧0可供按如厚度的 函數調整所予燒結的程度， 故而增加超出粉漿或旋轉澆 鑄材料的設計彈性。 t本發明針對有限實施‘以朗，熟知此技術者能夠 揭示内容’以及了解能夠設計出其他實施例，其 並不會脫離在此所揭示之 於下列申請專利範圍。4。因而本發明範圍只受限 【圖式簡單說明】 石夕石破璃物品之系統的略視圖 圖1a為第-屏蔽罩的截面略視圖; 圖lb為第二屏蔽罩的截面略視圖; 圖1C為第三屏蔽罩的戴面略視圖. 圖2為用以構成近淨構形狀 圖3為用以製作近淨構形狀熔融發石物品之方法的流程圖 :以及 100111950 表單編號A0101 第16頁/共27頁 1003311374-0 201141798 [0041] ϋ 4 & ra 、 圖 令用以燒結近淨構形狀熔融矽石物品之方法 。 ％的埯程 [0042] Ο 100111950 【主要元件符號說明】 内 第—屏蔽罩100;第二屏蔽罩1〇2;第三屏蔽罩 4表面110;外部表面12〇;外部層122;覆層 ’ 130，132;外部層140;内部層142;中介層 14fi . « ^ 4 ;插頌 刊’基底148;通訊或感測設備15〇;設備/系站 心缸 2〇〇 神d〇;外部表面212;感應線圈 人310;火焰315;燃燒器32〇;容器或室體 積近淨構形狀玻璃物品之方法5〇〇;提供心軸的—， 步驟510;架置在可旋轉階台步驟52〇 ;旋轉所架維目檫 步驟530;提供粉塵氣流且導引於該目標步驟54〇.目襟 氣流行旅越過目標步驟55〇;根據目標的形狀密集化^塵 密度步驟560 ;在基板上沉積出具有所欲厚度的三維=塵 物體步驟57G;燒結經沉積於目標/基板切石粉塵^ 的方法流程圖600 ;燒結沉積於目標/基板上之矽石粉塵 物體步驟610;藉由從介面處加熱石夕石粉塵物體以自基板 表面釋放矽石粉塵物體步驟612;感應加熱並且相對2該 感應線圈而旋轉步驟614;石夕石粉塵物體相對於目標/基 板而旋轉步驟616;矽石粉塵物體的燒結出現在該目標/ 基板的面部處並且向外朝著該粉塵物體的自由表面前進 為止步驟618;藉由火焰器的熱源來加熱粉塵物體而朝内 燒結步驟622;相對於火焰器所產生的火焰旋轉目標/基 板步驟624;火焰行旅越過矽石粉塵物體步驟626;矽石 粉塵物體藉由在電阻式高溫爐或烤帛中加熱加以燒結步 驟632;矽石粉塵物體在惰性大氣或真空狀態下燒結步驟 表單編號A0101 第17頁/共27頁 ·“ 10033Π374-0 201141798 634;漸降高溫爐溫度以予冷卻步驟636;自目標/基板移 除所燒結物體步驟640。 100111950 表單編號A0101 第18頁/共27頁 1003311374-0

Claims (1)

1. 201141798 七、申請專利範圍： 1 . 一種製造具有近淨構形狀熔融矽石玻璃物品之方法，該方 法包含下列步驟： a. 提供心軸，心轴形狀與淨構形狀互補； b. 提供矽石粉塵顆粒； c. 在心轴上以現場方式沉積矽石粉塵顆粒以形成矽石粉塵 物體，矽石粉塵物體由矽石粉塵顆粒形成；以及 d. 在心轴上以現場方式燒結梦石粉塵物體以形成溶融碎石 玻璃物體。 I ο 2.依據申請專利範圍第1項之方法，其中心軸作為射頻輻射承 受體，以及該方法更進一步包含感應加熱心轴至溫度在 1 200°C 至 1 900°C 範圍内。 3 .依據申請專利範圍第1項之方法，其中心軸為石墨心軸。 4 .依據申請專利範圍第1-3項任何一項之方法，其中近淨構 形狀為屏蔽罩或坩堝。 5 .依據申請專利範圍第1-3項任何一項之方法，其中在心轴 上沉積矽石粉塵顆粒包含沉積第一層具有第一組成份矽石 粉塵顆粒於心轴上以及沉積第二層具有第二組成份矽石粉 塵顆粒於第一層上，其中第一組成份與第二組成份不同。 6 .依據申請專利範圍第5項之方法，其中第一組成份及第二組 成份包含至少一種摻雜劑。 7 .依據申請專利範圍第6項之方法，其中至少一種摻雜劑包含 至少一種二氧化鈦，二氧化鍺，硫化硒，硫化辞，以及其組 合物。 8 .依據申請專利範圍第7項之方法，其中外部層包含高達8% 100111950 表單編號A0101 第19頁/共27頁 1003311374-0 201141798 重量比二氧化鈦。 9 10 11 12 依據申請專·圍第卜3項任何_項之方 ==包含—二 上，，、Τ外。ρ層為承受壓力狀態下。 依據申請專利範圍第卜3項任卜項之方法其中提供石夕 石粉塵顆粒包含藉由含有料質之火焰水解或含有石夕先質 之燃燒產生粉塵顆粒。 依據申請專利範圍第卜3項任何一項之方法，其中提供石夕 石粉塵顆粒步驟包含藉由含有⑪先質之燃燒產切 顆粒。 依據申請專利範圍第卜3項任何一項之方法，其中燒結石夕 石粉塵物體包含在沉_石粉塵顆粒同時燒㈣石粉塵物 體0 13 .依據申請專利範圍第卜3項任何一項之方法，其中燒結石夕 石粉塵物體包含在心軸與石夕石粉塵物體之間界面處加熱石夕 石粉塵物體以在界面處燒結矽石粉塵物體。 14 .依據申請專利範圍第卜3項任何一項之方法，其中燒結石夕 石粉塵物體包含在自由表面處加熱石夕石物體以在自由表面 處燒結矽石粉塵物體，自由表面在離心軸與矽石粉塵物體 間之界面末端。 15 ·依據申請專利範圍第卜3項任何一項之方法，其中燒結矽 石粉塵物體包含在電阻式高溫爐或烤箱中加熱♦石粉塵物 體。 16 ·依據申請專利範圍第1-3項任何一項之方法，其中在心軸 上沉積石夕石粉塵顆粒包含沉積第一層具有第一密度石夕石粉 1003311374-0 塵顆粒於心軸上以及沉積第二層具有第二密度矽石粉塵顆 100111950 表單編號Α0101 第20頁/共27頁 201141798 粒於第-層上，其中第—密度與第二密度不同。 17 .依據申请專利範圍第卜3項任何—項之方法其中炫融石夕 石顆粒之密度沿著熔融矽石物品之轴線變化。 18 . -種熔財石玻璃物品，溶融^物品具有彼此平行的内 部表面及外部表面，其中該外部層是在承受壓力狀態下。 19 .依據申請專利範圍第18項之炼融石夕石玻璃物品其中溶融 矽石玻璃物品為屏蔽罩。 20 .依據申請專利範圍第18或19項之炫融石夕石玻璃物品，其中 ㈣_^達8%重量比二氧化欽。 扔 ^ ·依據申請專利範圍第18或19項之溶㈣石玻璃物品，其中 炼融石夕石玻璃物品包含平行於内部表面及外部表面之多層 〇 22 .依據申请專利範圍第21項之炼融珍石玻璃物品其中多層 包含具有彼此不同組成份的相鄰多層。 23 .依據申请專利範圍第21項之炫融石夕石玻璃物品，其中多詹 包含具有彼此不同密度的相鄰多層。 24 ·依據申清專利範圍第21項之熔融矽石玻璃物品，其中至少 ^ 部份多層包含至少一種摻雜劑。 25 .依據申請專利範圍第24項之方法，其中至少一種摻雜劑包 含至少一種二氧化鈦，二氧化鍺硫化硒，硫化鋅，以及其 組合物。 26 . —種形成具有近淨構形狀熔融矽石玻璃物品之系統，該系 統包含： a. 感應加熱源； b. 承受體心軸，其感應耦接於感應加熱源，其中該承受體 心軸具有對應於該近淨構形狀；以及 100111950 表單編號A0101 第21頁/共27頁 10( 201141798 c.矽石粉塵來源，其加以定向以將矽石粉塵導引至該心轴 〇 27 .依據申請專利範圍第26項之系統，其中承受體心軸可繞於 軸線旋轉。 28 .依據申請專利範圍第26項之系統，其中矽石粉塵來源以及 承受體心轴相對彼此為可移位的。 29 .依據申請專利範圍第26或28項之系統，其中矽石粉塵來源 包含多個燃燒器。 100111950 表單編號A0101 第22頁/共27頁 1003311374-0