TWI231353B - Compositions for ceramic igniters - Google Patents

Description

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1231353 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 例如’在較高電壓應用裡，現有的點火器可能會遭受 酿度失控’因此在控制系統裡需要一個變換器以降低電 壓。如此變換器裝置的使用是明顯較不理想。因此，就高 電壓應用而言，需要一種相對小的點火器，特別是超過約 187至264伏特的範圍，這並不需要昂貴的轉換器，但仍 要具有以下藉設備及加熱工具所設定的必要條件，以預料 在線性電壓裡的誤差： 時間至溫度（、TTI^) 在85%設計電壓裡之最小溫度 在100%設計電壓裡之設計溫度 在110%設計電壓裡之最大溫度 Τ%溫帶長度 功率 就既定點火器的幾何圖形而言 阻是形成較高電壓系統的可能路線 是藉著下列方程式控制： Rs=Ryx L/A 在此 Rs=電阻； Ry=電阻率； L=導體的長度；及 A=導體的截面積。 因目前陶瓷點火器的單一引線長度約是丨2英吋，所 以無法明顯增加引線長度而未減少它的產業吸引力。同樣 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） ---- < 5秒 1100°C 1300°c 1500°C < 1·2至1.5英吋 < 100瓦特 藉著增加點火器的電 任何物體的電阻一般 2 91708 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 丨線· 1231353 消 A7 五、發明說明（3 ) 地，可能無法為了製造因素而減少較小點火器約0.001至 0.0025平方英吋間的截面積。 美國專利5,405,237(、Washburn專利。揭示一種適合 陶竟點火器高溫帶之組成物，包括⑷在5至5〇體積 %( Ύ或、νο1%々）間的M〇Si2，及（b)5〇至95w〇選自 碳化碎、氣化石夕、氮化銘、氮化觸、氧化銘、無酸鎮、氧 氮化銘矽、及其混合物所組成的物質。 美國專利5,514,630及5,820,789(二者均為 等人所發表）揭* 了另夕卜高度有用的陶变組成物和系統。美 國專利5,514,630紀錄著鬲溫帶組成物不應超過氧化 銘。美國專利5,756,215則紀錄著另外的燒結組成物，包 括含有達2重量％碳化矽之鉛層。 因此，擁有新的陶瓷高溫帶點火器組成物將是理想 的。擁有可在如約1871 264伏特的高電隸尤其是偕同 相對短的高溫帶長度可靠操作的新陶竟組成物將是特別理 想的。 [發明概要] 現在，本發明人已經發現特別有效於高電麼使用的新 陶瓷組成物，包含超過187至264伏特的範圍。 更特別的，在本發明的一個型態裡，本發明的陶瓷高 溫帶組成物含有至少三種成分·· υ導電物質；2)半導體 物質’及3)絕緣物質，在此絕緣物質成分包含一種相對 南濃度的金屬氧化物，譬如氧化鋁。 意外發現的是，如此高濃度（例如，至少約25或30ν/〇 本紙張尺度適用中關家標準（CNSM4規格（加χ 297公髮） 3 91708

--------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ n n I t· 線----- 1231353 A7 五、發明說明（4 ) 的絕緣物質成分）的金屬氧化物’形成確實可形成包含 220、23G及24G伏特高標稱電壓的陶曼組成物。 而且，已經重複證明本發明陶冑高溫帶組成物破實可 形成遍佈包含約187至大約264伏特之極廣泛、高電壓範 圍的線性電麼。因此，可在全歐洲裡使用本發明點火器， 並且在各種不同歐洲國家裡所用之數種不同高電壓的咖 至刪内可靠操作。又應值得重視的是，雖然若干傳统汽 溫帶組成物能於特定高電壓形成一種可靠的電壓， 組成物於電壓改變超過較廣範圍時經常失敗。因此，二 明組成物於超過延長的高電壓範圍時 此本發 能’則明白地代表-種有效的進展。、延長的性 雖然本發明的高溫帶組成物特別有效於高電壓使 用，但已經察覺組成物對於低電壓應古 f . 吧回度有用，白合 對120伏特或甚至較小的電壓，譬如6、 匕拿 的應用。 本發明較佳的陶瓷點火器具有一種 含： a)擁有至少約ι〇ι〇歐姆·公分 W45V/。之間擁有約二：絕緣物f ; 阻率的半導物質，較佳約5至約45 歐姆-公分電 是由半導物質組成，· 間尚溫帶組成物 e)擁有小於約1〇-2歐姆-公分電 佳約組成物“:=::較 以及，其中至少約21W〇高溫帶組 一~取物包括一種金屬 讀 背 面 頁 訂 U或24伏特 高溫帶組成物，包 線 本紙^尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21G x 297公髮）_ 91708 1231353 A7 B7 五、發明說明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧化物絕緣物質。合適地，至少約25v/〇高溫帶組成物包 括一種金屬氧化物絕緣物質，譬如氧化鋁，更合適地至少 約30 40、50、60、70或80(v/o)高溫帶組成物包括譬如 氧化鋁的金屬氧化物絕緣物質。合適地，至少約25v/〇絕 緣物質是由譬如氧化鋁的金屬氧化物組成，更合適地至少 約30、40、50、60、70、80或90W〇絕緣物質是由譬如氧 化鋁的金屬氧化物組成。單獨的絕緣物質成分是金屬氧化 物則又為較佳。較佳的高溫帶組成物包括約25至約80W〇 間的絕緣物質，更佳約40至約70v/〇高溫帶組成物是由絕 緣物質所組成。 本發明另外較佳的陶瓷點火器擁有一種包括至少有 約l〇1G歐姆-公分電阻率電絕緣物質的高溫帶組成物，偕同 如氧化銘金屬氧化物組成之絕緣物質的實質部分，·一種半 導體材料，用量至少約3、4、5或1 Ον/ο如碳化矽的碳化 物；以及一種金屬導體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於本發明更進一步的型態中，本發明較佳的陶瓷點火 器擁有一種大體上沒有如碳化矽的碳化物的高溫帶組成 物。該組成物包括金屬導體與擁有至少約1〇1〇歐姆·公分電 阻率的電絕緣物質，偕同由如氧化鋁金屬氧化物組成之絕 緣物質的部分’且絕緣物質成分也含有非氧化物的進一步 絕緣物質，例如氮化鋁的氮化物。如此的組成物可含有相 同或類似如上述用量的三重絕緣物質/半導體物質/電導物 質組成物。 本發明的熱表面陶瓷點火器可用非常小的高溫帶長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 5 91708 1231353 五、發明說明（6 ) 度例如約1·5英吋或更小，或甚至約1·3、ΐ·2或1〇英时 或更小來製造，而且於缺乏任何型態計量點火器功率的電 子控制裝置情況下，可靠於包含187至264伏特之高電壓 使用。在此，令人瞭解的是，對於多重_引線的幾何尺寸點 火器（例如，髮夾隙縫的設計）而言，高溫帶長度是沿著 多重-引線點火器的單一引線的高溫帶長度。 而且’本發明之點火器可以迅速加熱至操作溫度，例 如’在約5或4秒或更少，或甚至3、2.5、或2秒或更少 加熱到約 1300°C、1400°C 或 1500°C。 本發明較佳的高溫帶組成物也可以顯示驚人的高溫 特性，例如，重複暴露於高溫而沒有失敗。本發明因此包 含不需用每種燃料點火來更新加熱點火彻成份之點火方 法。更確切而言，點火器可於延長期間升高點火溫度上連 續運轉’以形成例如於熄火期間的瞬間點火。更特定而言， 本發明的點火器可於無冷卻期之延長期間升高溫度（例如 約 soot、i〇〇〇°c、110(rc、1200〇c、13〇〇〇c、135〇它等 等）來運轉，例如於至少2、5、10、20、3〇、6〇、12〇分 鐘或更多的溫度。 揭示本發明的其他型態如下。 〔圖不說明〕 第1圖表示本發明較佳的三重高溫帶組成物的微型結 構’其中Al2〇3是灰色，SiC是微灰色，及MoSi2是白色。 第2圖表示先前未含有金屬氧化物之高溫帶組成物的 微型結構，其中A1N是灰色，SiC是微灰色，及M〇Si2是 6 本紙張尺度_ _家標準（CNS)A4規格咖χ视公着） 91708 t23l353 A7 B7 五、發明說明（7 / 白色。 [發明詳細說明] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，在第一種型態裡，本發明形成一種燒結的 陶瓷點火器元件，包括偕同一層高溫帶配置於其間的兩層 低溫帶，高溫帶包括高溫帶組成物，該組成物包括：（a) 電絕緣物質；（b)至少約3體積❻/〇半導體物質；及（c)擁有小 於1〇-2歐姆-公分電阻率的金屬導體，其中至少約21體積 ‘尚溫帶組成物包括金屬氧化物絕緣物質。 也提供一種擁有高溫帶組成物之燒結陶瓷，包括（a) 25至80體積％的電絕緣物質；（b ) 3至45體積％的半導 物質；及（c) 5至25體積％擁有小於約1〇_2歐姆-公分電 阻率的金屬導體，其中至少約21體積％高溫帶組成物包括 金屬氧化物絕緣物質。 提供一種擁有尚溫帶組成物之進一步燒結陶瓷，包括 (a)電絕緣物質，絕緣物質含有氮化物與金屬氧化物；及（b) 擁有少於約10_2歐姆-公分電阻率的金屬導體，且高溫帶組 成物大體上不含碳化物材料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 也k供使氣態燃料點火的方法，一般包括應用電流穿 過本發明點火器。 如上述，已經意外發現將有效體積的金屬氧化物加到 陶瓷高溫帶組成物可以產生於包含22〇、23〇、240伏特的 高標稱電壓之下有效使用的陶瓷點火器。而且，這些高溫 帶組成物於極寬的電壓範圍裡皆為有用，因此，組成物也 可以用於低電壓的應用裡，例如120伏特或甚至更低電 7 91708 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 [231353 五、發明說明（8 壓，譬如6至24伏特的應用。 適合於絕緣物質成分裡使用之金屬氧化物包含例如 氧銘 s如氧氮化銘、與氧氮化石夕的金屬氧氣化物 '氧 4匕鋁鎂及氧化矽鋁。4 了本發明之目#，考慮金屬氧氮化 &為金屬氧化物。在_些具體實例中，以不含氮成分的金 $氧化物較佳，亦即是，金屬氧化物不含氮原子。氧化鋁 (Al2〇3)疋一般較隹的金屬氧化物。若需要，也可以使用個 別金屬氧化物的混合物，但更典型為使用單一金屬氧化 物。 為了本發明的目的，「電絕緣物質」之用詞意指擁有 至少約1010歐姆-公公它、w + + 、 鄉A刀至&電阻率的材料。本發明高溫帶組 成物的電絕緣物質成分可僅僅由一種或多種金屬氧化物組 成，或者，絕緣成分可含有除了金屬氧化物之外的材料。 例如，絕緣材料成分可另外含有氮化物，譬如氮㈣、氮 切或氮㈣；稀土氧化物（例如，氧化幻；或稀土氧氣 化物、絕緣成刀較佳的加入材料為氣化銘⑷N)。令人置产 =是’使用與金屬氧化物相結合之另外如氮化銘的絕緣： 質，可以形成有理想熱膨漲相 邳谷特性之尚溫帶，同時維持 理想的高電壓容量。 如上述，絕緣物質成分合古IA 土 只又刀各有作為重要部分的一種或多 種氧化物。更特別地，至少的 v习25v/〇組成絕緣物質是由一 種或多種金屬氧化物組成，更 史佳的疋，至少約30、40、50、 60 、 70 、 75 、 80 、 85 、 90 、 ％ 十 〇 或98W〇絕緣物質是由一種 或多種金屬氧化物組成，譬如氣化姜呂 ^氏張尺度剌㈣H家標準（CNS)A4祕 91708 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · --線- 1231353 __B7 五、發明說明（ 本發明較佳的高溫帶組成物包括含有僅金屬氧化物 與金屬氮化物結合的絕緣物質成分者，特別是氧化銘 =l2〇3)與氮化鋁（A1N)之結合。較佳地，金屬氧化物是結 合的主要部分’例如，絕緣成分含有至少約50、55、60、 、80、85、90、95或98v/〇如氧化鋁的金屬氧化物，與 如氮化鋁的金屬氮化物相平衡。 本發明較佳的高溫帶組成物也包含完全一種或多種 如氧化銘的金屬氧化物組成的絕緣物質。 §將氧化銘加到高溫帶組成物的生環時，可選擇任何 傳統的氧化鋁粉末。典型地，使用著擁有平均晶粒尺寸約 0.1至約10微米間以及僅有約0 2w/o雜質的氧化鋁粉末。 較好地，氧化鋁擁有約〇·3至約1〇微米的晶粒尺寸。更佳 地，使用從Bauxite，Ark•的Alc〇a工業化學獲得的Alc〇a 鍛燒氧化銘。另外，氧化銘可用粉末以外的方法導入，包 各仁不侷限於氧化鋁溶膠_凝膠法及氮化鋁的部份水解作 用。 一般而言，較佳的高溫帶組成物包含（&)約5〇至約 80v/o擁有至少約1〇1G歐姆-公分電阻率的電絕緣物質；（匕） 約5至約45v/o擁有約1〇至約1〇8歐姆·公分電阻率的半導 物質，及（c)約5至約25 v/o擁有少於約1〇-2歐姆-公分電阻 率的金屬導體。較好地，高溫帶包括50至70v/〇的電絕緣 陶瓷，10至45W〇半導陶瓷，及6至16v/〇導電物質。 假如電絕緣陶瓷成分以多於約80v/〇高溫帶組成物存 在，則所得組合物在高電壓下會變得極具電阻性，並且在 本紙張尺度適用中1¾¾票準（CNS)A4規格⑽χ 297公髮了 9 91708 -------------1· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;線· 1231353 消 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 獲得指標溫度是令人無法接受地慢。相反地，假如以少# 約50v/〇存在（如l 、 (U如，當導電陶瓷以約8v/〇存在）， 陶瓷在高壓下會燮搵技曰、#添 所得 古 會變侍極具導電性。清楚地，當提高導電陶 竣二:nr於8v/G時’高溫帶較具導電性，且可適當提高絕 緣部/刀的上下邊界，以獲得需要的電壓。 、如上述，本發明更進一步的型態裡，提供陶瓷高溫帶 、、且成物至大體上不含如Sic的碳化物，或者較佳地，不 含任：其他半導物質。該組成物包括金屬導體及擁有至少 、、 歐姆么分電阻率的電絕緣物質，偕同如氧化鋁金 f氧化物組成之絕緣物質的實質部分，且絕緣物質成分也 3有不為氧化物之進—步材料，例如ain的氮化物。較佳 的，、該組成物含有至少約5v/〇碳化物，更佳地組成物含有 少於大約2、1、0·5ν/〇碳化物，或甚至更佳地，該高溫帶 組成物完全不含碳化物，或其他半導物質。 為了本發明的目的，半導陶瓷（或，半導體〃）是擁 有約10至10歐姆-公分間室溫電阻率的陶瓷。假如半導 成刀以夕於約45ν/ο高溫帶組成物存在（當導電陶瓷在約6 至ΙΟν/ο範圍裡時），則對高電壓應用而言，所得組成物變 得極具導電性（因為缺乏絕緣體）。相反地，假如以少於約 ΙΟν/ο存在（當導電陶瓷在大約6至ι〇ν/〇範圍裡），所得 組成物會變得極具電阻性（因為太多絕緣體再且，於導 體的較高層次裡，需要較多絕緣體與半導體部分的電阻混 合以獲得所需電壓。典型地，半導體是選自碳化石夕（摻雜 .與非換雜）與碳化碼組成的碳化物〇 —般較佳為碳化矽。 I紙張尺度用巾關家標準（CNS)A4規格（⑽χ 297公爱）------- 10 91708 閱 頁 訂 1231353 五、發明說明（u ) 為了本發明的目的，導電物質是擁有少於約ι〇2歐 姆-公分室溫電阻率的物質。假如導電成分以多於約 高溫帶組成物的數量而存在時，就高電壓應用來說，所得 陶瓷會變得極具導電性，而造成令人無法接受的熱點火、 器。相反地，假如以少於約6W〇存在，對高電壓應用來說， 所得陶竟就變得極具電阻性，而造成令人無法接受的冷點 火器。典型地，導體是選自二矽化钥、二矽化鎢、及:氮H 化鈦的氮化物、與如碳化鈦的碳化物所組成的群組。一般 較佳為二矽化鉬。 本發明特別較佳之高溫帶組成物含有氧化鋁、二矽化 鉬及碳化矽，與作為絕緣物質成分的附加材料而隨意使用 的氮化紹。 如在Washburn專利裡所述（美國專利5,4〇5,237 )，高 溫帶/低溫帶點火器設計可根據本發明而適當使用。高溫帶 形成了適合氣體點火的加熱功能。就高電壓應用而言（例 如187至264伏特），較佳的高溫帶在1〇〇〇〇c至16〇〇艺溫 度範圍裡擁有約1至3歐姆-公分之電阻率。特別佳之高溫 帶組成物包括約50至80v/o Al2〇3，約5至25v/o M〇Si2 及10至45v/o SiC。更佳地，高溫帶組成物包括約6〇至 80v/o Al2〇3，及約 6 至 12v/o MoSi2，15 至 30v/o SiC。特 別佳的實施例中，高溫帶包括約66v/〇 Al2〇3，：14ν/ο MoSi2 及 20v/o SiC 〇 在較佳的實施例裡，稠化物體中高溫帶成分的平均晶 粒大小（d50 )如下： 1 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公羞） 91708 11 1231353 A7

/—N 請 先 閱 讀 背 S 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 1231353 Α7 Β7 五、發明說明（13 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 高溫帶的程度。較好的低溫帶組成物包括以約i : 1至約J ·· 3的體積比率約15至65v/0氧化鋁、氮化鋁或其它絕緣物 質；及約20至70v/〇 MoSi2與SiC或其他導電與半導物質。 更佳地，低溫帶包括約15至50v/o A1N及/或Al2〇3，j 5 至30v/〇 SiC及30至70v/o MoSi2。為了製造的輕鬆，較 佳的低溫帶組成物是由與高溫帶組成物相同的物質所形 成，並具有相對較大數量的半導與導電物質。 用於本發明點火器的明確較佳低溫帶組成物含有 όθν/o M〇Si2，20v/o SiC 及 20v/〇 Al2〇3。用於本發明點火 器的特別佳低溫帶組成物含有30v/o MoSi2，20v/o SiC及 50v/〇 Al2〇3 〇 丨線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 點火器的尺寸可以影響它的性質與性能。一般而言， 尚溫帶的單一引線長度應大於約〇 5英叶（以提供足夠的 質量以致於冷對流氣流不能明顯影響它的溫度），但小於約 1.5英吋（以提供充分的機械強度）。它的寬度應大於約〇j 英吋，以提供充分的強度及輕易的製造。相同地，它的厚 度應多於約0.02英吋，以提供充分的強度與輕易的製造。 較佳地’本發明點火器的單一引線全長典型地約1 25至約 2.00英忖之間’擁有約〇·〇〇ΐ至〇 〇〇5平方英忖之高溫帶 截面積（更佳地，小於0.0025平方英忖），而且是一種雙_ 引線髮夾型設計。就有用於187至264伏特的電壓，並且 有約 66v/o Al2〇3，約 20v/o SiC 及約 14v/o MoSi2 的高溫帶 組成物之較佳雙-引線髮夾型點火器而言，以下點火器的尺 寸為較佳：約1·15英吋長；約〇·〇47英吋寬；及約0.030 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） Q1708 1231353 A7 __B7 五、發明說明（14 英吋厚。 一般而言，本發明的熱表面陶瓷點火器可以用相當小 的高溫帶長度製造，例如約15英吋或更小，或甚至約14、 1·3 1·2、1·1、1·〇、〇·9、〇·8英吋或更小，並於包含約22〇 至240伏特之高電壓範圍裡可確實地使用，且在缺乏任何 型式的電子控制裝置下可計量點火器的功率。 陶瓷點火器的重要性能特性，特別是氣體為燃料的時 候，是時間至溫度（、ΤΤΤ〃），也就是點火器高溫帶從室溫 上升至燃料（氣體）點火溫度的時間。本發明點火器可迅 速加熱至操作溫度，例如於約5或4秒或更少，甚至3秒 或更少，或甚至2·75、2.5、2.25或2秒或更少，加熱到約 1300°C，1400°C 或 1500°C。 已經發現本發明的高溫帶組成物顯示極高溫度之性 能’例如高達1 7 5 0 °c而沒有嚴重的氧化或熄火問題。測試 的傳統系統失敗於重複暴露於16〇〇 t。相對地，本發明較 佳的高溫帶組成物可在高溫下殘存於，，生命測試，，，例如在 1450 C裡’ 50,000次循環之30秒開啟：30秒關閉。也已 發現在這種加熱測試週期内，本發明點火器較先前組成物 呈現出明顯減少的電流量與溫度變化。 消 訂 線 如上述’本發明包括不需要更新加熱陶瓷點火器的點 火方法。更確切而言，點火器可於足以讓燃料點火的提高 ί I溫度運轉一段延長的時間，而不需要固定之開/關（亦即 是，加熱/冷卻）循環。 __可藉傳統方法從稠化陶瓷執行陶瓷成分的加工（亦即 氏張尺度適用中關_家標準（CNS)A4規ϋ (21Q χ 297公爱; ^--—一 1231353 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

1231353 B7 五、發明說明（1ό ) 以下的非限定實例是說明本發明所有在此提及的文 件全體均併入本文做參考用。 1 備本發明點火器並以高電壓測試如下。 製備高溫帶與低溫帶組成物。本高溫帶組成物包括66 "I 體積刀Al2〇3，14體積分M〇si2，及2〇體積分sic，而混 合於高切變混料器。低溫帶組成物包括約50體積分 2〇3約30體積分MoSi2，及約20體積分SiC，而混合 於高切變混料器。使低溫帶組成物載入熱壓模裡，並於相 同膜裡使高溫帶組成物載於低溫帶組成物之頂端上。於 1300 C及3000磅/英吋2氬下，將組成物之組合熱壓在一 起1小時，以形成約6〇至7〇%理論密度的鋼胚。然後， 用機器把鋼胚製成約2英吋χ2英吋χ〇25〇英吋的碑片。 接著在l79〇C及3〇,〇〇〇磅/英吋2下，熱等靜壓（Hlped) 碑片1小時。在熱等靜壓（HIPing)後，用機器把濃縮的 碑片製成理想的髮夾型幾何圖形。所形成之點火器在23〇 伏特執行良好，且具有約15歐姆_公分良好的電阻率，時 間至燃火溫度約4秒，並且顯示穩定性高達至少285伏特 (285伏特測試電壓是測試裝置的極限），因此證明點火器 有效於高標稱電壓與超越高線性電壓的寬廣範圍。 實例2 製備進一步的高溫帶組成物，含有67體積分Al2〇3， 13體積分MoSi2,及20體積分SiC，混合於高切變混料器。 _如上述實例1製備相同的低溫帶組成物，並且藉由如實例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1231353 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 ) 1所述相同步驟加工處理高溫帶與低溫帶組成物及形成點 火器。所形成之點火器呈現如實例1所述相同之性能結 果，因此證明點火器有效於高標稱電壓及超過高線性電壓 的寬廣範圍。 實例3 製備進一步的高溫帶組成物，含有66.7體積分 Al2〇3，13.3體積分MoSi2，及20體積分SiC，混合於高切 變混料器。如上述實例1製備相同的低溫帶組成物，並且 藉由如實例1所述相同步驟加工處理高溫帶與低溫帶組成 物及形成點火器。所形成之點火器呈現如實例1所述相同 之性能結果，因此證明點火器有效於高標稱電壓及超過高 線性電壓的寬廣範圍。 實例4 製備進一步的高溫帶組成物，含有66.4體積分 Al2〇3，13·6體積分MoSi2，及20體積分SiC，混合於高切 變混料器。如上述實例1製備相同的低溫帶組成物，並且 藉由如實例1所述的相同步驟加工處理高溫帶與低溫帶組 成物及形成點火器。所形成之點火器呈現如實例1所述相 同之性能結果，因此證明點火器有效於高標稱電壓及超過 高線性電壓的寬廣範圍。 實例5 製備本發明另一個點火器並以高電壓測試如下。 製備高溫帶與低溫帶組成物。高溫帶組成物包括約6 6 體積分八丨2〇3，約14體積分MoS^，及約20體積分Sic

91708 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · -線· 1231353 A7

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Claims (1)

1. H3 第89127413號專利申請案 申請專利範圍修正本 (93年8月6曰） 1 · 一種燒結的陶瓷點火器元件，包括二層低溫帶及置放於 其中之一層鬲溫帶，該高溫帶包括一種高溫帶組成物 其包括： (a) 電絕緣物質； (b) 至少3體積％半導物質；及 (C)擁有小於1〇_2歐姆_公分電阻率的金屬導體， 其中至少2 1 %高溫帶組成物包括金屬氧化物絕緣 物質。 2·如申請專利範圍第1項的點火器元件，其中絕緣物質含 有至少25體積％金屬氧化物 3. 如申請專利範圍第Μ的點火器元件，其中絕緣物質係 由金屬氧化物組成。 4. 如申請專利範圍第^3·—項的點火器元件，其中 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 金屬氧化物包括氧化鋁、金屬氧氮化物、氧化鋁鎂及氧 化鋁矽之一或多者。 5. 如申請專利範圍第…項任一項的點火器元件，其中 絕緣物質含有一種或多種選自氮化物、稀土氧化物及稀 土氧氮化物所成組群的材料。 6. 如申請專利範圍第！至3項任一項的點火器元件其中 絶緣物質包括氮化I呂。 7. 如申請專利範圍第i至3項任—項的點火器元件，其中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（繼29 】（修正本）91708 1231353 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 半導物質包括碳化矽。 8.如申請專利範圍第丨至3項任—項的點火器元件，其中 金屬導體為二石夕化錮。 士申。月專利範圍第1至3項任一項的點火器元件，進一 步包括低溫帶組成物’該低溫帶組成物包括15至50v/〇 絕緣體物質；0至50v/o半導物質；及2〇至7 導電物質。 ” 10. 如申請專利範圍第9項的點火器元件，其中低溫帶絕緣 :物質為氮化鋁或氧化鋁’或其混合物；低溫帶半導物 質為碳化石夕；及低溫帶導電物質為Μ—。 11. 種擁有高溫帶組成物的燒結的陶:是包括： a) 2 5至80體積％電絕緣物質； b) 3至45體積％半導物質； c) 5至25體積％擁有小於1〇·2歐姆_公分電阻 金屬導體， 中至:2 1體積。/。咼溫帶組成物包括金屬氧化物 絕緣物質。 12·如申請專利範圍第u項的陶瓷 少50體積％金屬氧化物。 13 ·如申睛專利範圍第11項的陶瓷 少8 0體積％金屬氧化物。 14·如申請專利範圍第u項的陶瓷 少90體積。/。金屬氧化物。 1 5 ·如申請專利範圍第11項的陶瓷 本紙張尺度適用巾’家標準（讀公寶） 其中絕緣物質含有 其中絕緣物質含有 其中絕緣物質含有 其中絕緣物質係由 (修正本）91708 1231353 H3 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 屬氧化物組成。 1 6 ·如申請專利範圍第11至】 -a从人士 員任一項的陶瓷，其中金屬 乳化物含有一種或多種選自 ^ ^ ^ ^ 乳化紹、氧化鎂鋁、金屬氧I 氮化物及氧化鋁矽所成組群的材料。 1 7·如申請專利範圍第u至 I 物暂人右^ 項任—項的陶瓷，其中絕緣 物貝含有一種或多種潠白翁儿心 产, 、自虱化物、稀土氧化物及稀土氧 氮化物所成組群的材料。 18.如申請專利範圍第u至 1 j項任一項的陶瓷 物質包括氮化銘。 19·如申請專利範圍第u至 項任一項的陶瓷，其中絕緣| 物質包括50至80體積％高溫帶組成物。 20·如申請專利範圍第15項任一項的陶究 物質包括碳化矽。 21. 如申請專利範圍第U至15項任一項的陶兗 體物質包括5至30體積％高溫帶組成物。 22. 如申請專利範圍第u至15項任一項的陶瓷 導體為二石夕化鉑。 23. 如申請專利範圍第22項的陶究，其中二石夕化麵包括& 至1 6體積％高溫帶組成物。 24·如申明專利範圍第丨丨至15項任一項的陶瓷，進一步包 括低溫帶組成物，該低溫帶組成物包括i 5至5〇v/〇絕 緣體物質；0至50v/o半導物質；及20至70v/o金屬導 電物質。 25·如申請專利範圍第24項的陶瓷，其中低溫帶絕緣體物 ―本紙張尺度適用巾ggj家鮮（CNS) M規格( 21GX297公楚) 「(修正本）91708 其中絕緣 其中半導 其中半導 其中金屬 I231353 貝為氮化鋁或氧化鋁，或其混合物；低溫帶半導物質為I 碳化矽；及低溫帶導電物質為Mosi2。 2 6 ·種擁有咼溫帶組成物的燒結的陶瓷，包括： (a) 電絕緣物質，該絕緣物質含有氮化物與金屬氧 化物；及 (b) 擁有小於10·2歐姆_公分電阻率的金屬導體，且| 該高溫帶組成物大體上不含碳化物材料。 27.如申請專利範圍第26項的陶曼，其中絕緣物質含有至 ^ 5 0v/o金屬氧化物。 28·如申請專利範圍第26或27項的陶究，其中絕緣物質含 有氮化鋁。 &如申請專利範圍第26或27項的陶究，其中金屬氧化物 包括氧化鋁。 3〇·如申請專利範圍第26或27項的陶 甘士人s 八+ 貝幻阔是，其中金屬氧化物 s有一種或多種選自氧化鋁、氧 .^ ^ ^ ^ 孤片t ϋ站趣、金屬氧氮化物 及氧化鋁矽所成組群的材料。 31 ·如申請專利範圍第26或27項 是，其中絕緣物質含 有一種或夕種選自氮化物、稀土氧 ^ , 化物及稀土氧氮化物 所成組群的材料。 32. 如申請專利範圍第26或27 ^^ L , 刃同是，其中高溫帶組成 物大體上不含碳化矽。 33. 如申請專利範圍第26或27 你人士 T +、 幻间光，其中高溫帶組成 物3有不超過2v/o碳化物。 以·如申請專利範圍第26或27 _—__ 貝们阉是，其中高溫帶組成 本紙張尺度適用中國Α4規格(21^^ _ 4 (修正本）91708 1231353 物完全不含碳化物。 35. 如申請專利範圍第26或27項的陶瓷，進一步包括低溫 常組成物，該低溫帶組成物包括1 5至5 Ov/ο絕緣體物 質；〇至50v/〇半導物質；及2〇至7〇v/〇金屬導電物質。 36. 如申請專利範圍第35項的陶瓷，其中低溫帶絕緣體物 貝為氮化紹或氧化銘，或其混合物；低溫帶半導物質為 碳化矽；及低溫帶導電物質為M〇Si2。 37·如申請專利範圍第u或26項的陶瓷，其中該陶瓷係藉 由單一高溫燒結過程來稠化至理論密度的95、96、97 或 98% 〇 3 8·—種點燃氣態燃料的方法，包括使用電流穿過如申請專 利範圍第1至1 〇項任一項的點火器。 39.如申請專利範圍第38項的方法，其中電流擁有187至 264伏特範圍裡的線性電壓。 4 0 ·如申凊專利範圍第3 8或3 9項的方法，其中電壓為6、 8、12、24、120、220、230 或 240 伏特。 41·如申請專利範圍第38或39項的方法，其中陶竞擁有 1 ·2英吋或更小的高溫帶長度。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 42.如申請專利範圍第38或39項的方法，其中點火器高溫 帶不間斷地維持於足以點燃氣態燃料的溫度下至少〇 · 5 小時。 43·如申請專利範圍第1項的點火器元件，其中至少3〇體 積％南溫帶組成物包括一種金屬氧化物絕緣物質。 44·如申請專利範圍第1項的點火器元件，其中至少體 積％高溫帶組成物包括一種金屬氧化物絕緣物質。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 5 (修正本）91708 1231353 H3 45.如申請專利範圍第1項的點火器元件，其中至少50體 積％高溫帶組成物包括一種金屬氧化物絕緣物質。 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 6 (修正本）91708 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）