TWI235741B - Process for manufacturing a product of glassy carbon - Google Patents

Description

1235741 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明相關於玻璃碳製品的製造方法，尤其相關於在 5 0 0 °C或更高的高溫下在半導體製造設備中所用的玻璃 碳結構構件的製造方法。 由玻璃碳製成的結構構件具有優異的化學穩定性及機 械強度，因此被使用於曝露於高溫以及需要高機械強度的 例如半導體製造設備的一部份。 以下簡要敘述用來製造玻璃碳結構構件的傳統方法。 首先，原料樹脂在模中聚合，並且硬化，因而獲得具有預 定形狀的半處理件。然後，半處理件被烘焙。烘焙過的半 處理件承受切削及硏磨，因而獲得具有最終形狀的製品。 所得的製品在純水中承受超音波淸潔，最後檢查尺寸，形 狀，及表面缺陷。 在傳統的製造方法中，如上所述，在模製件的烘焙之 後，執行切削處理來獲得具有最終形狀的製品。但是，在 切削處理期間，可能產生裂縫或刮痕。 當循環應力於高溫施加在此種玻璃碳材料上時，或是 當由於曝露於溫度改變所造成的熱應力施加於其時，微小 裂縫生長成疲勞裂縫。結果，玻璃碳製品在相當短的時間 之後斷裂。 發明槪說 本發明在考慮由傳統的製造方法所製造的玻璃碳製品 的缺點下提出，並且其目的在於提供用來製造具有耐於高 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - ----------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1235741 A7 B7 五、發明說明（2 ) 溫的疲勞及熱疲勞的持久強度的玻璃碳製品的方法。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 因此，根據本發明，提供一種玻璃碳製品的製造方法 ，包含以下步驟： 藉著硬化模中的原料樹脂以及烘焙硬化的樹脂來製備 由玻璃碳製成的玻璃碳件； 將玻璃碳件切削成預定形狀； 浸漬原料樹脂至切削的玻璃碳件的表面內；及 藉者烘fe已浸漬樹脂的玻璃碳件來將樹脂轉變成玻璃 碳。 根據本發明，樹脂浸漬於已被切削的玻璃碳件的表面 ，然後所得的玻璃碳件被烘焙。如此，玻璃碳件的表面上 所產生的微小裂縫被樹脂充塡，因此可獲得具有很少表面 缺陷的玻璃碳製品。因此，可增進玻璃碳製品的於高溫的 疲勞強度及熱疲勞強度。 必須注意可使用藉著聚合以夫喃爲基礎的材料例如糠 醛或以亞胺爲基礎的材料而製備的材料成爲樹脂。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可藉著塗覆或是在減壓氣氛下或高壓氣氛下執行的浸 漬塗覆來執行在切削過程之後的浸漬樹脂至玻璃碳件的表 面內的步驟。 本發明的另外目的及優點將在以下的敘述提及，並且 其一部份從此敘述將會很明顯，或是可藉著實施本發明而 學習得到。本發明的目的及優點可藉著此處特別指出的設 備及組合實現及獲得。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1235741 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（3 ) 圖式簡要敘述 結合在說明書中而構成說明書的一部份的圖式顯示 本發明的較佳實施例，並且與以上的一般敘述及以下的較 佳貫施例的詳細敘述一起來說明本發明的原理。 圖1爲顯示根據本發明的玻璃碳製品的製造方法的例 子的步驟流程圖。 發明的詳細敘述 依照根據本發明的玻璃碳製品的製造方法，以以下方 式製造使用成爲用來在化學蒸汽澱積系統中支撐矽晶圓的 基座的盤形零件。圖1顯示製造步驟的流程。 (實施例1 ) 爲具有夫喃環的材料的糠醛於3 0 °C被攪拌而聚合。 然後，所得的產物於7 2 t保持在模中3 0小時，因而製 備尺寸大於最終製品的尺寸的盤件（直徑爲3 7 5 m m ( 毫米），且厚度爲4 m m )。如此獲得的盤件於1 3〇〇 °C被烘焙1 2小時，因而獲得半處理件。半處理件承受切 削及硏磨，以將其精加工成具有3 6 0 m m的直徑及3 m m的厚度的最終形狀的盤件。 其次，以糠醛聚合物溶液塗覆盤件的表面，以浸漬溶 液至表面內，然後去除過量的溶液。然後，所得的產物於 1 7 0 0 °C被烘焙8小時。然後，烘焙過的產物在純水中 使用4 k Η z的超音波來淸潔。另外，檢查產物的尺寸， 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1235741

經濟部智慧財產局員工消費合作社印K A7 B7 五、發明說明（4 ) 形狀’及表面缺陷。如此，完成由玻璃碳製成的盤形結構 構件。 (實施例2 ) 取代實施例1中的在切削過程之後在盤件上塗覆糠醛 聚合物溶液的步驟，切削過的盤件在室溫及〇 . 1 a t m (G )的壓力的氣氛中被浸入糠醛聚合物溶液中，以浸漬 糠醛聚合物溶液至盤件的表面內。其他條件與實施例1中 相同。 (實施例3 )

取代實施例1中的在切削過程之後在盤件上塗覆糠醛 聚合物溶液的步驟，切削過的盤件在室溫及3 a t m ( G )的壓力的氣氛中被浸入糠醛聚合物溶液中，以浸漬糠醛 聚合物溶液至盤件的表面內。其他條件與實施例1中相同 〇 由以上實施例1至3中所述的方法製造的玻璃碳製品 承受在室溫與1 0 〇 〇 °c之間重複1 0 〇次的熱循環，並 且測量熱循環之前及之後彎曲強度的改變。結果綜合在表 1中。必須注意表1中也包含用來作比較的對由傳統方法 所製造的玻璃碳製品執行相同試驗的結果。 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1235741 A7 07 五、發明說明（5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表 1 浸漬方法 初始強度 承受熱循環之後 的強度 實施例1 塗覆 38.4 34.6 實施例2 在減壓下 51.3 47.1 浸入 實施例3 在高壓下 46.7 40.3 浸入 傳統方法 20.0 11.2 表1 ··彎曲強度（k g f / m m 2 )的比較 在實施例1至3中，實施例1的方法所製造的製品展 現最低的彎曲強度。在承受熱循環之前及之後測得的此製 品的彎曲強度的實際値分別爲3 8 · 4 k g f / m m 2及 3 4 . 6 k g f /m m 2。相比之下，傳統方法所製造的製 品的値分別爲2 0 · 〇 k g f /m m 2及1 1 · 2 k g f / m m 2。從這些結果可瞭解’在承受熱循環之則’由本發明 的方法所製造的製品具有比傳統情況中高大約兩倍的彎曲 強度。另外，在承受熱循環之後’本發明的製品展現很小 的彎曲強度降低率，而傳統製品的彎曲強度降低接近一半 〇 其次，在5 0 〇 °C與1 2 0 0 °C的溫度之間重複加熱 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - --------------------訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1235741 A7 B7 五、發明說明（6 ) 及冷卻循環操作，並且查驗製品破裂之前的熱循環數目（ 亦即製品的壽命）。結果顯示由實施例1的方法所製造的 製品在1 6 0 0個循環之後損壞。相比之下，傳統製品在 1 3 0個循環之後損壞。總括而言，證實由本發明的方法 所製造的製品具有比傳統製品長大約1 2倍的熱疲勞壽命 0 依照根據本發明的玻璃碳製品的製造方法，玻璃碳的 半處理件被切削，然後原料樹脂浸漬至半處理件的表面內 ，接著烘焙。在這些操作下，於切削過程期間產生的半處 理件的表面的微小裂縫被充塡，因而可獲得具有很少的表 面缺陷的玻璃碳製品。因此，可增進玻璃碳製品的於高溫 的疲勞強度及熱疲勞強度。 熟習此項技術者可輕易地想到其他的優點及修正。因 此，本發明不受限於此處所示及所述的特定細節及代表性 實施例。因此，在不離開由附隨的申請專利範圍及其等效 物所界定的本發明的觀念的精神或範圍下可實施各種不同 的修正。 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1235741 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種玻璃碳製品的製造方法，包含以下步驟： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉著硬化模中的原料樹脂以及烘焙硬化的樹脂來製備 由玻璃碳製成的玻璃碳件； 將玻璃碳件切削成預定形狀； 浸漬原料樹脂至切削的玻璃碳件的表面內；及 藉著烘焙已浸漬樹脂的玻璃碳件來將樹脂轉變成玻璃 碳。 2 .如申請專利範圍第1項所述的玻璃碳製品的製造 方法’其中樹脂是藉著聚合夫喃爲基礎的樹脂或以亞胺爲 基礎的樹脂來製備。 3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的玻璃碳製 品的製造方法，其中樹脂是藉著以樹脂來塗覆玻璃碳件而 浸漬至玻璃碳件的表面內。 4 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的玻璃碳製 品的製造方法，其中樹脂是藉著將玻璃碳件在減壓氣氛下 浸入至樹脂中而浸漬至玻璃碳件的表面內。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的玻璃碳製 品的製造方法，其中樹脂是藉著將玻璃碳件在升壓氣氛下 浸入至樹脂中而浸漬至玻璃碳件的表面內。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10-