JP2017183535A - 吸着部材及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1以上の部品の吸着と離脱とを好適に行う吸着部材を提供する。
【解決手段】本発明の吸着部材は、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である吸着層と、前記吸着層の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し前記吸着層を支持するセラミックの多孔体である支持体と、を備えたものである。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の吸着部材は、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である吸着層と、前記吸着層の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し前記吸着層を支持するセラミックの多孔体である支持体と、を備えたものである。
【選択図】なし
Description
本発明は、吸着部材及びその使用方法に関する。
従来、吸着面を有する多孔質吸着部材と、裏面側に配置される多孔質支持部材とにより構成された真空チャックが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この真空チャックでは、2層構造とし、所定の細孔径の範囲とすることによって、吸着性を確保しつつ被吸着部材の変形を抑えることができるとしている。
しかしながら、この特許文献1に記載された吸着部材では、ウエハという比較的大きな部材を吸着するものであり、例えば、チップ部品などの比較的小さな部品を複数、吸着面に吸着することは考慮されていなかった。また、複数の部品を迅速に吸着すると共に、迅速に離脱することは考慮されていなかった。
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、1以上の部品の吸着と離脱とを好適に行うことができる吸着部材を提供することを主目的とする。
上述した主目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、吸着層と支持体の2層構造の平均細孔径や厚さをより好適なものとすることにより、複数の部品を迅速に吸着すると共に、迅速に離脱することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の吸着部材は、
厚さが50μm以上700μm以下の範囲であり、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である吸着層と、
前記吸着層の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し前記吸着層を支持するセラミックの多孔体である支持体と、
を備えたものである。
厚さが50μm以上700μm以下の範囲であり、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である吸着層と、
前記吸着層の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し前記吸着層を支持するセラミックの多孔体である支持体と、
を備えたものである。
本発明の吸着部材の使用方法は、上述した吸着部材を用い、1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するものである。
本発明の吸着部材は、大気中又は液体中で1以上の部品の吸着と離脱とを好適に行うことができる。この理由は、例えば、以下のように推察される。吸着部材の吸着層の平均細孔径が大きいと、部品同士の空間から空気が入り込み、部品の吸引が不十分になる一方、吸着層の平均細孔径が小さいと、常圧からの減圧や減圧状態から常圧への回復ができない、あるいは不十分になる。本発明の吸着部材は、平均細孔径が好適な範囲にあるため、1以上の部品、特に複数の部品の吸着と離脱とを好適に行うことができる。
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態である吸着部材20を備えた洗浄装置10の構成の概略を示す構成図である。図2は、本発明の一実施形態である吸着部材20を作製する成膜装置40の一例を示す説明図であり、図2(a)が平面図、図2(b)が図2(a)のA−A断面図である。本実施形態の吸着部材20は、同一の吸着面21上に1以上の部品、特に複数の部品を吸着、離脱するものであり、吸着層22と支持体24とを備える。部品としては、例えば、ウエハから切り出されたチップ部品などが挙げられる。この部品は、例えば、一辺が10mm以下のサイズであるものとしてもよいし、一辺が5mm以下のサイズであるものとしてもよい。
吸着層22は、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり複数の部品を液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である。平均細孔径が1μmを超えると、例えば水などの液体中で減圧、減圧解除を行うことができる。また、平均細孔径が10μm以下では、吸着層22の吸着面21上に複数の部品が隙間を有して配置された状態でも吸着を十分に行うことができる。この吸着層22は、部品を水中で真空吸着、離脱し、平均細孔径が3μm以上の範囲であるものとしてもよい。平均細孔径が3μm以上では、水中での減圧、減圧解除を行うことができる。水中で使用する場合において、吸着層22の平均細孔径は、8μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。平均細孔径が5μm以下では、部品の吸着性と離脱性とをより好適にすることができる。この吸着層22は、厚さが50μm以上700μm以下の範囲であるものとしてもよい。厚さが50μm以上では、十分な厚さがあり、例えば膜欠陥などをより抑制することができ、部品をより確実に吸着することができる。また、厚さが700μm以下では、吸着解除したあとの真空度をより常圧に近いものとすることができる。吸着層22の厚さは、350μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることが更に好ましい。ここで、「平均細孔径」は、水銀圧入法で測定した値をいうものとする。
吸着層22は、焼結材を3質量%以上20質量%以下の範囲で含むものとしてもよい。焼結材が3質量%以上では、吸着層22の強度をより高めることができる。また、焼結材が20質量%以下では、例えば、焼結材による支持体細孔の閉塞をより抑制することができる。焼結材としては、例えば、チタニア、ムライト、易焼結性アルミナ、シリカ、ガラス、粘土鉱物、易焼結性コージェライトのうち1以上を用いることができる。この吸着層22は、支持体24と同じ材質であってもよいし、異なる材質であるものとしてもよい。この吸着層22は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上のセラミックスであるものとしてもよい。このうち、酸化雰囲気で焼成が可能であることからアルミナであることが好ましい。吸着層22の吸着面21は、例えば、部品に合わせて#300以上の砥石で研削し表面仕上げされたものとしてもよい。吸着層22の厚さは次のようにして測定するものとする。吸着部材20の断面を、光学顕微鏡を用いて2000倍の倍率で観察する。測定試料のほぼ中心部分で、支持体と吸着層の境界面の支持体を構成する構成粒子の凹凸の最大最小値を10点測定し、且つ、吸着層の表面の構成粒子の凹凸の最大最小値を10点測定し、互いの平均線間の長さを測定しこれを厚さとする。
支持体24は、吸着層22の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し吸着層22を支持するセラミックの多孔体である。支持体24は、吸着層22の1.5倍以上の平均細孔径であるものとしてもよい。こうすれば、支持体での減圧、減圧解除をより好適に行うことができる。支持体24は、平均細孔径が8μm以上70μm以下の範囲であることが好ましい。平均細孔径が8μm以上では、支持体での減圧、減圧解除をより好適に行うことができる。平均細孔径が70μm以下では、表面上に強固な吸着層を形成しやすい。この平均細孔径は、10μm以上であることがより好ましい。また、支持体24の平均細孔径は、50μm未満の範囲であることがより好ましく、30μm以下の範囲であることが更に好ましい。支持体24は、厚さが20mm以下の範囲としてもよい。支持体24の厚さは、吸着層22を支持できる程度の強度を有する厚さとすればよい。この支持体24の厚さは、15mm未満の範囲であることが好ましい。厚さが15mm未満では、支持体での減圧、減圧解除をより好適に行うことができる。支持体24の厚さは、10mm以下であることがより好ましい。また、支持体24の厚さは、機械的強度の観点から、3mm以上であることが好ましく、5mm以上であることがより好ましい。
支持体24は、焼結材を5質量%以上30質量%以下の範囲で含むものとしてもよい。焼結材を5質量%以上含むものとすれば、支持体24の強度をより高めることができる。また、焼結材を30質量%以下とすれば、例えば焼結材による細孔の閉塞をより抑制することができる。この支持体は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上のセラミックスであるものとしてもよい。このうち、アルミナであることが好ましい。支持体24の表面は、例えば、#300以上の砥石で研削し表面仕上げされたものとしてもよい。支持体24の上下面を研削すれば、支持体24の寸法精度を高めることができ、吸着層22の厚さの精度を高めることができる。
吸着部材20は、例えば、板状体としてもよい。その平面形状は、矩形としてもよいし、円形としてもよく、利用する態様に応じて適宜選択すればよい。
吸着部材20は、例えば、1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱する使用方法に用いることができる。例えば、吸着部材20は、液体により複数の部品を洗浄する際に複数の部品を吸着保持するものとしてもよいし、液体中にある1以上の部品を吸着して液体から取り出すものとしてもよい。あるいは、吸着部材20は、紙などの細かな用紙や比較的微小な部品を吸着して運搬する治具に用いられるものとしてもよい。吸着部材20の使用方法の一例として洗浄装置10について説明する。洗浄装置10は、図1に示すように、チップ部品30を吸着保持し、洗浄液(例えば水)によりチップ部品30を洗浄する装置として構成されている。この洗浄装置10は、装着容器12と、排管13と、廃液タンク14と、真空ポンプ15と、洗浄管16とを備えている。装着容器12は、吸着部材20を密着保持する容器であり、吸着部材20を収容する空間が形成されている。排管13は、装着容器12に接続され、吸着部材20上に吸着保持したチップ部品30を洗浄した洗浄液を排出するものである。廃液タンク14は、排管13からの廃液を貯蔵するものである。真空ポンプ15は、排管13を介して吸着部材20を減圧するポンプである。吸着部材20は、排管13を介して真空ポンプ15によって支持体24側から減圧される。洗浄管16は、吸着部材20上に配置され、吸着部材20上のチップ部品30へ洗浄液を供給する。この洗浄装置10では、チップ部品30を多数洗浄することから、より迅速に多数のチップ部品30を吸着し、洗浄後は速やかに吸着解除することが望まれる。特に、洗浄装置10では、チップ部品30を複数配置すると、部品の間に空間を要することから、この空間が存在しても十分な吸着力を発揮しなければならない。また、洗浄装置10では、大気中及び液体中での十分な吸着性、離脱性が求められる。吸着部材20では、各部材の平均細孔径や厚さなどを好適な範囲に調整することにより、部品を吸着と離脱とを好適に行うことができる。この吸着部材20は、例えば、25kPa以上、より好適には50kPa以上で減圧されるものとしてもよく、25〜70kPaの範囲で減圧されることが好ましい。
次に、この吸着部材20の製造方法について説明する。この製造方法は、例えば、支持体24を作製する支持体作製工程と、吸着層22を作製する吸着層作製工程とを含むものとしてもよい。この製造方法では、上述した吸着部材20の構成(平均細孔径、厚さなど)となるよう吸着部材20を作製する。
(支持体作製工程)
この工程では、支持体24を作製する。支持体24は、複数の粒度の原料を混合するものとしてもよい。例えば、第1の平均粒径の主原料と、第1の平均粒径と異なる平均粒径の副原料とを混合した原料粉体を用いるものとしてもよい。主原料は、例えば、平均粒径が30μm以上300μm以下の範囲であることが好ましい。平均粒径がこの範囲では、焼成後の支持体の平均細孔径を好適なものとすることができる。主原料の平均粒径は、150μm以上250μm以下の範囲であることがより好ましい。また、副原料は、平均粒径が0.5μm以上15.0μm以下の範囲であることが好ましい。この副原料の平均粒径は、0.5μm以上5.0μm以下の範囲であることがより好ましい。主原料Mと副原料Sとの混合比率S/Mは、質量比で1/10以上5/6以下の範囲が好ましく、1/5以上1/3以下の範囲がより好ましい。主原料は、混合比率で50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上である。ここで、「原料粒子の平均粒径」は、レーザー式粒度分布測定器で計測した値とする。
この工程では、支持体24を作製する。支持体24は、複数の粒度の原料を混合するものとしてもよい。例えば、第1の平均粒径の主原料と、第1の平均粒径と異なる平均粒径の副原料とを混合した原料粉体を用いるものとしてもよい。主原料は、例えば、平均粒径が30μm以上300μm以下の範囲であることが好ましい。平均粒径がこの範囲では、焼成後の支持体の平均細孔径を好適なものとすることができる。主原料の平均粒径は、150μm以上250μm以下の範囲であることがより好ましい。また、副原料は、平均粒径が0.5μm以上15.0μm以下の範囲であることが好ましい。この副原料の平均粒径は、0.5μm以上5.0μm以下の範囲であることがより好ましい。主原料Mと副原料Sとの混合比率S/Mは、質量比で1/10以上5/6以下の範囲が好ましく、1/5以上1/3以下の範囲がより好ましい。主原料は、混合比率で50質量%以上であり、より好ましくは60質量%以上である。ここで、「原料粒子の平均粒径」は、レーザー式粒度分布測定器で計測した値とする。
原料粉体は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上としてもよい。このうち、アルミナであることが好ましい。原料粉体には、焼結材を5質量%以上30質量%以下の範囲で加えるものとしてもよい。焼結材を5質量%以上含むものとすれば、支持体24の強度をより高めることができる。また、焼結材を30質量%以下とすれば、例えば焼結材による細孔の閉塞をより抑制することができる。焼結材としては、例えば、チタニア、ムライト、易焼結性アルミナ、シリカ、ガラス、粘土鉱物、易焼結性コージェライトのうち1以上を用いることができる。このうち、焼結材としては、ガラスや粘土鉱物などが好適である。また、原料粉体には、解膠材やろ過抵抗材を加えてもよい。解膠材としては、例えば、ポリアクリル酸系のものや、ポリカルボン酸系のものを利用できる。解膠材の添加量は、例えば、原料粉体に対して0.1〜2.0質量%の範囲とすることが好ましい。また、ろ過抵抗材としては、例えば、アクリル酸系のものや、多糖類、メチルセルロ−ス系のものを利用できる。ろ過抵抗材の添加量は、例えば、原料粉体に対して0.01〜3.00質量%の範囲とすることが好ましい。この工程では、押出成形やプレス成形などにより原料粉体を所定の平面形状に成形するものとしてもよい。成形体は、例えば、焼成後に研削する場合には、研削する分を厚く成形するものとすればよい。成形体は、例えば、原料に応じた焼成温度で焼成するものとすればよい。例えば、焼結材として粘土やガラスを含むアルミナ粉体の成形体では、焼成温度は、900℃以上1600℃以下の範囲とすることができる。得られた焼成体は、例えば#300以上の砥石で焼成体の表面及び裏面を研削するものとしてもよい。
(吸着層作製工程)
この工程では、支持体24上に吸着層22を形成する。吸着層22の原料粉体は、例えば、平均粒径が1.0μm以上25.0μm以下の範囲のものを用いることが好ましい。平均粒径がこの範囲では、焼成後の吸着層22の平均細孔径を好適なものとすることができる。この原料粉体の平均粒径は、8.0μm以上18.0μm以下の範囲とすることがより好ましい。原料粉体は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上としてもよい。このうち、アルミナであることが好ましい。原料粉体には、焼結材を3質量%以上20質量%以下の範囲で加えるものとしてもよい。焼結材を3質量%以上含むものとすれば、吸着層22の強度をより高めることができる。また、焼結材を20質量%以下とすれば、例えば焼結材による支持体24の細孔の閉塞をより抑制することができる。焼結材は、上述したものを利用できる。この工程では、原料粉体に溶媒を加えて撹拌して得られた原料スラリーを用いて支持体24上に吸着層22の原料を形成するものとしてもよい。溶媒は、水や、例えばアルコールなどの有機溶媒を用いることができる。支持体24上へ吸着層22の原料を形成する方法としては、例えば、印刷法や、ドクターブレード法、ろ過成膜法などを利用することができる。
この工程では、支持体24上に吸着層22を形成する。吸着層22の原料粉体は、例えば、平均粒径が1.0μm以上25.0μm以下の範囲のものを用いることが好ましい。平均粒径がこの範囲では、焼成後の吸着層22の平均細孔径を好適なものとすることができる。この原料粉体の平均粒径は、8.0μm以上18.0μm以下の範囲とすることがより好ましい。原料粉体は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上としてもよい。このうち、アルミナであることが好ましい。原料粉体には、焼結材を3質量%以上20質量%以下の範囲で加えるものとしてもよい。焼結材を3質量%以上含むものとすれば、吸着層22の強度をより高めることができる。また、焼結材を20質量%以下とすれば、例えば焼結材による支持体24の細孔の閉塞をより抑制することができる。焼結材は、上述したものを利用できる。この工程では、原料粉体に溶媒を加えて撹拌して得られた原料スラリーを用いて支持体24上に吸着層22の原料を形成するものとしてもよい。溶媒は、水や、例えばアルコールなどの有機溶媒を用いることができる。支持体24上へ吸着層22の原料を形成する方法としては、例えば、印刷法や、ドクターブレード法、ろ過成膜法などを利用することができる。
ろ過成膜法では、例えば、図2に示す成膜装置40を用いることができる。成膜装置40は、成膜容器41と、パッキン42と、排管43と、廃液タンク44と、真空ポンプ45とを備える。成膜容器41は、支持体24及び原料スラリーを収容する容器として構成されている。支持体24は、成膜容器41の内部において、排管43の接続部の上方にパッキン42を介して配置される。排管43は、成膜容器41に接続され、支持体24を介して排出されるスラリーの溶媒を流通する。廃液タンク44は、排管43からの液体を貯蔵する。真空ポンプ45は、排管43を介して支持体24を背面側から減圧する。支持体24は、排管43を介して真空ポンプ45によって支持体24の背面側から減圧される。このとき、原料スラリーに含まれる原料粉体が支持体24の表面に比較的強固な状態で堆積した積層体となる。この成膜装置40では、廃液タンク44に排出された溶媒量に応じて吸着層22の原料粉体の厚さを制御することができる。また、原料スラリーを成膜容器41から排出したあとに真空ポンプ45で吸引することにより、支持体24上に形成された原料から溶媒を除去することもできる。
吸着層22の原料は、例えば、焼成後に研削する場合には、研削する分を厚く成形する。吸着層22の原料を形成した積層体は、例えば、原料に応じた焼成温度で焼成するものとすればよい。例えば、焼結材として粘土やガラスを含むアルミナ粉体の積層体では、焼成温度は、900℃以上1300℃以下の範囲とすることができる。得られた焼成体は、例えば#300以上の砥石で吸着層22の表面(吸着面)を研削するものとしてもよい。
以上説明した実施形態の吸着部材によれば、大気中又は液体中で1以上、特に複数の部品の吸着と離脱とを好適に行うことができる。例えば、吸着部材の吸着層の平均細孔径が大きいと、部品同士の隙間から空気が入り込み、部品の吸引が不十分になる一方、吸着層の平均細孔径が小さいと、常圧からの減圧や減圧状態から常圧への回復ができない、あるいは不十分になる。この吸着部材は、平均細孔径が好適な範囲にあるため、1以上の部品、特に複数の部品の吸着と離脱とを好適に行うことができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
以下には、吸着部材を具体的に製造した例を実験例として説明する。実験例1〜3、10、11、14〜16、19、20、24、31、39が参考例に相当する。また実験例4〜9、12、13、17、18、21〜23、25〜30、32〜38、40〜43が実施例に相当する。
[吸着部材の作製]
主原料のアルミナ粉体(平均粒径が60〜1800μm)と、副原料のアルミナ粉体(平均粒径が3μm)と、ガラス系(ジルコニアを含むアルカリ系ガラス)の焼結材(平均粒径が6μm)あるいはチタニア系の焼結材(平均粒径が0.5μm)とを所定の質量比率で混合し、成形バインダーを更に4〜6質量%加えてニーダを用いて混練した。具体的な配合比率などは表1、2に示す。混練した原料を150mm×150mm×8mmの平板を金型を用いてプレス成形し、1250℃で焼成した。焼成した平板の上下面を#800の砥石で研削し、厚さ5mmの支持体とした。ここで、ガラス系の焼結材とは釉薬、カオリン・長石などの天然粘土で調合されるものを指す。また、ガラスの溶解温度、強度、耐食性を調整する際に、アルミナ、ジルコニアなどが添加されるものである。
主原料のアルミナ粉体(平均粒径が60〜1800μm)と、副原料のアルミナ粉体(平均粒径が3μm)と、ガラス系(ジルコニアを含むアルカリ系ガラス)の焼結材(平均粒径が6μm)あるいはチタニア系の焼結材(平均粒径が0.5μm)とを所定の質量比率で混合し、成形バインダーを更に4〜6質量%加えてニーダを用いて混練した。具体的な配合比率などは表1、2に示す。混練した原料を150mm×150mm×8mmの平板を金型を用いてプレス成形し、1250℃で焼成した。焼成した平板の上下面を#800の砥石で研削し、厚さ5mmの支持体とした。ここで、ガラス系の焼結材とは釉薬、カオリン・長石などの天然粘土で調合されるものを指す。また、ガラスの溶解温度、強度、耐食性を調整する際に、アルミナ、ジルコニアなどが添加されるものである。
次に、吸着層の原料として、主原料のアルミナ粉体(平均粒径が1.5〜60μm)と、ガラス系の焼結材(平均粒径が6μm)とを所定の質量比率で混合し、解膠材を更に0.05〜2質量%、ろ過抵抗材を0.1〜3質量%加えた。解膠材は、原料の比表面積に合わせて混合できるように添加量を調整した。吸着層の原料に水が80質量%となるように水を加え、成膜スラリーとした。図2に示す成膜装置40に支持体を配置し、成膜スラリーを投入し、支持体の下部より真空ポンプにて吸引し、所定量の水を排出させることによって、約1mmの吸着層を成膜させた。成膜スラリーを成膜容器から除去したのち、10分間排気させて脱脂を行い、60℃、24hで乾燥させ、960℃で1h焼成を行った。焼成したものを所定厚さになるよう#800の砥石で吸着層を研削した。なお、原料粉体の平均粒径は、レーザー式粒度分布測定器(堀場製作所製LA950)を用いて測定した。
[実験例1〜43]
表1、2に示す主原料、副原料、焼結材の配合とし、吸着部材を作製した。実験例1、2では、支持体のみとした。実験例3〜10では、支持体の原料の平均粒径を変更した。実験例11〜14では、支持体の焼結材料の添加量を変更した。実験例15〜19では、吸着層の原料の平均粒径を変更した。実験例20〜23では、吸着層の焼結材の添加量を変更した。実験例24〜36では、吸着層の厚さと原料の平均粒径とを変更した。実験例37、38では、支持体の厚さを変更した。実験例39〜43では、焼結材としてチタニアを支持体に用い、その添加量を変更した。
表1、2に示す主原料、副原料、焼結材の配合とし、吸着部材を作製した。実験例1、2では、支持体のみとした。実験例3〜10では、支持体の原料の平均粒径を変更した。実験例11〜14では、支持体の焼結材料の添加量を変更した。実験例15〜19では、吸着層の原料の平均粒径を変更した。実験例20〜23では、吸着層の焼結材の添加量を変更した。実験例24〜36では、吸着層の厚さと原料の平均粒径とを変更した。実験例37、38では、支持体の厚さを変更した。実験例39〜43では、焼結材としてチタニアを支持体に用い、その添加量を変更した。
(細孔径測定)
実験例1〜43の平均細孔径は、水銀ポロシメータ(島津製作所製AutoPore9405)を用いて測定した。なお、この測定において、支持体のみ、吸着層のみで成形体を作製し、その成形体を用いて平均細孔径を測定した。
実験例1〜43の平均細孔径は、水銀ポロシメータ(島津製作所製AutoPore9405)を用いて測定した。なお、この測定において、支持体のみ、吸着層のみで成形体を作製し、その成形体を用いて平均細孔径を測定した。
(吸着性評価)
図2に示す成膜装置を評価装置とし、下記の試験を行った。成膜装置に吸着部材をセットし、吸着部材上に5mm角×0.2mm厚のチップ部品を複数、吸着層の表面上に載置させ、大気中で下面側から真空ポンプにより吸引し、そのときのチップ部品の吸着の可否と、真空ポンプの吸引を停止したのちにチップ部品を離脱することができる離脱時間とを測定した。真空ポンプは、60.0L/分の条件で作動させた。吸着、離脱の評価基準は、吸引した際に逆さにして落ちないときに吸着可と判定し、吸引後に逆さにして落ちたときに離脱したと判定した。
図2に示す成膜装置を評価装置とし、下記の試験を行った。成膜装置に吸着部材をセットし、吸着部材上に5mm角×0.2mm厚のチップ部品を複数、吸着層の表面上に載置させ、大気中で下面側から真空ポンプにより吸引し、そのときのチップ部品の吸着の可否と、真空ポンプの吸引を停止したのちにチップ部品を離脱することができる離脱時間とを測定した。真空ポンプは、60.0L/分の条件で作動させた。吸着、離脱の評価基準は、吸引した際に逆さにして落ちないときに吸着可と判定し、吸引後に逆さにして落ちたときに離脱したと判定した。
(水没吸着性評価)
図2に示す成膜装置に乾燥状態の吸着部材をセットし、水を投入すると共に真空ポンプで吸引した。真空ポンプは、60.0L/分の条件で作動させた。吸着部材が脱気され、水が吸着部材の細孔に十分入り込んだ状態から30秒経過時の圧力を初期真空度(kPa)とし、真空ポンプを停止して時間経過に伴う圧力の回復を測定した。真空度(ゲージ圧)は、排管に接続した圧力ゲージにより測定した。図3は、実験例6、16、17の圧力の経時変化の測定結果である。圧力が回復して一定圧になった時間を回復時間(分)とし、その一定圧を回復後真空度(kPa)とした。なお、十分入り込んだ状態とは、30秒間経過した初期圧力に変化の無い状態のことである。
図2に示す成膜装置に乾燥状態の吸着部材をセットし、水を投入すると共に真空ポンプで吸引した。真空ポンプは、60.0L/分の条件で作動させた。吸着部材が脱気され、水が吸着部材の細孔に十分入り込んだ状態から30秒経過時の圧力を初期真空度(kPa)とし、真空ポンプを停止して時間経過に伴う圧力の回復を測定した。真空度(ゲージ圧)は、排管に接続した圧力ゲージにより測定した。図3は、実験例6、16、17の圧力の経時変化の測定結果である。圧力が回復して一定圧になった時間を回復時間(分)とし、その一定圧を回復後真空度(kPa)とした。なお、十分入り込んだ状態とは、30秒間経過した初期圧力に変化の無い状態のことである。
(結果と考察)
吸着性評価と水没吸着性の評価結果を表1、2にまとめて示す。表1に示すように、1層構造で平均細孔径が比較的小さい実験例1では、部品の吸着はできるものの、離脱時間や回復時間が大きく、吸着部材から部品が離れにくいことがわかった。また、1層構造で平均細孔径が比較的大きい実験例2では、細孔が大きすぎて真空引きできず、部品を吸着しにくいことがわかった。支持体の平均細孔径を検討した実験例3〜10において、1層構造で細孔径の小さな実験例3では、部品を吸着できないことがわかった。支持体の平均細孔径が大きい実験例10では、吸着層を十分に成膜することができなかった。また、支持体の焼結材の量を検討した実験例11〜14において、焼結材が少ない実験例11では、支持体の焼結が不十分であった。支持体の焼結材が多い実験例14では、部品の吸着ができなかった。この理由は、焼結材のガラスが細孔を塞いだためであると推察された。例えば、実験例12、13の開気孔率は25〜40体積%であったのに対し、実験例14の開気孔率は20体積%であった。吸着層の平均細孔径を検討した実験例15〜19において、吸着層の平均細孔径が小さい実験例15、16では、吸着できず、水溶媒では空気が入りにくく吸着時の減圧状態は回復しなかった(図3参照)。また、吸着層の平均細孔径が比較的大きい実験例19では、真空引きができなかった。これに対して、実験例4〜9、12、13、17、18では、支持体及び吸着層の厚さ、平均細孔径、焼結性などが好適であり、部品の吸着性や、大気中及び水中での部品の離脱性が比較的好適であることがわかった。
吸着性評価と水没吸着性の評価結果を表1、2にまとめて示す。表1に示すように、1層構造で平均細孔径が比較的小さい実験例1では、部品の吸着はできるものの、離脱時間や回復時間が大きく、吸着部材から部品が離れにくいことがわかった。また、1層構造で平均細孔径が比較的大きい実験例2では、細孔が大きすぎて真空引きできず、部品を吸着しにくいことがわかった。支持体の平均細孔径を検討した実験例3〜10において、1層構造で細孔径の小さな実験例3では、部品を吸着できないことがわかった。支持体の平均細孔径が大きい実験例10では、吸着層を十分に成膜することができなかった。また、支持体の焼結材の量を検討した実験例11〜14において、焼結材が少ない実験例11では、支持体の焼結が不十分であった。支持体の焼結材が多い実験例14では、部品の吸着ができなかった。この理由は、焼結材のガラスが細孔を塞いだためであると推察された。例えば、実験例12、13の開気孔率は25〜40体積%であったのに対し、実験例14の開気孔率は20体積%であった。吸着層の平均細孔径を検討した実験例15〜19において、吸着層の平均細孔径が小さい実験例15、16では、吸着できず、水溶媒では空気が入りにくく吸着時の減圧状態は回復しなかった(図3参照)。また、吸着層の平均細孔径が比較的大きい実験例19では、真空引きができなかった。これに対して、実験例4〜9、12、13、17、18では、支持体及び吸着層の厚さ、平均細孔径、焼結性などが好適であり、部品の吸着性や、大気中及び水中での部品の離脱性が比較的好適であることがわかった。
また、表2に示すように、吸着層の焼結材の少ない実験例20では、吸着層の焼結が十分でなかった。また、吸着層の焼結材が多い実験例23では、部品の吸着ができなかった。この理由は、焼結材のガラスが細孔を塞いだためであると推察された。吸着層の平均細孔径とその厚さを検討した実験例24〜36において、吸着層の厚さの薄い実験例24、31では、真空に引くことができず、部品を吸着することができなかった。実験例24では、平均細孔径も小さく、吸着層に欠陥があるものと推察された。支持体の厚さが厚い実験例37,38では、水没吸着性の回復時間がやや劣るものの、吸着性は良好であった。また、実験例39〜43において、支持体の焼結材をチタニアとしても、ガラス系の焼結材と同様の結果が得られた。
以上の結果より、吸着層は、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり、より好ましくは、3μm以上、8μm以下、更に好ましくは5μm以下であると考えられた。また、吸着層は、厚さが50μm以上700μm以下の範囲であり、より好ましくは350μm以下の範囲であり、更に好ましくは300μm以下であると考えられた。更に、吸着層は、焼結材を3質量%以上20質量%以下の範囲で含むことが好ましいことがわかった。支持体は、平均細孔径が吸着層の1.5倍以上であり、より好ましくは、8μm以上70μm以下の範囲であり、更に好ましくは、10μm以上、50μm未満の範囲であり、特に好ましくは、30μm以下の範囲であると考えられた。また、支持体は、厚さが20mm以下の範囲であり、より好ましくは3mm以上、15mm未満の範囲であり、更に好ましくは5mm以上、10mm以下であると考えられた。更に、支持体は、焼結材を1質量%以上35質量%以下の範囲、より好ましくは5質量%以上30質量%以下の範囲で含むことが好ましいことがわかった。
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
本発明は、大気中や液体中で部品を保持する技術分野に利用可能である。
10 洗浄装置、12 装着容器、13 排管、14 廃液タンク、15 真空ポンプ、16 洗浄管、20 吸着部材、21 吸着面、22 吸着層、24 支持体、30 チップ部品、40 成膜装置、41 成膜容器、42 パッキン、43 排管、44 廃液タンク、45 真空ポンプ。
Claims (10)
- 厚さが50μm以上700μm以下の範囲であり、平均細孔径が1μmを超え10μm以下の範囲であり1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱するセラミックの多孔体である吸着層と、
前記吸着層の平均細孔径よりも大きい平均細孔径を有し前記吸着層を支持するセラミックの多孔体である支持体と、
を備えた吸着部材。 - 前記吸着層は、前記部品を水中で真空吸着、離脱し、平均細孔径が3μm以上の範囲である、請求項1に記載の吸着部材。
- 前記支持体は、厚さが15mm未満の範囲である、請求項1又は2に記載の吸着部材。
- 前記支持体は、前記吸着層の1.5倍以上の平均細孔径である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 前記支持体は、平均細孔径が8μm以上50μm未満の範囲である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 前記支持体は、焼結材を5質量%以上30質量%以下の範囲で含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 前記吸着層は、焼結材を3質量%以上20質量%以下の範囲で含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 前記吸着層は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上のセラミックスである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 前記支持体は、アルミナ、チタニア、シリカ、コージェライト、ジルコニア、ムライト及びジルコニアのうち1以上のセラミックスである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の吸着部材。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の吸着部材を用い、1以上の部品を大気中又は液体中で真空吸着、離脱する、吸着部材の使用方法。
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JP2020105030A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | クアーズテック株式会社 | 真空チャック用シリカ多孔体 |
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-
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JP2020105030A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | クアーズテック株式会社 | 真空チャック用シリカ多孔体 |
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