JP3803525B2

JP3803525B2 - Static neutralizer

Info

Publication number: JP3803525B2
Application number: JP2000028899A
Authority: JP
Inventors: 一右南澤; 裕之松尾; 沙里遠藤; 幸男岸; 敏勝浅田
Original assignee: Nihon Ceratec Co Ltd; Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp; NTK Ceratec Co Ltd
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2020-02-01
Also published as: JP2001217095A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電気除電装置に関し、特に電極ピンを搭載した静電気除電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程、液晶ディスプレー製造工程、ハードディスク製造工程、あるいは電子機器の実装工程においては、静電気によって引き起こされる障害、例えば、静電破壊、塵埃の製品への静電付着、静電気放電による電磁障害、あるいはクリーンルーム内での材料、装置、作業者から発塵される超微粒子が静電気によって帯電され、その帯電粒子によって引き起こされる２次汚染による障害等がある。これらの障害は、製品の歩留まり低下を引起こすことが大きな問題となっている。
【０００３】
これら障害を生じる静電気を取り除くものとして、電極ピンを搭載したイオナイザーと呼ばれる静電気除電装置が使用されてきた。その搭載された電極ピンの材質としては、Ｔｉ、Ｗ、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属、あるいはこれらピンの表面にＳｉＯ₂膜をコーティングしたものなどが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記金属製の電極ピンを用いた静電気除電装置では、発生する陽イオンと陰イオン濃度のバランスが悪いため、除電効率が悪くなる、コロナ放電によりピン先端の劣化が進む、それによって先端が削られて発塵が生ずる、ピンの寿命が短くなるなどの問題があった。また、帯電された超微粒子が電極先端に付着し、それが凝集し、最後には脱落するバースト現象により発塵を起こすという問題もあった。この発塵対策としては、電極ピン先端に付着、堆積した超微粒子を定期的に除去する工程を取り入れてもよいが、ピンの本数が多く極めて大きな手間がかかるという問題がある。
【０００５】
一方、ＳｉＯ₂膜をコーティングしたピンを用いた静電気除電装置では、金属より耐食性に優れるＳｉＯ₂膜で被覆されるため、先端が削られて発生する初期発塵は少なくなるが、Ｏ₃による酸化劣化によってコーティング層の厚みが徐々に薄くなり、薄くなったコーティング層が脱落して大量の発塵が生じる、あるいはコーティング層の脱落は生じないものの、下地の金属が露出してしまうなどの問題があった。また、ピンの導電性が悪くなるため、発生するイオン濃度が低くなり、静電気の除電効率が大きく落ちるという問題もあった。
【０００６】
本発明は、上述した静電気除電装置が有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、イオンバランスが良く、イオン濃度も高く、発塵量も少ない静電気除電装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、搭載される電極ピンの全体の材質を周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む化合物とＴｉＯ_{2 - x}０＜ｘ＜２）とから成る導電性を有するセラミックスとすれば、イオンバランスが良く、イオン濃度も高く、発塵量も少ない静電気除電装置となるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、（１）直流式、パルス式あるいは交流式で電圧を印加させたコロナ放電により電極ピン先端から陽イオンと陰イオンを発生させ、そのイオンにより帯電物の静電気を除電する静電気除電装置において、該電極ピンの全体が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む化合物と１５〜７０ｗｔ％のＴｉＯ_{2 - x} ０＜ｘ＜２）とを含み、それら化合物とＴｉＯ_{2 - x}の少なくとも一部が複合酸化物を形成して成る導電性セラミックスから成る電極ピンであることを特徴とする静電気除電装置（請求項１）とし、（２）前記周期律表３Ａ族に属する元素が、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂのうち少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の静電気除電装置（請求項２）とし、（３）前記周期律表３Ａ族に属する元素が、Ｙであることを特徴とする請求項２記載の静電気除電装置（請求項３）とし、（４）前記周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合物が、Ｙ₂ Ｏ₃ であることを特徴とする請求項３記載の静電気除電装置（請求項４）とし（５）前記導電性セラミックスの電気伝導率が、１０^{- 1 0}〜１０¹ Ｓ／ｃｍであることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の静電気除電装置（請求項５）とすることを要旨とする。以下さらに詳細に説明する。
【０００９】
上記で述べたように、静電気除電装置に搭載される電極ピンとしては、該電極ピンの全体が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む化合物と１５〜７０ｗｔ％のＴｉＯ_{2 - x}（０＜ｘ＜２）とを含み、それら化合物とＴｉＯ_{2 - x} の少なくとも一部が複合酸化物を形成して成る導電性セラミックスから成る電極ピンとした（請求項１）。
【００１０】
電極ピンの全体として、周期律表３Ａ族の元素化合物とＴｉＯ_{2 - x}とから成る導電性を有するセラミックスから成るピンとしたのは、発生するイオン濃度のバランスが極めてよいこと、しかもそのＴｉＯ_{2 - x}の割合を適切に選ぶことにより高いイオン濃度が得られること、同時に耐食性に優れているためコロナ放電による劣化が少なく、発塵を生じ難いこと、また、セラミックスであるためかバースト現象による発塵も少なく、メンテナンスフリーが可能であることなどによる。
【００１１】
そして、この導電性セラミックスは、周期率表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合物とＴｉＯ_2-xとで複合酸化物を形成するので、高いイオン濃度が安定して得られる。この導電性セラミックスは、全てが複合酸化物になっている必要はないが、より安定したイオン濃度を得るためには、単味のＴｉＯ_2-xの存在が生じない方が好ましい。
【００１２】
そのＴｉＯ_2-xの割合を１５〜７０ｗｔ％としたのは、１５ｗｔ％未満であると電気伝導率が低くなるため、発生するイオン濃度が低くなって除電効率が低くなり好ましくなく、７０ｗｔ％を超えるとＹ₂Ｏ₃と反応しない単味のＴｉＯ_2-Xの存在が生じるようになってイオンバランスが悪くなり好ましくない。
【００１３】
一方、周期律表３Ａ族に属する元素については、Ｙ、Ｌ_a、Ｙｂ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｓｍ、Ｅｕなどの元素が挙げられるが、そのうちＹ、Ｌａ、ＹｂはＴｉＯ_2-xとの化合物を形成しやすくより好ましい（請求項２）。この詳細は不明であるが、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂの化合物はＴｉＯ_2-xとの間でＹ₂ＴｉＯ_5-x（０＜ｘ＜５）、Ｙ₂Ｔｉ₂Ｏ_7-x（０＜ｘ＜７）、Ｌａ₂ＴｉＯ_5-x（０＜ｘ＜５）、Ｌａ₂Ｔｉ₂Ｏ_7-x（０＜ｘ＜７）、Ｌａ₄Ｔｉ₉Ｏ_24-x（０＜ｘ＜２４）、Ｙｂ₂ＴｉＯ_5-x（０＜ｘ＜５）、Ｙｂ₂Ｔｉ₂Ｏ_7-x（０＜ｘ＜７）などの複合酸化物を形成しやすいためであると考えられる。
【００１４】
その中でもＹがその化合物を反応性に富む出発原料として工業的に安価に入手可能であるためさらに好ましい（請求項３）。そのＹの化合物の中では、特にＹ₂Ｏ₃がＴｉＯ_2-xと結合してＹ₂ＴｉＯ_5-x（０＜ｘ＜５）やＹ₂Ｔｉ₂Ｏ_7-x（０＜ｘ＜７）の複合酸化物を、またそれらの混合物を容易に形成しやすいためより好ましくなる（請求項４）。
【００１５】
その導電性セラミックスの電気伝導率としては、１０^-10〜１０¹Ｓ／ｃｍの範囲が好ましい（請求項５）。電気伝導率が１０^-10Ｓ／ｃｍより低いと電流が流れず除電ができなくなり、逆に１０¹Ｓ／ｃｍより高いと、ピン先端が削られて発塵が多くなる。この電気伝導率は、そのバラツキが小さくないと安定したイオンバランスを得ることが難しくなるが、本発明の導電性セラミックスでは、先に述べたように、複合酸化物を形成するので、そのバラツキは小さい。また、この電気伝導率は、周期率表３Ａ族に属する元素の化合物の種類及び割合を適宜設定することにより、先の範囲内を適宜変化させることができる。
【００１６】
そのセラミックスの相対密度としては、高いほど好ましく、９０％以上が好ましい。相対密度が９０％未満であるとポア（気孔）が多くなり電気伝導率がばらつきイオンバランスが悪くなる。
【００１７】
また、そのセラミックスから成る電極ピンの表面粗さとしては、平滑なほど好ましく、Ｒmaxで２５μｍ以下が好ましい。Ｒmaxが２５μｍを超えるとコロナ放電による集中が分散するため、発生するイオン濃度が低下し、除電時間が長くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
電極ピンを搭載した静電気除電装置の構造は、特に限定されるものではないが、一般的には電極ピンを取り付けるバー部と電極ピン間に電圧を負荷する電源部とから成る。これに必要に応じて発生したイオンを送風する機構、例えば回転羽根やエアの清浄用フィルタを有する。
【００１９】
バー部の構造については、一般的には所望の本数のピンが所望の間隔で直線状に取り付けられた構造を有し、電源部は、直流式、パルス式あるいは交流式があるが、その中から使用目的に応じた方式でイオンを発生させればよい。バー部と電源部は一体型でもセパレート型でも良い。
【００２０】
電極ピンの形状については、一般的には図１のような形状で、先端部はＲ部またはＣ部を有する。寸法は特に限定されないが、例えば棒状の場合、径は０．２〜１．５ｍｍ程度、長さは１０〜２５ｍｍ程度、図１の形状の場合、径は１〜４ｍｍ程度、長さは１５〜２５ｍｍ程度、先端角度は２０〜４０°程度を有すればよい。
【００２１】
その電極ピンの作製について述べると、先ず周期律表３Ａ族の元素化合物としてＹ₂Ｏ₃、ＹＮ、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｓｃ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｅｒ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃などの化合物粉末を用意し、これに添加するＴｉＯ₂粉末も用意する。ＴｉＯ₂粉末には、Ｙ₂Ｔｉ₂Ｏ₇などのＴｉＯ₂を含む複合酸化物でも構わない。それら粉末の純度は、９５％以上が電気伝導率のバラツキを抑えるために好ましく、９７％以上が一層好ましい。また、粉末の細かさは、平均粒径で５μｍ以下が緻密な焼結をするために好ましく、３μｍ以下が一層好ましい。
【００２２】
用意したＹ₂Ｏ₃などの粉末に１５〜７０ｗｔ％のＴｉＯ₂粉末を配合し、それにアルコール等の有機溶媒または水などを加え、ボールミルなどで混合した後、乾燥するか、所定配合の塩類、アルコキシド等の溶液から共沈物を分離した後、乾燥するかなどの方法で調合する。この調合物に緻密化を容易にするため、ＳｉＯ₂、ＭｇＯなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結助剤の形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキシド等どのような形態であっても特に構わない。
【００２３】
調合した混合粉末を一軸プレスまたは冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）などによってピン形状に成形する。これをＴｉＯ₂から酸素を欠損しなければならないので、還元雰囲気下で１３００〜１７００℃の温度で焼成するか、前もって大気中で１３００〜１７００℃の温度で焼成した後、それをさらに還元雰囲気下で１３００〜１７００℃の温度で還元処理して相対密度が９０％以上で電気伝導率が１０^-10〜１０¹Ｓ／ｃｍの範囲の焼結体を焼結する。必要があれば１０００〜１７００℃の温度で１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理してもよい。得られた焼結体をピンに加工して電極ピンを作製する。
【００２４】
上記焼成またはＨＩＰ処理時間は特に限定しないが、２〜４時間程度でよい。焼成温度は、１３００℃未満では緻密化が不十分となり、抵抗率のバラツキが大きく、１７００℃を超えると成分が分解する恐れがある。ＨＩＰ処理温度は、１０００℃未満ではＨＩＰ処理の効果が小さく、１７００℃を超えると前記と同様分解する恐れがある。ＨＩＰ処理圧力は、１０００ｋｇ／ｃｍ²未満ではＨＩＰ処理の効果が小さい。
【００２５】
以上述べた方法で作製した電極ピンを静電気除電装置に用いれば、イオンバランスが良く、イオン濃度も高く、発塵量も少ない静電気除電装置とすることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と共に具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１〜７）
（１）電極ピンの作製
純度が９５％以上で平均粒径が３μｍの表１に示す周期律表３Ａ族の元素酸化物粉末と、純度が９５％以上で平均粒径が２μｍのＴｉＯ₂粉末またはＹ₂Ｔｉ₂Ｏ₇粉末あるいはＹ₂ＴｉＯ₅粉末を表１に示す割合で合計で２００ｇ秤量し、ポリエチレン製のポットミル中にそれぞれの粉末とイオン交換水２００ｇとφ１０ｍｍの鉄芯入りナイロンボール２５０ｇを入れ、必要に応じて焼結助剤としてＳｉＯ₂またはＭｇＯを１ｗｔ％添加し、１６時間混合した。
【００２８】
得られたスラリーをロータリーエバポレーターで減圧乾燥した後、得られた粉末を＃１００のナイロンメッシュでメッシュパスを行った。この粉末を圧力１２００ｋｇ／ｃｍ²でＣＩＰ成形してφ１０×５０^lの大きさに成形した。得られた成形体を大気中で１６００℃の温度で３時間焼成した後、焼結した焼結体表面にカーボンブラックを塗布し、還元雰囲気下で１４５０℃の温度で１８００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で２時間ＨＩＰ処理し、それを図１の大きさと形状に加工して電極ピンを２０本作製した。
【００２９】
（２）評価
得られた電極ピンの嵩密度をアルキメデス法で求め、相対密度を求めた。また、得られた電極ピンの電気伝導率を４探針法で測定した。さらに、得られた電極ピンを静電気除電装置内のクラス１のクリーンベンチ内の天井にあるバー部に２００ｍｍの間隔で２０本取り付け、直流式（印加電圧６０００Ｖ）あるいは交流式（２次電圧５０００Ｖ、６０Ｈｚ）でコロナ放電させ、発生したイオン濃度、帯電電位の除電時間、除電終了後の残留電圧（帯電された帯電のレベルを示し、オフセット電圧と称する。イオンバランスが悪くなるとオフセット電圧が高くなる）、発塵量を求めた。
【００３０】
イオン濃度については、空気イオン濃度計（イオンシステム社製、ＡＩＤＭ１１５）を用い、１分間隔で３０分間測定し、その平均値を求めた。除電時間とオフセット電圧については、帯電プレートモニター（イオンシステム社製、ＰＭ２１０型）を用い、±５０００Ｖに帯電させ３回繰り返して計測し、その平均値を求めた。発塵量については、レーザーパーティクルカウンター（ＰＭＳ社製、ＵＬＰＣ−５００）を用い、０．５μｍ以上の微粒子の個数濃度を１分間隔で３０分間測定し、その平均値を求めた。なお、測定ないし計測は、静電気除電装置の使用開始０時間時と使用開始１５００時間後に実施した。それらの結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例１〜１０）
比較のために比較例１、２では、ＴｉＯ_2-xの含有率を本発明の範囲外にした他は、比較例３では、導電性を有さない絶縁セラミックスを電極ピンとした他は、比較例４〜６では、絶縁セラミックスと導電性セラミックスとの複合セラミックスを電極ピンとした他は、比較例７〜９では、金属を電極ピンとした他は、比較例１０では、金属表面にＳｉＯ₂をコーティングしたものを電極ピンとした他は実施例１と同じく電極ピンを作製して同様に評価した。それらの結果も表１に
示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１から明らかなように、実施例全てが本発明の範囲内にあるので、イオン濃度が高く、そのバランスも良いので、除電時間が短く、オフセット電圧が低く、発塵量が極めて少なかった。このことは、本発明の静電気除電装置とすれば、従来より除電時間が短く、オフセット電圧が低く、発塵量が極めて少ない静電気除電装置とすることができるということを示している。
【００３４】
これに対して、比較例１では、ＴｉＯ_2-xの含有率が低いので、イオン濃度が低く除電時間が長くなり、比較例２ではＴｉＯ_2-xの含有率が高いので、単味のＴｉＯ_2-xが生じ発塵量が多くなっていた。また、比較例３では、導電性のないセラミックスを電極ピンとしているので、除電ができず、比較例４〜６では、絶縁性セラミックスに導電性を有するセラミックスを複合させているため、導電性は有するものの、複合酸化物を形成しないので、その電気伝導率は大きくバラツキ、１５００時間使用するとイオン濃度が大きく減少し、それに応じて除電時間が大幅に長くなり、発塵量も０時間、１５００時間とも極めて多かった。比較例７〜９では金属製のピンであるため、イオンバランスが悪く、除電効率も悪く、発塵も多かった。比較例１０では、イオンバランスは良いものの、イオン濃度が低く、除電効率が悪く、発塵も実施例よりかなり多かった。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明にかかる静電気除電装置であれば、従来よりイオンバランスが良く、イオン濃度も高いので、除電効率の良い、発塵量も極めて少ない静電気除電装置とすることができるようになった。このことにより、半導体製造工程、液晶ディスプレー製造工程、ハードディスク製造工程、あるいは電子機器の実装工程において、製品の歩留まりを大きく向上させることができる極めて優れた静電気除電装置とすることができるようになった。また、電極ピンの全体そのものの耐食性が向上することで初期コストを大幅に低減することができ、さらに、帯電された超微粒子の電極先端への付着が少ないことによりメンテナンスフリーとなることでランニングコストも大幅に低減することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】電極ピンの大きさと形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１：電極ピン
２：ピン先端[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a static eliminator, and more particularly, to a static eliminator equipped with electrode pins.
[0002]
[Prior art]
In the semiconductor manufacturing process, liquid crystal display manufacturing process, hard disk manufacturing process, or electronic device mounting process, failures caused by static electricity, such as electrostatic breakdown, electrostatic adhesion of dust to products, electromagnetic interference due to electrostatic discharge, or Ultrafine particles generated from materials, equipment, and workers in the clean room are charged by static electricity, and there are problems due to secondary contamination caused by the charged particles. A major problem with these obstacles is that they cause a drop in product yield.
[0003]
In order to remove the static electricity that causes these obstacles, an electrostatic charge eliminating device called an ionizer equipped with electrode pins has been used. As the material of the mounted electrode pins, metals such as Ti, W, SUS, and Al, or those obtained by coating the surfaces of these pins with a SiO ₂ film are used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the static eliminator using the metal electrode pin, the balance between the generated cation and anion concentration is poor, so the static elimination efficiency is deteriorated, and the tip of the pin is deteriorated by corona discharge. There were problems such as generation of dust by cutting and shortening of pin life. There is also a problem that charged ultrafine particles adhere to the tip of the electrode, agglomerate, and finally generate dust due to a burst phenomenon that drops off. As a measure against dust generation, a step of periodically removing ultrafine particles attached and deposited on the tip of the electrode pin may be taken in, but there is a problem that the number of pins is large and a great deal of labor is required.
[0005]
On the other hand, in the electrostatic charge removing device using a pin coated with SiO ₂ film, because it is covered by the SiO ₂ film having excellent corrosion resistance than the metal, the initial dust generated is cut tip is less, oxidation by O ₃ The thickness of the coating layer gradually decreases due to deterioration, and the thinned coating layer falls off and a large amount of dust is generated, or the coating layer does not fall off, but the underlying metal is exposed. there were. In addition, since the conductivity of the pin is deteriorated, the concentration of generated ions is lowered, and there is a problem that the static elimination efficiency of static electricity is greatly reduced.
[0006]
The present invention has been made in view of the problems of the above-described electrostatic discharger, and an object thereof is to provide an electrostatic discharger having a good ion balance, a high ion concentration, and a small amount of dust generation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have determined that the entire material of the electrode pins to be mounted is a compound containing at least one element among elements belonging to Group 3A of the periodic table and TiO _{2 -x.} The present invention was completed by obtaining the knowledge that a conductive ceramic consisting of 0 <x <2) would provide an electrostatic charge removal device with good ion balance, high ion concentration and low dust generation. It was.
[0008]
That is, the present invention is (1) electrostatic discharge, which generates positive ions and negative ions from the tip of an electrode pin by a corona discharge applied with a voltage of a direct current type, a pulse type or an alternating current type. In the apparatus, the entire electrode pin includes a compound containing at least one element among elements belonging to Group 3A of the periodic table and 15 to 70 wt% of TiO _{2 −x} 0 <x <2). And electrostatic discharger (Claim 1), wherein at least part of TiO _{2 -x is} an electrode pin made of conductive ceramics in which a complex oxide is formed, and (2) the periodic table 3A The element belonging to the group is at least one of Y, La, and Yb, and the electrostatic discharger (Claim 2) according to claim 1, (3) the element belonging to Group 3A of the periodic table But, The electrostatic discharger (Claim 3) according to claim ₂ , wherein Y is O, and (4) the compound containing at least one of the elements belonging to Group 3A of the periodic table is Y ₂ O ₃ the electrostatic charge removing device according to claim 3, characterized in that (claim 4) (5) electrical conductivity of the conductive ceramic, 10 ^- characterized in that it is a ^{¹ 0 ~10 1} S / cm The gist of the present invention is to provide an electrostatic charge eliminating device according to claim 1, 2, 3 or 4. This will be described in more detail below.
[0009]
As described above, as an electrode pin mounted on the electrostatic charge removal device, the entire electrode pin is composed of a compound containing at least one element among elements belonging to Group 3A of the periodic table and 15 to 70 wt%. TiO _{2 -x} (0 <x <2), and an electrode pin made of conductive ceramics in which at least a part of these compounds and TiO _{2 -x} forms a composite oxide is formed (claim 1).
[0010]
The electrode pin as a whole is made of conductive ceramics composed of Group 3A element compound of the periodic table and TiO _{2 -x} , because the generated ion concentration has a very good balance, and the TiO _2- High ion concentration can be obtained by appropriately selecting the ratio of _x . At the same time, corrosion resistance is excellent, so there is little deterioration due to corona discharge, and it is difficult to generate dust. This is because there are few and maintenance-free is possible.
[0011]
In addition, since this conductive ceramic forms a composite oxide with a compound containing at least one of the elements belonging to Group 3A of the periodic table and TiO _2-x , a high ion concentration can be stably obtained. The conductive ceramics do not necessarily have to be complex oxides. However, in order to obtain a more stable ion concentration, it is preferable that the presence of simple TiO _{2 -x} does not occur.
[0012]
The reason why the ratio of TiO _2−x is 15 to 70 wt% is less than 15 wt%, because the electric conductivity is lowered, so that the generated ion concentration is lowered and the static elimination efficiency is lowered. On the other hand, the presence of simple TiO _{2 -X} that does not react with Y ₂ O ₃ occurs and the ion balance deteriorates.
[0013]
On the other hand, the element belonging to periodic table group _{3A, Y, L a, Yb,} Sc, Nd, Er, Sm, including but elements such as Eu, of which Y, La, Yb is the TiO _2-x It is more preferable that a compound is easily formed (Claim 2). Although the details are unknown, the compounds of Y, La, and Yb are Y ₂ TiO _5-x (0 <x <5), Y ₂ Ti ₂ O _7-x (0 <x) with TiO _2- x. <7), La ₂ TiO _5-x (0 <x <5), La ₂ Ti ₂ O _7-x (0 <x <7), La ₄ Ti ₉ O _24-x (0 <x <24), It is considered that this is because complex oxides such as Yb ₂ TiO _5-x (0 <x <5) and Yb ₂ Ti ₂ O _7-x (0 <x <7) are easily formed.
[0014]
Among them, Y is more preferable because the compound can be obtained industrially at low cost as a starting material rich in reactivity (Claim 3). Among the Y compounds, Y ₂ O ₃ is particularly bound to TiO _2-x to form Y ₂ TiO _5-x (0 <x <5) or Y ₂ Ti ₂ O _7-x (0 <x <7 ) And a mixture oxide thereof are more preferable because they can be easily formed (claim 4).
[0015]
The electric conductivity of the conductive ceramic is preferably in the range of 10 ⁻¹⁰ to 10 ¹ S / cm (Claim 5). If the electrical conductivity is lower than 10 ⁻¹⁰ S / cm, no current flows and static elimination cannot be performed. Conversely, if the electrical conductivity is higher than 10 ¹ S / cm, the tip of the pin is scraped and dust generation increases. This electrical conductivity is difficult to obtain a stable ion balance unless the variation is small. However, as described above, the conductive ceramic of the present invention forms a composite oxide. small. Moreover, this electrical conductivity can be suitably changed within the above range by appropriately setting the type and ratio of the compound of the element belonging to Group 3A of the periodic rate table.
[0016]
The relative density of the ceramic is preferably as high as possible, and is preferably 90% or more. When the relative density is less than 90%, pores (pores) increase and the electric conductivity varies, resulting in poor ion balance.
[0017]
The surface roughness of the electrode pin made of ceramic is preferably as smooth as possible, and Rmax is preferably 25 μm or less. When Rmax exceeds 25 μm, concentration due to corona discharge is dispersed, so that the generated ion concentration is lowered and the charge removal time is lengthened.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The structure of the static eliminator equipped with the electrode pins is not particularly limited, but generally comprises a bar portion to which the electrode pins are attached and a power source portion that applies a voltage between the electrode pins. In addition, a mechanism for blowing ions generated as necessary, for example, a rotary blade or an air cleaning filter is provided.
[0019]
Regarding the structure of the bar part, it has a structure in which a desired number of pins are generally attached in a straight line at a desired interval, and the power supply part has a direct current type, a pulse type or an alternating current type. Therefore, ions may be generated by a method according to the purpose of use. The bar portion and the power source portion may be integrated or separated.
[0020]
About the shape of an electrode pin, generally it is a shape like FIG. 1, and a front-end | tip part has R part or C part. The dimensions are not particularly limited. For example, in the case of a rod shape, the diameter is about 0.2 to 1.5 mm, the length is about 10 to 25 mm, and in the case of the shape of FIG. 1, the diameter is about 1 to 4 mm and the length is 15 to 15 mm. About 25 mm and the tip angle should just have about 20-40 degrees.
[0021]
The production of the electrode pins will be described. First, Y ₂ O ₃ , YN, La ₂ O ₃ , Yb ₂ O ₃ , Sc ₂ O ₃ , Nd ₂ O ₃ , Er ₂ O ₃ are used as group 3A element compounds in the periodic table. , Sm ₂ O ₃ , Eu ₂ O ₃ and other compound powders are prepared, and TiO ₂ powder to be added thereto is also prepared. The TiO ₂ powder may be a composite oxide containing TiO ₂ such as Y ₂ Ti ₂ O ₇ . The purity of these powders is preferably 95% or more in order to suppress variation in electrical conductivity, and more preferably 97% or more. In addition, the fineness of the powder is preferably 5 μm or less in terms of average particle size in order to perform dense sintering, and more preferably 3 μm or less.
[0022]
15 to 70 wt% of TiO ₂ powder is added to the prepared powder such as Y ₂ O _3, and an organic solvent such as alcohol or water is added to the powder and mixed with a ball mill or the like. The coprecipitate is separated from the solution of alkoxide and the like, and then prepared by a method such as drying. In order to facilitate densification, a sintering aid such as SiO ₂ or MgO may be added. Regarding the form of the sintering aid, any form such as oxide powder, salt, alkoxide, etc. may be used.
[0023]
The prepared mixed powder is formed into a pin shape by a uniaxial press or a cold isostatic press (CIP). Since this must be deficient in oxygen from TiO _2, it is calcined at a temperature of 1300 to 1700 ° C. in a reducing atmosphere or previously calcined in the atmosphere at a temperature of 1300 to 1700 ° C. and then further baked in a reducing atmosphere. Then, a sintered body having a relative density of 90% or more and an electric conductivity of 10 ⁻¹⁰ to 10 ¹ S / cm is sintered by reduction at a temperature of 1300 to 1700 ° C. If necessary, hot isostatic pressing (HIP) treatment may be performed at a temperature of 1000 to 1700 ° C. and a pressure of 1000 kg / cm ² or more. The obtained sintered body is processed into a pin to produce an electrode pin.
[0024]
The firing or HIP treatment time is not particularly limited, but may be about 2 to 4 hours. If the firing temperature is less than 1300 ° C., densification becomes insufficient, and the variation in resistivity is large. If the firing temperature exceeds 1700 ° C., the components may be decomposed. If the HIP treatment temperature is less than 1000 ° C., the effect of the HIP treatment is small. When the HIP processing pressure is less than 1000 kg / cm ² , the effect of the HIP processing is small.
[0025]
If the electrode pin produced by the method described above is used in an electrostatic charge removal device, an electrostatic charge removal device with good ion balance, high ion concentration, and low dust generation can be obtained.
[0026]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below together with comparative examples to describe the present invention in more detail.
[0027]
(Examples 1-7)
(1) Periodic table group 3A element oxide powder shown in Table 1 having an electrode pin production purity of 95% or more and an average particle diameter of 3 μm, and TiO ₂ powder having a purity of 95% or more and an average particle diameter of 2 μm Alternatively, Y ₂ Ti ₂ O ₇ powder or Y ₂ TiO ₅ powder was weighed in a total amount of 200 g in the proportions shown in Table 1, and each powder, 200 g of ion-exchanged water and 250 g of φ10 mm cored nylon balls were placed in a polyethylene pot mill. 1 wt% of SiO ₂ or MgO was added as a sintering aid as required and mixed for 16 hours.
[0028]
The obtained slurry was dried under reduced pressure with a rotary evaporator, and then the obtained powder was mesh-passed with a # 100 nylon mesh. This powder was formed into a size of φ10 × 50 ^l by CIP molding at a pressure of 1200 kg / cm ² . The obtained molded body was fired in the atmosphere at a temperature of 1600 ° C. for 3 hours, and then carbon black was applied to the surface of the sintered sintered body, and the pressure was 1800 kg / cm ² at a temperature of 1450 ° C. in a reducing atmosphere. HIP treatment was performed for 2 hours, and the electrode was processed into the size and shape shown in FIG.
[0029]
(2) Evaluation The bulk density of the obtained electrode pin was determined by the Archimedes method, and the relative density was determined. Moreover, the electrical conductivity of the obtained electrode pin was measured by the 4-probe method. Further, 20 electrode pins obtained were attached to a bar portion on the ceiling of a class 1 clean bench in an electrostatic static eliminator at intervals of 200 mm, and a DC type (applied voltage of 6000 V) or an AC type (secondary voltage of 5000 V, 60 Hz), the generated ion concentration, the charge neutralization time, the residual voltage after neutralization (shows the level of the charged charge and is called the offset voltage. The offset voltage increases when the ion balance becomes worse) The amount of dust was determined.
[0030]
For the ion concentration, an air ion concentration meter (AIDM 115, manufactured by Ion System Co., Ltd.) was used and measured for 30 minutes at 1 minute intervals, and the average value was obtained. About the static elimination time and the offset voltage, using a charged plate monitor (manufactured by Ion Systems Co., Ltd., PM210 type), it was charged to ± 5000 V and measured repeatedly three times, and the average value was obtained. About the amount of dust generation, the number density | concentration of 0.5 micrometer or more microparticles | fine-particles was measured for 30 minutes at intervals of 1 minute using the laser particle counter (PMS company make, ULPC-500), and the average value was calculated | required. Measurement or measurement was carried out at 0 hours from the start of use of the static electricity eliminating apparatus and after 1500 hours from the start of use. The results are shown in Table 1.
[0031]
(Comparative Examples 1-10)
For comparison, in Comparative Examples 1 and 2, except that the content of TiO _2-x was outside the scope of the present invention, in Comparative Example 3, the insulating ceramics having no conductivity were used as electrode pins. In Examples 4 to 6, except that composite ceramics of insulating ceramics and conductive ceramics were used as electrode pins, in Comparative Examples 7 to 9, except that metal was used as electrode pins, Comparative Example 10 was coated with SiO ₂ on the metal surface. An electrode pin was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained electrode pin was used. The results are also shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]

[0033]
As is clear from Table 1, since all the examples are within the scope of the present invention, the ion concentration is high and the balance thereof is good, so the static elimination time is short, the offset voltage is low, and the amount of dust generation is extremely small. This indicates that the static eliminator of the present invention can be a static eliminator that has a shorter charge elimination time, a lower offset voltage, and an extremely small amount of dust generation.
[0034]
On the other hand, in Comparative Example 1, since the content of TiO _2-x is low, the ion concentration is low and the static elimination time is long, and in Comparative Example 2, the content of TiO _2-x is high, so that plain TiO _2-x was generated and the amount of dust generation was large. Moreover, in Comparative Example 3, since non-conductive ceramics are used as electrode pins, static elimination cannot be performed. In Comparative Examples 4 to 6, since conductive ceramics are combined with insulating ceramics, conductivity is low. However, since it does not form a complex oxide, its electric conductivity varies widely, and when it is used for 1500 hours, the ion concentration is greatly reduced. Accordingly, the static elimination time is significantly increased, and the dust generation amount is also 0 hours, 1500 hours. Both were extremely high. In Comparative Examples 7-9, since it was a metal pin, the ion balance was poor, the static elimination efficiency was poor, and there was much dust generation. In Comparative Example 10, although the ion balance was good, the ion concentration was low, the charge removal efficiency was poor, and the amount of dust generation was considerably higher than in the examples.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the static eliminator according to the present invention, since the ion balance is better and the ion concentration is higher than the conventional one, the static eliminator can have a good static elimination efficiency and a very small amount of dust generation. It was. As a result, in the semiconductor manufacturing process, the liquid crystal display manufacturing process, the hard disk manufacturing process, or the electronic device mounting process, it has become possible to provide an extremely excellent static neutralization device that can greatly improve the product yield. . In addition, the initial cost can be significantly reduced by improving the corrosion resistance of the entire electrode pin itself, and the maintenance cost is reduced by the fact that the charged ultrafine particles are less likely to adhere to the electrode tip. Can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the size and shape of an electrode pin.
[Explanation of symbols]
1: Electrode pin 2: Pin tip

Claims

DC type, pulsed or voltage to generate positive and negative ions from the electrode pin tips by corona discharge was applied at alternating current, the electrostatic charge removing device which neutralizes the static electricity charged object by its ions, the whole of the electrode pins Includes 15 to 70 wt% of TiO _{2 -x} (0 <x <2) in a compound containing at least one element among elements belonging to Group 3A of the periodic table, and at least one of these compounds and TiO _{2 -x} . An electrostatic discharger characterized in that the portion is an electrode pin made of a conductive ceramic formed by forming a complex oxide.

2. The electrostatic discharger according to claim 1, wherein the element belonging to Group 3A of the periodic table is at least one of Y, La, and Yb.

The electrostatic discharger according to claim 2, wherein the element belonging to Group 3A of the periodic table is Y.

The electrostatic discharger according to claim ₃ , wherein the compound containing at least one of the elements belonging to Group 3A of the periodic table is Y ₂ O ₃ .

The electrical conductivity of the conductive ceramic, 10 ^{- 1 0 -} 10 ¹ static neutralization apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein it is a S / cm.