KR100533861B1 - 반도체성지르코니아소결체및반도체성지르코니아소결체로이루어지는정전기제거부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단하고 싸게 제조될 수 있으며, 지르코니아의 기계적 특성을 크게 감소시킴 없이 정전기를 적절한 속도로 없앨 수 있는 반도체 지르코니아 소결체를 제공한다.

안정화제를 포함하는 ZrO₂ 60 내지 90wt%에 대하여, 전도성 부여제로서 Fe, Co, Ni 및 Cr의 산화물들 중 한가지 이상을 10 내지 40wt% 함유함으로써, 10⁵ 내지 10⁹Ω·cm의 부피비저항값을 갖는 반도체 지르코니아 소결체를 형성한다.

Description

반도체 지르코니아 소결체 및 반도체 지르코니아 소결체에 의해 구성되는 정전기 제거 부재

본 발명은 지르코니아 소결체의 높은 강도를 유지하면서 반도체 특성을 갖는, 구체적으로는 반도체 소자, 자기 헤드, 전자 부품 등의 제조 공정에서 사용되는 지그 및 공구, 그리고 테이프 가이드 및 이미지 형성 장치에서 사용되는 분리 클로(claw) 등으로부터 정전기를 제거할 필요가 있는 용도에 적합한 지르코니아 소결체에 관한 것이다.

통상 구조적 부품의 재료로 사용되는 주요 성분으로서 알루미나, 지르코니아, 질화 규소, 탄화 규소, 등에 의해 구성되는 세라믹 소결체는 고강도와 고경도를 가지며, 또한 우수한 내열성 및 우수한 방식성을 갖는다. 따라서, 세라믹 소결체는 다양한 분야에서 이용되지만 지르코니아 소결체는 특별히 우수한 기계적 강도 및 미끄럼 특성을 요구하는 용도에 사용된다.

지르코니아 소결체는 고절연재로 형성된다. 그러므로, 반도체 제조 공정 등에 이용되는 웨이퍼를 잡기 위한 핀셋 및 컨베잉 암(conveying arm), 프린터 등과 같은 이미지 형성 장치에 사용되는 분리 클로, 및 자기 테이프 등과 같은 테이프-형상체를 운반(convey)하고 안내하는데 사용되는 테이프 가이드 등에서 정전기 제거 작용이 요구되는 용도에 이 지르코니아 소결체를 이용하도록 하기 위해, 지르코니아 소결체의 부피비저항값(이하 간략히 저항값이라고 한다)을 10⁹Ω·cm와 같거나 그보다 작은 것으로 할 필요가 있다. 그러므로, 저항값을 감소시키기위해 전도성 부여제가 지르코니아 소결체 내에 시험적으로 포함된다.

예를 들어, 일본 공개(KOKAI) 특허 No.60-103078는, Y₂O₃ 및 MgO에 의해 안정화된 ZrO₂에 의해 주로 구성되고, 전도성 부여제로서 TiC, TaC, WC, 등과 같은 탄화물 중에서 적어도 한가지의 탄화물을 포함하며, 0.5 내지 60x10^-3 Ω·cm의 저항값을 갖는 전도성 지르코니아 소결체를 개시하고 있다.

그러나, 상기 전도성 지르코니아 소결체의 저항값은 대단히 낮아서 정전기가 없어질 때에 한 번에 제거된다. 따라서, 문제는 초고전압으로 대기 마찰에 의해 방전이 초래된다는 데에 있다. 그러므로, 예를 들어, 테이프 가이드가 상기 지르코니아 소결체로 형성되고 자기 테이프에 관하여 테이프 가이드의 미끄럼 이동에 의해 초래되는 정전기가 제거되는 경우 자기 테이프의 내용 기록이 깨어질 우려가 있다.

그러한 지르코니아 소결체가 제조될 때에는, 특별한 장치가 또한 요구되는데 이는 버닝(burning) 조작이 비산화 분위기에서 수행되어야 하기 때문이다. 더욱이, 상기 전도성 부여제의 원료 자체는 고가이므로 제조 비용이 증가한다는 데에 문제가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 그리퍼(gripper)의 한 구체예 태양을 도시한 도면으로서, 도 1a는 이 그리퍼의 정면도이고, 도 1b는 이 그리퍼의 측면도이고,

도 2는 본 발명의 한 구체예 태양에서의 지그의 사시도이고,

도 3은 연마 보드의 사시도이고,

도 4는 본 발명의 다른 한 구체예 태양에서의 지그의 사시도이고,

도 5는 본 발명의 또다른 한 구체예 태양에서의 지그의 사시도이고,

도 6은 본 발명의 한 구체예 태양에서 VTR에 대한 스핀들 모터의 동력압 베어링 장치의 세로 단면도이고,

도 7은 본 발명의 베어링 부재의 표면상에 구형상으로 형성된 힘 발생 홈을 도시하는 도면이고,

도 8은 본 발명에서 와이어 결합 공구의 한 구체예를 도시하는 도면으로서, 도 8a는 와이어 결합 공구의 정면도이고, 도 8b는 와이어 결합 공구의 측면도이고,

도 9는 본 발명의 와이어 결합 공구의 단부 팁부의 확대도로서, 도 9a는 단부 팁부의 정면도이고, 도 9b는 단부 팁부의 측면도이고,

도 10a는 와이어 결합 공구의 단부 팁면 상에 서로 평행하게 형성된 두 개의 홈을 도시하는 저면도이고, 도 10b는 와이어 결합 공구의 단부 팁면 상에 바둑판 형상으로 형성된 홈을 도시하는 저면도이고,

도 11a는 와이어가 결합 공구에 의해 소정의 이음 위치까지 안내되는 것을 도시하는 측면도이고, 도 11b는 와이어가 소정의 위치에 대고 프레스되는 상태를 도시하는 측면도이고, 도 11c는 와이어가 소정의 이음 위치에 프레스되고 부착되는 상태를 도시하는 측면도이고,

도 12a는 본 발명의 기판에 있어서 지지(holding) 부재의 한 예로서 스페이서를 도시하는 사시도이고, 도 12b는 도 12a의 X-X 선을 따라서 취해지는 단면도이고,

도 13a는 본 발명의 기판에 있어서 지지 부재의 한 예로서 클램프를 도시하는 사시도이고,

도 14는 본 발명의 자기 기억장치의 세로 단면도이다.

본 발명의 목적은 산화 분위기에서 버닝될 수 있고 싸게 제조될 수 있으며 지르코니아의 기계적 특성을 크게 감소시킴 없이 적절한 속도로 정전기를 없앨 수 있는 반도체 지르코니아 소결체를 제공하는 데에 있다.

그러므로, 상기 목적을 고려해 볼 때, 본 발명의 반도체 지르코니아 소결체는, 안정제를 포함하는 ZrO₂ 60 내지 90 중량%, 그리고 전도성 부여제로서 Fe, Co, Ni 및 Cr의 산화물 중 한가지 이상 10 내지 40 중량%로써 구성되고 10⁵ 내지 10⁹Ω·cm의 부피 비저항값을 갖는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 반도체 지르코니아 소결체는 전도성 부여제로서 Fe, Co, Ni 및 Cr의 산화물 중 한가지 이상의 산화물을 포함한다. 따라서, 이들 전도성 부여제는 결정입자경계 상을 형성하고, 소결체는 지르코니아의 강도를 크게 감소시킴 없이 부피 비저항값이 10⁵ 내지 10⁹Ω·cm 범위인 반도체 특성을 가질 수 있다는 것이 밝혀졌다.

그러므로, 정전기는 적절한 속도로 없앨 수 있다. 따라서, 지르코니아 소결체와 접촉하게 되는 대상이 전기적으로 영향을 받기 쉬운 경우, 이 대상을 파손하지 않고 대상으로부터 정전기를 제거할 수 있다.

더욱이, 상기 각 전도성 부여제는 산화물에 의해 구성되므로 전도성 부여제는 산화 분위기에서 버닝할 수 있다. 따라서 전도성 부여제를 버닝하는 데 어떠한 특별한 장치는 요구되지 않는다. 더욱이, 이들 전도성 부여제들은 싼 값으로 입수할 수 있으므로, 지르코니아 소결체는 간단하고 싸게 제조될 수 있다.

그러나, 상기 전도성 부여제의 함량이 10wt%보다 작을 때, 저항값의 감소 효과는 작다. 역으로, 이 함량이 40wt%보다 클 때, 저항 값은 10⁵ Ω·cm보다 작으므로 정전기는 한 번에 사라지기 쉽다. 그러므로, 초고전압으로 대기 마찰에 의해 방전이 초래될 염려가 있다. 더 나아가, 소결체의 기계적 특성(휨 강도(flexural strength), 파괴 인성값, 경도, 등)은 크게 감소하여 지르코니아 원래의 기계적 특성은 아무것도 나타나지 않는다.

그러므로, 전도성 부여제의 함량을 10 내지 40wt%, 그리고 바람직하게는 20 내지 30wt%로 하는 것이 중요하다.

주요 성분으로서의 ZrO₂는 Y₂O₃, MgO, CaO, CeO₂, 등의 안정화제에 의해 부분적으로 안정화된다.

구체적으로, Y₂O₃가 안정화제로 사용될 때, Y₂O₃는 3 내지 9mol%의 범위로ZrO₂에 첨가된다. MgO가 안정화제로서 사용될 때, MgO는 ZrO₂에 16 내지 26mol%의 범위로 첨가된다. CaO가 안정화제로 사용될 때, CaO는 ZrO₂에 8 내지 12mol%의 범위로 첨가된다. CeO₂가 안정화제로 사용될 때, CeO₂는 ZrO₂에 10 내지 16mol%의 범위로 첨가된다. 만약 안정화제가 이러한 범위들로 가해진다면, 전체 지르코니아 양에 대한 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아(정방정계 지르코니아 및 입방체 지르코니아) 양은 90% 이상으로 정해질 수 있다. 그러므로, 전도성 부여제를 포함함으로써 야기되는 강도 증가가 억제되고, 휨 강도를 580MPa 이상으로, 고 파괴 인성 값을 5MPam^1/2 이상으로, 그리고 고 빅커스 경도를 9.5GPa 이상으로 실현하는 것이 가능하다.

즉, 지르코니아의 결정 상태는 입방체, 정방정계, 및 단사정계 상태의 세가지 상태에 의해 구성된다. 정방정계 지르코니아는 외부 응력에 대해 응력 유도된 변형에 의한 상에서 특히 단사정계 지르코니아로 변환한다. 이 때 초래되는 부피 팽창에 의해 미세한 미소균열이 지르코니아 주위로 형성되어서 외부 응력의 진행이 방해될 수 있다. 따라서 지르코니아 소결체의 강도는 증가될 수 있다.

그러므로, 만약 반도체 제조 장치 등에 이용되는 웨이퍼를 잡기 위한 얇은 컨베잉 암 및 핀셋, 프린터 등과 같은 이미지 형성 장치에서 로울러로부터 종이를 분리하는데 사용되는 분리 클로, 및 자기 테이프 등과 같은 테이프-형상체를 운반하고 안내하는데 사용되는 테이프 가이드 등이 지르코니아 소결체에 의해 형성된다면, 지르코니아 소결체는 단기간 내에 마모되거나 손상되지 않으므로 이 지르코니아 소결체는 장기간 동안 적절히 사용될 수 있다.

지르코니아 소결체 내의 ZrO₂의 평균 결정 입자 직경은 0.3 내지 1.0㎛ 범위이고, 바람직하게는 0.4 내지 0.6㎛범위이다.

단사정계 지르코니아의 X-선 회절 강도 및 정방정계 지르코니아 및 입방체 지르코니아의 X-선 회절 강도를 각각 X-선 회절에 의해 측정하여, 지르코니아 소결체 내의 모든 지르코니아 양에 대한 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아 양을 계산한다. 이 지르코니아 양은 다음 수학식에 의해 계산된다.

[수학식 1]

X_m : 모든 지르코니아 양에 대한 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아 양(%)

I_m : 단사정계 지르코니아의 X-선 회절 강도

I_t : 정방정계 지르코니아+입방체 지르코니아의 X-선 회절 강도

더 나아가, Al₂O₃, MnO, SiO₂, Na, Fe, 등이 제조 공정에서 불순물로서 원료 분말과 섞일 우려가 있다. 그러나, 이들 불순물들은 만약 이들 불순물들이 2.0이하의 중량%를 갖는다면 원료 분말에 포함될 수도 있다.

그러한 반도체 지르코니아 소결체가 제조될 때, 0.5 내지 1.0㎛의 평균 입자 직경을 갖는 ZrO₂ 분말과, 안정화제로서 Y₂O₃, MgO, CaO 및 CeO₂ 분말, 그리고 전도성 부여제로서 Fe₂O₃, Co₃O₄, NiO, Cr₂O₃의 산화물 중에 한 가지 이상의 산화물 분말이 사용된다. 그렇지 않으면, 연소하는 동안 이러한 물질들로 변할 수 있는 수산화물 분말, 탄산염 분말 등이 사용된다. 안정화제 및 전도성 부여제를 포함하는 ZrO₂는, 이 ZrO₂가 60 내지 90wt%를 차지하도록, 그리고 전도성 부여제가 10 내지 40wt%를 차지하도록 조정된다. 이들 물질들은 건식 또는 습식으로 서로 혼합된다. 습식의 경우에, 미립은 스프레이 건조기 등에 의해 이들 물질들을 건조시킴으로써 또한 만들어진다.

다이(die)를 건식에 의해 형성된 원료 분말과 습식에 의해 형성된 미립으로 채운다. 원료 분말 및 미립은 그리고나서 기계적 프레스 성형법, 고무 프레스 성형법 등과 같이 주지된 성형 수단에 의해 소정의 형상으로 성형한다. 그렇지 않으면, 습식에 의해 형성된 슬러리를 압출성형법, 사출성형법, 테이프 성형법 등과 같이 주지된 성형 수단에 의해 소정의 형상으로 성형한다. 그리고 난 후, 성형된 슬러리를 약 1 내지 3시간 동안 산화 분위기에서 버닝한다. 이 때, 버닝 온도가 1360℃보다 낮을 때는, 성형된 슬러리는 완전하게 소결될 수 없다. 이와 대조적으로, 연소 온도가 1450℃보다 높을 때에는 과도한 소결이 야기된다. 따라서, 지르코니아 소결체의 강도 및 경도는 이들 각각의 경우에서 증가할 수 있다. 따라서, 성형된 슬러리를 1360 내지 1450℃ 사이의 온도에서 버닝하는 것이 중요하다.

지르코니아 소결체가 그러한 조건에서 제조될 때, 모든 지르코니아 양에 대한 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아 양이 90% 이상이고 휨 강도가 580MPa 이상이고 파괴 인성값이 5MPam^1/2 이상이고 빅커스(Hv) 경도가 9.5GPa 이상이고 부피 비저항 값은 10⁵ 내지 10⁹ Ω·cm인 반도체 지르코니아 소결체를 얻는 것이 가능하다.

ZrO₂ 및 안정화제를 서로 혼합할 때에는 공침전법을 사용할 수도 있다. 만약 이 공침전법을 사용한다면, 안정화제가 미세하고 균일하게 분산된 ZrO₂를 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 구체예 태양은 다음에 기술한다.

3mol%의 Y₂O₃ 분말을 0.6㎛의 평균 입자 직경을 갖는 ZrO₂ 분말에 첨가하고, 전도성 부여제로서 30wt%의 Fe₂O₃ 분말도 이 ZrO₂ 분말에 첨가한다. 더 나아가, 결합제 및 용매를 이 ZrO₂ 분말에 첨가하고, 이 재료를 반죽하고 건조시켜서 미립을 제조한다. 그리고 나서 다이를 이들 미립으로 채우고, 이 미립을 기계적 프레스 성형법에 의해 1.0ton/㎠의 프레스 압력에서 소정의 형상으로 성형한다. 그리고난 후, 미립을 1390℃에서 대기 중에서 약 2시간동안 버닝하여 지르코니아 소결체를 얻는다.

이 지르코니아 소결체에 대하여, 단사정계 지르코니아의 X-선 회절 강도 및 정방정계 지르코니아 및 입방체 지르코니아의 X-선 회절 강도를 각각 X-선 회절로써 측정한다. 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아 양은 상기 수학식으로부터 계산되어서, 이 지르코니아 양의 99%가 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아에 의해 구성되게 된다.

상기 지르코니아 소결체는 3mm×4mm×50mm의 사방정계 형상으로 절단한다. 그리고 난 후, 중앙선 평균 조도(Ra)가 0.1㎛이 되도록 이 지르코니아 소결체의 표면을 연마하여 샘플을 제조한다. 이 샘플의 휨 강도 및 파괴 인성 값은 JIS(Japanese Industrial Standard) R1601에 기초한 3-점 굽힘 테스트(three-point bending test)에 의해 측정하여, 휨 강도는 843MPa이고 파괴 인성 값은 5.6MPam^1/2이 된다.

다른 샘플도 제조하는데, 이 샘플의 빅커스 경도를 측정하여 빅커스 경도가 11.3GPa이 되도록 한다. 더 나아가 또 다른 샘플의 부피 비 저항값은 4-단자 법에 의해 측정하여 이 부피 비저항 값이 2.0×10⁶ Ω·cm이 되도록 한다.

그러므로, 정전기의 제거 정도를 알기위해 2.5mm×6mm×40mm의 사방정계 형상으로 형성된 지르코니아 소결체를 제조한다. 1000V의 전압을 이 지르코니아 소결체의 한 단부에 인가하고, 지르코니아 소결체의 다른쪽 단부의 전압값이 100V로 감소될 때까지 전압 강하 시간을 측정한다. 전압 강하 시간은 0.1 내지 20초 범위이다. 따라서, 정전기는 대기 마찰에 의해 어떠한 방전도 일으킴없이 적절한 속도로 없앨 수 있어서 지르코니아 소결체가 바람직하게 된다.

실시예 1

상기 구체예 태양에서 전도성 부여제로서의 Fe₂O₃의 함량이 변화될 때 지르코니아 소결체의 기계적 특성(휨 강도, 파괴 인성값, 빅커스 경도) 및 전기적 특성(부피 비저항값 및 정전기의 제거 정도)을 측정한다. 기계적 특성 및 전기적 특성은 상기 구체예에서와 유사한 방법에 의해 측정한다.

측정된 결과는 다음 표 1에 나타나 있다.

[표 1]

결과적으로, 10wt%보다 작은 Fe₂O₃ 함량을 갖는 Nos. 1 및 2는, 우수한 지르코니아 기계적 특성을 갖지만, 10¹⁰ Ω·cm 이상인 부피 비저항 값을 갖는다. 따라서, 샘플 Nos. 1 및 2는 각각 높은 절연성을 가지므로 정전기 제거 효과를 얻을 수 없다.

40wt%보다 큰 Fe₂O₃의 함량을 갖는 샘플 Nos. 7 및 8은 감소된 기계적 특성을 갖지만, 휨 강도 580MPa 이상, 파괴 인성값 5MPam^1/2 이상, 그리고 빅커스 경도(Hv) 9.5GPa 이상을 갖는다. 그러나, Fe₂O₃의 함량이 과도하게 크기 때문에, 부피 비저항값은 10⁴ Ω·cm으로 감소된다. 결과적으로, 문제는 정전기가 한 번에 없어진다는데에 있다.

이와는 반대로, 10 내지 40wt% 범위의 Fe₂O₃의 함량을 갖는 Nos. 3 내지 6의 각 샘플은, 휨강도 580MPa 이상, 파괴 인성값 5MPam^1/2 이상, 그리고 빅커스 경도(Hv) 9.5GPa 이상을 갖는다. 따라서, 이들 Nos. 3 내지 6의 각 샘플들은 우수한 기계적 특성을 갖는다.

더 나아가, 부피 비저항은 10⁵ 내지 10⁹ Ω·cm의 범위로 할 수 있으므로, 정전기는 적절한 속도로 없앨 수 있어서 정전기 제거 효과가 우수하다.

결과적으로, 만약 Fe₂O₃가 전도성 부여제로서 10 내지 40wt% 범위로 포함된다면, 지르코니아의 기계적 특성을 크게 감소시킴 없이, 우수한 정전기 제거 효과를 갖는 반도체 지르코니아 소결체가 얻어진다는 것이 이해되어야 한다.

실시예 2

다음으로, 다른 전도성 부여제로서 NiO, Co₃O₄, Cr₂O₃를 이용하는 지르코니아 소결체를 시험삼아 제조하고, 그 기계적, 전기적 특성을 상기 구체예 태양에서와 유사한 방법으로 측정한다.

각 측정된 결과는 다음 표 2에 나타나 있다.

[표 2]

결과적으로, NiO, Co₃O₄, 및 Cr₂O₃가 전도성 부여제로서 사용될 때, 만약 이들 전도성 부여제의 함량을 10 내지 40wt%의 범위로 한다면, 지르코니아의 기계적 특성을 크게 감소시킴 없이 우수한 정전기 제거 효과를 갖는 반도체 지르코니아 소결체가 얻어진다는 것이 이해되어야한다.

전도성 부여제로서 첨가된 Co₃O₄는 소결체 내에서 CoO의 상태로 존재한다.

상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 반도체 지르코니아 소결체는, 안정제를 포함하는 ZrO₂ 60 내지 90wt%와, 전도성 부여제로서 Fe, Co, Ni 및 Cr의 산화물 중 한가지 이상의 산화물 10 내지 40wt%로써 구성된다. 더 나아가, 이 반도체 지르코니아 소결체의 부피 비저항 값은 10⁵ 내지 10⁹ Ω·cm의 범위가 되도록 한다. 따라서, 정전기는 지르코니아의 기계적 특성을 크게 감소시킴 없이 적절한 속도로 없앨 수 있다. 그러므로, 만약 반도체 제조 장치에 사용되는 웨이퍼를 잡기위한 핀셋 및 컨베잉 암, 프린터 등과 같은 이미지 형성 장치에 사용되는 분리 클로, 자기 테이프 등과 같은 테이프-형상체를 운반하고 안내하는 데에 사용되는 테이프 가이드가 이 반도체 지르코니아 소결체에 의해 형성된다면, 반도체 지르코니아 소결체는 정전기에 의해 악영향을 받지 않으며, 단기간 안에 마모되거나 손상되지 않아서 반도체 지르코니아 소결체를 장기간 동안 적절히 사용할 수 있다.

더 나아가, 상기 반도체 지르코니아 소결체는 산화 분위기에서 버닝될 수 있으므로, 어떠한 특별한 장치도 요구되지 않고, 본 발명에 사용되는 전도성 부여제의 원료 그 자체를 싸게 얻을 수 있으므로, 반도체 지르코니아 소결체는 간단하고 싸게 제공될 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 반도체 지르코니아 소결체는 적절한 속도로 정전기에서 벗어날 수 있으며, 정전기 하전을 방지하기 위한 정전기 제거 부재로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 정전기 제거 부재는 하기하는 바와 같이 그리퍼, 자기 헤드 공정 조립 지그, 동력압 베어링, 와이어 결합 공구, 기판 지지 부재 등에 의해 구성된다.

도 1은 본 발명에서 그리퍼(1)의 한 구체예를 나타내는 도면이다. 도 1a는 그리퍼(1)의 정면도이고, 도 1b는 그리퍼(1)의 측면도이다. 날카로운 단부 팁을 갖는 한 쌍의 그리핑부(2)가, 휨강도 700MPa 이상과 부피 비저항값(이하, 저항값이라고 한다) 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm을 갖는, 부분적으로 안정화된 비자성 지르코니아 세라믹에 의해 형성된다. 그리핑부(2)는 나사(4)를 통하여 한 쌍의 그리핑 부재(3)의 단부팁에 각각 이음된다. 그리퍼 부재(3)는 그 후부 말단부에서 서로 이어지고 탄력성 재료에 의해 구성된다. 도 1에 도시된 그리퍼(1)에서는, 그리핑부(2)가 예와 같이 나사(4)를 통하여 그리핑 부재(3)에 이음되지만 전도성 점착제에 의해 그리핑 부재(3)에 이음될 수도 있다. 더 나아가, 맞물림 볼록부는 그리핑부(2)에서 형성될 수 있고, 맞물림 오목부 또한 그리핑 부재(3)에서 형성될 수 있으므로, 볼록부 및 오목부 양자가 서로 맞물려서 고정된다. 더 나아가 그리핑 부재(3)는 금속 등에 의해 구성된 연장된 판-형상체를 U-형상 또는 V-형상으로 굽힘으로써 형성될 수 있다.

예시되지 않은 그립되는 대상물이 이 그리퍼(1)에 의해 그립될 때, 만약 압력이 그리핑 부재(3)에 수동으로 가해진다면 각 그리핑 부재(3)는 탄력적으로 변형된다. 따라서 그립된 대상물은 그리핑부(3)의 단부 팁에 각각 고정된 그리핑부(2)의 의해 그립된다.

그립되는 대상물이 그립될 때마다 큰 굽힘 응력이 그리핑부(2)에 가해지므로 그리핑부(2)를 구성하는 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹의 휨강도는 700MPa 이상으로 한다. 그리핑부(2)의 형상이 도 1에서 도시된 것처럼 특별히 날카로운 경우에는, 만약 휨 강도가 700MPa보다 작다면 그리핑부(2)는 굽힘 응력에 의해 손상된다.

저항 값이 10⁹ Ω·cm보다 클 때에는 절연성이 높고 정전기 제거 효과가 얻어지지 않으므로, 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹의 저항값은 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm 범위로 되게 한다. 역으로, 저항값이 10⁶ Ω·cm보다 작을 때에는, 그리핑부(2)에 저장되는 정전기가 한 번에 제거되므로, 대기 마찰에 의해 초래되는 방전 작용이 생기는 것이 방지될 수 없다.

따라서, 저항 값을 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm으로 함으로써 적절한 전도성이 제공될 때, 정전기가 점차적으로 없어질 수 있어서 정전기는 전도성 단락에 의해 어떠한 처리 장애 사고를 초래함 없이 제거될 수 있다.

더 나아가, 상기 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹은 비자성으로 정해지므로, 지르코니아 세라믹은 자기적으로 하전되지 않아서 반도체 소자의 부품, MR 헤드 등 또는 전기적 부품과 같은 그립되는 대상물이 그리퍼에 의해 그립될 때, 그리퍼에 의해 악영향을 받지 않는다.

이렇게 휨강도 700MPa 이상, 부피비저항값 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm을 갖는, 부분적으로 안정화된 비자성 지르코니아 세라믹에서는 Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO 및 Co₃O₄ 중 한가지 이상이 10 내지 35wt% 범위로 전도성 부여제로서 포함되거나, TiC, WC, TaC 등 중 한가지 이상이 10 내지 25wt%로 포함된다. 더 나아가, 지르코니아 세라믹의 남은 부분은 Y₂O₃, CaO, MgO, CeO₂ 등과 같은 안정화제에 의해 부분적으로 안정화된 지르코니아에 의해 구성된다. 더 나아가, 소결체 내의 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 지르코니아 양은 90% 이상으로 정하며 바람직하게는 95% 이상으로 정한다.

(구체예)

다른 휨강도, 다른 부피비저항값, 다른 빅커스 경도 및 다른 잔류 자속 밀도를 갖는, 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹에 의해 구성된 그리핑부(2)를 갖는 도 1의 그리퍼(1)는, 전도성 부여제의 함량을 변화시킴으로써 시험적으로 만들어진다. 그리고 나서 그리핑부(2)의 손상의 존재 혹은 부재, 정전기의 제거도 및 비자성을 측정한다.

이 실험에서, 각각의 그리핑부(2)에서 0.2mm의 너비 및 가장 얇은 부분에서 0.5mm의 두께를 갖는 그립된 대상물은 각 그리퍼(1)에 의해 그립된다. 이 그리핑 시에, ×표시는 그리핑부(2)의 단부 팁이 치핑(chipping)된 것을 나타낸다. ○ 표시는 그리핑부(2)의 단부 팁이 치핑되지 않은 것을 나타낸다. 그리핑부(2)의 손상의 존재 및 부존재는 이들 표시를 사용함으로써 평가된다.

정전기의 제거도에 관하여는, 1000V의 전압을 그리핑부(2)에 인가하고, 그리핑 부재(3)의 전압 및 그 강하 시간을 그리핑 부재(3)로써 측정한다. ○ 표시는, 그리핑 부재(3)의 전압치가 100V까지 감소될 때까지 강하 시간이 0.1 내지 20초 범위인 것을 나타낸다. × 표시는 이 범위를 제외한 범위를 나타낸다.

더 나아가 비자성은 진동 테스트형 자력계에 의한 잔류 자속밀도를 측정함으로써 평가한다. 이 평가에서, 비자성은 잔류 자속 밀도가 14 가우스와 같거나 그보다 작다는 것을 보여준다.

표 3은 각 그리핑부(2)를 구성하는, 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹의 조성을 보여준다. 표 4는 이들 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹의 특징과 평가된 결과를 보여준다.

상기 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹은, 3mol%의 Y₂O₃를 ZrO₂에 가함으로써 부분적으로 안정화되고, Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO, Co₃O₄, TiC, WC 및 TaC는 전도성 부여제에 사용된다. 더 나아가, 스테인레스 스틸(SUS304)은 그리핑 부재(3)의 재료로써 사용된다.

[표 3]

[표 4]

결과로써, 샘플 Nos.1 내지 7은 전도성 부여제로서 Fe₂O₃을 포함한다. 이들 샘플 Nos. 1 내지 7 가운데 샘플 No.1은 10wt%보다 작은 Fe₂O₃의 함량을 가지므로 저항값은 10⁹ Ω·cm보다 크다. 결과적으로, 전압이 소정의 값에 도달하기까지는 시간이 걸린다. 그러므로 정전기 제거효과는 얻을 수 없다.

샘플 Nos. 6 및 7은 35wt%보다 큰 Fe₂O₃의 함량을 가지며, 전체 지르코니아 양에 대해 단사정계 지르코니아를 제외한 샘플 Nos. 6 및 7의 지르코니아 양은 90%보다 작아서 휨 강도는 700MPa보다 작다. 그러므로, 그립되는 대상물이 그립될 때, 그리핑부(2)는 치핑된다. 더 나아가, 저항값은 10⁶ Ω·cm보다 작으므로, 전압은 짧은 시간 동안 소정의 값으로 감소되어 정전기는 한 번에 없어진다. 더 나아가, 샘플 Nos. 6 및 7은 Fe₂O₃의 함량이 크므로 자성이다.

이와 대조적으로, 샘플 Nos. 2 내지 5는 10 내지 35wt% 범위의 Fe₂O₃ 함량을 가지며, 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 이들 샘플 Nos. 2 내지 5의 지르코니아 양은 90%와 같거나 그보다 크므로, 이들 샘플 Nos. 2 내지 5는 비자성이며, 700MPa와 같거나 그보다 큰 높은 휨강도를 갖는다. 더 나아가, 이들 샘플 Nos. 2 내지 5는 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm 범위의 저항값을 가진다. 그러므로, 그립되는 대상물이 그립될 때, 그리핑부(2)의 치핑이 초래되지 않으며 정전기는 적절한 속도로 제거될 수 있다.

샘플 Nos. 8 내지 13에서, Cr₂O₃, NiO 및 Co₃O₄는 전도성 부여제로서 사용된다. 이들 샘플 Nos. 8 내지 13은 이들 전도성 부여제 함량 10 내지 35wt% 범위를 가지며, 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 이들 샘플 Nos. 8 내지 13의 지르코니아 양은 90%와 같거나 그보다 크다. 따라서, 이들 샘플 Nos. 8 내지 13은 700MPa와 같거나 그보다 큰 높은 휨강도와 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm 범위의 저항값을 갖는다. 그러므로 그립되는 대상물이 그립될 때, 그리핑부(2)의 치핑은 초래되지 않으며 정전기는 적절한 속도로 제거될 수 있다.

이와 대조적으로, 샘플 No. 14 내지 17은 TiC를 전도성 부여제로서 포함한다. 이들 샘플 Nos. 14 내지 17 중에 샘플 No. 14는 10wt% 미만의 TiC 함량을 가지므로 이 샘플 No. 14의 저항값은 10⁹ Ω·cm보다 크다. 따라서 이 샘플 No.14의 충분한 정전기 제거 효과는 얻을 수 없다.

샘플 No.17은 25wt%보다 큰 TiC 함량을 가지므로 이 샘플 No.17의 저항값은 10⁶ Ω·cm보다 작다. 따라서 정전기는 한번에 제거된다. 더 나아가 이 샘플 No. 17은 TiC 함량이 크기 때문에 자성이다.

이와 대조적으로, 샘플 Nos. 15 및 16은 10 내지 25wt% 범위의 TiC 함량을 가지며, 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 이들 샘플 Nos. 15 및 16의 지르코니아 양은 90%와 같거나 그보다 크다. 그러므로, 이들 샘플 Nos. 15 및 16의 휨강도는 700MPa와 같거나 그보다 크게 정해질 수 있다. 더 나아가 샘플 Nos. 15 및 16의 저항 값은 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm 범위이다. 그러므로 그립되는 대상물이 그립될 때, 그리핑부(2)의 치핑은 초래되지 않으며 정전기는 적절한 속도로 제거될 수 있다.

샘플 Nos. 18 내지 21에서, WC 및 TaC는 전도성 부여제로서 사용되며, 이들 샘플 Nos. 18 내지 21은 이들 전도성 부여제 함량 10 내지 25wt% 범위를 갖는다. 모든 지르코니아 양에 대하여 단사정계 지르코니아를 제외한 이들 샘플 Nos. 18 내지 21의 지르코니아 양은 90%와 같거나 그보다 크므로, 이들 샘플 Nos. 18 내지 21의 휨강도는 700MPa와 같거나 그보다 크게 정해지며, 각각의 샘플 Nos. 18 내지 21의 저항값은 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm 범위로 정해질 수 있다. 그러므로 그립되는 대상물이 그립될 때, 그리핑부(2)의 치핑은 초래되지 않으며 정전기는 적절한 속도로 제거될 수 있다.

결과적으로, Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO 및 Co₃O₄가 전도성 부여제로서 사용될 때, 이들 전도성 부여제의 함량은 10 내지 35wt%의 범위로 정해질 수 있다. TiC, WC 및 TaC가 전도성 부여제로서 사용되고, 이들 전도성 부여제의 함량이 10 내지 25wt%의 범위로 정해질 때, 700MPa 이상의 휨강도를 가지며, 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm의 부피비저항값을 갖는, 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹을 얻는 것이 가능하다. 만약 그리핑부(2)가 이들 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹을 이용하여 형성된다면, 각각의 그리핑부(2)의 치핑 양은 작고, 정전기는 적절한 속도로 제거될 수 있는 그리퍼(1)를 제공할 수 있다.

본 발명의 구체예를 다음에서 설명한다.

도 2에 나타난 지그(110)는 다른 형상을 갖는 관통 홀(111)을 갖는 판-형상체에 의해 구성되며, Al₂O₃-TiC-포함 세라믹 등의 기판(101)의 연마 공정에서 사용된다. 즉, 지그(110)의 상측면(112) 쪽은, 기판(101)이 지그(110)의 하측면(113)에 붙어 있는 상태로 지지된다. 도 3에 나타난 바와 같이, 회전 연마 보드(114)가 지그(110)를 향하여 밀어지고, 지그(110)가 연마될 때, 기판(101)은 상기 관통 홀(111)의 의해 탄력적으로 눌려질 수 있어서, 기판(101)의 두께는 균일하게 조정될 수 있다.

상기 지그(110)는 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm의 부피비저항 값을 갖는 비자성 세라믹에 의해 형성된다.

지그(110)는 그러한 적절한 부피비저항 값을 가지므로, 정전기는 지그(110)로부터 서서히 방전될 수 있다. 따라서, 정전기를 한 번에 방전함에 의한 대기 마찰에 의해 초래되는 방전 작용은 방지되며, 자성 헤드 상의 방전 작용의 악영향이 방지된다.

여기에서, 지그(110)의 부피 비저항값이 과도하게 작을 때, 정전기는 한번에 방전되고 방전 작용은 대기마찰에 의해 초래되므로 자성 헤드는 방전 작용에 의해 악영향을 받는다. 그러므로, 본 발명에서는, 부피비저항값을 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm의 적절한 전도성 범위로 조절하여 정전기를 서서히 방전되도록 한다. 따라서, 자성 헤드는 지그(10) 내의 방전 작용에 의해 쉽게 악영향을 받지는 않는다.

더 나아가, 만약 부피 비저항 값이 상기와 같이 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm로 정해진다면, 전도성 단락에 의해 초래되는 처리 사고는 방지될 수 있다. 더 나아가 자성 헤드 상에의 악영향은 비자성 세라믹을 사용함으로써 방지될 수 있다. 더 나아가, 지그(110)는 고경도의 세라믹에 의해 구성되어서, 히팅(hitting) 및 마모(wearing)에 의해 초래되는 지그(110)의 정밀도의 저하를 또한 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 구체예를 다음에서 설명한다.

도 4에 도시된 지그(120)는 부피비저항값이 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm이며, 홈(121)을 갖는 비자성 세라믹에 의해 형성된 판-형상체의 의해 구성된다. Al₂O₃-TiC-포함 소결체의 기판(101)은 이 홈(121) 상에 배열되며, 이 기판의 상측면으로부터 이온 밀링기(122)에 의해 처리될 수 있다.

도 5에 도시된 지그(130)는 10⁶ 내지 10⁹ Ω·cm의 부피비저항값을 갖는 비자성 세라믹에 의해 구성되며, 두 슬릿(131, 131)을 갖는다. 제조된 자성 헤드가 자성 기록장치로 내로 조립될 때, 자성 헤드를 지지하는 짐벌(gimbal)의 일부는 상기 슬릿(131, 131)에 의해 지지될 수 있다.

이들 지그(110 내지 130)를 구성하는 세라믹은 바람직하게는 상기 언급된 반도체 지르코니아 소결체를 사용함으로써 구성된다.

따라서 본 발명에서 자성 헤드를 조립하고 처리하기 위한 지그는, 자성 헤드가 조립될 때 또는 얻어진 자성 헤드가 자성 기록장치 내로 조립될 때 등의 조립 공정에서 헤드 등을 지지함에 있어서, 자성 헤드, 지그 등을 구성하는 세라믹 재료에 대하여 분쇄, 연마, 이온 밀링 등의 작동 처리에서 처리되는 대상물을 지지하기 위한 지그를 의미한다.

다음에서는 예로서 VTR용 스핀들 모터의 동력압 베어링 장치로 본 발명의 구체예를 설명할 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 슬리브(203)는 고정된 축(201)에 의해 회전가능하게 지지된다. 이 슬리브(203)에 연결된 부재는 높은 정밀도로 축(201) 주위를 회전할 수 있다.

동력압 발생 홈(201a)은, 상기 축(201) 측면 상에 헤링본(herringbone) 형상으로 형성되고, 방사상 방향의 동력압 베어링 장치가 동력압 발생 홈(201a)과 베어링 부재를 구성하는 슬리브(203)의 내주면 사이에 형성된다. 이와 대조적으로, 쓰러스트 방향의 베어링 부재(202)는 축(201)의 단부면과 반대의 위치에 배열된다. 도 7에 나타난 바와 같이, 동력압 발생 홈(202a)은 이 베어링 부재(202)의 표면 상에 소용돌이 형상으로 형성된다. 베어링 부재(202) 및 동력압 발생 홈(202a)은, 회전 시에 오일, 가스, 등과 같은 윤활액의 펌프 작용에 의해 쓰러스트 방향으로 쓰러스트 강성을 갖는 동력압 베어링 장치를 구성한다.

상기 베어링 부재(202)는 10⁵ 내지 10⁹ Ω·cm의 부피 비저항 값을 갖는 지르코니아 세라믹에 의해 형성되고, 본 발명의 동력압 베어링 장치는 이 베어링 부재(202)와 축(201)의 단부면 사이에 형성된다.

이 동력압 베어링 장치에서, 축(201)의 단부면 및 베어링 부재(202)는 서로 접촉하게 되고, 개시 및 정지 시, 그리고 저속도 회전 시에 회전되고, 플로우트되고, 고속도 회전시에는 서로 접하지 않게 된다. 정전기가 이 접촉 회전시에 야기될 때, 이 정전기는 베어링 부재(202)로부터 적절한 속도로 제거될 수 있는데, 이는 베어링 부재(202)의 부피비저항값이 10⁵ 내지 10⁹ Ω·cm 범위이기 때문이다. 상기 접촉 회전의 경우에, 지르코니아 세라믹에 의해 제조된 베어링 부재(202)는 금속 재료 등에 의해 구성된 축(201)에 대하여 우수한 미끄러짐성을 가져서 공통의 마모량이 감소될 수 있도록 된다.

더 나아가 지르코니아 세라믹에 의해 제조되는 베어링 부재(202)는 높은 강도 및 높은 파괴 인성을 가지므로, 베어링 부재(202)가 휴대용 개인 컴퓨터 등에 장착되어 베어링 부재(202)에 충격이 가해질 때에도 베어링 부재(202)의 손상 우려를 방지할 수 있다.

상기 베어링 부재(202)를 구성하는 이 지르코니아 세라믹은, 바람직하게는 상기 언급된 반도체 지르코니아 소결체를 사용하여 구성된다. 구체적으로는, 주요 성분으로서 총 ZrO₂ 및 안정화제 100 wt%에 대하여, 전도성 부여제로서 Fe, Ni, Co, Cr, Nb 및 Sn의 산화물 중 한가지 이상 15 내지 65 중량부가 지르코니아 세라믹 내에 포함된다.

본 발명의 동력압 베어링 장치는 상기 VTR의 스핀들 모터로 한정되지는 않고, FDD 장치, HDD 장치 및 LBP의 스핀들 모터와 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 동력압 베어링 장치가 상기 VTR의 스핀들 모터에 사용될 때, 스핀들 모터는 약 3000rpm의 회전수로 사용된다. 그러나, HDD 장치의 경우에는 회전수가 약 7000rpm이다. LBP의 스핀들 모터에서는 회전수가 약 20000rpm이어서 이 스핀들 모터는 매우 다양한 회전 속도로 사용되게 된다.

이 때, 축(201) 및 베어링 부재(202)는, 개시 및 정지 시에 축(201) 및 베어링 부재(202)에 부하가 가해지는 상태에서 격렬하게 미끄러진다. 그러나, 베어링 부재(202)는 우수한 내구성 및 우수한 미끄러짐성을 갖는 재료에 의해 구성되어서, 이들 부재 각각의 마모량은 감소되고, 이들 부재들은 바람직하게는 장기간 동안 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명의 와이어 결합 공구(301)의 구체예를 도시하는데, 도 8a는 와이어 결합 공구(301)의 정면도이고, 도 8b는 와이어 결합 공구(301)의 측면도이다. 도 9는 와이어 결합 공구(301)의 단부 팁부(302)를 확대하여 도시한 것으로서, 도 9a는 이 단부 팁부(302)의 정면도이고, 도 9b는 이 단부 팁부(302)의 측면도이다.

이 와이어 결합 공구(301)(이하, 결합공구라고 한다)는 본체부(305) 및 단부 팁부(302)에 의해 구성된다. 본체부(305)는 대략 원주 형상으로 형성되고, 평면상에 수직 방향으로 노치(notch)된다. 단부 팁부(302)는 본체부(305)로부터 점점 가늘어지는 형상으로 그려져 있다. 반원상 홈(304)이 단부 팁부(302)의 단부 팁면에 형성되어 있고, 이 단부 팁부(302)의 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 뻗어 있어서 와이어 W의 프레스 부착시에 압력을 증가시키도록 한다. 홈(304)은 와이어 W의 프레스 부착시에 압력을 증가시키기 위해 다양한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 10a에 도시한 바와 같이, 두 개의 홈(304)이 서로 평행하게 형성될 수 있다. 도 10b에 나타난 바와 같이, 홈(304)이 바둑판 형상으로 형성될 수도 있다. 와이어 W의 프레스 부착시에 압력을 증가시키기 위해서는 적어도 하나의 홈(304)을 형성하는 것으로 충분하다.

와이어 W가 이 결합 공구(301)에 의해 프레스되고 부착될 때, 와이어 W는 처음에는 도 11a에 나타난 바와 같이 소정의 이음 위치까지 결합공구(301)에 의해 안내된다. 도 11b에 나타난 바와 같이, 와이어 W는 소정의 이음 위치에 프레스된다. 그리고 난 후, 결합공구(301)에 의해 압력이 와이어 W에 가해지는 동안, 초음파 진동을 와이어 W에 가하여 와이어 W가 도 11c에 나타난 바와 같이 소정의 위치에 강하게 프레스되고 부착되도록 한다.

이 결합공구(301)는 상기 언급된 반도체 지르코니아 소결체에 의해 전적으로 바람직하게 형성된다. 구체적으로, 완전한 결합공구(301)는, Fe, Cr, Ni 및 Co의 산화물들 중 한 가지 이상을 전도성 부여제로서 포함하는, 소결체의 파괴 인성값이 5MPam^1/2와 같거나 그보다 크고 표면 저항값이 10⁶ 내지 10⁹Ω·cm인, 부분적으로 안정화된 지르코니아 세라믹에 의해 형성된다.

따라서, 본 발명의 결합 공구(301)에서, 홈(304)의 가장자리부분은 단부 팁면(303) 상으로 홈(304)의 처리시에, 또는 프레스 부착 반복시에, 치핑되지 않고 갈라지지 않는다. 더 나아가, 와이어 W의 노괴가 작으므로, 와이어 W는 장기간 동안 사용될 수 있다. 정전기가 생길 때는, 정전기가 서서히 제거될 수 있다.

따라서, 대기 마찰에 의해 방전이 일어나지 않으며, 전도성 단락에 의해 야기되는 처리 결함 사고가 방지될 수 있으며, 와이어 W는 비자성이기 때문에 자기적으로 하전되지 않는다.

그러므로, 본 발명의 결합공구(301)가 MR 헤드 및 GMR 헤드를 가질 때까지 자성 원반의 제조 공정시에 사용될 때, 결합공구(301)는 이들 헤드의 자기 저항 소자들에게 악영향을 미치지 않으며, 와이어 W는 소정의 이음 위치에서 강하게 프레스되고 부착될 수 있다. 더 나아가 결합공구(301)의 홈 무늬는 와이어 W의 프레스 부착면으로 전이되어서 훌륭한 마무리면이 형성되게 된다.

도 12는 본 발명 내의 기판에 대한 지지 부재의 한 예로서 스페이서(401,405)를 도시하는 사시도이다. 링-형상체(402, 406)는 전도성을 갖는 지르코니아 세라믹에 의해 구성된다. 링-형상체(402,406)의 상측면 및 하측면 각각은, 접촉면(402a,406a)이 자기 원반 기판 및 자기 헤드를 지지하기 위한 기판과 접촉하도록 된다. 이 접촉면(402a,406a)은 3㎛ 이하의 평면도, 2.0㎛ 이하의 중앙선 평균 조도(Ra), 3㎛ 이하의 평행도를 가지도록 정한다. 챔퍼링된 부분(402b,406b)은 접촉면(402a,406a) 상의 내부 또는 외부 가장자리 각각에서 가늘어지는 형상으로 형성된다. 스페이서(401,405)의 크기는 사용 부분에 따라서 다르다. 예를 들어, 자기 원반 기판을 소정의 거리에서 지지하기 위한 스페이서(401)는 6 내지 40mm의 외경, 3 내지 30mm의 내경, 그리고 0.3 내지 6mm의 두께를 갖는다. 소정의 거리에서 자기 헤드를 지지하기 위한 기판을 지지하기 위한 스페이서(405)는 3 내지 20mm의 외경, 3 내지 12mm의 외경, 그리고 0.3 내지 3mm의 두께를 갖는다. 상기 챔퍼링된 부분(402b,406b)의 형상은 가늘어지는 형상으로 제한되지 않으며, 휘어진 형상으로 될 수도 있다.

도 13은 본 발명 내에서 기판에 대한 지지 부재의 또다른 예로서 클램프(403)를 도시하는 사시도이다. 클램프(403)는 전도성을 갖는 지르코니아 세라믹에 의해 형성되는 원반-형상체(404)에 의해 구성된다. 이 도면에서, 원반-형상체(404)의 상측면 쪽은 접촉면(404a)이 자기 원반 기판에 접촉하도록 된다. 이 접촉면(404a)은 3㎛이하의 평면도, 2.0㎛ 이하의 중앙선 평면 조도(Ra)를 가지므로, 접촉면(404a)은 평탄한 면으로 된다. 예시되지 않은 허브의 단부 팁과 맞물림된 오목부(404c)는 상기 접촉면(404a)의 중앙에서 형성된다. 챔퍼링 된 부분(404b)은 접촉면(404a) 상의 내부 및 외부 가장자리 각각에서 가늘어지는 형상으로 형성된다. 클램프(403)는 6 내지 40mm의 외경, 3 내지 30mm의 내경, 0.3 내지 30mm의 두께를 갖는다. 상기 챔퍼링된 부분(402b,406b)의 형상은 가늘어지는 형상으로 제한되지 않으며, 휘어진 형상으로 될 수도 있다.

도 14는 스페이서(401,405), 클램프(403) 등의 지지 부재를 사용하는 자기 기록장치를 도시한다. 이 도면에서, 다른 예와 같은 부분은 같은 참고 번호로 가리킨다.

이 자기 기록장치는 원반 구획(420)과 헤드 구획(430)에 의해 구성된다. 원반 구획(420)에서, 복수의 자기 원판 기판(425) 및 복수의 스페이서(401)는, 금속에 의해 형성되고 회전 축(423)에 고정된 허브로 교대로 삽입되고, 클램프(422)에 의해 프레스되고, 나사(431)를 조임으로써 서로에게 고정된다. 헤드 구획(430)에는, 자기 헤드(426) 및 스페이서(428)를 지지하기 위한 복수의 기판(427)을 번갈아 배열한다. 자기 헤드(426)는 이들 기판(427)에 각각 장착되고, 이들 기판(427)은 헤드 캐리어라고 불린다. 헤드 구획(430)의 양 단부는 캐리어 암(arm)이라고 불리는 고정 부재(429)에 의해 고정된다. 원반 구획(420)의 자성 원반 기판(405)은 유리 및 사파이어 기판 각각의 표면상에 형성되는 자기막을 사용하여 구성된다. 자기 원반 기판(405)은 또한 알루미나 등과 같은 세라믹 기판 상의 유리층을 형성함으로써, 그리고 이 유리층 상에 자기막을 형성함으로써 구성될 수 있다. 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427) 및 헤드 구획(430) 내의 고정 부재(429)는 알루미늄에 의해 형성된다.

각각의 자기 원반 기판(425)이 회전축(423)을 회전함으로써 회전되는 상태에서, 각 자기 헤드(426)는 자기 헤드(426)가 비 접촉 상태에서 자기 원반 기판(425) 상에서 플로트되는 동안 움직인다.

본 발명에 따르면, 스페이서(401,405), 클램프(403) 등과 같은 지지 부재는 높은 강도와 높은 파괴 인성을 갖는 지르코니아 세라믹에 의해 구성되어서, 홀딩부재는 조여질 때나 고정될 때 변형되지 않는다. 더 나아가, 접촉면(402a,406a,404a)은 평면이고 매끄러우므로, 자기 원반 기판(425) 및 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427)은 극히 높은 정밀도로 지지될 수 있다. 높은 속도로 회전할 때 원반 구획(420)에서 열이 발생할 우려가 있다. 그러나, 스페이서(401), 클램프(403) 및 자기 원반 기판(425)은 작은 열팽창계수를 가지며, 이들 부재들 사이의 열 팽창의 차이는 작으므로 자기 원반 기판(425)은 그와 같이 높은 정밀도로 지지될 수 있다. 더 나아가, 헤드 구획(430)의 스페이서(405)는 또한 세라믹에 의해 형성될 수 있어서, 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427) 또한 높은 정밀도로 지지될 수 있다. 그러므로, 자기 원반 기판(425)에 대한 자기 헤드(426)의 플로팅 양은 극히 감소될 수 있어서 기록 밀도가 개선될 수 있다.

스페이서(401,405), 클램프(403) 등과 같은 지지 부재를 구성하는 지르코니아 세라믹은 전도성을 가져서, 자기 원반 기판(425) 및 자기 헤드(426)가 하전 될 때에도 정전기는 제거될 수 있다. 그러므로, 기록 내용물이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가 지르코니아 세라믹은 세라믹들 중에서 작은 보이드와 높은 파괴 인성을 가지므로, 외부 및 내부 가장자리에 형성되는 챔퍼링부(402b,406b,404b)의 챔퍼링 양은 감소될 수 있다. 그러므로, 자기 원반 기판(425)과 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427)의 접촉 면적비는 증가될 수 있어서, 자기 원반 기판(425)과 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427) 각각의 뒤틀림을 억제할 수 있다. 더 나아가 자기 원반 기판(425)이 조여지고 고정될 때, 그리고 충격이 자기 원반 기판(425)에 가해질 때, 자기 원반 기판(425) 상에 그레인이나 연삭 폐기물이 거의 떨어지지 않는다. 따라서, MR 헤드, GMR 헤드 등과 같은 자기 저항 소자가 자기 헤드(426)로서 사용될 때, 자기 헤드(426) 상의 자기 필름 및 자기 원반 기판(425)이 손상되어서 신뢰도 있는 자기 기억장치가 제공될 수 있다.

도 14의 자기 기억장치에서는, 예로서, 최상측부의 자기 원반 기판(425)이 클램프(403)에 의해 지지된다. 그러나, 최상측부의 자기 원반 기판(425)은 스페이서(401)를 통하여 클램프(403)에 의해 지지될 수 있다. 더 나아가, 도 14에서는, 예로서, 최하측부의 자기 원반 기판(425)이 스페이서(401)을 통하어 허브(424)에 의해 지지되어 있다. 그러나, 최하측부의 자기 원반 기판(425)은 허브(424)에 의해 직접 지지될 수 있다. 이 경우에, 허브(424)는 전도성을 갖는 세라믹에 의해 형성될 수 있다. 도 14의 자기 기억장치에서는, 예로서, 자기 원반 기판(425)을 지지하기 위한 스페이서(401) 및 클램프(403), 그리고 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427)을 지지하기 위한 스페이서(403)는 각각 전도성 지르코니아 세라믹에 의해 형성된다. 그러나, 예를 들어, 자기 원반 기판(425)을 지지하기 위한 스페이서(401) 및 클램프(403)만, 또는 자기 헤드를 지지하기 위한 기판(427)을 지지하기 위한 스페이서(403)만 전도성 지르코니아 세라믹에 의해 형성될 수도 있다.

상기 스페이서(401,405) 및 클램프(403) 등과 같은 지지부재는 바람직하게는 상기 언급된 반도체 지르코니아 소결체에 의해 형성된다. 구체적으로, 반도체 지르코니아 소결체는 주요 성분으로서 바람직하게는 지르코니아(ZrO₂)를 가지며, Fe, Co, Ni 및 Cr의 산화물들 중 한가지 이상을 전도성부여제로서 10 내지 50 wt% 범위로 포함하며, 지르코니아 세라믹의 파괴 인성값(K_1C) 5.0MPam^1/2 이상을 가지며, 부피비저항값 10⁹ Ω·cm 이하를 갖는다.

Claims (8)

1. 안정화제를 포함하는 ZrO₂ 60 내지 90 wt%와 전도성 부여제로서 10 내지 40 wt%의 Fe, Co, Ni, 및 Cr의 산화물들 중 한가지 이상에 의해 구성되며, 10⁶ 내지 10⁹Ω·cm의 부피 비저항 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 지르코니아 소결체.
2. 10⁵ 내지 10⁹Ω·cm의 부피비저항값을 갖는 반도체 지르코니아 소결체에 의해 구성되는 정전기 제거 부재.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 반도체 지르코니아 소결체는 안정화제를 포함하는 ZrO₂ 60 내지 90wt%, 그리고 전도성 부여제로서 10 내지 40wt%의 Fe,Co, Ni, 및 Cr의 산화물들 중 한가지 이상에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 제거 부재는 그리퍼에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 제거 부재는 자기 헤드의 조립 공정 및 가공시에 처리되는 대상물을 지지하는데에 사용되는 지그에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 제거 부재는 동력압 베어링을 형성하는 베어링 부재 및 축으로 구성되며, 동력압 발생 홈은 정전기 제거 부재의 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 제거 부재는 그것의 단부 팁면에 와이어를 프레스하거나 부착하기 위한 와이어 결합 공구에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 정전기 제거 부재는, 자기 원반 기판 및 소정의 거리에서 자기 헤드를 지지하기 위한 기판을 지지하기 위한 기판 지지 부재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 정전기 제거 부재.