(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被挟持体と接する挟持部を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６〜１０９Ω・ｃｍであり、導電性付与剤としてＦｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４のうち一種以上を１０〜３５重量％の範囲で含有する部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成したことを特徴とする挟持具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも被挾持物体を挾持する挾持部が、静電気除去効果を有する非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスからなるピンセットの如き挾持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挟持物体を取り扱うピンセットの如き挾持具は、被挾持物体と接する挾持部を含む挾持具全体を、ステンレスなどの金属や塩化ビニールなどの合成樹脂により形成したものがあった。
【０００３】
しかしながら、金属製の挾持具は、導電性が高すぎるために導通短絡による取り扱い事故不良や金属打痕による異物が被挾持物体に付着したり、混入する恐れがあり、さらには磁気を帯び易いため、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挟持物体に悪影響を与えるといった問題があり、合成樹脂製の挾持具においては、耐熱性、耐食性、耐摩耗性が低いといった問題があった。
【０００４】
これらに対し、本件出願人は挾持具を、優れた耐熱性、耐食性、耐摩耗性を有する高強度の部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成することを提案している（特公平４−４５３００号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】
ところで、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挟持物体を取り扱う挾持具においては、被挾持物体が静電気により悪影響を受ける恐れがあることから、静電気を逃がすために適度な導電性を有する材質により形成することが要求されているが、通常、部分安定化ジルコニアセラミックスは絶縁材料であるために導通短絡による不具合は解消できる反面、静電気を逃がし難いといった問題点があった。
【０００６】
そこで、本件出願人は、静電気を容易に除去できるようにするために、部分安定化ジルコニアセラミックスからなる挾持具の表面に１０２  〜１０６  Ω・ｃｍ程度の体積固有抵抗を有する導電性膜を被覆したものを提案している（実公平５−２３０３号公報参照）。
【０００７】
しかしながら、このような挾持具は、導電性膜の体積固有抵抗が１０２  〜１０６  Ω・ｃｍ程度と低すぎ、静電気が一気に除去されることから、大気摩擦による超高電圧の放電作用を起こすことがあり、その結果、挾持した半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挾持物体に悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、少なくとも被挟持物体と接する挟持部を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６〜１０９Ω・ｃｍであり、導電性付与剤としてＦｅ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｏ３Ｏ４のうち一種以上を１０〜３５重量％の範囲で含有する部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る挾持具１の一実施形態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、先端が鋭利に尖った一対の挾持部２を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値（以下、抵抗値と称す。）が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成し、後端部を互いに接合した弾性材料からなる一対の握り部材３の先端にそれぞれネジ４でもって接合したものである。なお、図１に示す挾持具１では、挾持部２と握り部材３とをネジ４により接合した例を示したが、導電性接着剤により接合しても良く、さらには挾持部２に係合凸部を、握り部材３に係合凹部をそれぞれ形成し、両者の凸部と凹部を係合させて固定したものでも良い。また、握り部材３には、金属等からなる細長い板状体をＵ字状やＶ字状に折り曲げて形成したものを用いることもできる。
【００１１】
そして、この挟持具１により被挟持物体（不図示）を挟持するには、人の手で握り部材３に押圧力を加えれば、各握り部材３がそれぞれ弾性変形し、その先端に各々固定された挾持部２でもって被挾持物体を挾持するようになっている。
【００１２】
ところで、挾持部２を構成する部分安定化ジルコニアセラミックスの曲げ強度を７００ＭＰａ以上とするのは、被挾持物体を挾持するごとに大きな曲げ応力が加わるからであり、特に、挾持部２の形状が図１に示すような鋭利に尖ったものであると、曲げ強度が７００ＭＰａ未満では曲げ応力に屈して破損するからである。
【００１３】
また、部分安定化ジルコニアセラミックスの抵抗値を１０６  〜１０９  Ω・ｃｍとしたのは、抵抗値が１０９  Ω・ｃｍより大きいと、絶縁性が高いために静電気除去効果が得られないからであり、逆に、抵抗値が１０６  Ω・ｃｍより小さくなると、挾持部２に溜まった静電気が一気に逃げるため、大気摩擦による放電作用の発生を防ぐことができないからである。
【００１４】
従って、抵抗値を１０６  〜１０９  Ω・ｃｍと適度な導電性を持たせることで、静電気を徐々に逃がすことができ、導通短絡による取り扱い事故不良を生じることなく静電気を除去することができる。
【００１５】
さらに、上記部分安定化ジルコニアセラミックスは非磁性としてあるため、磁気を帯びることがなく、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挾持物体を挾持したとしてもこれらに悪影響を与えることがない。
【００１６】
このような曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６〜１０９Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスとしては、導電性付与剤として、Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４のうち一種以上を１０〜３５重量％の範囲で含有し、残部がＹ２Ｏ３，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＣｅＯ２等の安定化剤により部分安定化されたジルコニアからなり、焼結体中における全ジルコニア量に対し、単斜晶以外のジルコニア量が９０％以上、好ましくは９５％以上であるものが良い。
【００１７】
即ち、ジルコニアの結晶状態には立方晶、正方晶、単斜晶の３つの状態があり、特に正方晶ジルコニアは外部応力に対し、応力誘軌変態を受けて単斜晶ジルコニアに相変態し、この時に生じる体積膨張によって単斜晶ジルコニアの周囲に微小なマイクロクラックを形成して外部応力の進行を阻止できるため、ジルコニアセラミックスの強度を高めることができるのであるが、単斜晶以外のジルコニア量が９０％未満であると、導電性付与剤を含有することによる強度劣化により、曲げ強度を７００ＭＰａ以上とすることができないからである。
【００１８】
なお、ジルコニアの平均結晶粒子径が０．５μｍより大きくなると、曲げ強度や硬度等の機械的特性が大きく低下し、逆に０．２μｍ未満とすることは製造上難しい。従って、ジルコニアの平均結晶粒子径は０．２〜０．５μｍとすることが良い。
【００１９】
また、導電性付与剤として、Ｆｅ２  Ｏ３  、Ｃｒ２  Ｏ３  、ＮｉＯ、Ｃｏ３  Ｏ４  のうち一種以上を用いた場合において、これら導電性付与剤の含有量を１０〜３５重量％としたのは、１０重量％未満では抵抗値を下げる効果が小さく、１０９  Ω・ｃｍ以下とすることができないからであり、逆に、３５重量％より多くなると、挾持具１として要求される曲げ強度７００ＭＰａ以上を満足することができず、また、抵抗値が１０６  Ω・ｃｍ未満となり、さらには磁性を生じる恐れがあるからである。
【００２１】
なお、これら導電性付与剤の平均結晶粒子径が大き過ぎると部分安定化ジルコニアセラミックスの曲げ強度や硬度等の機械的特性が低下するため、５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下とすることが良い。
【００２２】
さらに、上記ジルコニア及び導電性付与剤以外に、焼成温度抑制剤を３重量％以下の範囲で含有させても良い。焼成温度抑制剤としては、導電性付与剤に、Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４を用いる場合、Ｃａ，Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃなどの酸化物を含有すれば良い。
【００２３】
これらの焼成温度抑制剤を３重量％以下の範囲で含有させれば、焼成温度を下げてジルコニア及び導電性付与剤の粒成長を抑えることができるため、曲げ強度や硬度等の機械的特性を高めることができる。
【００２４】
なお、上記曲げ強度は、ＪＩＳ−Ｒ１６０１に基づくものであり、挟持部２より測定する場合は、所定の形状に切断した試験片で３点曲げ試験により測定する。この時、ＪＩＳで規定する寸法の試験片が得られない場合は、ワイブル係数と有効体積を加味した公知の手法によりＪＩＳに規定する試験片での曲げ強度に換算すれば良い。
【００２５】
また、体積固有抵抗値については、ＪＩＳ−Ｃ２１４１に規定する超絶縁抵抗計により測定すれば良く、さらに非磁性であるか否かについては、振動試料型磁力計により残留磁束密度を測定し、１４ガウス以下であったものを非磁性と評価してある。
【００２６】
一方、握り部材３を構成する材質としては、挟持部２に溜まっている静電気を逃がし易くするために、挟持部２を構成する部分安定化ジルコニアセラミックスの抵抗値より小さい抵抗値を持ったものが良く、好ましくは１０Ω・ｃｍ以下の抵抗値を有するものが良い。具体的には、ステンレス、アルミニウム合金、黄銅等の金属により形成すれば良い。
【００２７】
次に、図１に示す挾持具１の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、挾持部２を作製するために、ＺｒＯ２  粉末に対し、安定化剤としてＹ２  Ｏ３  、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２  を所定の範囲で添加する。例えば、Ｙ２  Ｏ３  についてはＺｒＯ２  に対し３〜９ｍｏｌ％の範囲で、ＣａＯについてはＺｒＯ２  に対し８〜１２ｍｏｌ％の範囲で、ＭｇＯについてはＺｒＯ２  に対し１６〜２６ｍｏｌ％の範囲で、ＣｅＯ２  については１０〜１６ｍｏｌ％の範囲でそれぞれ添加すれば良く、これらの範囲で添加すれば部分安定化ジルコニアとすることができる。
【００２９】
さらに、導電性付与剤として、Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４のうち一種以上を用いる時には１０〜３５重量％添加する。なお、焼成温度を下げるため、Ｃａ，Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｓｃなどの酸化物を３重量％以下の範囲で添加しても良い。
【００３０】
そして、これらの粉末を調合し、一軸加圧成形法や射出成形法等の公知のセラミック成形法にて所定の成形する。
【００３１】
次に、得られた成形体を焼成するのであるが、導電性付与剤に、Ｆｅ２  Ｏ３  、Ｃｒ２  Ｏ３  、ＮｉＯ、Ｃｏ３  Ｏ４  を添加したものにおいては、酸化雰囲気中にて１４５０〜１５５０℃の温度で１〜数時間焼成すれば良く、さらに焼成温度抑制剤を添加したものにおいては、酸化雰囲気中にて１３５０〜１４５０℃の温度で１〜数時間焼成すれば良い。
【００３３】
このような条件にて焼成すれば、焼結体中における全ジルコニア量に対する単斜晶以外のジルコニア量を９０％以上とすることができ、曲げ強度７００ＭＰａ以上を有する部分安定化ジルコニアセラミックスとすることができる。
【００３４】
しかるのち、得られたジルコニアセラミックスを必要に応じて適宜研削や研磨加工を施して先端が鋭利に尖った挟持部２を製作する。
【００３５】
そして、この挟持部２をステンレス、アルミニウム合金、黄銅といった金属からなる一対の握り部材３の先端にネジ４でもってそれぞれ螺合固定することにより製作することができる。
【００３６】
なお、安定化剤は粉末として添加する以外に、予め共沈法などによりＺｒＯ２  粉末中に所定の範囲で固溶させておき、このＺｒＯ２  粉末と導電性付与剤とを混合して製造することもできる。
【００３７】
次に、本発明の他の実施形態を図２及び図３に説明する。
【００３８】
図２の挾持具１１は、挾持部と握り部材とを一体的に形成した一対の挟持部材１２を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成し、これら一対の挟持部材１２の末端部を当接させ、セラミックスからなる固定部材１３の凹部１３ａ内に挿入し、導電性接着剤により接着固定したものであり、挟持部材１２の中央付近を手で押圧することにより、部分安定化ジルコニアセラミックスからなる挟持部材１２が弾性変形し、先端部で被挾持物体（不図示）を挾持するようになっている。
【００３９】
図３の挾持具２１は、挾持部と握り部材とを一体的に形成した一対の挟持部材２２を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成し、これら一対の挟持部材２２の末端部を樹脂などの弾性材料からなる固定部材２３に挿入固定したものであり、挟持部材２２の中央付近を手で押圧することにより、固定部材２３及び挟持部材２２が弾性変形し、挟持部材２２の先端部で被挾持物体（不図示）を挾持するようになっている。
【００４０】
これらの挾持具１１，２１は、いずれも被挾持物体と接する挟持部材１２，２２が、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスからなるため、被挾持物体を繰り返し挟持したとしても破損することがなく、また、静電気を徐々に逃がすことができるため、大気との摩擦による放電や短絡事故等を生じることがない。
【００４１】
しかも、非磁性であることから、磁気を帯びることもないため、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品等の被挾持物体を挾持したとしてもこれらに悪影響を及ぼすこともない。
【００４２】
なお、本発明は、図１〜図３に示した実施形態のもののみに限定されるものではなく、少なくとも被挾持物体と接する挟持部が、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである非磁性の部分安定化ジルコニアセラミックスにより形成されたものであれば良い。
【００４３】
（実施例）
ここで、導電性付与剤の含有量を変化させ、曲げ強度、体積固有抵抗値、ビッカース硬度、残留磁束密度を異ならせた部分安定化ジルコニアセラミックスからなる挟持部２を備えた図１の挟持具１を試作し、挟持部２の破損の有無、静電気の除去度合い、及び非磁性であるかどうかを測定した。
【００４４】
本実験では、各挟持部２において最も薄い部分の厚み幅を０．２ｍｍとし、肉厚０．５ｍｍの被挟持物体を各挟持具１により挟持した時に挟持部２の先端が欠けたものを×、欠けなかったものを○として破損の有無を評価した。
【００４５】
また、静電気の除去度合いについては、挟持部２に１０００Ｖの電圧を印加し、握り部材３で電圧とその降下時間を測定し、握り部材３での電圧値が１００Ｖとなるまでの降下時間が０．１〜２０秒の間にあるものを○、それ以外のものを×として評価した。
【００４６】
さらに、非磁性であるかどうかは、振動試料型磁力計により残留磁束密度を測定し、１４ガウス以下であったものを非磁性として評価した。
【００４７】
各挟持部２を構成する部分安定化ジルコニアセラミックスの組成は表１に、上記部分安定化ジルコニアセラミックスの特性及び結果は表２にそれぞれ示す通りである。
【００４８】なお、上記部分安定化ジルコニアセラミックスは、いずれもＺｒＯ２に対しＹ２Ｏ３を３ｍｏｌ％添加して部分安定化したものであり、導電性付与剤には、Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４を使用した。
【００４９】
また、握り部材３の材質にはステンレス（ＳＵＳ３０４）を使用した。
【００５０】
【表１】
0003634939.tif 000002
【００５１】
【表２】
0003634939.tif 000003
【００５２】
この結果、まず、試料Ｎｏ．１〜７は導電性付与剤としてＦｅ２  Ｏ３  を含有したものであるが、このうち試料Ｎｏ．１は、Ｆｅ２  Ｏ３  の含有量が１０重量％未満であるために抵抗値が１０９  Ω・ｃｍより大きく、その結果、電圧が所定値になるまでに時間がかかり、静電気除去効果が得られなかった。
【００５３】
また、試料Ｎｏ．６，７は、Ｆｅ２  Ｏ３  の含有量が３５重量％より多く、単斜晶以外のジルコニア量が全ジルコニア量に対して９０％未満であるために曲げ強度が７００ＭＰａ未満であった。その為、被挾持物体を挾持すると挾持部２に欠けが発生し、さらに抵抗値が１０６  Ω・ｃｍより小さいことから短時間で電圧が所定値にまで降下し、静電気が一気に逃げることが判った。しかも、Ｆｅ２  Ｏ３  の含有量が多いために磁性を有していた。
【００５４】
これに対し、試料Ｎｏ．２〜５は、Ｆｅ２  Ｏ３  の含有量が１０〜３５重量％の範囲にあり、単斜晶以外のジルコニア量が全ジルコニア量に対して９０％以上であるため、非磁性で曲げ強度がいずれも７００ＭＰａ以上と高く、また、抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍの範囲にあるため、被挾持物体を挾持しても挾持部２に欠けは見られず、また、適度なスピードで静電気を除去できることが判った。
【００５５】
また、試料Ｎｏ．８〜１３は、導電性付与剤に、Ｃｒ２  Ｏ３  、ＮｉＯ、Ｃｏ３  Ｏ４  をそれぞ用いたものであるが、いずれもその含有量が１０〜３５重量％の範囲にあり、単斜晶以外のジルコニア量が全ジルコニア量に対して９０％以上であるため、曲げ強度がいずれも７００ＭＰａ以上と高く、また、抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍの範囲にあった。その為、被挾持物体を挾持しても挾持部２に欠けは見られず、また、適度なスピードで静電気を除去することができた。
【００６０】
この結果、導電性付与剤として、Ｆｅ２Ｏ３，Ｃｒ２Ｏ３，ＮｉＯ，Ｃｏ３Ｏ４を用いる場合、その含有量を１０〜３５重量％とすれば、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値１０６〜１０９Ω・ｃｍである部分安定化ジルコニアセラミックスを得ることができ、この部分安定化ジルコニアセラミックスを用いて挾持部２を形成すれば、欠けが少なくかつ適度なスピードで静電気を除去することが可能な挾持具１を提供できることが判る。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、挾持具の少なくとも被挟持物体と接する挾持部を、曲げ強度７００ＭＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０６  〜１０９  Ω・ｃｍである部分安定化ジルコニアセラミックスで形成したことにより、被挟持物体を繰り返し挾持したとしても挾持部を破損することがなく、長期間にわたって使用することができるとともに、静電気を徐々に逃がすことができるため、導通短絡による取り扱い不良事故を生じることなく、静電気を逃がすことができる。しかも、非磁性であることから、磁気を帯びるとがないため、半導体装置やＭＲヘッド等の部品、あるいは電子部品などの被挟持物体を挾持したとしても悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る挟持具の一実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係る挟持具の他の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る挟持具の他の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・挾持具、  ２・・・挾持部、  ３・・・握り部材、  ４・・・ネジ、
１１・・・挾持具、  １２・・・挾持部材、  １３・・・固定部材、
２１・・・挾持具、  ２２・・・挾持部材、  ２３・・・固定部材
【図１】
0003634939.tif 000004
【図２】
0003634939.tif 000005
【図３】
0003634939.tif 000006