JP2004095831A - 吸着パッド、吸引治具、及び吸着パッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】強度を確保するとともに、高い通気性を得る。
【解決手段】吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具１における吸着面Ｆに用いられる吸着パッド３のパッド本体６を、微細粒子が焼結されてなり、吸着面Ｆをなす面から冶具本体２内側を向く面まで通じる空隙を有する多孔質焼結体によって構成する。パッド本体６を、その吸着面Ｆ側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された緻密層１１と、冶具本体２の開口部２ａに向けられる側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層１２とを有する構成とする。
【選択図】 図１
【解決手段】吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具１における吸着面Ｆに用いられる吸着パッド３のパッド本体６を、微細粒子が焼結されてなり、吸着面Ｆをなす面から冶具本体２内側を向く面まで通じる空隙を有する多孔質焼結体によって構成する。パッド本体６を、その吸着面Ｆ側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された緻密層１１と、冶具本体２の開口部２ａに向けられる側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層１２とを有する構成とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子部品や粉末成形体のグリーンシートを吸引して搬送したり、シリコンウエハーを吸引で固定して研磨加工するための吸引治具の吸着面に用いられる吸着パッド、これを用いる吸引冶具、及び吸着パッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の吸着パッドの一例としては、特開２００２−３８２０２号公報に開示されているような多孔質ステンレス焼結体がよく用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−３８２０２号公報には、粒径が１００μｍから９００μｍ程度のステンレス鋼の球状粉末と不規則形状粉末とを混合してプレス成形・焼結することによって多孔質ステンレス焼結体を製造する技術が開示されているが、その製造方法上、この多孔質ステンレス焼結体は、ステンレスの粉末同士が接合することでこれら粉末同士の間に空隙を有する多孔質の構造を維持している、つまり、空隙が三次元網目構造となっているので、高い空隙率のものを製造することができず、十分な通気性が得られない（高い吸引力が得られない）のであり、また、空隙の寸法を制御することが困難であるので、所望の特性を得ることは困難であった。
また、ステンレスは比較的柔らかい材料であるため、このような多孔質ステンレス焼結体からなる吸着パッドにおいて、空隙率を高くすると十分な耐摩耗性を確保することができず、寿命が短かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような問題点を解決すべく種々検討した結果、微細粒子が焼結されて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された構成の緻密層と、図１に示すような、微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層とを有する多孔質焼結体によって吸着パッドを構成すればよいことを見い出した。
【０００５】
ここで、前記の三次元網目構造をなす高空隙率層は、粉末冶金法による例えば金属材料の製造工程において、スラリー状混合原料に、結合剤、界面活性剤、発泡剤などを添加して発泡させて得られた三次元網目構造の多孔質成形体を焼結することで製造されるから、多孔質成形体の製造条件を適宜調整することによって、空隙率や空隙の寸法を容易に所望の値に設定できるようになっている。
【０００６】
このような構成の多孔質焼結体からなる吸着パッドは、緻密層が吸着面をなすようにして吸引冶具の冶具本体に装着される。この吸着パッドにおいて、高空隙率層は、中実の骨格を有するがゆえに高い強度を呈するので、高い空隙率を設定することが可能となって、通気性が十分に確保される。
一方、吸着面をなす緻密層は、微細粒子が密に配置されているために、強度及び耐磨耗性が高く耐久性に優れており、またセラミックスのグリーンシートのような軟物質を吸着するときであっても、その表面に凹凸を生じさせることがない。
さらに、緻密層は高空隙率層によって支持されているので、その厚みを薄くすることができる。これによって吸着時に緻密層において空気の通過する距離が低減されて緻密層を通じた吸気の圧力損失が低減されるので、緻密層においても十分な通気性が確保される。
【０００７】
本発明は、上記のような知見に基づいてなされたものであり、
吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具の吸着面に用いられる吸着パッドであって、パッド本体は、微細粒子が焼結されてなる多孔質焼結体とされ、パッド本体は、吸着面側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された緻密層と、吸引冶具側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層とを有していることを特徴とするものである。
ここで、緻密層の空隙率は３２％から５０％の範囲内、高空隙率層の空隙率は４０％から９０％の範囲内とされることが好ましい。
また、緻密層の空隙の平均寸法は１μｍから３０μｍの範囲内、高空隙率層の空隙の平均寸法は３０μｍから５００μｍの範囲内に設定されることが望ましい。
また、緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下、高空隙率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とされることが好ましい。
また、パッド本体において、少なくとも緻密層をなす微細粒子が超硬合金あるいはサーメットからなることが好ましい。
【０００８】
次に、本発明において、緻密層及び高空隙率層の空隙率、空隙の平均寸法、厚みを上記の範囲内に設定することが好ましい理由、及び上記の多孔質焼結体のうち少なくとも緻密層を構成する微細粒子の材質が超硬合金あるいはサーメットであることが好ましい理由とを説明する。
【０００９】
（１）空隙率
吸着パッドの吸着面をなす緻密層の空隙率は、強い吸引力を要する場合には高めに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えたくない場合には低めに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙率が３２体積％未満になると、通気性が部分的に不十分となって、十分な吸引力を確保することができなくなる可能性がある。一方、空隙率が５０体積％を超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。このため、緻密層の空隙率は、３２体積％から５０体積％の範囲内に設定されるのが好ましく、４０体積％から４９体積％の範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１０】
高空隙率層の空隙率も、強い吸引力を要する場合には高めに設定されるが、この空隙率が４０体積％未満になると、通気性が部分的に不十分となって、十分な吸引力を確保することができなくなる可能性がある。一方、空隙率が９０体積％を超えると、三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。このため、高空隙率層の空隙率は４０体積％から９０体積％の範囲内に設定されることが好ましく、６０体積％から８０体積％の範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１１】
（２）空隙の平均寸法
緻密層の空隙の平均寸法は、上記の空隙率と同様に、強い吸引力を要する場合には大きめに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えたくない場合には細かめに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙の平均寸法が１μｍ未満になると、通気性の確保が部分的に困難となって、十分な吸引力を確保することができなくなったり、ほこり等によって目詰まりを起こしやすくなる可能性がある。一方、空隙の平均寸法が３０μｍを越えて大きくなると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。このことから、緻密層の空隙の平均寸法は１μｍから３０μｍの範囲内に設定されることが好ましく、２μｍから２０μｍの範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１２】
高空隙層の空隙の平均寸法も、強い吸引力を要する場合には大きめに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙の平均寸法が３０μｍ未満になると、通気性の確保が部分的に困難となって、十分な吸引力を確保することが困難となる可能性がある。一方、空隙の平均寸法が５００μｍを超えて大きくなると、三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。このことから、高空隙率層の空隙の平均寸法は３０μｍから５００μｍの範囲内に設定されることが好ましく、５０μｍから３００μｍの範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１３】
（３）緻密層、高空隙率層の厚み
緻密層の厚みＤ１は、強い吸引力を要する場合には薄く設定し、強度及び耐久性を要する場合には厚くするなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この厚みＤ１が５００μｍよりも大きいと、吸着時に緻密層において空気の通過する距離が長くなって緻密層を通じた吸気の圧力損失が大きくなるので、緻密層においても十分な通気性を確保するためには、その厚みＤ１は５００μｍ以下に設定されることが好ましく、２００μｍ以下に設定されることがより好ましい。
なお、緻密層は、その強度を確保するため、その厚みＤ１は、５０μｍ以上確保することが好ましい。
【００１４】
高空隙率層の厚みＤ２も、強い吸引力を要する場合には薄く設定し、強度及び耐久性を要する場合には厚くするなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この厚みＤ２が１０００μｍよりも大きいと、吸着時に高空隙率層において空気の通過する距離が長くなって高空隙率層を通じた吸気の圧力損失が大きくなるので、高空隙率層において十分な通気性を確保するためには、その厚みＤ２は１０００μｍ以下に設定されることが好ましく、８００μｍ以下に設定されることがより好ましい。
なお、高空隙率層は、その強度を確保するため、その厚みＤ２は、３００μｍ以上確保することが好ましい。
【００１５】
（４）多孔質焼結体の材質
超硬合金やサーメットは、硬質材料の中でも耐摩耗性が高く、また、原料粉末（微細粒子）として粒径の細かいものが得られるので、発泡による成形時に空隙率、空隙の寸法を制御しやすいなどの理由から、これらの硬質材料が選択されている。
本発明の吸着パッド用の超硬合金の一例としては、炭化タングステン（ＷＣ）を主体とした硬質相をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属で結合したものや、必要に応じて炭化チタン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、クロム（Ｃｒ）などを添加した従来より知られているものが挙げられ、本発明の吸着パッド用のサーメットの一例としては、ＴｉＣやＴｉＣＮを主体とし、必要に応じてＷＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃなどを含む硬質相をＮｉ、Ｃｏなどの金属で結合した従来より知られているものが挙げられる。
なお、吸引時に衝撃を受ける場合には、金属結合相量を多めにして靭性を高めたり、耐食性が問題になる場合には、ＮｉやＮｉ−Ｃｒ系結合相とするとよい。
【００１６】
ここで、本発明の吸着パッドを用いた吸引治具を製造するためには、得られた多孔質焼結体を通気用の孔を有する台金に、接着剤やろう材を用いて接合することになるが、吸着面が曲面の場合には、多孔質焼結体を研磨して曲面を形成してもよいし、多孔質成形体の一面をそれに合わせた形状に成形して焼結してもよい。
【００１７】
本発明にかかる吸着パッドの製造方法は、原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させて三次元網目構造とする発泡工程と、前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程とを有し、このようにして得た複合焼成体を前記パッド本体とすることを特徴としている。
【００１８】
この吸着パッドの製造方法では、上記の緻密層と高空隙率層とが一体的に形成されてなるパッド本体を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかる吸引冶具の概略構成を示す縦断面図、図２は本実施形態にかかる吸着パッドの構成を概略的に示す拡大図、図３は本実施形態にかかる吸着パッドの製造方法を示す図である。
【００２０】
吸引冶具１は、一面に開口部２ａが形成される冶具本体２と、冶具本体２に対して開口部２ａ全体を覆うようにして設けられる通気性を有するシート状の吸着パッド３とを有している。
冶具本体２において開口部２ａ内の空間は、真空ポンプ等の図示せぬ排気装置と接続されており、排気装置を作動させることで、吸着パッド３を通じて外気が冶具本体２内に吸引されて、吸着パッド３の吸着面Ｆに被吸着部品が吸着されるようになっている。
【００２１】
吸着パッド３は、一面が吸着面Ｆをなすシート状のパッド本体６を有するものであって、本実施の形態では、吸着パッド３は、パッド本体６と、パッド本体６の吸着面Ｆとは反対側を向く面を受ける板状の基盤７と、基盤７においてパッド本体６を受ける一面側にパッド本体６の周囲を囲むようにして設けられる樹脂層８とを有する構成としている。
【００２２】
パッド本体６は、微細粒子が焼結されてなる多孔質焼結体によって構成されるものであって、吸着面Ｆをなす面から基盤７に受けられる面まで通じる空隙を有している。ここで、パッド本体６は、基盤７に対しては、接着剤による接着やろう付け等によって装着されている。例えば、パッド本体６と基盤７とは、互いの接触面にそれぞれニッケルリンめっきを施し、これらを互いのめっき面同士を接触させた状態で加熱させることで、これらが拡散接合される。
【００２３】
パッド本体６は、図２に示すように、その吸着面Ｆ側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された厚みＤ１の緻密層１１と、開口部２ａに向けられる側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす厚みＤ２の高空隙率層１２とを有している。
【００２４】
ここで、パッド本体６の製造に用いられる原料粉末としては、吸着パッドに要求される性質に応じて任意の材料の粉末を用いることができる。例えば、吸着面Ｆをなす緻密層には、耐磨耗性が要求されるので、超硬合金の粉末やサーメットの粉末等の耐磨耗性の高い材料の粉末を用いることが好ましい。
【００２５】
基盤７は、少なくともパッド本体６を受ける領域は、厚み方向に通気性を有する構成とされている。本実施の形態では、基盤７を、厚み方向に貫通する複数の通気孔７ａを有するアルミニウム製の板材によって構成している。
ここで、通気孔７ａは、例えば内径１００μｍから１０００μｍの貫通孔とされており、本実施の形態では、通気孔７ａとして、内径５００μｍの丸穴を９本／ｃｍ２形成している。
【００２６】
樹脂層８は、吸着面Ｆに吸着された被吸着部品を傷つけることのないよう、例えばＡＢＳ等、被吸着部品よりも硬度の低い樹脂によって構成されるものであって、その厚みはパッド本体６と同じ厚みとされている。
【００２７】
以下に、このように構成される吸引冶具１の製造方法について説明する。
吸引冶具１において、冶具本体２、及び吸着パッド３の基盤７は、それぞれ金属材料を機械加工するか、合成樹脂を成形または機械加工することによって製造される。また、吸着パッド３の樹脂層８は、合成樹脂を成形または機械加工することによって製造されるものであって、基盤７に対しては、基盤７上に直接モールド成形によって形成することで設けられるか、もしくはあらかじめ所望の形状に成形した樹脂層８を接着剤等を用いて接着することで設けられる。
【００２８】
次に、パッド本体６の製造方法の一例について説明する。本実施形態にかかるパッド本体６は、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成することによって製造される。
以下に、まずグリーンシート製造装置２１の構成について説明する。
グリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、このキャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって水平状態にして保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００２９】
シート形成区間には、パッド本体６の緻密層１１の原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられ、第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００３０】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末とシンナーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施の形態では、第一スラリーは、原料粉末を５５．２重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．９重量％、グリセリン３．８重量％、水３７．１重量％を含むものを用いている。ここで、第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００３１】
さらに、シート形成区間において第一のドクターブレード２７の下流側には、パッド本体６の高空隙率層１２の原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられ、第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のグリーン層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００３２】
ここで、第二スラリーとしては、原料粉末、シンナー、界面活性剤及び発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施の形態では、第二スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．０重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．８重量％、グリセリン３．６重量％、水２９．１重量％を含み、界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを７．１重量％含み、発泡剤であるヘキサンを１．４重量％含むものを用いている。
【００３３】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられており、恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００３４】
このグリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に、第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を連続的に形成してグリーンシートとするものである。
以下、このグリーンシート製造装置２１を用いたパッド本体６の製造方法を説明する。
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーを連続的に供給することで、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形される（第一スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第一スラリー層Ｌ１の厚みは、２００μｍとしている。
【００３５】
そして、シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から第二スラリーを連続的に供給することで、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚みの第二スラリー層Ｌ２に成形される（第二スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第二スラリー層Ｌ２の厚みは、１００μｍとしている。
【００３６】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理が施される。
本実施の形態では、この発泡工程において、湿度９０％の雰囲気中で温度４０°Ｃで２０分間の熱処理が行われる。
このように熱処理が施されることで、第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が気化することとなり、これによって第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
ここで、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われており、第一，第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２に含まれるシンナーは揮発せずに第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２内に留まっているので、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡させられることとなって、ひび割れ等を生じずにスポンジ状になる。
【００３７】
〔乾燥工程〕
このようにして第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、各スラリー層に含まれる水分が飛ばされて、複合グリーンシートＳとなる。
この乾燥工程では、空気中で温度８０°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００３８】
〔脱脂工程〕
この複合グリーンシートＳは、グリーンシート製造装置２１から取り出されて、図示しない脱脂装置に送り込まれることにより、複合グリーンシートＳ中に含まれるヒドロキシプロピルメチルセルロース（糊成分）が飛ばされる。
この脱脂工程では、空気中で温度５００°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００３９】
〔焼成工程〕
脱脂工程を経た複合グリーンシートＳは、焼成炉に送り込まれて焼成された後に所望の形状に切り出されるか、または所望の形状に切り出した後に焼成炉に送り込まれて焼成される。
焼成炉としては、例えば真空炉が用いられるが、原料粉末として真空炉による焼成では酸化する可能性のある材質を用いている場合には、還元雰囲気下、例えば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で焼成を行う。
本実施の形態では、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌを用いており、真空雰囲気下で温度１２００°Ｃで３００分間の熱処理が行われる。
【００４０】
このようにして得られた焼成体は、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が緻密層１１となり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分が高空隙率層１２となる。
ここで、この時点では、焼成体において第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の空隙率は４０％から５０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の空隙率は９０％から９８％の範囲内である。
【００４１】
〔圧延工程〕
このようにして得られた焼成体に、必要に応じて、さらに圧延処理を施して所望の厚みとするとともに、このように焼成体を圧縮することによりその空隙率を所望の値とする。本実施の形態では、焼成体においてパッド本体６の縁部をなす部分は、他の部分よりもさらに圧縮されて他の部分よりも薄く形成される。
ここで、焼成体を圧延しても、第一スラリー層Ｌ１によって構成される緻密層１１はもちろん、第二スラリー層Ｌ２によって構成される高空隙率層１２は、厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００４２】
ここで、この圧延によって焼成体をあまり薄くしすぎると、高空隙率層１２の空隙率が低くなってしまうので、圧延後の焼成体の厚みは、１５０μｍ以上とすることが望ましい。
また、このように焼成体を圧延することによって得られるパッド本体６は、ごく薄い板状に形成することができ、さらに、このようにパッド本体６が予め十分に圧縮されていることにより、パッド本体６が何らかの外力を受けた際にも塑性変形しにくい。
さらに、このようにパッド本体６を構成する緻密層１１と高空隙率層１２とを一体に製造することで、これらの付着強度を高くして耐久性を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態にかかる吸引冶具１は、従来の吸引冶具と同じく、排気装置によって吸着パッド３を介して外気を吸引することで、吸着パッド３の吸着面Ｆに被吸着部品を吸着するものである。
【００４４】
この吸着パッド３において、高空隙率層１２は、中実の骨格を有するがゆえに高い強度を呈するので、空隙率を高く設定して十分な通気性を確保することができる。
また、緻密層１１は高空隙率層１２によって支持されているので、十分な強度を確保しつつその厚みＤ１を薄くすることができる。そして、緻密層１１の厚みＤ１を十分に薄くすることで、緻密層１１において空気の通過する距離を低減して緻密層１１を通じた吸気の圧力損失を低減することができるので、緻密層１１においても十分な通気性を確保することができる。
また、高空隙率層１２は、厚み方向に交差する方向の通気性も良好であるので、高空隙率層１２において基盤７の通気孔７ａに対向していない領域に進入した外気も、高空隙率層１２において通気孔７ａに対向する位置まで速やかに移動することが可能である。このため、この吸着パッド３では、緻密層１１のうち、吸着面Ｆをなす領域を通過した気体を全て速やかに基盤７の通気孔７ａに流れ込ませることができるので、排気効率が高い。
【００４５】
このように、この吸着パッド３は通気性が十分に確保されており、排気効率も高いので、この吸着パッド３を用いる吸引冶具１は、高い吸引力を得ることができる。
【００４６】
さらに、この吸着パッド３では、吸着面Ｆが緻密層１１によって構成されているので、強度及び耐磨耗性が高く耐久性に優れており、寿命が長い。
また、吸着面Ｆをなす緻密層１１は、微細粒子が密に配置されているために、セラミックスのグリーンシートのような軟物質を吸着するときであっても、その表面に凹凸を生じさせることがない。
また、緻密層１１は、前記のようにその厚みＤ１を十分に薄くすることができるので、吸着面Ｆから緻密層１１内にほこりが吸い込まれても、このほこりは速やかに緻密層１１を通過して、より空隙率の高い高空隙率層１２を通じて冶具本体２内に吸い出されるので、吸着パッド３にほこりによる目詰まりが生じにくい。
【００４７】
ここで、上記実施の形態では、パッド本体６が、緻密層１１と高空隙率層１２とが一体に製造された例を示したが、これに限られることなく、パッド本体６は、それぞれ別体として製造された緻密層１１と高空隙率層１２とをロウ付けや拡散接合によって接着した構成としてもよい。
【００４８】
緻密層１１を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第二のホッパー２８、第二のドクターブレード２９、及び恒温・高湿度槽３１をなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７によって第一のスラリー層Ｌ１のみを形成してこの第一のスラリー層Ｌ１に乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートを脱脂、焼成し、さらに必要に応じて圧延することで、緻密層１１単体を得る。
【００４９】
また、高空隙率層１２を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７とをなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第二のホッパー２８及び第二のドクターブレード２９によって第二のスラリー層Ｌ２のみを形成してこの第二のスラリー層Ｌ２に発泡工程、乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートの脱脂を行った後に脱脂、焼成、圧延することで、高空隙率層１２単体を得る。
【００５０】
また、上記実施の形態では、パッド本体６を、緻密層１１と高空隙率層１２とを一層ずつ積層してなる二層構造とした例を示したが、これに限られることなく、緻密層１１に対して複数層の高空隙率層１２を積層した構成としてもよい。
この場合には、例えば、これら高空隙率層１２のうち、緻密層１１に近い側には比較的空隙率または空隙の平均寸法の小さいものを配置し（但し緻密層１１よりも空隙率の高いものとする）、緻密層１１から離れるにつれて空隙率の高いものを配置する構成として、緻密層１１を通過した気体が緻密層１１から離間するにつれてスムーズに高空隙率層１２を通過するようにすることができる。
【００５１】
ここで、このようにパッド本体６を、複数層の高空隙率層１２を有する構成とする場合には、緻密層１１と各高空隙率層１２とをそれぞれ別個に作成したのちにロウ付けや拡散接合によって接着してパッド本体６を得るか、これらを構成するグリーンシート同士を積層した後に脱脂、焼成、圧延を施して、一体のパッド本体６を得る。
また、一層の緻密層１１と一層の高空隙率層１２とを一体に形成したものに対して、さらに高空隙率層１２を必要な数だけ貼り付けることによってパッド本体６を得てもよく、前記複合グリーンシートＳにさらに高空隙率層１２となるグリーンシートを積層したのちに脱脂、焼成、圧延を施して一体のパッド本体６を得てもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明にかかる吸引冶具１の吸着性能及び強度を測定した。
この試験では、上記実施の形態に示した吸引冶具１と、この吸引冶具１において吸着パッド３のパッド本体６の代わりに、空隙が三次元網目構造をなす単層の多孔質焼結体からなるパッド本体を用いた吸引冶具（以下、従来例とする）とを用いてそれぞれ被吸着部品を吸着し、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ０．１ｃｍ、重量８７ｇの被吸着部品を吸着し、これを吸着パッド３から引き剥がすのに要する力を測定した。吸引冶具１及び従来例の構成とこの試験結果とを、次の表１、表２、表３に示す。
ここで、吸引冶具１としては、パッド本体６の緻密層１１の空隙率を４４体積％、高空隙率層１２の空隙率を６２体積％とし、緻密層１１の空隙の平均寸法を５μｍ、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を８０μｍとし、緻密層１１の厚みＤ１を１５２μｍ、高空隙率層１２の厚みＤ２を７００μｍとしたもの（実施例１）を基本として、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率のみ異なるもの（実施例２〜６）、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法のみ異なるもの（実施例７〜１１）、厚みＤ１、Ｄ２のみ異なるもの（実施例１２〜１６）を用意した。また、従来例では、パッド本体の空隙率は従来技術で実現可能な最大値（３０体積％）とし、空隙の平均寸法は１５μｍ、パッド本体の厚みは８２３μｍとした。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
表１からわかるように、従来例では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１５Ｎであった。
これに対して、実施例１では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は３７Ｎであり、実施例１は、従来例に比べて吸着力が高いことがわかる。
そして、実施例２、３、４の試験結果からわかるように、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率が高いものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率が高くなるほど、吸着パッド３の通気性が高くなっているためと思われる。
【００５７】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の空隙率を実施例２と同一とし、高空隙率層１２の空隙率を実施例１と同一とした実施例５では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎであり、高空隙率層１２の空隙率を実施例１と同一とし、緻密層１１の空隙率を、高空隙率層１２の空隙率よりも低い範囲で最大（３８体積％）とした実施例６では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎと、いずれも実施例３よりも吸着力が低い。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の空隙率が低い場合には、他方の空隙率が高くてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００５８】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の空隙率は、緻密層１１で３２体積％以上、高空隙率層１２で４０体積％以上とすることが好ましく、緻密層１１で４０体積％以上、高空隙率層１２で６０体積％以上とすることがより好ましい。
ここで、緻密層１１の空隙率が５０体積％を超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。また、高空隙率層１２の空隙率が９０体積％を超えると、高空隙率層１２において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、パッド本体６の空隙率は、緻密層１１で５０体積％以下、高空隙率層１２で９０体積％以下とすることが好ましく、緻密層１１で４９体積％以下、高空隙率層１２で８０体積％以下とすることがより好ましい。
【００５９】
また、表２からわかるように、実施例７、８、９では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力はそれぞれ１７Ｎ、２２Ｎ、３３Ｎであり、実施例７〜９は、従来例に比べて吸着力が高く、また、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法が大きいものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法が大きくなるほど、吸着パッド３の通気性が高くなっているためと思われる。
【００６０】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の空隙の平均寸法を実施例７と同一とし、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を実施例１と同一とした実施例１０では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎであり、緻密層１１の空隙の平均寸法を実施例１と同一とし、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を実施例７と同一とした実施例１１では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎと、いずれも実施例８よりも吸着力が低い。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の空隙の平均寸法率が小さい場合には、他方の空隙の平均寸法が大きくてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００６１】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の空隙の平均寸法は、緻密層１１で１μｍ以上、高空隙率層１２で３０μｍ以上とすることが好ましく、緻密層１１で２μｍ以上、高空隙率層１２で２５０μｍ以上とすることがより好ましい。ここで、緻密層１１の空隙の平均寸法が３０μｍを超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。また、高空隙率層１２の空隙の平均寸法が５００μｍを超えると、高空隙率層１２において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、パッド本体６の空隙の平均寸法は、緻密層１１で３０μｍ以下、高空隙率層１２で５００μｍ以下とすることが好ましく、緻密層１１で２０μｍ以下、高空隙率層１２で３００μｍ以下とすることがより好ましい。
【００６２】
また、表３からわかるように、実施例１２、１３、１４では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力はそれぞれ１７Ｎ、２０Ｎ、２８Ｎであり、実施例１２〜１４は、従来例に比べて吸着力が高く、また、緻密層１１及び高空隙率層１２の厚みが小さいものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の厚みが小さくなるほど、吸着パッド３を通じた吸気の圧力損失が少なくなっているためと思われる。
【００６３】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の厚みＤ１を実施例１２と同一とし、高空隙率層１２の厚みＤ２を実施例１と同一とした実施例１５では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎであり、緻密層１１の厚みＤ１を実施例１と同一とし、高空隙率層１２の厚みＤ２を実施例１２と同一とした実施例１６では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎと、いずれも実施例１３よりも吸着力が弱かった。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の厚みが小さい場合には、他方の厚みが大きくてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００６４】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の緻密層１１の厚みＤ１は５００μｍ以下、高空隙率層１２の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましく、緻密層１１の厚みＤ１は２００μｍ以下、高空隙率層１２の厚みＤ２は８００μｍ以下とすることがより好ましい。
ここで、緻密層１１の厚みＤ１が５０μｍよりも小さいと、強度が低下するので、厚みＤ１は５０μｍ以上とすることが好ましく、７０μｍ以上とすることがより好ましい。
同様に、高空隙率層１２の厚みＤ２が３００μｍよりも小さいと、強度が低下するので、厚みＤ２は３００μｍ以上とすることが好ましく、４００μｍ以上とすることがより好ましい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明にかかる吸引冶具の吸着パッドでは、パッド本体が、吸着面をなす緻密層と、この緻密層よりも空隙率が高く通気性に優れた高空隙率層とを積層した構成とされているので、緻密層によって高い耐磨耗性を得ていて長寿命である一方で、緻密層を通過して高空隙率層に達した気体は、緻密層よりも空隙率が高い高空隙率層を通じて速やかに冶具本体内に達するので、通気性を十分に確保することができ、高い吸引力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる吸引冶具の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態にかかる吸引冶具に用いられる吸着パッドのパッド本体の構成を概略的に示す拡大図である。
【図３】本実施形態にかかる吸着パッドの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 吸引治具 ３ 吸着パッド
６ パッド本体 １１ 緻密層
１２ 高空隙率層 Ｄ１ 緻密層の厚み
Ｄ２ 高空隙率層の厚み Ｆ 吸着面
Ｌ１ 第一スラリー層 Ｌ２ 第二スラリー層
Ｓ 複合グリーンシート
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子部品や粉末成形体のグリーンシートを吸引して搬送したり、シリコンウエハーを吸引で固定して研磨加工するための吸引治具の吸着面に用いられる吸着パッド、これを用いる吸引冶具、及び吸着パッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の吸着パッドの一例としては、特開２００２−３８２０２号公報に開示されているような多孔質ステンレス焼結体がよく用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００２−３８２０２号公報には、粒径が１００μｍから９００μｍ程度のステンレス鋼の球状粉末と不規則形状粉末とを混合してプレス成形・焼結することによって多孔質ステンレス焼結体を製造する技術が開示されているが、その製造方法上、この多孔質ステンレス焼結体は、ステンレスの粉末同士が接合することでこれら粉末同士の間に空隙を有する多孔質の構造を維持している、つまり、空隙が三次元網目構造となっているので、高い空隙率のものを製造することができず、十分な通気性が得られない（高い吸引力が得られない）のであり、また、空隙の寸法を制御することが困難であるので、所望の特性を得ることは困難であった。
また、ステンレスは比較的柔らかい材料であるため、このような多孔質ステンレス焼結体からなる吸着パッドにおいて、空隙率を高くすると十分な耐摩耗性を確保することができず、寿命が短かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような問題点を解決すべく種々検討した結果、微細粒子が焼結されて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された構成の緻密層と、図１に示すような、微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層とを有する多孔質焼結体によって吸着パッドを構成すればよいことを見い出した。
【０００５】
ここで、前記の三次元網目構造をなす高空隙率層は、粉末冶金法による例えば金属材料の製造工程において、スラリー状混合原料に、結合剤、界面活性剤、発泡剤などを添加して発泡させて得られた三次元網目構造の多孔質成形体を焼結することで製造されるから、多孔質成形体の製造条件を適宜調整することによって、空隙率や空隙の寸法を容易に所望の値に設定できるようになっている。
【０００６】
このような構成の多孔質焼結体からなる吸着パッドは、緻密層が吸着面をなすようにして吸引冶具の冶具本体に装着される。この吸着パッドにおいて、高空隙率層は、中実の骨格を有するがゆえに高い強度を呈するので、高い空隙率を設定することが可能となって、通気性が十分に確保される。
一方、吸着面をなす緻密層は、微細粒子が密に配置されているために、強度及び耐磨耗性が高く耐久性に優れており、またセラミックスのグリーンシートのような軟物質を吸着するときであっても、その表面に凹凸を生じさせることがない。
さらに、緻密層は高空隙率層によって支持されているので、その厚みを薄くすることができる。これによって吸着時に緻密層において空気の通過する距離が低減されて緻密層を通じた吸気の圧力損失が低減されるので、緻密層においても十分な通気性が確保される。
【０００７】
本発明は、上記のような知見に基づいてなされたものであり、
吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具の吸着面に用いられる吸着パッドであって、パッド本体は、微細粒子が焼結されてなる多孔質焼結体とされ、パッド本体は、吸着面側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された緻密層と、吸引冶具側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層とを有していることを特徴とするものである。
ここで、緻密層の空隙率は３２％から５０％の範囲内、高空隙率層の空隙率は４０％から９０％の範囲内とされることが好ましい。
また、緻密層の空隙の平均寸法は１μｍから３０μｍの範囲内、高空隙率層の空隙の平均寸法は３０μｍから５００μｍの範囲内に設定されることが望ましい。
また、緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下、高空隙率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とされることが好ましい。
また、パッド本体において、少なくとも緻密層をなす微細粒子が超硬合金あるいはサーメットからなることが好ましい。
【０００８】
次に、本発明において、緻密層及び高空隙率層の空隙率、空隙の平均寸法、厚みを上記の範囲内に設定することが好ましい理由、及び上記の多孔質焼結体のうち少なくとも緻密層を構成する微細粒子の材質が超硬合金あるいはサーメットであることが好ましい理由とを説明する。
【０００９】
（１）空隙率
吸着パッドの吸着面をなす緻密層の空隙率は、強い吸引力を要する場合には高めに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えたくない場合には低めに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙率が３２体積％未満になると、通気性が部分的に不十分となって、十分な吸引力を確保することができなくなる可能性がある。一方、空隙率が５０体積％を超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。このため、緻密層の空隙率は、３２体積％から５０体積％の範囲内に設定されるのが好ましく、４０体積％から４９体積％の範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１０】
高空隙率層の空隙率も、強い吸引力を要する場合には高めに設定されるが、この空隙率が４０体積％未満になると、通気性が部分的に不十分となって、十分な吸引力を確保することができなくなる可能性がある。一方、空隙率が９０体積％を超えると、三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。このため、高空隙率層の空隙率は４０体積％から９０体積％の範囲内に設定されることが好ましく、６０体積％から８０体積％の範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１１】
（２）空隙の平均寸法
緻密層の空隙の平均寸法は、上記の空隙率と同様に、強い吸引力を要する場合には大きめに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えたくない場合には細かめに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙の平均寸法が１μｍ未満になると、通気性の確保が部分的に困難となって、十分な吸引力を確保することができなくなったり、ほこり等によって目詰まりを起こしやすくなる可能性がある。一方、空隙の平均寸法が３０μｍを越えて大きくなると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。このことから、緻密層の空隙の平均寸法は１μｍから３０μｍの範囲内に設定されることが好ましく、２μｍから２０μｍの範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１２】
高空隙層の空隙の平均寸法も、強い吸引力を要する場合には大きめに設定するなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この空隙の平均寸法が３０μｍ未満になると、通気性の確保が部分的に困難となって、十分な吸引力を確保することが困難となる可能性がある。一方、空隙の平均寸法が５００μｍを超えて大きくなると、三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。このことから、高空隙率層の空隙の平均寸法は３０μｍから５００μｍの範囲内に設定されることが好ましく、５０μｍから３００μｍの範囲内に設定されることがより好ましい。
【００１３】
（３）緻密層、高空隙率層の厚み
緻密層の厚みＤ１は、強い吸引力を要する場合には薄く設定し、強度及び耐久性を要する場合には厚くするなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この厚みＤ１が５００μｍよりも大きいと、吸着時に緻密層において空気の通過する距離が長くなって緻密層を通じた吸気の圧力損失が大きくなるので、緻密層においても十分な通気性を確保するためには、その厚みＤ１は５００μｍ以下に設定されることが好ましく、２００μｍ以下に設定されることがより好ましい。
なお、緻密層は、その強度を確保するため、その厚みＤ１は、５０μｍ以上確保することが好ましい。
【００１４】
高空隙率層の厚みＤ２も、強い吸引力を要する場合には薄く設定し、強度及び耐久性を要する場合には厚くするなど、用途に応じて適宜設定されるのであるが、この厚みＤ２が１０００μｍよりも大きいと、吸着時に高空隙率層において空気の通過する距離が長くなって高空隙率層を通じた吸気の圧力損失が大きくなるので、高空隙率層において十分な通気性を確保するためには、その厚みＤ２は１０００μｍ以下に設定されることが好ましく、８００μｍ以下に設定されることがより好ましい。
なお、高空隙率層は、その強度を確保するため、その厚みＤ２は、３００μｍ以上確保することが好ましい。
【００１５】
（４）多孔質焼結体の材質
超硬合金やサーメットは、硬質材料の中でも耐摩耗性が高く、また、原料粉末（微細粒子）として粒径の細かいものが得られるので、発泡による成形時に空隙率、空隙の寸法を制御しやすいなどの理由から、これらの硬質材料が選択されている。
本発明の吸着パッド用の超硬合金の一例としては、炭化タングステン（ＷＣ）を主体とした硬質相をコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属で結合したものや、必要に応じて炭化チタン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、クロム（Ｃｒ）などを添加した従来より知られているものが挙げられ、本発明の吸着パッド用のサーメットの一例としては、ＴｉＣやＴｉＣＮを主体とし、必要に応じてＷＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃなどを含む硬質相をＮｉ、Ｃｏなどの金属で結合した従来より知られているものが挙げられる。
なお、吸引時に衝撃を受ける場合には、金属結合相量を多めにして靭性を高めたり、耐食性が問題になる場合には、ＮｉやＮｉ−Ｃｒ系結合相とするとよい。
【００１６】
ここで、本発明の吸着パッドを用いた吸引治具を製造するためには、得られた多孔質焼結体を通気用の孔を有する台金に、接着剤やろう材を用いて接合することになるが、吸着面が曲面の場合には、多孔質焼結体を研磨して曲面を形成してもよいし、多孔質成形体の一面をそれに合わせた形状に成形して焼結してもよい。
【００１７】
本発明にかかる吸着パッドの製造方法は、原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させて三次元網目構造とする発泡工程と、前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程とを有し、このようにして得た複合焼成体を前記パッド本体とすることを特徴としている。
【００１８】
この吸着パッドの製造方法では、上記の緻密層と高空隙率層とが一体的に形成されてなるパッド本体を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかる吸引冶具の概略構成を示す縦断面図、図２は本実施形態にかかる吸着パッドの構成を概略的に示す拡大図、図３は本実施形態にかかる吸着パッドの製造方法を示す図である。
【００２０】
吸引冶具１は、一面に開口部２ａが形成される冶具本体２と、冶具本体２に対して開口部２ａ全体を覆うようにして設けられる通気性を有するシート状の吸着パッド３とを有している。
冶具本体２において開口部２ａ内の空間は、真空ポンプ等の図示せぬ排気装置と接続されており、排気装置を作動させることで、吸着パッド３を通じて外気が冶具本体２内に吸引されて、吸着パッド３の吸着面Ｆに被吸着部品が吸着されるようになっている。
【００２１】
吸着パッド３は、一面が吸着面Ｆをなすシート状のパッド本体６を有するものであって、本実施の形態では、吸着パッド３は、パッド本体６と、パッド本体６の吸着面Ｆとは反対側を向く面を受ける板状の基盤７と、基盤７においてパッド本体６を受ける一面側にパッド本体６の周囲を囲むようにして設けられる樹脂層８とを有する構成としている。
【００２２】
パッド本体６は、微細粒子が焼結されてなる多孔質焼結体によって構成されるものであって、吸着面Ｆをなす面から基盤７に受けられる面まで通じる空隙を有している。ここで、パッド本体６は、基盤７に対しては、接着剤による接着やろう付け等によって装着されている。例えば、パッド本体６と基盤７とは、互いの接触面にそれぞれニッケルリンめっきを施し、これらを互いのめっき面同士を接触させた状態で加熱させることで、これらが拡散接合される。
【００２３】
パッド本体６は、図２に示すように、その吸着面Ｆ側に設けられて微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された厚みＤ１の緻密層１１と、開口部２ａに向けられる側に設けられて微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす厚みＤ２の高空隙率層１２とを有している。
【００２４】
ここで、パッド本体６の製造に用いられる原料粉末としては、吸着パッドに要求される性質に応じて任意の材料の粉末を用いることができる。例えば、吸着面Ｆをなす緻密層には、耐磨耗性が要求されるので、超硬合金の粉末やサーメットの粉末等の耐磨耗性の高い材料の粉末を用いることが好ましい。
【００２５】
基盤７は、少なくともパッド本体６を受ける領域は、厚み方向に通気性を有する構成とされている。本実施の形態では、基盤７を、厚み方向に貫通する複数の通気孔７ａを有するアルミニウム製の板材によって構成している。
ここで、通気孔７ａは、例えば内径１００μｍから１０００μｍの貫通孔とされており、本実施の形態では、通気孔７ａとして、内径５００μｍの丸穴を９本／ｃｍ２形成している。
【００２６】
樹脂層８は、吸着面Ｆに吸着された被吸着部品を傷つけることのないよう、例えばＡＢＳ等、被吸着部品よりも硬度の低い樹脂によって構成されるものであって、その厚みはパッド本体６と同じ厚みとされている。
【００２７】
以下に、このように構成される吸引冶具１の製造方法について説明する。
吸引冶具１において、冶具本体２、及び吸着パッド３の基盤７は、それぞれ金属材料を機械加工するか、合成樹脂を成形または機械加工することによって製造される。また、吸着パッド３の樹脂層８は、合成樹脂を成形または機械加工することによって製造されるものであって、基盤７に対しては、基盤７上に直接モールド成形によって形成することで設けられるか、もしくはあらかじめ所望の形状に成形した樹脂層８を接着剤等を用いて接着することで設けられる。
【００２８】
次に、パッド本体６の製造方法の一例について説明する。本実施形態にかかるパッド本体６は、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成することによって製造される。
以下に、まずグリーンシート製造装置２１の構成について説明する。
グリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、このキャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって水平状態にして保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００２９】
シート形成区間には、パッド本体６の緻密層１１の原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられ、第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００３０】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末とシンナーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施の形態では、第一スラリーは、原料粉末を５５．２重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．９重量％、グリセリン３．８重量％、水３７．１重量％を含むものを用いている。ここで、第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００３１】
さらに、シート形成区間において第一のドクターブレード２７の下流側には、パッド本体６の高空隙率層１２の原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられ、第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のグリーン層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００３２】
ここで、第二スラリーとしては、原料粉末、シンナー、界面活性剤及び発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施の形態では、第二スラリーは、原料粉末であるＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を５５．０重量％含み、シンナーであるヒドロキシプロピルメチルセルロース３．８重量％、グリセリン３．６重量％、水２９．１重量％を含み、界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを７．１重量％含み、発泡剤であるヘキサンを１．４重量％含むものを用いている。
【００３３】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられており、恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００３４】
このグリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に、第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２を連続的に形成してグリーンシートとするものである。
以下、このグリーンシート製造装置２１を用いたパッド本体６の製造方法を説明する。
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーを連続的に供給することで、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形される（第一スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第一スラリー層Ｌ１の厚みは、２００μｍとしている。
【００３５】
そして、シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から第二スラリーを連続的に供給することで、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚みの第二スラリー層Ｌ２に成形される（第二スラリー層形成工程）。本実施の形態では、第二スラリー層Ｌ２の厚みは、１００μｍとしている。
【００３６】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理が施される。
本実施の形態では、この発泡工程において、湿度９０％の雰囲気中で温度４０°Ｃで２０分間の熱処理が行われる。
このように熱処理が施されることで、第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が気化することとなり、これによって第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
ここで、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われており、第一，第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２に含まれるシンナーは揮発せずに第一、第二スラリー層Ｌ１、Ｌ２内に留まっているので、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡させられることとなって、ひび割れ等を生じずにスポンジ状になる。
【００３７】
〔乾燥工程〕
このようにして第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、各スラリー層に含まれる水分が飛ばされて、複合グリーンシートＳとなる。
この乾燥工程では、空気中で温度８０°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００３８】
〔脱脂工程〕
この複合グリーンシートＳは、グリーンシート製造装置２１から取り出されて、図示しない脱脂装置に送り込まれることにより、複合グリーンシートＳ中に含まれるヒドロキシプロピルメチルセルロース（糊成分）が飛ばされる。
この脱脂工程では、空気中で温度５００°Ｃで１５分間の熱処理が行われる。
【００３９】
〔焼成工程〕
脱脂工程を経た複合グリーンシートＳは、焼成炉に送り込まれて焼成された後に所望の形状に切り出されるか、または所望の形状に切り出した後に焼成炉に送り込まれて焼成される。
焼成炉としては、例えば真空炉が用いられるが、原料粉末として真空炉による焼成では酸化する可能性のある材質を用いている場合には、還元雰囲気下、例えば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で焼成を行う。
本実施の形態では、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌを用いており、真空雰囲気下で温度１２００°Ｃで３００分間の熱処理が行われる。
【００４０】
このようにして得られた焼成体は、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が緻密層１１となり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分が高空隙率層１２となる。
ここで、この時点では、焼成体において第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の空隙率は４０％から５０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の空隙率は９０％から９８％の範囲内である。
【００４１】
〔圧延工程〕
このようにして得られた焼成体に、必要に応じて、さらに圧延処理を施して所望の厚みとするとともに、このように焼成体を圧縮することによりその空隙率を所望の値とする。本実施の形態では、焼成体においてパッド本体６の縁部をなす部分は、他の部分よりもさらに圧縮されて他の部分よりも薄く形成される。
ここで、焼成体を圧延しても、第一スラリー層Ｌ１によって構成される緻密層１１はもちろん、第二スラリー層Ｌ２によって構成される高空隙率層１２は、厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００４２】
ここで、この圧延によって焼成体をあまり薄くしすぎると、高空隙率層１２の空隙率が低くなってしまうので、圧延後の焼成体の厚みは、１５０μｍ以上とすることが望ましい。
また、このように焼成体を圧延することによって得られるパッド本体６は、ごく薄い板状に形成することができ、さらに、このようにパッド本体６が予め十分に圧縮されていることにより、パッド本体６が何らかの外力を受けた際にも塑性変形しにくい。
さらに、このようにパッド本体６を構成する緻密層１１と高空隙率層１２とを一体に製造することで、これらの付着強度を高くして耐久性を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態にかかる吸引冶具１は、従来の吸引冶具と同じく、排気装置によって吸着パッド３を介して外気を吸引することで、吸着パッド３の吸着面Ｆに被吸着部品を吸着するものである。
【００４４】
この吸着パッド３において、高空隙率層１２は、中実の骨格を有するがゆえに高い強度を呈するので、空隙率を高く設定して十分な通気性を確保することができる。
また、緻密層１１は高空隙率層１２によって支持されているので、十分な強度を確保しつつその厚みＤ１を薄くすることができる。そして、緻密層１１の厚みＤ１を十分に薄くすることで、緻密層１１において空気の通過する距離を低減して緻密層１１を通じた吸気の圧力損失を低減することができるので、緻密層１１においても十分な通気性を確保することができる。
また、高空隙率層１２は、厚み方向に交差する方向の通気性も良好であるので、高空隙率層１２において基盤７の通気孔７ａに対向していない領域に進入した外気も、高空隙率層１２において通気孔７ａに対向する位置まで速やかに移動することが可能である。このため、この吸着パッド３では、緻密層１１のうち、吸着面Ｆをなす領域を通過した気体を全て速やかに基盤７の通気孔７ａに流れ込ませることができるので、排気効率が高い。
【００４５】
このように、この吸着パッド３は通気性が十分に確保されており、排気効率も高いので、この吸着パッド３を用いる吸引冶具１は、高い吸引力を得ることができる。
【００４６】
さらに、この吸着パッド３では、吸着面Ｆが緻密層１１によって構成されているので、強度及び耐磨耗性が高く耐久性に優れており、寿命が長い。
また、吸着面Ｆをなす緻密層１１は、微細粒子が密に配置されているために、セラミックスのグリーンシートのような軟物質を吸着するときであっても、その表面に凹凸を生じさせることがない。
また、緻密層１１は、前記のようにその厚みＤ１を十分に薄くすることができるので、吸着面Ｆから緻密層１１内にほこりが吸い込まれても、このほこりは速やかに緻密層１１を通過して、より空隙率の高い高空隙率層１２を通じて冶具本体２内に吸い出されるので、吸着パッド３にほこりによる目詰まりが生じにくい。
【００４７】
ここで、上記実施の形態では、パッド本体６が、緻密層１１と高空隙率層１２とが一体に製造された例を示したが、これに限られることなく、パッド本体６は、それぞれ別体として製造された緻密層１１と高空隙率層１２とをロウ付けや拡散接合によって接着した構成としてもよい。
【００４８】
緻密層１１を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第二のホッパー２８、第二のドクターブレード２９、及び恒温・高湿度槽３１をなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７によって第一のスラリー層Ｌ１のみを形成してこの第一のスラリー層Ｌ１に乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートを脱脂、焼成し、さらに必要に応じて圧延することで、緻密層１１単体を得る。
【００４９】
また、高空隙率層１２を単体で製造する場合には、上記グリーンシート製造装置２１において第一のホッパー２６及び第一のドクターブレード２７とをなくした構成のグリーンシート製造装置を用いて、第二のホッパー２８及び第二のドクターブレード２９によって第二のスラリー層Ｌ２のみを形成してこの第二のスラリー層Ｌ２に発泡工程、乾燥工程を施してグリーンシートを形成する。そして、このグリーンシートの脱脂を行った後に脱脂、焼成、圧延することで、高空隙率層１２単体を得る。
【００５０】
また、上記実施の形態では、パッド本体６を、緻密層１１と高空隙率層１２とを一層ずつ積層してなる二層構造とした例を示したが、これに限られることなく、緻密層１１に対して複数層の高空隙率層１２を積層した構成としてもよい。
この場合には、例えば、これら高空隙率層１２のうち、緻密層１１に近い側には比較的空隙率または空隙の平均寸法の小さいものを配置し（但し緻密層１１よりも空隙率の高いものとする）、緻密層１１から離れるにつれて空隙率の高いものを配置する構成として、緻密層１１を通過した気体が緻密層１１から離間するにつれてスムーズに高空隙率層１２を通過するようにすることができる。
【００５１】
ここで、このようにパッド本体６を、複数層の高空隙率層１２を有する構成とする場合には、緻密層１１と各高空隙率層１２とをそれぞれ別個に作成したのちにロウ付けや拡散接合によって接着してパッド本体６を得るか、これらを構成するグリーンシート同士を積層した後に脱脂、焼成、圧延を施して、一体のパッド本体６を得る。
また、一層の緻密層１１と一層の高空隙率層１２とを一体に形成したものに対して、さらに高空隙率層１２を必要な数だけ貼り付けることによってパッド本体６を得てもよく、前記複合グリーンシートＳにさらに高空隙率層１２となるグリーンシートを積層したのちに脱脂、焼成、圧延を施して一体のパッド本体６を得てもよい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明にかかる吸引冶具１の吸着性能及び強度を測定した。
この試験では、上記実施の形態に示した吸引冶具１と、この吸引冶具１において吸着パッド３のパッド本体６の代わりに、空隙が三次元網目構造をなす単層の多孔質焼結体からなるパッド本体を用いた吸引冶具（以下、従来例とする）とを用いてそれぞれ被吸着部品を吸着し、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、高さ０．１ｃｍ、重量８７ｇの被吸着部品を吸着し、これを吸着パッド３から引き剥がすのに要する力を測定した。吸引冶具１及び従来例の構成とこの試験結果とを、次の表１、表２、表３に示す。
ここで、吸引冶具１としては、パッド本体６の緻密層１１の空隙率を４４体積％、高空隙率層１２の空隙率を６２体積％とし、緻密層１１の空隙の平均寸法を５μｍ、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を８０μｍとし、緻密層１１の厚みＤ１を１５２μｍ、高空隙率層１２の厚みＤ２を７００μｍとしたもの（実施例１）を基本として、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率のみ異なるもの（実施例２〜６）、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法のみ異なるもの（実施例７〜１１）、厚みＤ１、Ｄ２のみ異なるもの（実施例１２〜１６）を用意した。また、従来例では、パッド本体の空隙率は従来技術で実現可能な最大値（３０体積％）とし、空隙の平均寸法は１５μｍ、パッド本体の厚みは８２３μｍとした。
【００５３】
【表１】
【表２】
【表３】
表１からわかるように、従来例では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１５Ｎであった。
これに対して、実施例１では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は３７Ｎであり、実施例１は、従来例に比べて吸着力が高いことがわかる。
そして、実施例２、３、４の試験結果からわかるように、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率が高いものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙率が高くなるほど、吸着パッド３の通気性が高くなっているためと思われる。
【００５７】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の空隙率を実施例２と同一とし、高空隙率層１２の空隙率を実施例１と同一とした実施例５では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎであり、高空隙率層１２の空隙率を実施例１と同一とし、緻密層１１の空隙率を、高空隙率層１２の空隙率よりも低い範囲で最大（３８体積％）とした実施例６では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎと、いずれも実施例３よりも吸着力が低い。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の空隙率が低い場合には、他方の空隙率が高くてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００５８】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の空隙率は、緻密層１１で３２体積％以上、高空隙率層１２で４０体積％以上とすることが好ましく、緻密層１１で４０体積％以上、高空隙率層１２で６０体積％以上とすることがより好ましい。
ここで、緻密層１１の空隙率が５０体積％を超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。また、高空隙率層１２の空隙率が９０体積％を超えると、高空隙率層１２において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、パッド本体６の空隙率は、緻密層１１で５０体積％以下、高空隙率層１２で９０体積％以下とすることが好ましく、緻密層１１で４９体積％以下、高空隙率層１２で８０体積％以下とすることがより好ましい。
【００５９】
また、表２からわかるように、実施例７、８、９では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力はそれぞれ１７Ｎ、２２Ｎ、３３Ｎであり、実施例７〜９は、従来例に比べて吸着力が高く、また、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法が大きいものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の空隙の平均寸法が大きくなるほど、吸着パッド３の通気性が高くなっているためと思われる。
【００６０】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の空隙の平均寸法を実施例７と同一とし、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を実施例１と同一とした実施例１０では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎであり、緻密層１１の空隙の平均寸法を実施例１と同一とし、高空隙率層１２の空隙の平均寸法を実施例７と同一とした実施例１１では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎと、いずれも実施例８よりも吸着力が低い。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の空隙の平均寸法率が小さい場合には、他方の空隙の平均寸法が大きくてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００６１】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の空隙の平均寸法は、緻密層１１で１μｍ以上、高空隙率層１２で３０μｍ以上とすることが好ましく、緻密層１１で２μｍ以上、高空隙率層１２で２５０μｍ以上とすることがより好ましい。ここで、緻密層１１の空隙の平均寸法が３０μｍを超えると、耐磨耗性が低下するとともに、グリーンシートのような軟物質からなる被吸着部品に変形などの悪影響を与えてしまうおそれが生じる。また、高空隙率層１２の空隙の平均寸法が５００μｍを超えると、高空隙率層１２において三次元網目構造を構成する骨格部分が少なくなりすぎて、その強度を確保できなくなる可能性がある。
このため、パッド本体６の空隙の平均寸法は、緻密層１１で３０μｍ以下、高空隙率層１２で５００μｍ以下とすることが好ましく、緻密層１１で２０μｍ以下、高空隙率層１２で３００μｍ以下とすることがより好ましい。
【００６２】
また、表３からわかるように、実施例１２、１３、１４では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力はそれぞれ１７Ｎ、２０Ｎ、２８Ｎであり、実施例１２〜１４は、従来例に比べて吸着力が高く、また、緻密層１１及び高空隙率層１２の厚みが小さいものほど吸着力が高いことがわかる。
これは、緻密層１１及び高空隙率層１２の厚みが小さくなるほど、吸着パッド３を通じた吸気の圧力損失が少なくなっているためと思われる。
【００６３】
一方、本発明にかかる吸引冶具１のうち、緻密層１１の厚みＤ１を実施例１２と同一とし、高空隙率層１２の厚みＤ２を実施例１と同一とした実施例１５では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１８Ｎであり、緻密層１１の厚みＤ１を実施例１と同一とし、高空隙率層１２の厚みＤ２を実施例１２と同一とした実施例１６では、被吸着部品を引き剥がす際に要した力は１９Ｎと、いずれも実施例１３よりも吸着力が弱かった。
このことから、緻密層１１と高空隙率層１２とのうちいずれか一方の厚みが小さい場合には、他方の厚みが大きくてもそれほど通気性が向上しないことがわかる。
【００６４】
以上の結果からわかるように、パッド本体６の緻密層１１の厚みＤ１は５００μｍ以下、高空隙率層１２の厚みＤ２は１０００μｍ以下とすることが好ましく、緻密層１１の厚みＤ１は２００μｍ以下、高空隙率層１２の厚みＤ２は８００μｍ以下とすることがより好ましい。
ここで、緻密層１１の厚みＤ１が５０μｍよりも小さいと、強度が低下するので、厚みＤ１は５０μｍ以上とすることが好ましく、７０μｍ以上とすることがより好ましい。
同様に、高空隙率層１２の厚みＤ２が３００μｍよりも小さいと、強度が低下するので、厚みＤ２は３００μｍ以上とすることが好ましく、４００μｍ以上とすることがより好ましい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明にかかる吸引冶具の吸着パッドでは、パッド本体が、吸着面をなす緻密層と、この緻密層よりも空隙率が高く通気性に優れた高空隙率層とを積層した構成とされているので、緻密層によって高い耐磨耗性を得ていて長寿命である一方で、緻密層を通過して高空隙率層に達した気体は、緻密層よりも空隙率が高い高空隙率層を通じて速やかに冶具本体内に達するので、通気性を十分に確保することができ、高い吸引力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる吸引冶具の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態にかかる吸引冶具に用いられる吸着パッドのパッド本体の構成を概略的に示す拡大図である。
【図３】本実施形態にかかる吸着パッドの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１ 吸引治具 ３ 吸着パッド
６ パッド本体 １１ 緻密層
１２ 高空隙率層 Ｄ１ 緻密層の厚み
Ｄ２ 高空隙率層の厚み Ｆ 吸着面
Ｌ１ 第一スラリー層 Ｌ２ 第二スラリー層
Ｓ 複合グリーンシート
Claims (7)
- 吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具の吸着面に用いられる吸着パッドであって、
パッド本体は、微細粒子が焼結されてなる多孔質焼結体とされ、
該パッド本体は、前記吸着面側に設けられて前記微細粒子間に互いに連通する三次元網目構造の空隙が形成された緻密層と、
前記吸引冶具側に設けられて前記微細粒子が焼結されてなる中実の骨格間に、互いに連通する空隙が形成された三次元網目構造をなす高空隙率層とを有していることを特徴とする吸着パッド。 - 前記緻密層の空隙率は３２％から５０％の範囲内とされ、
前記高空隙率層の空隙率は４０％から９０％の範囲内とされていることを特徴とする請求項１記載の吸着パッド。 - 前記高空隙率層の空隙の平均寸法が３０μｍから５００μｍの範囲内とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着パッド。
- 前記緻密層の厚みＤ１は５００μｍ以下とされ、
前記高空隙率層の厚みＤ２は１０００μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着パッド。 - 少なくとも前記緻密層をなす前記微細粒子が超硬合金あるいはサーメットからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の吸着パッド。
- 吸引によって部品等を搬送あるいは固定する吸引治具であって、その吸着面に、請求項１から５のいずれかに記載の吸着パッドが用いられていることを特徴とする吸引治具。
- 請求項１から５のいずれかに記載の吸着パッドの製造方法であって、
原料粉末を含む第一スラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばして第一スラリー層を形成する第一スラリー層形成工程と、
この第一スラリー層の上に、原料粉末及び発泡剤を含む第二スラリーをドクターブレード法により延ばして第二スラリー層を形成する第二スラリー層形成工程と、
これら第一スラリー層と第二スラリー層とからなる複合スラリ−層を加熱して前記発泡剤を気化させることにより前記第二スラリー層を発泡させて三次元網目構造とする発泡工程と、
前記複合スラリー層を乾燥させて複合グリーンシートとする乾燥工程と、
該複合グリーンシートの脱脂を行う脱脂工程と、
該複合グリーンシートを焼成して複合焼成体とする焼成工程とを有し、
このようにして得た複合焼成体を前記パッド本体とすることを特徴とする吸着パッドの製造方法。
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