JP2001289274A - 脆性材料製バネおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば金属材料の使用できない半導体製造装
置用部品に好適で、簡単な構成で合理的かつ均質に製作
でき、その歩留まりを向上できるとともに、小形軽量化
と小荷重に対する応答性の向上を図れ、しかも加工時に
おけるクラックや粗面状態の加工面、並びにバネ本体表
面の角部を除去して、荷重負荷時若しくは組み付け時の
破損を未然に防止できるとともに、所期の形状寸法を得
られる脆性材料製バネおよびその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 非金属かつ耐熱性の脆性材料を所定ピッ
チで荷重の負荷方向と同軸方向に連続的に配置し、かつ
前記荷重の負荷方向に伸縮可能なバネ本体１を有する。
前記脆性材料の円筒パイプ３にスパイラル状の切込溝６
を管軸方向に連続して形成する。前記切込溝６を前記パ
イプ３内部に連通してバネ本体１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属材料の
使用できない半導体製造装置用部品に好適で、簡単な構
成で合理的かつ均質に製作でき、その歩留まりを向上で
きるとともに、小形軽量化と小荷重に対する応答性の向
上を図れ、しかも加工時におけるクラックや粗面状態の
加工面、並びにバネ本体表面の角部を除去して、荷重負
荷時若しくは組み付け時の破損を未然に防止できるとと
もに、所期の形状寸法を得られる脆性材料製バネおよび
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造工程における成膜工
程やリソグラフィ工程等は、極めて高清浄かつ高温の作
業環境を要求され、更に半導体製造工程は金属を侵す種
々の薬品等が使用されるため、これらの工程に使用され
る半導体製造装置やその構成部品は、耐熱耐食性を備
え、かつ高温度下で安定した機能を果たすことが要請さ
れている。

【０００３】このような要請に応ずる材質として金属材
料があるが、多くの金属材料は、半導体製造時の歩留ま
りを低下する汚染物質の原因になる。また、金属材料以
外の脆性材料であるシリコンやセラミックスは、極めて
硬質なため加工が難しく、現状では未だ量産化に応じら
れない問題がある。

【０００４】一方、従来よりスプリングバランスやスプ
リング熱テンビン、精密測定機器類、光学器械等で石英
バネが使用され、該石英バネの半導体製造装置用部品へ
の応用が考えられる。前記石英バネは、石英素線を棒に
巻き付けて引張コイルバネを製作したものであるが、石
英は非常に脆いため、前記巻き付け工程で破損し易く、
歩留まりが悪い上に、両端フック部間の一様な自由長を
得ることが難しかった。

【０００５】そこで、前記引張コイルバネの代わりに、
石英製の圧縮コイルバネを製作する場合、着座を安定す
る必要があるが、その安定手段としてコイルバネの両端
末を平坦面に研削し、該両端部に石英板と一体の凸部を
挿入する方法が考えられる。

【０００６】しかし、この場合は前記端末の一部を研削
しているため、コイルバネの着座姿勢が不安定になり、
着座面に偏荷重が作用したり凸部との擦過によって、当
該部が折れ易くなる。特に、この傾向は小形のコイルバ
ネに顕著で、コイルバネの小形化の障害になる。また、
コイルバネの自由長は、組み付け上およびセット荷重の
均一化から一様であることが望ましいが、この自由長の
調整ないし管理は脆性材料である石英では難かしく、製
造歩留まり悪化の原因になる。

【０００７】そこで、前記問題の解決策として、両端末
付近のコイルピッチを１／２に形成し、両端末の全域を
研削して着座面積を広げ、荷重を一様に作用させる方法
が考えられるが、コイルの端末が更に薄肉になって折れ
易くなり、またコイルピッチの変更も脆性材料である石
英には困難である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、例えば金属材料の使用できない半導体製造
装置用部品に好適で、簡単な構成で合理的かつ均質に製
作でき、その歩留まりを向上できるとともに、小形軽量
化と小荷重に対する応答性の向上を図れ、しかも加工時
におけるクラックや粗面状態の加工面、並びにバネ本体
表面の角部を除去して、荷重負荷時若しくは組み付け時
の破損を未然に防止できるとともに、所期の形状寸法を
得られる脆性材料製バネおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明は、非金属かつ耐熱性の脆性材料を所定ピッチで荷重
の負荷方向と同軸方向に連続的に配置し、かつ前記荷重
の負荷方向に伸縮可能なバネ本体を有する脆性材料製バ
ネにおいて、前記脆性材料の円筒パイプにスパイラル状
の切込溝を管軸方向に連続して形成し、該切込溝を前記
パイプ内部に連通してバネ本体を形成し、バネ本体の形
状の一様化と均質化、並びに製作の合理化を図るように
している。

【００１０】請求項２の発明は、前記バネ本体の端部に
着座部を突設し、該着座部を介してバネを着座させ、着
座の安定性と軸心方向への安定した荷重負荷を図れると
ともに、バネ本体と被着座面との直接接触を回避し、バ
ネ本体の破損を防止するようにしている。請求項３の発
明は、前記着座部を前記バネ本体と別設若しくは一体に
構成し、別設の場合は着座部とバネ本体との組み付け時
に、それらの寸法調整が可能になり、コイル本体の寸法
誤差を補正できる。また、一体構成の場合は構成が簡潔
になり、両者の組み付けの面倒がなく、合理的かつ精度
良く製作できるようにしている。

【００１１】請求項４の発明は、非金属かつ耐熱性の脆
性材料を所定ピッチで荷重の負荷方向と同軸方向に連続
的に配置し、かつ前記荷重の負荷方向に伸縮可能なバネ
本体を有する脆性材料製バネにおいて、前記脆性材料か
らなる複数のバネプレートを設け、該バネプレートの端
部を交互に接合し、これらをジグザグ状に配置したバネ
本体を有し、コイルバネに比べ小形軽量化と設置スペー
スのコンパクト化を図れるとともに、捩りモーメントや
その剪断力を受けないから、寿命の向上を図れる。請求
項５の発明は、前記バネプレートに凹溝を形成して、該
プレートの剛性を緩和し、小負荷に対する応答性を向上
するようにしている。

【００１２】請求項６の発明は、前記バネ本体をエッチ
ングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、前記バネ本体表
面のクラックを除去するようにして、例えばバネ本体の
加工時に生成されたクラックを除去し、該クラックの荷
重負荷時における成長と、それによる破損を未然に防止
するようにしている。請求項７の発明は、前記バネ本体
をエッチングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、前記バ
ネ表面を平滑に形成して、例えばバネ本体の加工時の粗
面を除去し、該表面状態の繰り返し荷重に対する疲れ限
度を向上するようにしている。請求項８の発明は、前記
バネ本体をエッチングして、バネ本体の角部を除去し、
バネ組み付け時における隣接部品との擦過や、それによ
る破損を未然に防止するとともに、バネ本体の成形を図
り、所期の形状寸法を得るようにしている。

【００１３】請求項９の発明は、非金属かつ耐熱性の脆
性材料からなる円筒パイプに、スパイラル状の切込溝を
管軸方向に連続して研削若しくは切削形成し、該切込溝
を前記パイプ内部に連通してバネ本体を形成し、脆性材
料素線を棒等に巻き付けて製作する従来の方法に比べ、
製作時の破損を低減し歩留まりを向上して、これを合理
的かつ均質に製作するようにしている。請求項１０の発
明は、非金属かつ耐熱性の脆性材料からなる複数のバネ
プレートの端部を交互に接合し、これらをジグザグ状に
配置してバネ本体を構成し、コイルバネに比べ小形軽量
化と設置スペースのコンパクト化を図れるとともに、捩
りモーメントやその剪断力を受けない分、寿命の向上を
図れる。

【００１４】請求項１１の発明は、前記バネ本体をエッ
チングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、前記バネ本体
表面のクラックを除去するようにして、例えばバネ本体
の加工時に生成されたクラックを除去し、該クラックの
荷重負荷時における成長と、それによる破損を未然に防
止するようにしている。請求項１２の発明は、前記バネ
本体をエッチングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、前
記バネ表面を平滑に形成し、例えばバネ本体の加工時の
粗面を除去し、該表面状態の繰り返し荷重に対する疲れ
限度を向上するようにしている。請求項１３の発明は、
前記バネ本体をエッチングして、バネ本体の角部を除去
し、バネ組み付け時における隣接部品との擦過や、それ
による破損を未然に防止するとともに、バネ本体の成形
を図り、所期の形状寸法を得るようにしている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を脆性材料である石
英製の圧縮コイルバネに適用した図示の実施形態につい
て説明すると、図１乃至図６において１は高純度の石英
からなるバネ本体で、そのコイル部のコイル線断面は略
横長楕円形状に形成され、その両端部に着座部であるバ
ネ本体１と同質の石英管製の着座ピース２，２が挿入し
て固定されている。前記圧縮コイルバネは実施形態の場
合、コイル外径８ｍｍ、自由長３７ｍｍ、素線径１ｍｍ
（前記楕円の長軸部径）に形成されている。

【００１６】前記バネ本体１は、該バネ本体用材である
石英製パイプ３を研削若しくは切削装置である旋盤で研
削若しくは切削して製作されている。前記石英製パイプ
３は、バネ本体１のコイル外径より若干大径の外径で、
バネ本体１の線径より若干大径の肉厚を備え、かつその
長さをバネ本体１の自由長の略整数倍に形成している。

【００１７】前記石英製パイプ３に、該パイプ３よりも
長尺な石英棒４が挿入され、それらを松脂等の簡便に溶
解可能な接着剤で固定し、石英棒４の両端を石英製パイ
プ３から突出している。

【００１８】前記接着後、石英棒４の突出部を旋盤の主
軸台にチャッキングし、この他端の突出部を心押台に支
持して、石英製パイプ３と石英棒４とを一体に回転して
いるそして、研削若しくは切削刃物である研削用砥石５
を石英製パイプ３に沿って移動し、かつ該砥石５に微小
な切り込みを与えながら、旋盤によるネジ切と同じ要領
でスパイラル状に研削し、当該部にスパイラル状の切込
溝６を形成している

【００１９】この場合、切込溝６の断面形状はコイル部
の線断面形状によって適宜採択され、実施形態のように
前記コイル線断面が略横長楕円形状の場合は、切込溝６
の断面形状を図５のように略等脚台形状に形成してい
る。したがって、コイル線断面が円形の場合には、切込
溝６の断面形状は略正方形若しくは長方形状に形成され
る。

【００２０】こうして、研削用砥石５を石英製パイプ３
に沿って複数回移動し、その都度研削用砥石５に同量の
切込みを与えて研削を繰り返し、前記パイプ３の肉厚分
切り込み、かつ前記切込溝５の幅をコイル間寸法に形成
している。

【００２１】この状況は図５のようで、これをバネ本体
１の略自由長に切断する。実施形態では一本の石英製パ
イプ３から３〜４個のバネ本体１を得ている。この後、
石英棒４を煮沸等適宜手段で加熱し、接着剤を溶解して
バネ本体１を分離する。

【００２２】一方、前記着座ピース２は、バネ本体１内
に嵌合可能な石英パイプを、コイルの略１ピッチ長分切
断して短管状に製作され、その両端面を平滑面に形成し
ていて、該ピース２，２をバネ本体１の両端末に取り付
けている。すなわち、前記着座ピース２をバネ本体１に
挿入し、その外端部をバネ本体１の端末から所定量突出
し、この状態を保持してこれらを固定している。

【００２３】この場合、前記着座ピース２，２の外端面
距離Ｌは、この圧縮コイルバネの自由長を構成するか
ら、着座ピース２，２の前記突出量を調整することでバ
ネの自由長を調整でき、バネ本体１の加工時における寸
法誤差を補正し得る。

【００２４】実施形態では前記固定手段として、酸水素
火炎溶融法を採用し、清浄な環境の下でバーナー等の火
炎をバネ本体１の端末と着座ピース２との接合部に近付
け、周囲の石英を溶融して両者を融接する。その際、必
要に応じて石英棒を溶融し前記融接部を肉盛し補強す
る。

【００２５】この後、両端部に着座ピース２，２を取付
けたバネ本体１を、エッチング液に所定時間浸漬してエ
ッチングする。実施形態では、エッチング液として石英
を溶解可能なフッ酸溶液を用いている。前記エッチング
によって、バネ本体１および着座ピース２，２に付着し
た研削油を脱脂洗浄するとともに塵埃を除去し、またバ
ネ本体１および着座ピース２，２表面の極薄層をエッチ
ング液で溶かして剥離するようにしている。

【００２６】そのようにすることで、前記研削時または
切断時にバネ本体１および着座ピース２，２の表面に形
成された微細なクラックを除去し、使用時に荷重を負荷
した際、前記クラックの成長による破損を未然に防止す
るようにしている。

【００２７】更に、バネ本体１および着座ピース２，２
の粗面な加工面をエッチング液で溶かして剥離し、平滑
な表面を得るようにして、繰り返し荷重に対する疲れ限
度を向上するようにしている。

【００２８】また、前記エッチングによって、コイル本
体１のコイル線断面の隅角部を湾曲線若しくは円弧状
（アール状）に成形し、コイル部を略横長楕円形状の線
形断面に成形するとともに、着座ピース２，２の外端部
の隅角部を略円弧状（アール状）に成形して、所期の形
状寸法を得ている。

【００２９】このように全ての隅角部をアール状に成形
することで、バネ本体１や着座ピース２，２の組み付け
時や使用時における隣接部品との接触およびこれに原因
する破損を未然に防止するようにしている。これは脆性
材料には有効である。

【００３０】前記エッチング後、前記圧縮コイルバネを
加熱炉に搬入し、所定温度で所定時間焼戻し処理し、加
工応力や熱応力、並びにそれらによる歪みを取り除く。
この他、図中、７は前記バネを取り付ける半導体製造装
置の軸部材である。なお、前述の実施形態は着座ピース
２，２をバネ本体１の内側に挿入しているが、バネ本体
１の外側に嵌合しても良く、そのようにすることで一層
広い着座面を得られ、バネの着座状態が安定する。

【００３１】このように構成した脆性材料製の圧縮コイ
ルバネを製作する場合は、バネ本体１と着座ピ−ス２と
を別々に製作し、これらを一体に取り付けてエッチング
後、熱処理する。先ず、バネ本体１を製作する場合は、
バネ本体用材である石英製パイプ３を用意し、これに若
干長尺の石英棒４を嵌合して接着する。

【００３２】そして、前記石英棒４を旋盤にチャッキン
グし、これを回転して石英製パイプ３を一体に回転し、
また研削用砥石５に微小な切り込みを与え、これを石英
製パイプ３に沿って移動し研削する。つまり、旋盤によ
るネジ切と同じ要領で石英製パイプ３を研削し、バネコ
イル間の対応位置にスパイラル状の切込溝６を形成す
る。

【００３３】この場合、切込溝６の断面形状はコイル線
断面形状によって適宜採択され、実施形態のように前記
線断面が略横長楕円形状の場合は、切込溝６の断面形状
を図５のように略等脚台形状に形成する。

【００３４】そして、研削用砥石５を石英製パイプ３に
沿って複数回移動し、その都度研削用砥石５に略同量の
切込みを与えて研削を繰り返し、前記切込溝６を次第に
深く形成し、石英製パイプ３の肉厚分切り込んだところ
で、前記切込溝６の幅をコイル間寸法に形成する。

【００３５】この状況は図５のようで、これをバネ本体
１の自由長相当長さに切断する。実施形態では一本の石
英製パイプ３から３〜４個のバネ本体１を得ている。こ
の後、石英棒４を煮沸等適宜手段で加熱し、接着剤を溶
解して各バネ本体１を分離する。

【００３６】一方、前記着座ピース２は、バネ本体１の
内径に嵌合可能な石英パイプを所定長さに切断して製作
し、その両端面を平滑面に形成し、該ピース２，２をバ
ネ本体１の両端末に挿入し、その外端部をバネ本体１の
端末から所定量突出させて、これらを溶接する。

【００３７】この場合、前記着座ピース２，２の外端面
距離Ｌは、この圧縮コイルバネの自由長を構成するか
ら、着座ピース２，２の前記突出量を調整することで、
自由長を調整でき、バネ本体１の加工上の寸法誤差を補
正し得る。

【００３８】実施形態では前記固定手段として、不純物
混入の惧れがない酸水素火炎溶融法を採用し、清浄な環
境の下でバーナー等の火炎をコイル本体１の端末と着座
ピース２との接合部に近付け、周囲の石英を溶融して両
者を融接する。その際、必要に応じて石英棒を溶融し前
記融接部を肉盛し補強する。

【００３９】この後、両端部に着座ピース２，２を取付
けたバネ本体１を、エッチング液に所定時間浸漬してエ
ッチングする。実施形態では、エッチング液として石英
を溶解可能なフッ酸溶液を用いている。

【００４０】前記エッチングによって、バネ本体１およ
び着座ピース２，２に付着した研削油や塵埃等を洗浄す
るとともに、バネ本体１および着座ピース２，２表面の
極薄層をエッチング液で溶かし剥離して、前記研削時お
よび切断時にバネ本体１および着座ピース２，２の表面
に形成された微細なクラックを除去する。

【００４１】このように微細なクラックを除去すること
で、圧縮コイルバネに荷重を負荷した際、前記クラック
の成長による破損を未然に防止できる。特に、前記クラ
ックの除去処理は、脆性材料である石英製のスプリング
において、荷重負荷時に捩り応力や剪断応力、曲げ応力
を受け破損し易いバネ本体１に有効である。

【００４２】また、前記エッチングによって、バネ本体
１および着座ピース２，２の粗面な加工面を溶かして剥
離し、平滑な表面を得ることで、繰り返し荷重に対する
疲れ限度が向上する。更に、前記エッチングによって、
バネ本体１のコイル部線形断面の隅角部を湾曲線若しく
は円弧状（アール状）に成形し、コイル部を略横長楕円
形状の線断面に成形するとともに、着座ピース２，２の
外端部の隅角部を略円弧状（アール状）に成形し、所期
の形状寸法を得ている。

【００４３】このように全ての隅角部をアール状に成形
することで、コイル本体１や着座ピース２，２の組み付
け時や使用時における隣接部品との接触およびこれに原
因する破損を未然に防止する。これは脆性材料に有効で
ある。

【００４４】前記エッチング後、前記圧縮コイルバネを
加熱炉に搬入し、所定温度で所定時間焼戻し処理し、加
工応力や熱応力およびそれらによる歪みを取り除けば、
実施形態の圧縮コイルバネを得られる。したがって、石
英線材を棒に巻き付けて製作するコイルバネに比べて、
製作時の破損が少なく歩留りを向上でき、その分コスト
の低減を図れるとともに、寸法のバラツキが少なく精密
かつ均質に製作できる。

【００４５】こうして製作した圧縮コイルバネは、一つ
一つ真空包装し塵埃の接触を防止するとともに、それら
を互いに積み重ねることなく保管し、出荷等に取り扱わ
れて、コイルバネ同士の接触による破損を防止する。次
に、前記圧縮コイルバネを半導体装置に組み付ける場合
は、例えば軸部材７にバネ本体１と着座ピ−ス２，２と
を挿入し、これを前記装置の被着座面の間に配置する。

【００４６】その場合、前記被着座面に着座ピ−ス２，
２の外端面が密着するから、前記コイルバネが着座姿勢
が安定し、またコイルに対し軸心方向への荷重負荷を促
し、半導体装置の安定した作動を図れる。この場合、着
座ピース２は短管状に形成され大きな剛性を備えている
から、圧縮荷重に対し充分な強度を発揮し、破損するこ
とはない。

【００４７】しかも、バネ本体１の端末から着座ピース
２が突出し、前記端末と被着座面との直接的な接触を回
避しているから、端末部の破損を防止するとともに、端
末部の加工状態の自由度を得られる。この場合、着座ピ
ース２は端末部に一体的に固定されて、端末部を補強す
るから、着座ピース２と端末部とが実質的な有効巻数を
形成する。

【００４８】また、前記圧縮コイルバネの線断面は、荷
重負荷方向に長い楕円形に形成されているから、これが
円形断面のものに比べ、強いばね強度を得られる。

【００４９】図７乃至図１５は本発明の他の実施形態を
示し、前述の実施形態の構成と対応する部分に同一の符
号を用いている。このうち、図７および図８は本発明の
第２の実施形態を示し、この実施形態はバネ本体１と着
座部２とを別々に構成する代わりに、これらを一体に構
成している。

【００５０】すなわち、前述の研削用砥石５による研削
ないし切削によるバネ本体１の製作時、バネ本体１の両
端部にコイルの略１ピッチ分の未研削部を設け、当該部
を短管状の着座部２ａに形成している。

【００５１】つまり、この実施形態はバネ本体１と着座
部２ａとを一体かつ同時に製作して、これらを別々に製
作する面倒や、溶接の手間を解消するとともに、溶接の
良否による品質や寸法のバラツキを防止し、これを容易
かつ安価に、しかも均質に製作するようにしている。

【００５２】また、着座部２ａの内外径は石英製パイプ
３と同径で、前記着座部２よりも大径であるから、広い
着座面を得られ、バネの着座姿勢が一層安定する。

【００５３】図９乃至図１５は本発明の第３の実施形態
を示し、この実施形態は前述のコイルバネの代わりに、
石英製の板バネ８に適用している。前記板バネ８は、複
数のバネプレート９をジグザグ状に接合してバネ本体１
０を形成し、該本体１０の両端部に着座部である着座プ
レート１１を接合し、これらの着座プレート１１，１１
を互いに平行に配置している。

【００５４】前記バネプレート９は、高純度の石英材を
切断して薄厚の横長矩形板状に形成し、その一側に長さ
方向に沿って凹溝１２を形成し、その一端部に接合代と
して平坦な接合部１３を設けている。また、バネプレー
ト９の他側は平坦面に形成され、前記接合部１３と反対
側の一端部に接合代として、平坦な凸状の接合部１４を
設けている。

【００５５】実施形態では、バネプレート９は１２ｍｍ
×６０ｍｍ、厚さ２ｍｍの薄厚の横長矩形板状に形成さ
れ、その一側に深さ０．３ｍｍの凹溝１２を形成し、こ
の他側に高さ０．１ｍｍの接合部１４を突設している。

【００５６】そして、一組のバネプレート９を図１５の
ように互いに同方向に前後に並べ、かつそれらの接合部
１３，１４を交互に配置し、各バネプレート９，９の接
合部１３，１４を向き合わせ、これらを加熱かつ加圧し
て融接する。その際、融接する前記接合部１３，１４と
反対側に石英製のピッチ調整治具１５を差し込み、バネ
プレート９，９のピッチを調整する。

【００５７】実施形態では前記融接手段として、前述の
ような酸水素火炎溶融法を採用し、清浄な環境の下でバ
ーナー等の火炎を接合部１３，１４に近付け、周囲の石
英を溶融して融接している。

【００５８】前記着座プレート１１は、バネプレート９
と同質部材で同様かつ略同形に製作され、その両側面は
平坦に形成されていて、その内側の一端部を、隣接する
着座プレート１１の接合部１３または１４に前述と同様
な方法で融接している。

【００５９】このようにしてバネプレート９と着座プレ
ート１１を接合後、これを前述と同様なエッチング液に
所定時間浸漬してエッチングし、研削時または切断時に
バネプレート９と着座プレート１１に付着した研削油や
塵埃等を洗浄するとともに、それらの表面の極薄層をエ
ッチング液で溶かし剥離し、前記加工時に表面に形成さ
れた微細なクラックを除去する。

【００６０】このように微細なクラックを除去すること
で、板バネに荷重を負荷した際、前記クラックの成長に
よる破損を未然に防止するようにしている。特に、前記
クラックの除去処理は、荷重負荷時に剪断応力や曲げ応
力を受けて破損し易い脆性材料である石英製のバネに有
効である。

【００６１】また、前記エッチングによって、バネプレ
ート９および着座プレート１１の粗面な加工面を溶かし
て剥離し、平滑な表面を得ることで、繰り返し荷重に対
する疲れ限度が向上する。更に、前記エッチングによっ
て、バネプレート９および着座プレート１１の隅角部を
円弧状（アール状）に成形し、所期の形状寸法を得られ
るとともに、それらの組み付け時や使用時における隣接
部品との接触およびこれに原因する破損を未然に防止す
る。

【００６２】前記エッチング後、前記板バネ８を加熱炉
に搬入し、所定温度で所定時間焼戻し処理し、加工応力
や熱応力、およびこれらによる歪みを取り除いて、実施
形態の板バネを得る。

【００６３】こうして製作した板バネは、前述のコイル
バネのように研削若しくは切削工程を要せず、バネプレ
ート９および着座プレート１１をカッターで切断し、所
要の溝加工と凸部加工後、これを接合すれば良いから、
構成が簡単で製作時の破損も少なく歩留りを向上できる
とともに、寸法のバラツキが少なく精密かつ均質に製作
できる。

【００６４】次に前記板バネ８を半導体装置に組み付け
る場合は、これを例えば前記装置の被着座面の間に配置
する。その場合、前記被着座面に着座プレート１１，１
１の外端面が密着するから、前記バネの着座姿勢が安定
し、板バネ８の中心方向への荷重負荷を促し、半導体装
置の安定した作動を図れる。

【００６５】また、前記板バネ８はコイルバネに比べ
て、被着座面に対する設置スペースがコンパクトである
から、狭小なスペースでの使用が可能になり、小形装置
への利用に好適である。

【００６６】そして、前記板バネ８に例えば圧縮荷重が
負荷されると、該バネ８がジグザグ状に配置した複数の
バネプレート９の弾性に抗して押し縮められる。この場
合、バネプレート９に凹溝１２が形成されているから、
その分剛性が緩和され、負荷に対する作動が鋭敏にな
る。また、前記板バネ８にはコイルバネのような捩り力
が作用しないから、捩りモーメントやその剪断力による
破損がなく、その分寿命を向上できる。

【００６７】なお、前述の実施形態は何れも圧縮荷重に
対するバネに適用したが、引張荷重に対するバネに適用
することも可能であり、その場合は両端部にフックを取
り付ければよい。また、前述の実施形態は何れも非金属
脆性材料として石英を用いているが、加工技術の進歩に
よってシリコン、セラミックス等に本発明を適用するこ
とも可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明は、脆性
材料の円筒パイプにスパイラル状の切込溝を管軸方向に
連続して形成し、該切込溝を前記パイプ内部に連通して
バネ本体を形成したから、バネ本体の形状の一様化と均
質化、並びに製作の合理化を図ることができる。請求項
２の発明は、前記バネ本体の端部に着座部を突設したか
ら、該着座部を介してバネを着座させ、着座の安定性と
軸心方向への安定した荷重負荷を図れるとともに、バネ
本体と被着座面との直接接触を回避し、バネ本体の破損
を防止することができる。

【００６９】請求項３の発明は、前記着座部を前記バネ
本体と別設若しくは一体に構成したから、別設の場合は
着座部とバネ本体との組み付け時に、それらの寸法調整
が可能になり、コイル本体の寸法誤差を補正できる。ま
た、一体構成の場合は構成が簡潔になり、両者の組み付
けの面倒がなく、合理的かつ精度良く製作することがで
きる。請求項４の発明は、脆性材料からなる複数のバネ
プレートを設け、該バネプレートの端部を交互に接合
し、これらをジグザグ状に配置したバネ本体を有するか
ら、コイルバネに比べ小形軽量化と設置スペースのコン
パクト化を図れるとともに、捩りモーメントやその剪断
力を受けないから、寿命の向上を図ることができる。

【００７０】請求項５の発明は、前記バネプレートに凹
溝を形成したから、該プレートの剛性を緩和し、小負荷
に対する応答性を向上することができる。請求項６の発
明は、前記バネ本体をエッチングしてバネ本体表面の薄
層を剥離し、前記バネ本体表面のクラックを除去するよ
うにしたから、例えばバネ本体の加工時に生成されたク
ラックを除去し、該クラックの荷重負荷時における成長
と、それによる破損を未然に防止することができる。請
求項７の発明は、前記バネ本体をエッチングしてバネ本
体表面の薄層を剥離し、前記バネ表面を平滑に形成した
から、例えばバネ本体の加工時の粗面を除去し、該表面
状態の繰り返し荷重に対する疲れ限度を向上することが
できる。

【００７１】請求項８の発明は、前記バネ本体をエッチ
ングして、バネ本体の角部を除去したから、バネ組み付
け時における隣接部品との擦過や、それによる破損を未
然に防止できるとともに、バネ本体の成形を図り、所期
の形状寸法を得ることができる。請求項９の発明は、非
金属かつ耐熱性の脆性材料からなる円筒パイプに、スパ
イラル状の切込溝を管軸方向に連続して研削若しくは切
削形成し、該切込溝を前記パイプ内部に連通してバネ本
体を形成したから、脆性材料素線を棒等に巻き付けて製
作する従来の方法に比べ、製作時の破損を低減し歩留ま
りを向上できるとともに、これを合理的かつ均質に製作
することができる。請求項１０の発明は、非金属かつ耐
熱性の脆性材料からなる複数のバネプレートの端部を交
互に接合し、これらをジグザグ状に配置してバネ本体を
構成したから、コイルバネに比べ小形軽量化と設置スペ
ースのコンパクト化を図れるとともに、捩りモーメント
やその剪断力を受けない分、寿命の向上を図ることがで
きる

【００７２】請求項１１の発明は、前記バネ本体をエッ
チングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、前記バネ本体
表面のクラックを除去するようにしたから、例えばバネ
本体の加工時に生成されたクラックを除去し、該クラッ
クの荷重負荷時における成長と、それによる破損を未然
に防止することができる。請求項１２の発明は、前記バ
ネ本体をエッチングしてバネ本体表面の薄層を剥離し、
前記バネ表面を平滑に形成したから、例えばバネ本体の
加工時の粗面を除去し、該表面状態の繰り返し荷重に対
する疲れ限度を向上することができる。請求項１３の発
明は、前記バネ本体をエッチングして、バネ本体の角部
を除去したから、バネ組み付け時における隣接部品との
擦過や、それによる破損を未然に防止することができる
とともに、バネ本体の成形を図り、所期の形状寸法を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を圧縮コイルバネに適用した実施形態を
示す断面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】本発明の圧縮コイルバネの製造過程を示す断面
図で、石英製パイプを石英棒に接着した状況を示してい
る。

【図４】本発明の圧縮コイルバネの製造過程を示す断面
図で、研削砥石による研削状況を示している。

【図５】本発明の圧縮コイルバネの製造過程を示す断面
図で、研削加工後のバネ本体を示している。

【図６】本発明の圧縮コイルバネの製造過程を示す正面
図で、研削後のバネ本体の分割前の状況を示している。

【図７】本発明の第２の実施形態を示す断面図で、研削
後の圧縮コイルバネを示している。

【図８】前記第２の実施形態の製造過程を示す断面図
で、研削砥石による研削加工後の状況を示している。

【図９】本発明をいたバネに適用した第３の実施形態を
示す正面図である。

【図１０】図９のＡ―Ａ線に沿う拡大断面図である。

【図１１】図９の側面図である。

【図１２】前記第３の実施形態に適用した着座プレート
を示す斜視図である。

【図１３】前記第３の実施形態に適用したバネプレート
を示す正面図である。

【図１４】図１３のＢ―Ｂ線に沿う拡大断面図である。

【図１５】前記第３の実施形態の要部を分解して示す斜
視図で、バネプレートの接合状況を示している。

【符号の説明】

１，１０ バネ本体 ２，２ａ 着座部（着座ピース） ３ 円筒パイプ（石英製パイプ） ６ 切込溝 ９ バネプレート １１ 着座プレート １２ 凹溝

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非金属かつ耐熱性の脆性材料を所定ピッ
   チで荷重の負荷方向と同軸方向に連続的に配置し、かつ
   前記荷重の負荷方向に伸縮可能なバネ本体を有する脆性
   材料製バネにおいて、前記脆性材料の円筒パイプにスパ
   イラル状の切込溝を管軸方向に連続して形成し、該切込
   溝を前記パイプ内部に連通してバネ本体を形成したこと
   を特徴とする脆性材料製バネ。
2. 【請求項２】 前記バネ本体の端部に着座部を突設した
   請求項１記載の脆性材料製バネ。
3. 【請求項３】 前記着座部を前記バネ本体と別設若しく
   は一体に構成した請求項２記載の脆性材料製バネ。
4. 【請求項４】 非金属かつ耐熱性の脆性材料を所定ピッ
   チで荷重の負荷方向と同軸方向に連続的に配置し、かつ
   前記荷重の負荷方向に伸縮可能なバネ本体を有する脆性
   材料製バネにおいて、前記脆性材料からなる複数のバネ
   プレートを設け、該バネプレートの端部を交互に接合
   し、これらをジグザグ状に配置したバネ本体を有するこ
   とを特徴とする脆性材料製バネ。
5. 【請求項５】 前記バネプレートに凹溝を形成した請求
   項４記載の脆性材料製バネ。
6. 【請求項６】 前記バネ本体をエッチングしてバネ本体
   表面の薄層を剥離し、前記バネ本体表面のクラックを除
   去した請求項１または請求項４記載の脆性材料製バネ。
7. 【請求項７】 前記バネ本体をエッチングしてバネ本体
   表面の薄層を剥離し、前記バネ表面を平滑に形成した請
   求項１または請求項４記載の脆性材料製バネ
8. 【請求項８】 前記バネ本体をエッチングして、バネ本
   体の角部を除去した請求項１または請求項４記載の脆性
   材料製バネ。
9. 【請求項９】 非金属かつ耐熱性の脆性材料からなる円
   筒パイプに、スパイラル状の切込溝を管軸方向に連続し
   て研削若しくは切削形成し、該切込溝を前記パイプ内部
   に連通してバネ本体を形成することを特徴とする脆性材
   料製バネの製造方法。
10. 【請求項１０】 非金属かつ耐熱性の脆性材料からなる
    複数のバネプレートの端部を交互に接合し、これらをジ
    グザグ状に配置してバネ本体を構成したことを特徴とす
    る脆性材料製バネの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記バネ本体をエッチングしてバネ本
    体表面の薄層を剥離し、前記バネ本体表面のクラックを
    除去した請求項９または請求項１０記載の脆性材料製バ
    ネの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記バネ本体をエッチングしてバネ本
    体表面の薄層を剥離し、前記バネ表面を平滑に形成した
    請求項９または請求項１０記載の脆性材料製バネ。
13. 【請求項１３】 前記バネ本体をエッチングして、バネ
    本体の角部を除去した請求項９または請求項１０記載の
    脆性材料製バネ。