JP2003197706A - ガイドレール - Google Patents

ガイドレール

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JP2003197706A
JP2003197706A JP2001389689A JP2001389689A JP2003197706A JP 2003197706 A JP2003197706 A JP 2003197706A JP 2001389689 A JP2001389689 A JP 2001389689A JP 2001389689 A JP2001389689 A JP 2001389689A JP 2003197706 A JP2003197706 A JP 2003197706A
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guide rail
silicon nitride
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longitudinal direction
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Takanobu Ishikawa
敬展 石川
Masao Tsujita
雅夫 辻他
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/005Guide rails or tracks for a linear bearing, i.e. adapted for movement of a carriage or bearing body there along
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で、高い位置決め精度や高い強度等を実
現できるガイドレールを提供すること。 【解決手段】 ガイドレール5は、窒化珪素質の焼結体
からなる長尺の略四角柱状の部材である。ガイドレール
5は、貫通孔19の小径側面(A面)と、その反対側の
大径側面(B面)と、A面及びB面に連接する左右のC
面及びD面とを備えるとともに、ガイドレール5の左右
方向のほぼ中央に位置する中央部のB面側には、段差部
15が設けられている。この段差部15の底部16の長
手方向の端部、即ち同図の左右方向の端部には、紙面と
垂直方向に沿って、R面取り部18が形成されている。
このR面取り部は、所定半径のR面取り加工により、内
側に凸の角部となるように形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置にて半導体部品の搬送等に用いられるガイドレール
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器や半導体部品などの高精
度化が進んでおり、そのため、それらの機器や部品を製
造する際の位置決めなどの際には、一層の精度が要求さ
れるようになっている。
【0003】例えば半導体製造装置において、半導体チ
ップ等の半導体部品の搬送や位置決めを行うために、半
導体部品を保持して移動させるスライド装置が用いられ
るが、このスライド装置を構成するガイドレール及びス
ライダーには、通常、金属製のものが使用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスライド装置(特にガイドレール)では、ガイドレー
ルの材料である金属の特性上、ガイドレールにかかる重
量や温度などにより、ガイドレール全体にたわみが生じ
て変形し、位置決め精度などが低下するという問題があ
った。
【0005】この対策として、ガイドレールの断面積な
どを大きくすることが考えられるが、この場合は、ガイ
ドレールの重量が増加して慣性が大きくなり、特に高速
で位置決めを行う場合には、かえって位置決め精度が低
下するという問題があった。そこで、近年では、ガイド
レールの材料として、アルミナセラミック等を使用する
提案がなされているが、その検討が十分になされていな
いのが現状である。
【0006】本発明は前記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、軽量で、高い位置決め精度
や高い強度等を実現できるガイドレールを提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】(1)請求項1の発明
は、窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体からなるガイ
ドレールにおいて、前記ガイドレールの表面に凹状の段
差部を備えるとともに、前記段差部の底部側にて前記ガ
イドレールの長手方向の端部に形成された凹状の角部に
は、0.1mm以上の面取り長さを有する面取り部を設
けたことを特徴とするガイドレールを要旨とする。
【0008】本発明では、ガイドレールを構成する材料
として、窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体を採用し
ているので、金属性のガイドレールに比べて軽量であ
り、ガイドレール自体が高速で移動した場合でも、たわ
みが少なく、部品等の位置決め精度等が高いという効果
がある。
【0009】特に、本発明では、図1(a)に例示する
様に、ガイドレールの表面に凹状の段差部(例えばガイ
ドレールの長手方向にてその表面に垂直な断面が略矩形
状の段差部)を備えており、図1(b)に例示する様
に、その段差部の底部側の端部の凹状の角部(内側に凸
の角部)には、0.1mm以上(好ましくは0.2mm
以上)の面取り長さを有する面取り部を設けている。
【0010】よって、その角部が直角ではなく、適度な
傾斜や湾曲等を有しているので、例えばガイドレールが
高速で往復動した場合のように、図1(c)に例示する
様に、ガイドレールの長手方向に大きな応力が加わった
場合でも、段差部に破損等が発生し難く、ガイドレール
が折れにくいという効果がある。
【0011】尚、面取り部の面取り長さとは、周知の様
に、所定の面において、面取り加工により傾斜又は湾曲
する部分の長さ(詳しくは所定の面側へ投影した長さ)
を示している(例えば図2参照)。 (2)請求項2の発明は、前記段差部は、ガイドレール
の長手方向の中央部に設けたことを特徴とする前記請求
項1に記載のガイドレールを要旨とする。
【0012】本発明は、ガイドレールの中央部に、段差
部が形成されているものを例示している。この段差部は
ガイドレールの中央部に形成されており、段差部は他の
部分より薄くなっているので、肉厚の部分より折れやす
い傾向があるが、その段差部の底部側の角部に面取り部
を設けることにより、折れにくくすることができる。
【0013】尚、本発明において、ガイドレールの中央
部とは、ガイドレールの左右からほぼ等距離にある所定
の領域であり、例えば左右の等距離にある位置を中心に
して、左右にそれぞれガイドレールの全長の約10%の
範囲内の部分である。 (3)請求項2の発明は、前記面取り部は、R面取り部
又はC面取り部であることを特徴とする前記請求項1に
記載のガイドレールを要旨とする。
【0014】本発明は、面取り部を例示したものであ
り、図2に示す様に、周知のR面取りにより形成したR
面取り部や、C面取りにより形成したC面取り部を採用
できる。 (4)請求項4の発明は、前記ガイドレールは、その比
重が3.5以下及び/又はヤング率が300GPa以上
であることを特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに
記載のガイドレールを要旨とする。
【0015】本発明では、ガイドレールの比重が3.5
以下と鉄等と比べて小さく軽量であり、また、そのヤン
グ率が300GPa以上と鉄等と比べて大きいので、た
わみ難いという性質がある。尚、比重とヤング率の両条
件を満たしている場合には、一層たわみが少ない。
【0016】従って、ガイドレールが高速で往復運動す
る場合でも、ガイドレールに保持された部品等の位置決
め精度が高く、好適である。 (5)請求項5の発明は、前記ガイドレールを構成する
材料(例えば窒化珪素)の結晶粒子径の分布は、1〜2
μmの範囲内の第1のピークと4.5〜5.5μmの範
囲内の第2のピークとの2重のピークを有することを特
徴とする前記請求項1〜4のいずれかに記載のガイドレ
ールを要旨とする。
【0017】本発明では、ガイドレールを構成する例え
ば窒化珪素の結晶粒子径の分布が、2重のピークを有し
ている。つまり、ガイドレールには、異なる粒子径の分
布を有する結晶のグループが存在している。そのため、
たとえガイドレールの一部にクラックが発生した場合で
も、そのクラックが進展し難く、よって、ガイドレール
が破損しにくいという効果がある。
【0018】(6)請求項6の発明は、前記ガイドレー
ルは、半導体製造装置に用いられるものであることを特
徴とする前記請求項1〜5いずれかに記載のガイドレー
ルを要旨とする。本発明は、ガイドレールの用途を例示
したものである。
【0019】例えば、ガイドレールの先端等に半導体部
品を保持して、ガイドレール自体をを移動させることに
より、ガイドレールの移動に伴って半導体部品を所望の
位置に移動させることができる。しかも、このガイドレ
ールは、高速で往復動させた場合でも、たわみ等が少な
いので、半導体部品を正確に所望の位置に配置すること
ができる。
【0020】また、前記窒化珪素質及びサイアロン質の
焼結体とは、窒化珪素を主成分とする焼結体であり、そ
れ以外に、焼結助剤として、希土類元素、Al23、M
gO、CeO2、ZrO2、TiO2、AlN等を加える
ことができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明のガイドレールの実
施の形態の例(実施例)を、図面を参照して説明する。 (実施例)ここでは、半導体製造装置に使用されるガイ
ドレールを例に挙げる。
【0022】a)図3に示す様に、本実施例のガイドレ
ール5は、窒化珪素質の焼結体からなり、その比重が
3.5以下の例えば3.2、ヤング率が300GPa以
上の例えば320GPa、外径寸法が、(縦7.5mm
×横18mm×長さ300mmの)長尺の略四角柱状の
部材である。
【0023】ガイドレール5は、貫通孔19a〜19j
(19と総称する)の小径側面(A面)と、その反対側
の大径側面(B面)と、A面及びB面に連接する側面で
あるC面及びD面とを備えるとともに、ガイドレール5
の左右方向のほぼ中央に位置する中央部のB面側には、
長手方向の長さ40mm×深さ1mmの段差部15が設
けられている。
【0024】特に本実施例では、図4に示す様に、段差
部15は、ガイドレール5の長手方向にてその表面に垂
直な断面が略矩形状をしており、段差部15の底部16
の長手方向の端部、即ち同図の左右方向の端部には、紙
面と垂直方向に沿って、面取り長さ(従って半径R)が
0.1mm以上のR面取り部18が形成されている。こ
のR面取り部は、R面取り加工により、凹状の角部(即
ち内側に凸の角部)となるように形成されている。
【0025】また、前記貫通孔19は、チップ等の半導
体部品を吸着する装置を取り付けるためのものであり、
この貫通孔19は、図5に示す様に、A面に連通する小
径の小径部21と、B面に連通する大径の大径部23か
らなる2段孔である。上述した構成のガイドレール5
は、図6に示す様に、保持部材13により摺動可能に保
持される。この保持部材13は、内部にボールベアリン
グ37を有する断面略コの字状の部材であり、ボールベ
アリング37が、ガイドレール5のC面及びD面に設け
られたガイド溝39を滑ることにより、ガイドレール5
を摺動自在に保持している。
【0026】b)次に、前記ガイドレール5の製造方法
について簡単に説明する。 まず、窒化珪素原料粉末(平均粒径0.8μm、比表
面積11m2/g)と、焼結助剤としてアルミナ粉末
(平均粒径0.4μm、比表面積10m2/g)及びイ
ットリア粉末(平均粒径1.5μm、比表面積10m2
/g)とを、純水を溶媒として湿式混合して、泥しょう
を得た。
【0027】次に、この泥しょうを、スプレードライ
ヤで乾燥させ、100μm程度の素地粉末(造粒粉末)
を得た。 次に、この造粒粉末を、金型プレス成形して成形体を
製造し、ガイドレール5の形状にするための生加工を行
った。
【0028】次に、この生加工品を、常圧焼結により
1700℃にて焼結後、8MPa、1750℃で、熱間
静水圧プレス焼結し、窒化珪素焼結体を得た。 次に、この焼結体に対して、平面研削盤を用いてダイ
アモンド砥石(#230)で、そのA面、B面、C面、
D面を研磨加工し、所定の寸法とした。
【0029】尚、(ガイドレール5の中央部を含む)各
面は、表面粗さRaが1μm以下となるように研磨され
ている。 次に、段差部15及びR面取り部18を、下記の手順
で形成した。角部が摩耗した砥石を用いて、平面研削盤
で溝加工を行うことにより、段差部15の形成及びその
角部の面取りを同時に行う。
【0030】次に、C面及びD面に対して溝加工を行
ってガイド溝39を形成し、その後、全ての角部の面取
りを行って、ガイドレール5を完成した。 c)上述した様に、本実施例のガイドレール5では、ガ
イドレール5を構成する材料として、窒化珪素質(又は
サイアロン質)の焼結体を用いるので、金属性のガイド
レールに比べて軽量であり、ガイドレール5自体が高速
で移動した場合でも、たわみが少なく、部品等の位置決
め精度等が高いという効果がある。
【0031】特に、本実施例では、ガイドレール5の表
面に凹状の段差部15を備えており、その段差部15の
底部側の角部には、0.1mm以上の面取り長さを有す
るR面取り部18を設けている。よって、その角部が直
角ではなく適度な湾曲を有しているので、例えばガイド
レール5が高速で往復動した場合のように、ガイドレー
ル5の長手方向に大きな応力が加わった場合でも、段差
部15に破損等が発生し難く、ガイドレール5が折れに
くいという効果がある。
【0032】d)次に、本実施例の特性及び効果を確認
するために行った実験例について説明する。 面取り部の有無 前記実施例と同様な方法により、段差部の底部に、面取
り長さが異なるR面取り部を有する試料(本発明品と比
較例品)とを作製した。
【0033】そして、上述した試料に対して、図7に示
す様に、ガイドレールの上下に、半径r:4mmのSU
S(ステンレス)製の丸棒41を配置し、同図の上方よ
り荷重を加えることにより、三点曲げ試験を行うことに
より、実体での抗折荷重を測定した。その結果を下記表
1に記す。
【0034】
【表1】
【0035】この表1から明らかな様に、R面取り部の
面取り長さが0.1mm以上(特に0.2mm以上)の
場合には、抗折荷重が大きく好適である。 ガイドレールを構成する窒化珪素の結晶粒子径の分布 本実施例のガイドレールの窒化珪素の結晶粒子径の分布
を測定した。
【0036】具体的には、ガイドレールの試料に対し
て、50μm×50μmの検査領域における2000倍
のSEM観察により、結晶粒子径の分布を測定した。そ
の結果、窒化珪素の結晶粒子径の第1のピークは、1〜
2μmの範囲内の1.5μmであり、第2のピークは、
4.5〜5.5μmの範囲内の5.0μmであり、2重
のピークを有することが分かった。
【0037】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の態様で実施しうることはいうまでもない。 (1)例えば前記実施例では、段差部にR面取り部を設
けているが、それに代えてC面取り加工を行ったC面取
り部を設けなくともよい。
【0038】(2)前記実施例では、窒化珪素質のガイ
ドレールについて述べたが、ガイドレールの材質とし
て、サイアロンを採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガイドレールを例示し、(a)はそ
の段差部を破断して示す側面図、(b)は段差部を拡大
して示す側面図、(c)はガイドレールを示す側面図で
ある。
【図2】 本発明のガイドレールの段差部を例示し、
(a)はR面取り部を示す説明図、(b)はC面取り部
を示す説明図である。
【図3】 実施例のガイドレールを示し、(a)はその
上面図、(b)はその側面図、(c)はその底面図、
(d)は(a)のA−A断面図である。
【図4】 実施例のガイドレールの段差部を破断して示
す説明図である。
【図5】 実施例のガイドレールに設けられた貫通孔を
破断して示す説明図である。
【図6】 実施例のガイドレールを保持する保持部材を
破断して示す説明図である。
【図7】 実験方法を示す説明図である。
【符号の説明】 5…ガイドレール 13…保持部材 15…段差部 16…底部 18…R面取り部 19(19a〜19j)…貫通孔 21…小径部 23…大径部 37…ボールベアリング 39…ガイド溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3J104 AA02 AA23 AA34 AA64 AA69 AA74 CA11 DA12 5F031 CA13 GA60 MA35

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化珪素質又はサイアロン質の焼結体か
    らなるガイドレールにおいて、 前記ガイドレールの表面に凹状の段差部を備えるととも
    に、前記段差部の底部側にて前記ガイドレールの長手方
    向の端部に形成された凹状の角部には、0.1mm以上
    の面取り長さを有する面取り部を設けたことを特徴とす
    るガイドレール。
  2. 【請求項2】 前記段差部を、前記ガイドレールの長手
    方向の中央部に設けたことを特徴とする前記請求項1に
    記載のガイドレール。
  3. 【請求項3】 前記面取り部は、R面取り部又はC面取
    り部であることを特徴とする前記請求項1又は2に記載
    のガイドレール。
  4. 【請求項4】 前記ガイドレールは、その比重が3.5
    以下及び/又はヤング率が300GPa以上であること
    を特徴とする前記請求項1〜3のいずれかに記載のガイ
    ドレール。
  5. 【請求項5】 前記ガイドレールを構成する材料の結晶
    粒子径の分布は、1〜2μmの範囲内の第1のピークと
    4.5〜5.5μmの範囲内の第2のピークとの2重の
    ピークを有することを特徴とする前記請求項1〜4のい
    ずれかに記載のガイドレール。
  6. 【請求項6】 前記ガイドレールは、半導体製造装置に
    用いられるものであることを特徴とする前記請求項1〜
    5いずれかに記載のガイドレール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2537363C2 (ru) * 2013-02-21 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Завод ПРОТОН-МИЭТ" Устройство прецизионного перемещения
RU204327U1 (ru) * 2021-02-08 2021-05-20 Общество с ограниченной ответственностью «Микролазер» (ООО «Микролазер») Платформа устройства прецизионного перемещения

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