JP2007051770A - 動圧軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型動圧軸受の内孔壁において、動圧溝の形成を簡易化するためのフォトリソグラフィー技術を用いた動圧軸受の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明における動圧軸受の製造方法は、内孔を有する軸受を提供するステップと、前記軸受における前記内孔壁の表面にフォトレジストを塗布するステップと、前記内孔の中に溝パターンを表面に有する紫外線ランプを設置し、露光を行うステップと、現像剤を用いて前記フォトレジストの感光部分を洗浄し、前記内孔壁を露出するステップと、エッチング液を用いてフォトレジストの保護を受けていない前記内孔壁にエッチングを行い、溝を形成するステップとを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、動圧軸受の製造方法に関し、特に、フォトリソグラフィー技術を用いて動圧溝を形成する動圧軸受の製造方法に関するものである。

特許文献１に示すように、動圧軸受は、内孔壁に微細な動圧溝を有し、且つ、前記溝内に潤滑油を有するものである。モーターの回転軸が回転した時、溝内の潤滑油が引き出されて前記軸と軸受との間に分布し、動圧を発生する。これが軸と軸受との間の摩擦を防ぎ、当該摩擦による雑音を減少することができる。

しかし、軸受の内孔における動圧溝の加工は、溝の幅と深さが非常に小さいことから、かなり困難である。例えば、カッティング（cutting），ローリング（rolling），プラスチック射出，エッチング，コンビネーション（combination），めっきなどのいくつかの加工方式が提供されているが、これらの方式は特殊な加工器具と技術を用いなければならないことから製造コストが高い。また、従来のカッティングプロセスによって形成された動圧溝は、溝の曲がり部分が連続せず、溝の深さと幅が一致しないことがよくある。また、加工機の設備が高価であり、カッティング器具が破損し易く、効果的に効率よく大量生産できない上に、加工環境で振動が起こってはならず、また特殊訓練された者が必要であるなどの制約があって、それらは全て従来の動圧軸受を製造する困難な要因となっている。
特開平１０−１４１３５８号公報

本発明は上述の問題を解決し、小型動圧軸受の内孔壁において、動圧溝の形成を簡易化するためのフォトリソグラフィー技術を用いた動圧軸受の製造方法を提供する。

本発明に基づいた動圧軸受の製造方法は、カッティングまたは粉末焼結によって必要な軸受形状とその内孔を形成し、前記軸受の内孔壁の表面にフォトレジストを塗布し、前記軸受の内孔に挿通できる紫外線ランプの表面に、動圧溝などの溝パターンを含むマスクを貼り付け、前記ランプを前記軸受の内孔の中に設置して、露光を行い、前記フォトレジストの対応する前記マスクの光を通せる部分に感光作用を発生させ、現像剤を用いて前記フォトレジストの感光部分を洗浄し、エッチング液を用いてフォトレジストの保護を受けていない内孔壁に必要な深さまでエッチングを行い、除去液を用いて内孔壁に残ったフォトレジストを除去し、最後に水によって前記軸受を洗浄し、溝を備える動圧軸受を完成する。

前記方法に基づくと、前記軸受の金属材料は好ましくは銅である。

前記方法に基づくと、前記内孔壁に前記フォトレジストを塗布する方法は、好ましくはスプレーコーティング，浸漬，または遠心コーティングである。

前記方法に基づくと、フォトレジストを塗布した後、好ましくは、ベーキングプロセスによって前記フォトレジストを固化させる。

前記方法に基づくと、前記紫外線ランプは、好ましくは冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）または光ファイバー光源である。

前記方法に基づくと、前記マスクの溝パターンを有する部分は、光を通すことができ、それ例外の残りの部分は光を通すことができない。

前記方法に基づくと、前記マスクは、動圧溝のパターンを有するだけでなく、オイル溝を有するパターンを設計することもでき、よって、軸受の内孔壁に溝とオイル溝を同時に形成することができる。

本発明における動圧軸受の製造方法を用いると、機械設備のコストが低いだけでなく、自動化または半自動化の導入によって大量生産でき、且つ、軸受の内孔壁のどの形状にも一致する均一の溝を容易に形成することができる。また、大幅なコストの削減ができることから、本発明で製造された動圧軸受は、中小型のボールベアリングや自己潤滑軸受などに置き換えて利用することができる。

本発明についての目的，特徴，長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

本発明の動圧軸受の製造方法は、先ず、カッティング，回転または粉末焼結によって必要な軸受形状とその内孔を形成する。図１は、成型後の軸受の断面図である。軸受の金属材料としてよく用いられるのが銅であり、本実施例も銅であるとして説明を行う。こうして、内孔を有する軸受が提供される。

図２に示すように、軸受の内孔を形成する壁（以下、内孔壁という）１０の表面は、フォトフォトレジスト２０が塗布される。軸受の内孔壁１０にフォトフォトレジスト２０を塗布する方法は、スプレーコーティング，浸漬，スピンコーティングまたは遠心コーティングを用いることができ、フォトフォトレジスト２０を内孔壁１０の表面に均一に塗布できればよい。また、フォトフォトレジスト２０の種類は特に限定しておらず、ポリイミド，ジアゾニウム塩，またはスルホンアミド塩素（sulfonamide chlorine）などとすることができる。本実施例は、例えば“ElectrolubePRP-200”のようなポジ型フォトレジストを用いている。

軸受の内孔壁１０に塗布されたフォトレジスト２０は、その後ベーキングプロセスによって乾燥され、フォトレジスト２０と内孔壁１０との間の接触面をしっかりと接着する。

また、図３に示すように、軸受の内孔に挿通することができるような紫外線ランプ３０を準備する。ランプ３０の表面は、動圧溝のパターン４０１とオイル溜め部となるオイル溝のパターン４０２とをその上に含むマスク４０が貼り付けられる。ランプ３０は、３５０ナノメータ〜４５０ナノメータの波長範囲の紫外光を発することができる。本実施例ではポジ型フォトレジストを用いることから、マスク４０上の動圧溝のパターン４０１とオイル溝のパターン４０２を有する部分は、透明で光を通すことができ、その残りの部分は不透明で光を通すことができない。また、紫外線ランプ３０は、好ましくは、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、または光ファイバー光源である。本実施例におけるマスク４０の溝の形状は、Ｖ字型である。

図４に示すように、ベーキングプロセスの後、マスク４０が貼り付けられた紫外線ランプ３０は、軸受の内孔の中に挿通し設置され、露光プロセスを行うために、紫外線を発生するように駆動される。露光プロセスの間、フォトレジスト２０の一部は、マスク４０のパターンを通って紫外線ランプ３０から発された紫外線に感光され、フォトレジスト２０の対応するマスク４０の動圧溝パターン４０１とオイル溝パターン４０２の部分に感光作用を発生させる。

図５に示すように、前記露光プロセスの後、紫外線ランプ３０は取り除かれ、現像剤によってフォトレジスト２０の感光部分が洗浄されて、内孔壁１０の下地部分である金属銅を露出させる。現像剤の成分と濃度は、用いられるフォトレジストによって決められ、特に限定されない。本実施例では、ＮａＯＨ溶液が現像剤として用いられる。

前記現像プロセスの後、軸受は水によって洗浄され、その次にエッチング液を用いて、フォトレジスト２０の保護を受けていない内孔壁１０の露出部分にエッチングを行い、必要な大きさと深さの溝１２とオイル溝１３とを形成する。エッチング液は、フォトレジストを破壊しないような塩化鉄溶液，塩化銅液，または硫化アンモニウム溶液とすることができる。

前記エッチングプロセスの後、軸受は水によって洗浄され、内孔壁１０に残ったフォトレジスト２０は、例えば、アルコールなどの除去液によって除去される。

続いて、水によって全ての薬液を洗浄し、図６に示すように動圧軸受の製造を完了する。

ここで注意するのは、本発明の特徴は、フォトリソグラフィーによって軸受の内孔壁に動圧溝を形成することにあり、この発明に用いられる薬剤は、特に限定しておらず、従来のリソグラフィー薬剤も本発明に用いることができる。また、軸受の内孔壁に形成した溝パターンの形状も限定するものでなく、Ｖ字型の他に、フィッシュボーン型，ヘリンボーン型，斜文型，または直線ストライプ型などとすることもできる。

以上のような動圧軸受の製造方法を用いると、機械設備のコストが低いだけでなく、自動化または半自動化の導入によって大量生産でき、且つ、軸受の内孔壁１０のどの形状にも一致する均一の溝（溝１２とオイル溝１３）を容易に形成することができる。また、大幅なコストの削減ができることから、本発明で製造された動圧軸受は、中小型のボールベアリングや自己潤滑軸受などに置き換えて利用することができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や同様の装置を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

成型後における軸受の断面図である。 図１の内孔壁にフォトフォトレジストを塗布した軸受の断面図である。 本発明に用いられる露光用のランプの概略図である。 本発明における露光プロセスの概略図である。 本発明における現像プロセス後の軸受の概略図である。 本発明におけるエッチングおよびレジスト除去プロセス後の軸受完成の概略図である。

符号の説明

１０ 内孔壁
１２ 溝
１３ オイル溝
２０ フォトレジスト
３０ ランプ
４０ マスク
４０１ 溝パターン
４０２ オイル溝パターン

Claims (13)

1. 内孔を有する軸受を提供するステップと、
   前記軸受における前記内孔壁の表面にフォトレジストを塗布するステップと、
   前記内孔の中に溝パターンを表面に有する紫外線ランプを設置し、露光を行うステップと、
   現像剤を用いて前記フォトレジストの感光部分を洗浄し、前記内孔壁を露出するステップと、
   エッチング液を用いてフォトレジストの保護を受けていない前記内孔壁にエッチングを行い、溝を形成するステップとを含む動圧軸受の製造方法。
2. 前記ランプの表面における前記溝パターンは、前記紫外線ランプの表面に貼り付けられたマスクの上に形成される請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
3. 前記溝パターンの形状は、Ｖ字型，フィッシュボーン型，ヘリンボーン型，斜文型，または直線ストライプ型である請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
4. 前記内孔壁の表面にフォトレジストを塗布した後、前記軸受にベーキングプロセスを行う請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
5. 前記軸受と前記内孔は、カッティングまたは粉末焼結によって形成される請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
6. 前記フォトレジストは、スプレーコーティング，浸漬，または遠心コーティングで前記内孔壁の表面に塗布される請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
7. 前記ランプは、冷陰極蛍光ランプまたは光ファイバー光源からなる請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
8. 前記現像剤で前記フォトレジストの感光部分を洗浄し、前記内孔壁を露出した後、水によって前記軸受の前記内孔壁を洗浄する請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
9. 前記エッチング液でフォトレジストの保護を受けていない前記内孔壁にエッチングを行った後、水によって前記軸受の前記内孔壁を洗浄する請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
10. 水によって前記軸受の前記内孔壁を洗浄した後、除去液を用いて前記内孔壁に残ったフォトレジストを除去する請求項９に記載の動圧軸受の製造方法。
11. 前記軸受の金属材料は、銅からなる請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
12. 前記紫外線ランプは、３５０ナノメータ〜４５０ナノメータの波長範囲の紫外光を発することができる請求項１に記載の動圧軸受の製造方法。
13. 内孔を有する軸受を提供するステップと、
    前記軸受における前記内孔壁の表面にフォトレジストを塗布するステップと、
    前記軸受の前記内孔に挿通できるような、紫外線を発するランプを準備するステップと、
    前記ランプの表面に動圧溝パターンとオイル溝パターンを含むマスクを貼り付けるステップと、
    前記マスクを貼り付けた前記ランプを前記軸受の前記内孔の中に設置し、紫外線を発して露光を行い、前記フォトレジストの対応する前記マスクの動圧溝パターンとオイル溝パターンの部分に感光作用を発生させるステップと、
    前記ランプを前記内孔から取り除き、現像剤を用いて前記フォトレジストが生じた感光作用の部分を洗浄するステップと、
    エッチング液を用いてフォトレジストの保護を受けていない内孔壁に溝とオイル溝を形成するステップと、
    除去液を用いて前記内孔壁に残ったフォトレジストを除去するステップとを含む動圧軸受の製造方法。

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