JP2992717B2 - 半導体製造設備用転がり軸受 - Google Patents

半導体製造設備用転がり軸受

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造設備に使用
される固体潤滑転がり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造設備用転がり軸受は、高い清
浄度が要求される密封真空下で運転されるため、その潤
滑には、一般に、二硫化モリブデン等の層状物質、金、
銀、鉛等の軟質金属、PTFE、ポリイミド等の高分子
材料などの固体潤滑剤が用いられている。
【0003】ところで、近年、半導体製造分野では半導
体の集積度が増すにつれて導電パターンの線幅が微細化
しており、軸受から排出される固体潤滑剤の摩耗粉がパ
ターン上に付着すると種々の弊害を引き起こす可能性が
あることから、固体潤滑剤の特性として、本来の潤滑性
・耐久性の他に、特に低発塵性を要求するようになって
きている。
【0004】このような現状に鑑み、本出願人は、転が
り軸受を構成する部品のうち少なくとも転がり摩擦また
は滑り摩擦を生ずる表面に、平均分子量が5000以下
のポリテトラフルオロエチレン(以下、簡単のため、低
分子量PTFEと称す。)からなる潤滑皮膜を形成した
固体潤滑転がり軸受について既に出願している(特願平
3−190150号等)。従来より、転がり軸受の固体
潤滑剤として用いられているPTFEは平均分子量が1
×105 以上、主に、1×106〜1×107のものであ
るが、低分子量PTFEを用いて潤滑皮膜を形成するこ
とにより、潤滑性、耐久性、低発塵性に優れた潤滑皮膜
を得ることができることを上記出願において示した。こ
れらの効果は、低分子量PTFEが、従来より固体潤滑
剤として用いられているPTFEに比べて、剪断強度が
著しく小く、また、転着性に優れていることによるもの
であった。
【0005】さらに、本出願人は、低分子量PTFEか
らなる潤滑皮膜を連続した島状分布とした半導体製造設
備用転がり軸受について出願し(実願平3−49946
号)、この出願において、潤滑皮膜を連続した島状分布
とすることにより、軸受の低発塵性が一層向上すること
を示した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】軸受部品の接触面に形
成した固体潤滑皮膜は、相手面との接触によって削りと
られ、微小な潤滑粉となる。この微小な潤滑粉は相手面
等に再付着して転着皮膜を形成する。このように固体潤
滑皮膜は、一般に、表面からの剥離・転着を繰り返しな
がら潤滑作用をなす。したがって、潤滑粉の転着性が十
分でない場合には、転着できない潤滑粉が発塵として軸
受外に排出されてしまう。上述したように、低分子量P
TFEからなる潤滑皮膜を連続した島状分布とすること
により、軸受の低発塵性は顕著に向上するが、これは、
図5に示すように、潤滑皮膜11aの島部分12が相手
面13との接触によって削り取られて発生した潤滑粉1
2aが、島部分12間の凹状の皮膜部分15によって捕
捉され、その転着性が高まることによる。
【0007】ところが、この連続した島状分布の潤滑皮
膜を形成した転がり軸受においても、回転初期あるいは
一定時間経過後に、発塵が比較的多く発生することがあ
った。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、転がり軸受の低発塵性をさらに向上させることに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造設備
用転がり軸受は、転がり軸受を構成する部品のうち少な
くとも転がり摩擦または滑り摩擦を生ずる表面に、平均
分子量が5000以下のポリテトラフルオロエチレンか
らなる連続した島状分布の潤滑皮膜を形成したものであ
って、潤滑皮膜の全面積に対する島部分の面積率が10
%〜80%の範囲内になるようにしたことを特徴とす
る。
【0010】また、本発明の半導体製造設備用転がり軸
受は、転がり軸受を構成する部品のうち少なくとも転が
り摩擦または滑り摩擦を生ずる表面に、平均分子量が5
000以下のポリテトラフルオロエチレンからなる連続
した島状分布の潤滑皮膜を形成したものであって、潤滑
皮膜の島部分と島以外の部分との平均膜厚差が0.2μ
m以上になるようにしたことを特徴とする。
【0011】
【作用】島部分の面積率が大きすぎると、相手面との接
触面積の増加によって、運転初期に、過剰の潤滑粉が発
生する。さらに、島部分間の皮膜部分の面積率が減少す
るため、潤滑粉の捕捉作用が十分に発揮されない。
【0012】一方、島部分の面積率が小さすぎると、過
剰な潤滑粉は発生しなくなるが、逆に、島部分が摩耗す
るにしたがって、本来潤滑性を発揮するために必要な量
の潤滑粉が供給されなくなり、一定時間経過後に潤滑性
がやや低下する。
【0013】また、潤滑粉を捕捉する作用は、島部分間
の皮膜部分が凹状形状を有することに起因するものであ
るから、島部分とこの皮膜部分との膜厚差が小さすぎる
と、この皮膜部分の捕捉効果に減少をきたす。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0015】図1は、本発明を深溝玉軸受に適用した実
施例について説明する。この軸受は、内輪1、外輪2、
内・外輪1、2間に介在する複数の転動体3、転動体を
円周等間隔に保持する保持器4といった軸受部品で構成
される。そして、内・外輪1、2の転走面および転動体
3の表面にはそれぞれ平均分子量が5000以下のPT
FE(低分子量PTFE)の潤滑皮膜1a、2a、3a
が形成されている。これらの潤滑皮膜は、低分子量PT
FE(例えば、日本アチソン製ARC7)を、25cm
離れた位置から皮膜形成面にスプレーして付着させたの
ち、アセトン等の溶剤で溶出させて、図2に示すよう
に、島部分5同士を薄い皮膜部分6で連続させたもので
ある。潤滑皮膜の全面積に対する島部分5の面積率α
は、10%〜80%の範囲内になるようにするが、後述
するように、望ましくは、20%〜70%にするのが良
い。また、島部分5と皮膜部分6との膜厚差dは平均値
で0.2μm以上になるようにしてある。低分子量PT
FEの皮膜コーティング法としては、上記スプレー法に
よる他、浸漬法がある。尚、本実施例では内・外輪1、
2の転走面および転動体3の表面に潤滑皮膜を形成する
ようにしたが、潤滑皮膜は少なくとも転動体の表面に形
成すれば良い。また、同図では内・外輪1、2の外表面
全体に潤滑皮膜1a、2aが形成されているが、嵌合面
等の潤滑皮膜が本来不要な部分については、マスキング
によって皮膜処理を施さない、あるいは、最終製品とな
る前に除去するようにすると良い。さらに、軸受の形式
は、同図に示すような深溝玉軸受に限らず、広く転がり
軸受一般に適用することができる。図3は、島部分5の
面積率αが種々異なる転がり軸受について行なった発塵
試験の結果を示す。尚、転がり軸受は、図1に示すもの
と同一構成のものを使用している。同図に示すように、
面積率αが10%、80%では、軸受の発塵量は比較的
多いが、面積率αが20%〜70%では、これらの場合
に比べて、発塵量が2分の1以下に減少した。また、発
塵量の経時変化をみると、面積率αが10%以下では、
試験後期に発塵量が多くなり、面積率αが80%以上で
は試験初期に発塵量が多かった。これは、前述したよう
に、面積率αが大きすぎると、運転初期に過剰の潤滑粉
が発生し、さらに、皮膜部分6による潤滑粉の捕捉作用
が十分に発揮されないこと、面積率αが小さすぎると、
時間の経過に伴って、本来潤滑性を発揮するために必要
な量の潤滑粉が供給されなくなることによる。ただし、
同図によれば、面積率αが10%および80%において
発塵量が多いが、従来の固体潤滑転がり軸受に比べる
と、発塵の絶対量はかなり少ない。また、面積率αが8
0%以上では、回転初期において一時的に発塵量が多く
なるが、定常回転に移行後(初期潤滑粉を排出してしま
った後)は、良好な低発塵性を示す。
【0016】図4は、島部分5と皮膜部分6との膜厚差
dが異なる転がり軸受AおよびBについて行なった発塵
試験の結果を示す。尚、転がり軸受は、図1に示すもの
と同一構成のものを使用し、軸受Aは膜厚差dが0.2
μm以下のもの(島部分:0.2μm、島以外の部分:
0.05μm)、軸受Bは膜厚差dが0.2μm以上の
もの(島部分:0.3μm、島以外の部分:0.05μ
m)のものとし、面積率αはいずれも40%にしてあ
る。同図に示すように、軸受Bは軸受Aに比べて、発塵
量が2分の1以下に減少した。これは、前述したよう
に、膜厚差dが0.2μm以上でないと、皮膜部分6の
潤滑粉捕捉作用が十分に発揮されなことによる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平均分子量が5000以下のPTFEからなる潤滑皮膜
を連続した島状分布とし、かつ、島部分の面積率を10
%〜80%の範囲内になるようにすることにより、潤滑
粉の発生が抑制されるとともに、潤滑粉捕捉作用を有す
る島以外の皮膜部分の面積割合が確保されるため、軸受
の低発塵性が一層向上する。
【0018】また、島部分と島以外の部分との膜厚差を
0.2μm以上とすることにより、島以外の部分におい
て潤滑粉捕捉作用が効果的に発揮されるため、軸受の低
発塵性が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる深溝玉軸受を示す断面
図である。
【図2】潤滑皮膜を示す平面図(図a)および断面図
(図b)である。
【図3】発塵試験の結果を示す図である。
【図4】発塵試験の結果を示す図である。
【図5】連続した島状分布の潤滑皮膜を示す断面図(図
aおよび図b)である。
【符号の説明】
1 内輪 1a 潤滑皮膜 2 外輪 2a 潤滑皮膜 3 転動体 3a 潤滑皮膜 5 島部分 6 島以外の部分(皮膜部分)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16C 33/32 F16C 33/58 F16C 33/62

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受を構成する部品のうち少なく
    とも転がり摩擦または滑り摩擦を生ずる表面に、平均分
    子量が5000以下のポリテトラフルオロエチレンから
    なる連続した島状分布の潤滑皮膜を形成したものであっ
    て、前記潤滑皮膜の全面積に対する島部分の面積率が1
    0%〜80%の範囲内になるようにしたことを特徴とす
    る半導体製造設備用転がり軸受。
  2. 【請求項2】 転がり軸受を構成する部品のうち少なく
    とも転がり摩擦または滑り摩擦を生ずる表面に、平均分
    子量が5000以下のポリテトラフルオロエチレンから
    なる連続した島状分布の潤滑皮膜を形成したものであっ
    て、前記潤滑皮膜の島部分と島以外の部分との平均膜厚
    差が0.2μm以上になるようにしたことを特徴とする
    半導体製造設備用転がり軸受。
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