JPH05296309A - 半導体製造設備用ボールねじ - Google Patents

半導体製造設備用ボールねじ

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Publication number
JPH05296309A
JPH05296309A JP10438492A JP10438492A JPH05296309A JP H05296309 A JPH05296309 A JP H05296309A JP 10438492 A JP10438492 A JP 10438492A JP 10438492 A JP10438492 A JP 10438492A JP H05296309 A JPH05296309 A JP H05296309A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ball
ball screw
semiconductor manufacturing
spiral
peripheral surface
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Pending
Application number
JP10438492A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihide Satou
則秀 佐藤
Takahiro Mizutani
隆宏 水谷
Osamu Kawanobe
川野辺  修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP10438492A priority Critical patent/JPH05296309A/ja
Publication of JPH05296309A publication Critical patent/JPH05296309A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/22Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体製造設備用のボールねじを、
非導電性で、かつ低発塵性、高潤滑性、高耐久性、高耐
蝕性を有する潤滑被膜を備えたものとする。 【構成】 外周面に螺旋状の内側軌道面1aを形成した
ねじ軸1と、内周面に螺旋状の外側軌道面2aを形成し
たボールナット2と、内・外側軌道面1a、2a間に形
成される螺旋状の空間に配された複数のボール3と、循
環部材としてのデフレクタ5およびガイドプレート6で
構成されるボールねじの、ボール3、循環溝6aおよび
デフレクタ5の先端部にエポキシ基、イソシアネート基
等の官能基を有するフルオロポリエーテル重合体または
ポリフルオロアルキル重合体からなる潤滑被膜を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に半導体製造設備
で使用されるボールねじに関する。
【0002】
【従来の技術】ボールねじは、ねじ軸とねじ軸を挿通し
たボールナットとの間に形成される螺旋状のボール循環
路に複数のボールを配し、ボールの転動循環を介してね
じ軸とボールナットとの間で動力の伝達を行なうもので
あるが、ボールは回転方向と軸方向の合成力を受けて滑
りを伴いながらを転動するため、ボールとボール循環路
との接触部では転がり摩擦と滑り摩擦とが同時に生じ
る。また、ボール同士が衝突すると、隣接ボール同士の
回転方向が逆になるため、ボール間の相対滑り速度がボ
ール1個の時の2倍となって大きな摩擦力が生じる。こ
のような理由から、ボールねじにおいては特に潤滑剤の
選定が重要になる。
【0003】通常、ボールねじの潤滑剤としてはグリー
ス等の流体潤滑剤が使用されるが、半導体製造設備等の
ように高い清浄度が必要とされる密封真空化で使用する
場合、潤滑剤の蒸気が環境の汚染源となるためグリース
等の流体潤滑剤を使用することができない。そのため、
このような環境下では一般に固体潤滑剤が使用されてい
る。現在、固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン等の
層状物質系、金、銀、鉛等の軟質金属系、PTFE、ポ
リイミド等の高分子系、あるいは、これらの複合材料等
が広く使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】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、これに伴って、導電パターン上への
パーティクルの付着を極度に敬遠する傾向にある。固体
潤滑剤は、流体潤滑剤のように蒸発によって環境を汚染
する心配はないが、潤滑被膜の摩耗・転着過程における
発塵を考慮する必要がある。特に、ボールねじに関して
はネジ部が露出しており、軸受のようにシール等で発塵
を抑制することが難しいため、発塵対策も重要な課題と
なる。例えば、軟質金属系の固体潤滑剤は、摩耗粉自体
が導電性を有するため、この摩耗粉が導電パターン上に
付着すると導電パターンを短絡させてしまう恐れがあ
る。二硫化モリブデン等の層状物質系の固体潤滑剤は、
導電性はないが、耐摩耗性に乏しく発塵量が多い。ま
た、PTFE等の高分子系の固体潤滑剤は耐摩耗性、耐
久性の点で軟質金属よりも劣り、発塵量も多い。
【0005】さらに、最近の半導体製造設備では、真空
中で使用できるのみならず、大気・真空両用、耐蝕、耐
熱などの機能も必要とされるようになってきた。すなわ
ち、半導体製造設備でボールねじが使用されるのは主に
ウェーハ処理工程である。この工程で使用される装置は
生産性向上のためインライン化される傾向があり、ウェ
ーハの搬送装置には大気と真空の両環境下で運転できる
ボールねじが必要になってきている。また、使用される
箇所によっては耐蝕性や耐熱性も要求される。
【0006】そこで、この発明は上記したような問題点
を解決し、ボールねじの潤滑被膜を、非導電性で、か
つ、低発塵性、高潤滑性、高耐久性、高耐蝕性といった
特性を具備したものとし、しかもこれらの特性が大気・
真空両環境下において発揮されるようにして、半導体製
造設備に適したボールねじとすることを課題としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、外周面に螺旋状の内側軌道面
を形成したねじ軸と、内周面に螺旋状の外側軌道面を形
成したボールナットと、前記内・外側軌道面間に形成さ
れる螺旋状の空間に配された複数のボールと、前記螺旋
状の空間を接続して一連のボール循環路を形成する循環
部材とを有する金属製ボールねじにおいて、前記ボール
の表面および前記ボール循環路を構成する各部材の表面
のうち少なくとも前記ボールの表面に、これら金属製材
料に対して親和性の高い官能基を有する含フッ素重合体
からなる潤滑被膜を形成した構成を採用したのである。
【0008】
【作用】この発明に係る半導体製造設備用ボールねじ
は、少なくともボールねじ表面さらにはボール循環路を
構成する金属製各部材の表面に形成された含フッ素重合
体からなる被膜が、金属に対して親和性の高い官能基を
有して、前記各部材表面との密着性が高く、このため摩
耗粉が飛散し難く一層低発塵である。また、前記官能基
は、各部材を保護して耐食性が向上する。さらにまた、
含フッ素重合体本来の特性により、摩擦係数が低く、耐
熱性にも優れており、潤滑性能の良好な潤滑被膜が長期
にわたって維持される。
【0009】
【実施例】この発明における含フッ素重合体とは、ポリ
フルオロアルキル重合体、またはフルオロポリエーテル
重合体などである。そして、ポリフルオロアルキル重合
体としては、例えば下記の化1に示すものが挙げられ、
フルオロポリエーテル重合体とは、−Cx 2x−O−
という一般式(Xは1〜4の整数)で示される単位を主
要構造単位とし、いずれも数平均分子量が1000〜5
0000の重合体である。
【0010】
【化1】
【0011】また、金属製ボールねじ材に対して親和性
の高い官能基としては、エポキシ基、アミノ基、カルボ
キシル基、水酸基、メルカプト基、イソシアネート基、
スルフォン基またはエステル基等であり、具体例として
下記の化2及び化3の式に示すものが挙げられる。
【0012】
【化2】
【0013】
【化3】
【0014】このような含フッ素重合体は、単独で用い
るか、または2種以上を併用して用いてもよい。その場
合は、組み合わされた基が互いに反応して重合体をより
高分子量化させるようにして、より耐摩耗性の優れた膜
を得るように配慮をすることが望ましい。
【0015】上記の含フッ素重合体を塗布する方法は、
通常の塗布方法でよく、特に限定されるものではない
が、例えば含フッ素重合体を適当な溶媒に溶解されて塗
布(吹付け、浸漬なども含む)し、その後、溶媒を蒸発
させればよく、薄膜形成後に加熱して造膜成分の高分子
量化を図るか、焼付ける手法を採用することもできる。
【0016】この発明の実施例を以下、図面に基づいて
説明する。図1は、この発明をガイドプレート式のボー
ルねじに適用した実施例を示す。このボールねじは、外
周面に螺旋状の内側軌道面1aを形成したねじ軸1と、
内周面に螺旋状の外側軌道面2aを形成したボールナッ
ト2と、内・外側軌道面1a、2a間に形成される螺旋
状の空間に配された複数のボール3と、螺旋状の空間を
接続して一連のボール循環路を形成する循環部材として
のデフレクタ5およびガイドプレート6で構成される。
ねじ軸1とボールナット2間を転動しているボール3が
ボールナット2の内面に設けられたデフレクタ5により
すくい上げられ、ボールナット2に取り付けたガイドプ
レート6の循環溝6aを通って再びねじ軸1とボールナ
ット2との間の空間に戻って循環する。
【0017】このボールねじのボール3、図2に示す循
環溝6aの表面および図3に示すデフレクタ5の先端部
(タング部)5aに次に示す潤滑被膜形成処理をした。
なお、図1(c)中3aは潤滑被膜を示す。
【0018】すなわち、下記に示す化4の式で表わすイ
ソシアネート基含有のパーフルオロポリエーテル重合体
(数平均分子量2000)を有機溶媒に希釈し、これに
前記3つの構成部品の全体または要部を浸漬した。これ
を取り出して150℃で30分加熱して潤滑被膜を形成
し、さらにボールねじに組み付けた。
【0019】
【化4】
【0020】得られたボールねじについて、回転数40
0rpm、予圧量15kgf、真空度10-7Torr台、
室温の条件下にて、ボールねじを運転させ、寿命試験お
よび発塵試験を行ない、結果を表1に示した。
【0021】また、上記全く同じ条件で別途製造された
ボールねじを50±℃、95%RH以上の雰囲気中に静
置し、発錆までの時間を調べ、この結果を表1中に併記
した。
【0022】
【表1】
【0023】[比較例]含フッ素重合体に代えて銀の潤
滑被膜を鍍金により形成する以外は全く同様に組み立て
たボールねじについて、実施例と全く同じ条件下で寿命
試験、発塵試験および発錆試験を行ない、この結果を表
1中に併記した。
【0024】表1の結果から明らかなように、比較例に
比べてこの発明の実施例では、相対寿命は2倍以上、相
対発塵量は5分の1以下、相対発錆時間は5倍以上であ
り、きわめて良好な耐久性、低発塵性および耐食性を示
した。
【0025】なお、上記した実施例では、ガイドプレー
ト式のボールねじについて説明したが、いわゆるリター
ンチューブ式のボールねじや、コマ式のボールねじその
他のものについても、少なくともボール表面に潤滑被膜
を形成して同様に実施できるのはもちろんである。
【0026】
【効果】この発明は、以上説明したようにボールねじの
表面さらにはボール循環路を構成する各部材の表面に密
着性に優れた含フッ素重合体からなる潤滑被膜を被覆し
たので、半導体製造分野で要求される特性即ち、非電導
性で、かつ、低発塵性、高潤滑性、高耐久性および高耐
蝕性のある特性を具備し、半導体製造設備用ボールねじ
として最適のものであるということができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施例を示す斜視図、(b)は(a)
のA−A線断面図、(c)はボールの断面図
【図2】実施例のガイドプレートを示す斜視図
【図3】実施例のデフレクタを示す斜視図
【符号の説明】
1 ねじ軸 1a 内側軌道面 2 ボールナット 2a 外側軌道面 3 ボール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に螺旋状の内側軌道面を形成した
    ねじ軸と、内周面に螺旋状の外側軌道面を形成したボー
    ルナットと、前記内・外側軌道面間に形成される螺旋状
    の空間に配された複数のボールと、前記螺旋状の空間を
    接続して一連のボール循環路を形成する循環部材とを有
    する金属製ボールねじにおいて、 前記ボールの表面および前記ボール循環路を構成する各
    部材の表面のうち少なくとも前記ボールの表面に、これ
    ら金属製材料に対して親和性の高い官能基を有する含フ
    ッ素重合体からなる潤滑被膜を形成したことを特徴とす
    る半導体製造設備用ボールねじ。
JP10438492A 1992-04-23 1992-04-23 半導体製造設備用ボールねじ Pending JPH05296309A (ja)

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JP (1) JPH05296309A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169435A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Jtekt Corp ボールねじ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011169435A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Jtekt Corp ボールねじ

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