TW200811380A - Dynamic bearing and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

200811380 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種動壓軸承及其製作方法，特別係關於一 種利用微影技術形成動壓溝槽之動壓軸承及其製作方法。 【先前技術】 動壓轴承係指在一軸承之内孔壁具有微細之溝槽，而在該 溝槽内具有潤滑油；當馬達之轉軸旋轉時，溝槽内的潤滑油會 文到牵引而佈滿該轉軸，並建立起一動壓，將該轉軸支撐在中 央位置，避免該轉軸與軸承内壁產生磨擦，並可減少噪音。 、 然而，軸承内孔中動壓溝槽的加工相當因難，原因在於其 屢槽之1度及深度非常小，其精度的掌握不易，雖然已有數種 力方式的提出，例如刀具加工方式、滾軋加工方式、塑膠射 出方式、腐蝕方式、組合方式、鍍層後加工方式等，但最後的 成品皆屬於高成本的型態；部份原因即在於這些加工方式需要 用：殊的加工器具及技巧，而且均涉及各家廠商之商業機 ^矛、此之外，傳統利用刀具加工出的動壓溝槽常會有溝槽轉 連續’溝槽深度與寬度不—致；另外加卫的機器設備昂 生择#Λ工二具易扣壞，無法大量快速生產，加工的環境不可產 困難Ϊ處需要經過特殊訓練人員…等’都是傳統製作動壓軸承 【發明内容】 微^ /係可改善小型動壓軸承之内孔壁中，细 支溝，力口工的因難度，並可達到更佳的耐磨性要求。 需之揭露的動壓軸承製作方法，係先將材料成型為所 承本體及其内孔；接著承壁 燈管，其表面2 一 具有能使該光阻劑曝光之 内孔進行立體㈣蚀ϊ溝槽圖案之光罩；將該燈管置入該 4 ’使錢阻劑中對應該光罩可透光部分產生 5 200811380 將餘留在内㈣^ 壁上形成沉積層；再洲去膜劑 ㈡==::=_與_間即形成動壓 “： 承，即完成所需之動壓軸承。 材質不\ /u〜’打l積層係耐磨耗材料，可與該軸承本體 根據上述構想’該光阻劑係以 方法將該光阻劑佈滿於該内孔壁上^〜包切。式塗佈專 =上述構想，塗佈光阻劑後，係經過 用烘烤或室溫自然乾燥。 ^^ 光體根較佳係冷陰極燈管™ 有溝不=劑較佳係為正光阻劑，該光罩中具 =據上述構想，該光罩可以係為—貼附 一直接形成於該燈管管壁上之金屬圖案。胃之母片或 根據上述構想’該未受光阻劑保護之 歲鍍、化學反應或任何沉積方法以形成沉積層。]用電錢 彻!發明製作動壓轴承的技術’不但機台設備成本較 :成：==量生產、可導入自動化或半自動化作業，且所 溝槽尺寸m壬何形狀之溝槽均可輕易形成，-般作 造；由於可大幅降低成本，依本發明製作 出的動这軸承可用來取代中小型滾珠軸承以及自潤軸承等。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 重·’下文特舉-較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下· 【實施方式】

M —實施你I 凊參閱第1圖，本發明第一實施例之動壓軸承製作方法首 200811380 先係將材料成型為所需之軸承本體及其内孔（例如金屬車 削），第1圖為成型後之軸承本體（1)剖面示意圖；其中該軸承 本體（1)之材質係為金屬，本實施係以銅做說明，可以係純銅、 黃銅或青銅。 〃接著在該軸承本體（1)之内孔壁（1〇)表面佈滿光阻劑（2〇)， 如第2圖所示；塗佈該光阻劑（2〇)於該内孔壁（丨〇)之方法可以係 利用噴塗、浸泡或離心式塗佈，主要係使該光阻劑（2〇)能均勻 地佈滿於該内孔壁（1〇)表面。此外，光阻劑（2〇)的種類並無特別 限定，可以為感光性離子聚醯亞胺型光阻劑、偶氮鹽系光阻劑 馨，，醯胺氣光阻劑等，本實例係使用科萊恩（clariant)公司的產 αα ΑΖΡ-4620」，其係為一正光阻劑，主要成分為重氮衍生物 (Naphthoquinone diazide derivative)及多甲酴聚合物 (Novolakresin derivative)。 為了使該光阻劑（20)能與該内孔壁（1〇)能緊密附著，將該光 阻劑（20)進行烘烤，使其與該内孔壁（1〇)之接觸面能完全乾固。 當然，亦可利用室溫自然乾燥的方法固化該光阻劑。 另方面’準備一可穿過該軸承本體（1)内孔並可產生紫外 線光源之j：登官（3〇)，其表面具有一含動壓溝槽圖案（4〇1)之光罩 (40J)，如&第3圖所示。更詳細地說，該光罩（4〇)可以係為一貼附 _ 在該燈管（30)表面且含該動壓溝槽圖案（4〇1)之母片，或是一直 接形成於該燈管（30)表面且含該動壓溝槽圖案（401)之金屬圖 案’其;中该金屬圖案較佳地係以金屬鉻所形成。該燈管（30)能 產生使該光阻劑（2〇)感光之光源，以本實施例而言，其能產生 ^長350 450奈米之紫外光；此外，該可產生紫外線光源之燈 ==〇)較佳係為冷陰極燈管（CCFL)或光纖發光體。由於本實施 係T用正光阻劑’該光罩（4〇)中具有動壓溝槽圖案（4〇1)之處為 不可透光。本實施的溝槽圖案（401)形狀為V字形，當然溝槽形 狀亚無限制，亦可為人字形、魚骨形或斜紋形等。 將該燈管（30)置入該經過烘烤作業的軸承内孔中，並通上 7 200811380 電源產生紫外光以進行立體曝氺，你4 1 ^ t A彳丁篮嚟九使该光阻劑（20)中對應該光 罩（40)可透光之處產生感光作用，如第4圖所示。 曝光1成後將4燈f (3〇)移it{，則顯影劑將該光阻劑㈣ 感光部^洗掉而露出内孔壁㈤），％第5圖所示；其中該顯 影劑的成份與濃度係依所❹之総劑^，並不制限定， 本實施例係使用科萊恩（clariant)公司的產品「az_綱」，立主 要成分，四甲基錄水(Tet麵ethyl AmQnium Hyd服ide)。，、 接者利用電鑛之方式，於与Γ去、〇丨> =(万A L亥未又光阻劑（20)保護的内孔壁 (二表面鍍上耐磨耗材料’例如：鎳姑(Nic。)合金、錄卿⑺ =:鎳糾(NiC〇P)合金等，以形成沉積層⑼），如第^、奶 圖所不。 r 留在該内孔壁⑽之光阻劑（20)去 ί," ^(5〇) Γβΐ ^ ^ ^ t ^ ^ μ ^ ο 2) ； n r/m 清除乾淨衫成本發明之動壓軸承，如 弟7a、7b圖所示。本實施例之去膜劑為丙綱。 採用電鍍的方式可不受動壓、、盖 ,,,.....^ & 个又動I溝槽之深度和寬度比的限 制，此外，糟由調整電鍍參數，例士 ^ Ψ ^ m ^ ^ ^ ^ ^ ^ .電錄時間、電鍍速率、 電鍍使用之脈衝電流、電鍍液 的成真拟能丄你0 添加劑專方法，可改變沉積層 的成長形恶，如第8圖所示，該沉藉爲 # pan1Mn9W ^ α Λ/儿積層（5〇)的厚度超過該固化 九阻劑（12)之厚度而形成圓弧凸 軸之接觸面積而減少磨m卜:;^凸端可減少與一轉 電流宓产，而抢㈣欠、 卜亦可於各電鍍處施以不同之 电/爪在度，而改變各沉積層（5〇) 壓溝槽的設計更自由。 ）之厚度，如弟9圖所示，使動 第二實施1 ^發實施例之動壓軸承製作 例不同之處在於形成沉積層的方法不同，^

KL、if、顯影等步驟與第-實施例相同^可:。1 弟5圖和其相關說明，不再贊述”隹需說明岐，利用L 200811380 /1[車1承本體⑴之材質可以是金屬，如黃鋼，亦可以是非金屬， 如虱化鋁陶瓷。 Γ孤河 閱第1^與i〇b圖，本實施例係於顯影步驟後，利用 將耐隸龍，例如：祕（NicG)合金、碳化碎、碳 劈同枯沉積於該受光阻劑或未受光阻劑（20)保護的内孔 制H 而形成沉積層（6〇)。最後再利用舉離法（Lift-off) 藉二光阻劑(1〇)與沉積於其上之耐磨耗材料，而未剝離的沉 太二0)與沉積層（6G)之間則形成所需之動壓溝槽（12)而完成 本务明之動壓軸承，如第Ua與Ub圖所示。 .實施例 例不三實施例之動壓軸承製作方法與上述第一實施 於 積層的方法不同，故在形成沉積層之前 t、曝光、顯影等步驟與第―實施例相同，可參閱第^ =圖和其相關說明’不再贅述。惟本實 係以鋁或鋁合金作說明。 W㈣貝 ^顯影步驟後，係使未受光_保護_孔 =匕學反應’而形成化合物。例如本 質2 ;紹合金之軸承本體⑴放入草酸溶液中，再施以陽』U =使未^阻劑⑽之内孔壁（聊成耐磨耗 ’如第12a#12b圖所示。最後再利用去膜劑丙嶋： =劑(2G)去除’並以清水清洗及乾燥，沉積層⑽與沉二 3?Γ=所 壓溝槽而完成本發明之動壓軸承，如；

Ua與13b圖所示〇惟需注音沾β 丄也 乐 生化風巧雍\ 疋，本實施例雖係利用液體產 生化于反應，然/、要此與内孔壁產生化 不論其為液體或氣體。 汉應物白可’ 綜觀上述實施例，由於本終明夕、、”接成 並可與軸承本體材質不同，故較習知動、:承具廇 性；此外’動壓溝槽的尺寸設計也更有彈性P、 土之耐磨 9 200811380 用所述僅為本發明之較佳實施例而已，上述實施例僅係 用來洗明而非用以限定本發明之申請專利範圍，本發明之範疇 係由以下之中請專利範圍所界定。凡依本發㈣請專利範圍= 作之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為成型後之軸承本體剖面示意圖。 第2圖為在第丨圖之軸承本體内孔壁上塗佈光阻劑之示意 第3圖為本發明所使用之曝光用燈管示意圖。

第4圖為本發明之曝光步驟示意圖。 第5圖為本發明經過顯影步驟後之軸承示意圖。 第6a圖為本發明第一實施例經過電鍍步驟後之軸承本體 示意圖。 第6b圖為第6a圖不同視角之局部放大示意圖。 第7a圖與第圖分別為第6a圖與第6b圖經去膜步驟後 之軸承完成示意圖。

一第8圖與第9圖分別係調整不同電鍍參數後獲得之沉積層 示意圖。 ' 第1〇a圖為第二實施例經過濺鍍步驟後之軸承本體示意 圖。 第圖為第1〇a圖不同視角之局部放大示意圖。 第Ua圖與第lib圖分別為第l〇a圖與第l〇b圖經去膜步 驟後之軸承完成示意圖。 第12a圖為第三實施例經過化學反應步驟後之軸承本體示 意圖。 第12b圖為第i2a圖不同視角之局部放大示意圖。 第13a圖與第13b圖分別為第圖與第12b圖經去臈步 10 200811380 骤後之軸承完成示意圖。 【主要元件符號說明】 1 :轴承本體 12 :溝槽 30 :燈管 401 :溝槽圖案 10 :内孔壁 20 :光阻劑 40 :光罩 50、60、70 :沉積層

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Claims (1)

1. 200811380 十、申請專利範園： ϋ動壓軸承製作方法，其步驟包括： 棱供一具内孔之軸承本體； 孔壁表*佈滿-光阻劑； 辛，進行光之燈f置人該轴承本趙之該内孔 " 其中3亥燈官表面具有動壓溝槽圖幸之氺罝. 壁；、將該光阻劑進行顯影，以去除部分光阻劑而露出該内孔 劑保護之内孔壁上形成沉積層；以及 壓溝槽t剩餘光阻劑去除，而於該内孔壁上形成動 塗'产Ή雜Μ内孔壁表面佈滿該光阻劑的方式可以係喷 土 π泡或離心式塗佈。 ^ 兮I ·如申明專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，豆中 该光阻劑係為正光阻劑。 q作方法，其中 兮忠·如申明專利範圍第3項所述之動壓軸承製作方法，苴中 為f光性離子聚醯亞胺型光阻劑、偶氮鹽系光阻 dedvaHt 劑或含重氮衍生物（Naphth〇quin〇ne diazide 二叫及多甲㈣合物（心杨_ derivative)之光阻劑。 該光專利範圍第3項所述之動壓軸承製作方法，其中 中一有该動壓溝槽圖案之處為不可透光。 在兮專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 驟，'係採1用本體之該一内孔壁表面佈滿該光阻劑後進行乾燥步 係知用烘烤或室溫自然乾燥。 申請專利範園第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 ^罩係為一貼附在該燈管表面之母片，其具有該動壓溝槽圖 8.如申請專利範圍第丨項所述之動壓軸承製作方法，其中 12 200811380 該光罩係為一直接形成於該燈管管壁上之金屬圖案。 9·如申請專利範圍第8項所述之動壓軸承製作方法，其中 該金屬圖案係由金屬鉻所形成。 10·如申請專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 該動屢溝槽圖、案形狀為V字形、魚骨形、人字形、斜紋形。 π·如申請專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 該燈管係能產生波長350〜450奈米之紫外光。 12·如申請專利範圍第1〇項所述之動壓軸承製作方法，其中 該燈管係為冷陰極燈管或光纖發光體。

   13·如申請專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 利用一包含四甲基銨水（Tetramethyl Amonium Hydroxide)之顯 影劑進行顯影步驟。 14·如申請專利範圍第1項所述之動壓軸承製作方法，其中 該沉積層係利用電鍍之方式形成。 ^丨5·如申請專利範圍第14項所述之動壓軸承製作方法，其中 忒/儿積層係為鎳鈷（Nic〇)合金、鎳磷（Nip)合金、鎳鈷磷 合金或耐磨耗材料。 16·如申凊專利範圍第丨或14項所述之動壓軸承製作方法， 其中該軸承本體之材質為金屬。 二17·如申請專利範圍第16項所述之動壓軸承製作方法，其中 该金屬係為純銅、黃銅、青銅、鋁或鋁合金。 ^ 18.如申請專利範圍第14項所述之動壓軸承製作方法，其中 係利用一含丙g同之去膜劑將該剩餘光阻劑去除。 ▲ 19’如申睛專利範圍第14項所述之動壓軸承製作方法，其中 該沉積層的厚度係超過該光阻劑之厚度而形成圓弧凸端。 20·如申明專利範圍第14項所述之動壓軸承製作方法，其中 各沉積層之厚度不完全一致。 兮、21接專利範圍帛1項所述之動壓軸承製作方法，其中 δ亥》儿積層係利用濺鍍之方式形成。 13 200811380 > 22·如申請專利範圍第21項所述之動壓軸承製作方法， 該沉積層係為_(Nic。)合金、碳㈣、碳偏冑或耐磨耗材料。 23 ·如申凊專利範圍第21項所述之動壓軸承製作方 装' 該軸承本體之材質係為黃銅。 / 、 24·如申請專利範圍第21項所述之動壓軸承製作 該軸承本體之材質係為非金屬或氧化鋁陶瓷。 / ，，、中 將專利範圍第21項所述之動壓軸承製作方法，其中 將μ内孔壁上之剩餘光阻劑係利用舉離法去除。 26·如申請專利範圍第！項所述之動壓軸承製 該沉積層係利用化學反應之方式形成。 / ，、中 =申請專利範圍第26項所述之動壓軸承 護之内孔壁係與外界反應物產生化學⑷ 二 29士如巾請專利範圍第27項所述之動 軸承本體之材質係為銘·合金。 I作方法，其中 =如申請專利範圍第29項所述之動壓軸承製作方法 :該;冗:Γ,浸入於草酸溶液中，再施以陽極氧化處理，：形 再利用-i:::::::項所述之動壓軸承製作方法’最後 ”,-種以申請專=:將該剩餘光阻劑去除。 軸承。 a圍第1項所述之方法而製作出之動壓 34·如申請專利範 體與沉積層係為不^項所权動壓軸承，其中該軸承本 申。月專利範圍第34項所述之動μ軸承，其中該沉積詹 200811380 係為耐磨耗材料。 36.如申請專利範圍第34項所述之動壓軸承，其中該軸承本 體之材質係為金屬。 37·如申請專利範圍第36項所述之動壓軸承，其中該金屬係 純為鋼、黃銅、青銅、鋁或鋁合金。 38.如申請專利範圍第34項所述之動壓軸承，其中該軸承本 體之材質係為非金屬或氧化鋁陶瓷。

   39·如申請專利範圍第33項所述之動壓軸承，其中該沉積層 =材貝係為鎳始（NiCo)合金、錄填（NiP)合金、鎳始鱗（Nic〇P) 百金、鎳録（NiCo)合金、碳化矽、碳化鎢或氧化鋁。 令申明專利範圍第3 3項所述之動壓轴承，其中該沉精声 之一端係為圓弧凸端。 、曰 壓軸承，其中各沉積層 41·如申請專利範圍第33項所述之動 之厚度不完全一致。

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