(57)【要約】【課題】  より高い強度を有する、また軽量なクリーンルーム用スチール製フロアを提供する。【解決手段】  本発明のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法は、鋼材素材を所定サイズの枠条及び固定サイズの蓋板にカットする工程と、枠条毎に複数の嵌合溝を打ち抜きし、蓋板の対角の関連位置に複数の通気孔を開ける加工工程と、複数枚の枠条をグラファイトブラケット板上に縦横方向に配列組み立てし、枠条の嵌合溝同士を上下挿接してフレーム構造としその上に蓋板を敷設する組み立て工程と、組み立てたフレームの蓋板上に重りを負荷し、第一熱処理炉内に挿入し応力を除去する第一熱処理工程と、第一熱処理が完了したフレームに対し変形量を補正した後に、このフレームの継ぎ手にソールダーを付けるソールダー付け工程と、ソールダー付けが完了したフレームをグラファイトブラケット板上に置き、蓋板上に重りを負荷し、連続炉に挿入して溶接する工程とを含む。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向および垂直方向に互いに交差する複数の枠条よりなるフレームと、フレーム上に配置される蓋板とで構成されるクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法において、
少なくとも鋼材素材を所定サイズの枠条及び固定サイズの蓋板にカットするカット工程と、
枠条毎に複数の嵌合溝を打ち抜きし、また蓋板の対角の関連位置に複数の通気孔を開ける加工工程と、
複数枚の枠条をグラファイトブラケット板上に縦横方向に配列組み立てし、枠条の嵌合溝同士を上下挿接することによりフレーム構造とし、またそのフレーム構造上に蓋板を敷設する組み立て工程と、
組み立てたフレームの蓋板上に重りを負荷し、そして第一熱処理炉内に挿入し応力を除去する第一熱処理工程と、
第一熱処理が完了したフレームに対し変形量を補正した後に、このフレームの継ぎ手にソールダーを付けるソールダー付け工程と、
ソールダー付けが完了したフレームをグラファイトブラケット板上に置き、また蓋板上に重りを負荷し、そして連続炉に挿入するとともに溶接する工程とを含むことを特徴とするクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項２】
水平方向および垂直方向に互いに交差する複数の枠条よりなるフレームと、フレーム上に配置される蓋板とで構成されるクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法において、
少なくとも鋼材素材を所定サイズの枠条及び固定サイズの蓋板にカットする工程と、
枠条毎に複数の嵌合溝を打ち抜きし、また蓋板の対角の関連位置に複数の通気孔を開ける加工工程と、
複数枚の枠条をグラファイトブラケット板上に縦横方向に配列組み立てし、枠条の嵌合溝同士を上下挿接することによりフレーム構造になる組み立て工程と、
組み立てたフレームの蓋板上に重りを負荷し、そして第一熱処理炉内に挿入し応力を除去する第一熱処理工程と、
第一熱処理が完了したフレームに対し変形量を補正した後に、このフレームの継ぎ手にソールダーを付けるソールダー付け工程と、
ソールダー付けが完了したフレームをグラファイトブラケット板上に置き、また蓋板上に重りを負荷し、そして連続炉に挿入するとともに溶接する工程と、
溶接したフレームと蓋板を一体に溶接する第二溶接工程とを含むことを特徴とするクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項３】
前記フレームの構造は、四つの辺に近接する枠条に、両隣接のピッチが内部のものより小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項４】
前記第一熱処理炉の温度は、４００℃〜４９０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項５】
前記第一熱処理炉の処理時間は、１００〜１５０分間であることを特徴とする請求項４に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項６】
前記連続炉はフレームの進行方向に応じて、予熱区、高温区および冷却区を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項７】
前記連続炉の伝送速度は、１５０〜２５０ｍｍ／分の速度で前進することを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項８】
前記予熱区の温度は、７００℃〜９００℃の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項９】
前記高温区の温度は、９００℃〜１２００℃の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項１０】
前記フレームが高温区を通過する際、所定時間停留することを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項１１】
前記所定時間の停留は、３〜１５分間であることを特徴とする請求項６に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項１２】
前記フレームは、ＳＡＥ４１３０合金鋼あるいは他の炭素鋼材より構成され、前記蓋板は、Ｓ４５Ｃ炭素鋼材より構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【請求項１３】
前記第二溶接工程は、アルゴン溶接でフレームと蓋板を一体に溶接することを特徴とする請求項２に記載のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチール製フロアの製造方法に関し、特に鉄鋼材を用い、一貫加工により硬蝋付けおよび熱処理技術を結合してスチール製フロアを製造する方法に関するものであり、将来のクリーンルーム用フロアの高強度性の要求を満たすに好適な製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、先端技術の進歩に伴い、優良な高品質の製造環境に対して、クリーンルーム（Clean Room）の観念および応用の広がりがなされている。クリーンルームは、特に半導体製造業界には既に不可欠な重要な施設であり、製品の品質、依頼性および歩留まりなどへ大きく影響している。現在、各工業国家のクリーンルームフロアは、ともにアルミニウム合金でダイカスト鋳造法または重力鋳造法により製造されており、アルミニウム合金の強度が弱いため、フロアへの負荷には一定の限度があり、負荷が設計値を超えるとフロアに割れが発生し、フロア上の設備の損失が生ずる。従来の典型的なアルミ鋳造フロアは、支持力で言えば、その単位面積６００ｍｍ２のたり最大荷重２トンであり、最大２ｍｍの変形量が生じるため、第３、第４世代の半導体ウェハー工場の製造設備の要求を満足させる程度が限界である。しかしながら、半導体素子の発展のため、回路は益々密接になり、製造工程が益々精密化及び微小化され、半導体製造設備は精密化、自動化の発展につれ大型化する傾向があるため、第５、第６世代の半導体ウェハー工場におけるクリーンルームフロア荷重に対する要求は大幅に上昇しており、従来のアルミ鋳造フロアでは、その単位面積あたりの支持力が不足するため、第５、第６世代の半導体ウェハー工場が求める高荷重に耐えられなくなる。
【０００３】
このようなクリーンルームに関する先行技術としては、例えば、下記の特許文献１（特開平９−４９３０６号）に開示された「クリーンルーム用フロア」が知られている。この特許文献１に開示されたクリーンルーム用フロアは、図６に示すように、クリーンルームのフロア面になるように、工場の床面上に立設する支柱の上端に敷設、支持され、廉価で、良好な清潔性があり且つ実用性が豊富なクリーンルーム用フロアとなっている。前記特許文献１に開示されたクリーンルーム用フロアの主な特徴は、普通スチール材角鋼よりなる板枠体（２）と、板枠体（２）の上面に敷設される普通スチール材板の主床面板（３）とによってフロアが必要とする強度を有する骨格肉部を構成し、そして、その主床面板（３）の上面に薄いシート状ステンレスの表面被覆板（４）を接合被覆し、完成した主床面板（３）と表面被覆板（４）は、実質上一体となるフロアであり、機能的な多層床面板構造であるとともに、必要に応じて、その多層床面上に換気孔（８）が貫通配設される構造である点にある。
【０００４】
また、下記の特許文献２（中華民国実用新案特許公告第４８４６４０号明細書）に開示された「合金鋼フロア構造の改良」が知られている。この特許文献２に開示された合金鋼フロア構造は、図７に示すように、主に上板（１２）、下板（１０）、表面材（１４）および固定バンド（１６）などより構成され、該上、下板（１２、１０）は合金鋼板であり、下板（１０）は突起を有する底面があり、底面周縁に沿って四つ隅に円弧状の底部枠（１１）が形成され、この底面上に複数の内凹のカップ面（１０２）が形成され、外縁面に複数のセメントを充填させるための開口（１１２）が設けられている。該下板（１０）と上板（１２）はポイント溶接方式で結合され、該表面材（１４）は上板（１２）の外表面に敷設され、また固定バンド（１６）で表面材（１４）が被覆された上、下板（１２、１０）の周縁に係止し、周辺を補修し整えるようになっている。そのうち、下板（１０）の底面上に設けられる各カップ面（１０２）は、幾つかの口径が徐々に縮まる斜め環面と一つの円弧面より構成されることによって、フロア強度を増加させる効果を達成する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−４９３０６号公報
【特許文献２】中華民国実用新案特許公告第４８４６４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示された合金フロア構造は、低強度のフロアであり、その各点ごとの最大支持力で言えば約５００ｋｇ以下であるため、ＯＡオフィス又は工場内の廊下だけに使用可能であり、半導体製造設備などに用いるだけの強度がないという問題がある。
【０００７】
上記問題点に鑑み、本発明の主な目的は、一貫加工および熱処理プロセスにより、より高い強度を有するクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、より軽量なクリーンルーム用スチール製フロアを実現することができるクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述目的及びその他の目的を達成する為、本発明のスチール製フロアの製造方法は、少なくとも
鋼材素材を所定サイズの枠条及び固定サイズの蓋板にカットする工程と、
枠条毎に複数の嵌合溝を打ち抜きし、また蓋板の対角の関連位置に複数の通気孔を開ける加工工程と、
複数枚の枠条をグラファイトブラケット板上に縦横方向に配列組み立てし、枠条の嵌合溝同士を上下挿接することによりフレーム構造とし、またそのフレーム構造上に蓋板を敷設する組み立て工程と、
組み立てたフレームの蓋板上に重りを負荷し、そして第一熱処理炉内に挿入し応力を除去する第一熱処理工程と、
第一熱処理が完了したフレームに対し変形量を補正した後に、このフレームの継ぎ手にソールダーを付けるソールダー付け工程と、
ソールダー付けが完了したフレームをグラファイトブラケット板上に置き、また蓋板上に重りを負荷し、そして連続炉に挿入するとともに溶接する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるスチール製フロアのプロセスによれば、溶接する前に既に第一熱処理を先行に行っており、枠条と枠条の間並びにおける枠条と蓋板の間の応力を除去することより、材料特性を完全に機能させるので、溶接した後の安定性がより良好となり、構造が更に強固となる。単位面積あたりの支持力で言えば、本発明のスチール製フロア６００ｍｍ２の支持力は、従来の典型的なアルミ鋳造フロアの６００ｍｍ２あたりの最大支持力２トンより大きく、同じ荷重で言えば、本発明のスチール製フロアの重量は従来のアルミ鋳造フロアより軽量になる。
【００１０】
また本発明にかかるスチール製フロアのプロセスによれば、第二熱処理を含むので、鉄鋼材の機械特性を大幅に上昇させ、よって、従来の典型的なアルミ鋳造フロアにおける負荷が設計値を超える際に生じる破裂し易い欠点を改善でき、本発明によるスチール製フロアにおいて、負荷が設計値を超える時にも、先に変形の前兆があるので即時に破裂が発生することはなく、事前にその危険を避けることができる。
【００１１】
更に、本発明にかかるスチール製フロアの工場の一貫加工および熱処理プロセスによれば、溶接および熱処理が同時に完成でき、従来の一般的の加工方法のように鋼材加工が完了してから熱処理を行う場合より、プロセスが簡単で、生産効率が高く、コストが減少できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、実施例を参照して本発明の技術的特徴をさらに説明する。以下に説明する実施例は好適なものを例示するだけであって、本発明をこれに限定することを意図するものではない。以下、図面を参照した本発明の詳細な説明によって当業者であれば最良の理解が可能となろう。
【００１３】
先ず、図１ないし図４を参照しながら本発明のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を説明する。本発明にかかるクリーンルーム用スチール製フロア１００は、将来のクリーンルームの高強度性の要求に応じて、例えば、炭素鋼あるいは合金鋼などの鉄鋼材で作製され、本発明の製造方法によれば、その第１の実施例は、以下のような工程を含む。
【実施例１】
【００１４】
カット工程：鋼材、例えば、ＳＡＥ４１３０合金鋼あるいは他の炭素鋼材などを用意し、この鋼材素材を所定サイズの枠条１１にカットし、また、例えばＳ４５Ｃ炭素鋼材を用意し、この鋼材素材を固定サイズの蓋板２０にカットする（図１、図４の工程一参照）。
【００１５】
加工工程：枠条１１毎に複数の嵌合溝１２を打ち抜きし、これらの嵌合溝１２が縁端に近接するにつれピッチが益々小さくなり、また蓋板２０の対角の関連位置に複数の必要な通気孔２１を開け、集塵のときの空気の流れを有利にさせる（図１、図４の工程一参照）。
【００１６】
組み立て工程：複数枚の枠条１１をグラファイトブラケット板３０上に縦横方向に配列して組み立てし、枠条１１の嵌合溝１２同士を上下に挿接することによりフレーム１０として示す構造とし、またそのフレーム１０の構造上に蓋板２０を敷設する（図１、図４の工程二、工程三参照）。
【００１７】
第一熱処理工程：組み立てたフレーム１０の蓋板２０上に複数のアルミナ板４０を敷設し、またこのアルミナ板４０上のフレーム１０に近接する隅部分にそれぞれ重り４１を負荷し、そして第一熱処理炉５０内に挿入して第一熱処理を行う（図１、図４の工程四参照）。本発明によれば、この第一熱処理の温度は約４４０℃であり、この温度の雰囲気内に約１２５分間保持し、また一定の冷却時間が経ってから炉から取り出し、枠条１１と枠条１１の間並びに枠条１１と蓋板２０の間の応力を除去する。
【００１８】
ソールダー付け工程：第一熱処理が完了したフレーム１０に対し変形量を補正した後に、このフレーム１０の継ぎ手にソールダー、例えばＣ−６９８銅ペーストなどを塗る（図２、図４の工程五参照）。
【００１９】
溶接工程：ソールダー付けが完了したフレーム１０をグラファイトブラケット板３０上に置き、並びに蓋板２０表面上に複数のアルミナ板４０を敷設し、またこのアルミナ板４０上のフレーム１０に近接する隅部分にそれぞれ重り４１を負荷し、そしてこれを連続炉６０に挿入させるとともに溶接する（図２、図４の工程六参照）。本発明によれば、該連続炉６０はフレーム１０の進行方向に応じて、温度が約８００℃の予熱区、温度が約９００℃〜１２００℃の範囲内の高温区および冷却区（図示せず）を含み、該連続炉６０の伝送速度は約２００ｍｍ／分の速度で前進し、途中、該フレームが高温区を通過する際に約３分〜１５分の間停留し、最後にやや速い伝送速度で冷却区を通過し炉から出て、スチール製フロア１００のプロセスを完成する（図３、図４の工程七参照）。本発明によれば、複数回の実験で測定された好ましい測定値は、下表のようである。
【００２０】
【表１】
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【実施例２】
【００２１】
また、次に、図５は本発明にかかるスチール製フロア１００'の製造方法の第２の実施例であり、前記実施例１とは、前記方法によりフレーム１０'を溶接した後に蓋板２０'と一体に溶接される点が異なる。本発明の製造方法によれば、第２の実施例は少なくとも以下のような工程を含む（本実施例は基本的に前記実施例と同じであるので、別途図示は省略する。）。
【００２２】
カット工程：鋼材、例えば、ＳＡＥ４１３０合金鋼あるいは他の炭素鋼材などを用意し、この鋼材素材を所定サイズの枠条１１にカットし、また、例えばＳ４５Ｃ炭素鋼材を用意し、この鋼材素材を固定サイズの蓋板２０にカットする（図1、図４の工程一参照）。
【００２３】
加工工程：枠条１１毎に複数の嵌合溝１２を打ち抜きし、これらの嵌合溝１２が縁端に近接するに連れピッチが益々小さくなり、また蓋板２０の対角の関連位置に複数の必要な通気孔２１を開け、集塵のときの空気の流れを有利にさせる（図1、図４の工程一参照）。
【００２４】
組み立て工程：複数枚の枠条１１をグラファイトブラケット板３０上に縦横方向に配列組み立てし、枠条１１の嵌合溝１２同士を上下挿接することによりフレーム１０に示す構造になる（図1、図４の工程二参照）。
【００２５】
第一熱処理工程：組み立てたフレーム１０の蓋板２０上に複数のアルミナ板４０を敷設し、またこのアルミナ板４０上のフレーム１０に近接する隅部分にそれぞれ重り４１を負荷し、そして第一熱処理炉５０内に挿入し第一熱処理し（図1、図４の工程四参照）、枠条１１と枠条１１の間の応力を除去させる（その熱処理の温度および時間などの各種条件は前記実施例１と同じであるため、説明は省略する。）。
【００２６】
ソールダー付け工程：第一熱処理が完了したフレーム１０に対し変形量を補正した後に、このフレーム１０の継ぎ手にソールダー、例えばＣ−６９８銅ペーストなどを塗る（図２、図４の工程五参照）。
【００２７】
溶接工程：ソールダー付けが完了したフレーム１０をグラファイトブラケット板３０上に置き、並びにフレーム１０の表面上に複数のアルミナ板４０を敷設し、並びにフレーム１０に近接する隅部分にそれぞれ重り４１を負荷し、そしてこれを連続炉６０に挿入させるとともに溶接する（図２、図４の工程六参照）（その溶接の温度および時間などの条件要素は前記実施例１と同じであるため、説明は省略する。）。
【００２８】
第二溶接工程：溶接したフレーム１０'と蓋板２０'をアルゴン溶接などで一体に溶接する（図５参照）。
【００２９】
本発明によれば、前記の方法で作製されたスチール製フロア１００、１００'は、そのフレーム１０、１０'の構造が四つの辺に近接する周縁枠条１１に、両隣接のピッチが内部のものより小さい、即ち、四つの隅と辺でその構造を強化し、また、該プロセス中には、溶接する前に既に第一熱処理を先行に行われており、枠条１１と枠条１１の間並びにおける枠条１１と蓋板２０の間の応力を除去することより、材料の特性を完全に機能させるので、溶接した後の安定性がより好適で、構造が更に強固であり、その単位面積あたりの支持力で言えば、６００ｍｍ２あたりでは２〜４トン以上の支持力が負荷でき、変形量２ｍｍ以下であって、将来のクリーンルーム用フロアの負荷に対する高い要求に十分適合し、従来の典型的なアルミ鋳造フロアの６００ｍｍ２あたりの最大支持力２トンより大きい、同じ荷重で言えば、本発明のスチール製フロア１００の重量は従来の典型的なアルミ鋳造フロアよりさらに軽くなる。
【００３０】
本発明によれば、スチール製フロア１００、１００'のプロセスでは、第二熱処理を含むので、鉄鋼材の機械特性を大幅に上昇させ、負荷が設計値を超える時に先に変形の前兆があるので即時に破裂が発生することはなく、事前にその危険を避けることができる。また、本発明のスチール製フロア１００、１００'の工場の一貫加工および熱処理プロセスでは、溶接および熱処理が同時に完了でき、従来の一般加工のように鋼材加工が完了してから熱処理を行う場合より、本発明のプロセスによる場合のほうが簡単で、生産効率が高く、コストを低減することができる。以上のように、本発明のクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法は、新規性、進歩性かつ産業上の利用可能性を有する発明である。
【００３１】
本発明の範囲は上記した説明に限らず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明に係るクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を示す説明図である。（工程一〜工程四）
【図２】図２は、図１に引き続く本発明に係るクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を示す説明図である。（工程五、工程六）
【図３】図３は、図２に引き続く本発明に係るクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法を示す説明図である。（工程七）
【図４】図４は、本発明に係るクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法のプロセスを示すプロセスチャートである。
【図５】図５は、本発明に係るクリーンルーム用スチール製フロアの製造方法のもう一つの実施形態を説明するための説明図である。
【図６】図６は、従来のクリーンルーム用フロアの構成を示す図である。
【図７】図７は、従来の合金鋼フロア構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００    本発明のスチール製フロア
１０      フレーム
１１      枠条
１２      嵌合溝
２０      蓋板
２１      通気孔
３０      グラファイトブラケット板
４０      アルミナ板
４１      重り
５０      熱処理炉
６０      連続炉
【図１】
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【図２】
2005325676.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005325676.tif 000008
【図６】
2005325676.tif 000009
【図７】
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