DE10326734A1 - Milling cutter tool with synthetic diamond layer 1 to 500 micron thick, containing milling edge, which comprises structured profile by dry chemical etching with diminishing layer thickness - Google Patents

Milling cutter tool with synthetic diamond layer 1 to 500 micron thick, containing milling edge, which comprises structured profile by dry chemical etching with diminishing layer thickness Download PDF

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Abstract

Milling cutter tool with synthetic diamond layer 1 to 500 micron thick, containing milling edge with profile structured by dry chemical etching and with diminishing layer thickness. Diamond layer is deposited on suitable substrate. Textured diamond layer may be of, or texture and may have mean surface roughness of RA 5 micron. Typically milling edge contains multi-spike, or rounded profile. Substrate may be silicon, silicon carbide, glass, sapphire, germanium etc. Independent claims are included for milling tool use.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diamantfräswerkzeug mit einer eine Fräskante aufweisenden, synthetischen Diamantschicht sowie dessen Verwendung.The Invention relates to a diamond milling tool with a milling edge showing, synthetic diamond layer and its use.

Diamant ist aufgrund seiner herausragenden mechanischen, chemischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften ein geeignetes Material für Schneidwerkzeuge. Aus der EP 0 577 066 A1 ist ein Diamantschneidwerkzeug mit einem Substrat und einem auf dem Substrat angeordneten Schneidkantenelement auf Diamantbasis bekannt. Das Schneidkantenelement kann eine aus der Dampfphase abgeschiedene Diamantschicht umfassen. Das Schneidkantenelement wird mit Hilfe eines Laserstrahles strukturiert und anschließend auf dem Substratmaterial befestigt. Nachteilig bei diesem Schneidwerkzeug sind die hohen Herstellungskosten aufgrund der aufwendigen Laserstrukturierung der Schneidkante und der verfahrenstechnisch nicht einfachen Befestigung des Schneidkantenelementes auf dem Substratmaterial. Nachteilig ist weiterhin, dass der Schneidkantenwinkel nicht beliebig klein eingestellt werden kann.Because of its outstanding mechanical, chemical, thermal and electrical properties, diamond is a suitable material for cutting tools. From the EP 0 577 066 A1 discloses a diamond cutting tool with a substrate and a diamond-based cutting edge element arranged on the substrate. The cutting edge element can comprise a diamond layer deposited from the vapor phase. The cutting edge element is structured using a laser beam and then attached to the substrate material. A disadvantage of this cutting tool is the high production costs due to the complex laser structuring of the cutting edge and the fastening of the cutting edge element on the substrate material, which is not technically simple. Another disadvantage is that the cutting edge angle cannot be set as small as desired.

In der Einleitung der EP 0 577 066 A1 wird ein Diamantschneidwerkzeug aus einem Substratmaterial, welches mit Diamant beschichtet ist, als Stand der Technik beschrieben. Nachteilig bei diesem Diamantschneidwerkzeug ist jedoch, dass sich während des Schneidens der Diamantdünnfilm von dem Substratmaterial trennt.In the introduction of the EP 0 577 066 A1 describes a diamond cutting tool made of a substrate material, which is coated with diamond, as prior art. A disadvantage of this diamond cutting tool, however, is that the diamond thin film separates from the substrate material during the cutting.

Ausgehend von den Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Diamantfräswerkzeug anzugeben, welches auf einfache Weise in großen Stückzahlen und kostengünstig herstellbar ist, eine hohe Schärfe und mechanische Stabilität aufweist und mit beliebig geformten Schneidflächen versehen sein kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Diamantfräswerkzeuges anzugeben.outgoing of the disadvantages of the prior art lies the invention The task is based on a diamond milling tool specify which can be easily produced in large numbers and inexpensively is high sharpness and mechanical stability has and can be provided with any shaped cutting surfaces. task The invention is further a method for producing a such a diamond milling tool specify.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fräswerkzeug gemäß Anspruch 1 sowie deren Verwendung nach den Ansprüchen 12 und 13. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.This Task is solved through a milling tool according to claim 1 and their use according to claims 12 and 13. The respective under claims relate to preferred refinements and developments of the invention.

Ein Diamantfräswerkzeug ist auf einfache Weise her stellbar und weist eine Fräskante hoher Schärfe auf, wenn die Fräskante der synthetischen Diamantschicht ein Profil mit abnehmender Schichtdicke aufweist, welches durch Ätzen strukturiert ist. Bei der Herstellung dieses Diamantfräswerkzeuges wird nach dem Abscheiden der Diamantschicht auf einem bevorzugt kristallinen Substratmaterial die Fräskante durch Durchführen eines oder mehrerer Ätzschritte ausgebildet. Beim Ätzen wird eine Ätzmaske verwendet, welche getrennt von der Diamantschicht oder gleichzeitig mit der Diamantschicht geätzt wird. Als Ätzmaske kann das ggf. strukturierte Substratmaterial und/oder eine oder mehrere ggf. strukturierte weitere Schichten, welche auf die Diamantschicht aufgebracht wurden, fungieren. Der Winkel der Fräskante lässt sich durch Variation des Verhältnisses der Ätzgeschwindigkeiten von Ätzmaske und Diamantschicht gezielt einstellen.On diamond milling is easy to manufacture and has a higher milling edge Sharpness on if the milling edge the synthetic diamond layer a profile with decreasing layer thickness which by etching is structured. In the manufacture of this diamond milling tool is preferred after depositing the diamond layer on one crystalline substrate material the milling edge by performing a or several etching steps educated. When etching becomes an etching mask used which is separate from the diamond layer or simultaneously etched with the diamond layer becomes. As an etching mask the possibly structured substrate material and / or one or several possibly structured further layers, which on the diamond layer applied, act. The angle of the milling edge can be changed by varying the ratio the etching speeds of etching mask and adjust the diamond layer specifically.

Eine kostengünstige, automatisierbare Herstellung des erfindungsgemäßen Diamantfräswerkzeuges in hohen Stückzahlen ist gewährleistet, wenn die Diamantschicht zunächst auf einem großflächigen Trägermaterial abgeschieden wird und vor dem Durchführen des mindestens einen Ätzschrittes zur Herstellung der Fräskante eine Strukturierung der Ätzmaske zur Definition einzelner Fräswerkzeuge beliebiger Geometrie durchgeführt wird.A cost, automatable production of the diamond milling tool according to the invention in high quantities is guaranteed when the diamond layer first on a large substrate is deposited and before performing the at least one etching step for the production of the milling edge a structuring of the etching mask for the definition of individual milling tools any geometry performed becomes.

Die Diamantschicht ist bevorzugt texturiert und weist besonders bevorzugt eine <111>-, oder <110>- oder <100>-Textur auf. Es wird von einer Textur gesprochen, wenn mehr als 80 % der Oberfläche der Diamant schicht von <111>-, <110>- oder <100>-Diamantflächen gebildet wird und die Differenz der Eulerwinkel Δγ zwischen den die Orientierung der Diamantschicht definierenden, aneinanderliegenden <111>-, <110>- oder <100>-Diamantflächen die Bedingung |Δγ| ≤ 20° erfüllt. Die Dicke der Diamantschicht beträgt zwischen 1 und 500 μm und die mittlere Oberflächenrauhigkeit RA bevorzugt weniger als 5 μm. Im Anschluss an das Abscheiden der Diamantschicht kann diese noch mechanisch, physikalisch oder chemisch nachbearbeitet werden, um gegebenenfalls vorhandene Oberflächenrauhigkeiten der Diamantschicht zu reduzieren.The diamond layer is preferably textured and particularly preferably has a <111> or <110> or <100> texture. It is said to be a texture if more than 80% of the surface of the diamond layer is formed by <111>, <110> or <100> diamond surfaces and the difference of the Euler angles Δγ between the adjacent ones that define the orientation of the diamond layer <111>, <110> or <100> diamond surfaces meet the condition | Δγ | ≤ 20 ° fulfilled. The thickness of the diamond layer is between 1 and 500 μm and the average surface roughness R A is preferably less than 5 μm. After the diamond layer has been deposited, it can be mechanically, physically or chemically reworked in order to reduce any surface roughness of the diamond layer that may be present.

Die Diamantschicht kann auf bevorzugt ätzbaren Substratmaterialien wie Silizium, Siliziumcarbid, Glas, refraktären Metallen, Saphir, Magnesiumoxid oder Germanium abgeschieden werden. Es hat sich gezeigt, dass der Diamantfilm nach dem Entfernen der Si-Schicht immer noch auf einem Substrat (1 monolage-20NM SiC) liegt, welcher beim Entfernen nicht mitentfernt wird.The diamond layer can be deposited on preferably etchable substrate materials such as silicon, silicon carbide, Glass, refractory metals, sapphire, magnesium oxide or germanium can be deposited. It has been shown that the diamond film is still on a substrate (1 monolayer-20NM SiC) after removal of the Si layer, which is not removed during removal.

Die Fräskante des Diamantfräswerkzeuges wird bevorzugt durch einen trockenchemischen Ätzschritt wie beispielsweise reaktives Ionenätzen definiert. Ätzmaske und Diamantschicht können in einem einzigen Ätzschritt gleichzeitig geätzt werden. Alternativ ist es möglich, Ätzmaske und Diamantschicht in zwei oder mehreren Ätzschritten getrennt zu ätzen. Werden mehr als zwei Ätzschritte durchgeführt, kann ein Stufenprofil in der Diamantschicht ausgebildet werden. Durch eine Variation der Verhältnisse der reaktiven Gaskomponenten während des Ätzens ist es möglich, Einfluss auf die Form der Fräskante zu nehmen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise gewölbte Fräskanten realisieren. Das Profil des Ätzvorganges kann auch als Treppen/Stufenprofil definiert werden, welches als minimale Treppenhöhe die Gitterkonstante des Diamants (a=3.5 Å) aufweist.The milling edge of the diamond milling tool is preferred by a dry chemical etching step such as reactive ion etching Are defined. etching mask and diamond layer can in a single etching step etched at the same time become. Alternatively, it is possible to use an etching mask and to etch the diamond layer separately in two or more etching steps. Become more than two etching steps carried out, a step profile can be formed in the diamond layer. By varying the conditions of the reactive gas components during of etching Is it possible, Influence on the shape of the milling edge to take. In this way, for example, curved milling edges realize. The profile of the etching process can also be defined as a stair / step profile, which as minimum stair height has the lattice constant of the diamond (a = 3.5 Å).

Die Fräskante kann dabei ein mehrzackiges Profil aufweisen, womit Strukturen in Oberflächen erzeugt werden können. Ebenso kann die Fräskante ein abgerundetes Profil aufweisen. Hiermit wird es dann ermöglicht, dass mit dem Fräswerkzeug Unebenheiten in Oberflächen beseitigt werden können.The milling edge can have a multi-point profile, with which structures in surfaces can be generated. The milling edge can also be used have a rounded profile. This then enables that with the milling tool Bumps in surfaces can be eliminated.

Ebenso wird auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Werkzeuge zum Fräsen von Strukturen in Oberflächen und zur Beseitigung von Unebenheiten von Oberflächen beansprucht. Aufgrund der hohen Robustheit der erfindungsgemäßen Werkzeuge konnte überraschenderweise festgestellt werden, dass diese sich in hervorragender Weise für sämtliche materialabtragende Bearbeitungsmethoden eignen. Dies ist umso überraschender, da fräsende gegenüber schneidenden Bearbeitungen höhere Anforderungen an das Material stellen.As well is also the use of the tools according to the invention for milling Structures in surfaces and to remove unevenness from surfaces. by virtue of the high robustness of the tools according to the invention could surprisingly found that these are excellent for everyone material-removing machining methods. This is all the more surprising there milling across from cutting operations higher Make demands on the material.

Weitere Einzelheiten und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen und den Figuren. Es zeigen:Further Details and preferred embodiments of the invention result itself from the exemplary embodiments and the figures. Show it:

1 die einzelnen Schritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges; 1 the individual steps for producing the milling tool according to the invention;

2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ätzvorganges zur Strukturierung der Fräskantel und 2 a schematic representation of the etching process according to the invention for structuring the milling edge and

3 die Integration elektronischer Komponenten mit einem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug. 3 the integration of electronic components with a milling tool according to the invention.

Nachfolgend wird beispielhaft unter Bezugnahme auf 1 die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeuges beschrieben. Zunächst findet die Plasmabeschichtung eines großflächigen Siliziumsubstrates 1 mit polykristallinem Diamant 2 statt. Die abgeschiedene synthetische Diamantschicht 2 weist eine Dicke von ungefähr 35 – 100 μm auf und besitzt aufgrund ihrer <100>-Textur eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit.The following is an example with reference to 1 describes the production of a milling tool according to the invention. First, the plasma coating of a large-area silicon substrate takes place 1 with polycrystalline diamond 2 instead of. The deposited synthetic diamond layer 2 has a thickness of approximately 35 - 100 μm and has a very low surface roughness due to its <100> texture.

Im Anschluss an das Beschichten des Siliziumsubstrates 1 findet eine ganzflächige Maskierung 3 des Substrates 1 mit Si3N4 statt. Das Si3N4 wird daraufhin mittels Standardphotolithograpie unter Verwendung einer Glasmaske 4 zur Definition der Form der einzelnen Fräswerkzeuge strukturiert. Daraufhin folgt eine nasschemische Freilegung der Diamantschicht 2 durch Ätzen des Substrates 1 mit KOH-Lösung (30 Gew.-%) bei 80 °C. Anstatt oder zusätzlich zum Substrat 1 als Ätzmaske könnten auf der Diamantschicht eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht werden, welche wie oben beschrieben, strukturiert werden und als Ätzmaske fungieren. Bei diesen weiteren Schichten kann es sich z.B. um Silizium-, Lack- oder Metall schichten oder um siliziumhaltige Schichten (SiO2, Si3N4 usw.) handeln.Following the coating of the silicon substrate 1 finds a full-surface masking 3 of the substrate 1 with Si 3 N 4 instead. The Si 3 N 4 is then removed using standard photolithography using a glass mask 4 structured to define the shape of the individual milling tools. This is followed by wet chemical exposure of the diamond layer 2 by etching the substrate 1 with KOH solution (30% by weight) at 80 ° C. Instead of or in addition to the substrate 1 one or more further layers, which are structured as described above and function as an etching mask, could be applied to the diamond layer as an etching mask. These further layers can be, for example, silicon, lacquer or metal layers or silicon-containing layers (SiO 2 , Si 3 N 4 etc.).

Die Ausbildung der Fräskante erfolgt durch ein anschließendes reaktives Ionenätzen in einem Parallelplattenreaktor. Dabei fungiert das nasschemisch strukturierte Siliziumsubstrat 1 als Ätzmaske. Als Prozessgas wird ein CF4/Ar/O2-Gemisch verwendet. Die Ätzgeschwindigkeit des Siliziums wird durch den CF4-Anteil und die Ätzgeschwindigkeit von Diamant durch den O2/Ar-Anteil bestimmt. Die Ätzgeschwindigkeit des Siliziums ist im vorliegenden Fall höher als die Ätzgeschwindigkeit der Diamantschicht, so dass sich ein Fräskantenwinkel α von weniger als 45° ergibt. die Ätzgeschwindigkeit des Siliziums kann aber auch gleich (α ≈ 45°) oder geringer (α > 45°) als die des Diamanten gewählt werden.The milling edge is formed by a subsequent reactive ion etching in a parallel plate reactor. The wet-chemical structured silicon substrate functions here 1 as an etching mask. A CF 4 / Ar / O 2 mixture is used as the process gas. The etching rate of the silicon is determined by the CF 4 portion and the etching rate of diamond by the O 2 / Ar portion. In the present case, the etching speed of the silicon is higher than the etching speed of the diamond layer, so that there is a milling edge angle α of less than 45 °. the etching speed of the silicon can also be chosen to be equal to (α ≈ 45 °) or lower (α> 45 °) than that of the diamond.

In 2 ist der Ätzvorgang zur Strukturierung der Fräskante 5 schematisch dargestellt. Die gestrichelten Linien markieren die Ausgangspositionen von Substratmaterial 1 und Diamantschicht 2 vor dem Trockenätzvorgang. Während des Ätzvorganges wird das maskierende Substratmaterial 1 kontinuierlich mit der Ätzrate vSubstrat entfernt. An den derart freigelegten Diamantflächen findet daraufhin ein Ätzvorgang mit der Ätzrate vDiamant statt. Der Winkel α der fertig geätzten Diamantschneidkante 5 kann über das Verhältnis der Beträge der vektoriellen Ätzgeschwindigkeiten von Substratmaterial 1 und Diamantschicht 2 wie folgt definiert werden: tanα = k·vDiamant/vSubstrat In 2 is the etching process for structuring the milling edge 5 shown schematically. The dashed lines mark the starting positions of substrate material 1 and diamond layer 2 before the dry etching process. During the etching process, the masking substrate material 1 continuously removed with the etch rate v substrate . An etching process with the etching rate v diamond then takes place on the exposed diamond surfaces. The angle α of the finished etched diamond cutting edge 5 can about the ratio of the amounts of vectorial etch rates of substrate material 1 and diamond layer 2 can be defined as follows: tanα = kv diamond / v substratum

In der obigen Formel steht k für eine Konstante.In In the above formula, k stands for a constant.

Die Ätzgeschwindigkeiten von Substrat 1 und Diamantschicht 2 werden in erster Linie über die Anteile der reaktiven Komponenten des Prozessgasgemisches eingestellt. Im Falle des Siliziums bedeutet beispielsweise eine Erhöhung der reaktiven Komponente CF4 eine Verringerung des Fräskantenwinkels.The etch rates of substrate 1 and diamond layer 2 are primarily set via the proportions of the reactive components of the process gas mixture. In the case of silicon, for example, an increase in the reactive component CF 4 means a reduction in the milling edge angle.

In der folgenden Tabelle sind beispielhafte Prozessparameter bei Biasspannungen zwischen 500 und 550 V und elektrischen Leistungen zwischen 1400 und 1500 W zusammengefasst

Figure 00080001
The following table summarizes exemplary process parameters for bias voltages between 500 and 550 V and electrical powers between 1400 and 1500 W.
Figure 00080001

Die jeweiligen Prozessparameter sind stark anlagenabhängig. Typische Prozessparameter liegen aber in folgenden Bereichen.
Ar: 10 – 50 sccm
O2: 20 – 150 sccm
CF4: 0, 1 – 30 sccm
Vbias: 250 – 700 V
P: 300 – 3000 W
The respective process parameters are strongly dependent on the system. However, typical process parameters are in the following areas.
Ar: 10-50 sccm
O 2 : 20-150 sccm
CF 4 : 0.1-1-30 sccm
V bias : 250-700 V
P: 300 - 3000 W.

Weitere Ätzgaskompositionen für das trockenchemische Ätzen von Diamant enthalten z. B. H2, O2, CF4 und Ar. Für das trockenchemische Ätzen von Silizium eignen sich folgende 12 Kompositionen sowie weitere Mischungen der angegebenen Komponenten:

Figure 00090001
Other etching gas compositions for dry chemical etching of diamond contain z. B. H 2 , O 2 , CF 4 and Ar. The following 12 compositions and further mixtures of the specified components are suitable for dry-chemical etching of silicon:
Figure 00090001

Oftmals ist es wünschenswert, eine gefärbte (d.h. nicht transparente) Fräskante (5) zu haben. Zu diesem Zweck kann die Diamantschicht mit energiereichen Teilchen beschossen werden (z.B. Elektronen), um optisch aktive Gitterdefekte zu erzeugen.It is often desirable to use a colored (i.e. non-transparent) milling edge ( 5 ) to have. For this purpose, the diamond layer can be bombarded with high-energy particles (eg electrons) in order to produce optically active lattice defects.

In das Diamantschneidwerkzeug lassen sich außerdem beliebige aktive und/oder passive elektronische Komponenten oder Schaltungen integrieren. Zu diesem Zweck kann der Diamant auch mit elektrisch aktiven Störstellen dotiert werden. So lassen sich beispielsweise Sensoren zur Messung physikalischer und chemischer Größen wie z.B. der Fräswerkzeugtemperatur (Temperatursensor), der Kräfte auf die Fräskante (piezoresistiver- oder elektrischer Sensor) oder elektrische bzw. chemische Potentiale (Diamantelektrode) in das Fräswerkzeug integrieren. Weiterhin ist die Integration von Aktoren wie z.B. Heizelementen (Widerstandsheizelement oder Hochfrequenzheizelement) möglich. Denkbar ist ebenfalls die Integration einer Struktur zur Abstrahlung elektromagnetischer oder Ultraschallwellen (z.B. Antenne) beispielsweise zur Positionsbestimmung des Fräswerkzeuges.In the diamond cutting tool can also be any active and / or integrate passive electronic components or circuits. For this purpose, the diamond can also be used with electrically active defects be endowed. For example, sensors can be used for measurement physical and chemical quantities such as e.g. the milling tool temperature (Temperature sensor), the forces on the milling edge (piezoresistive or electrical sensor) or electrical or chemical potentials (diamond electrode) in the milling tool integrate. Furthermore, the integration of actuators such as Heating elements (resistance heating element or high-frequency heating element) possible. The integration of a structure for radiation is also conceivable electromagnetic or ultrasonic waves (e.g. antenna) for example for determining the position of the milling tool.

In 3 ist ein Diamantschneidwerkzeug 7 mit vollständig abgeätztem Trägermaterial dargestellt, auf welchem ein Heizelement 11, ein Temperatursensor 10 sowie elektrische Verbindungen 12 angeordnet sind. Sowohl Heizelement 11 als auch Temperatursensor 10 lassen sich ebenfalls aus Diamant fertigen. Der Temperatursensor gewährleistet eine sehr hohe Temperaturstabilität und die Wärmeleitfähigkeit von Diamant garantiert eine äußerst gleichmäßige Temperaturverteilung.In 3 is a diamond cutting tool 7 shown with completely etched backing material, on which a heating element 11 , a temperature sensor 10 as well as electrical connections 12 are arranged. Both heating element 11 as well as temperature sensor 10 can also be made from diamond. The temperature sensor ensures a very high temperature stability and the thermal conductivity of diamond guarantees an extremely even temperature distribution.

Claims (13)

Fräswerkzeug mit einer eine Fräskante aufweisenden, synthetischen Diamantschicht mit einer Dicke von 1 bis 500 μm, wobei die Fräskante ein durch trockenchemisches Ätzen strukturiertes Profil mit abnehmender Schichtdicke besitzt.milling tool with a milling edge having a synthetic diamond layer with a thickness of 1 up to 500 μm, being the milling edge one by dry chemical etching structured profile with decreasing layer thickness. Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht auf einem Substratmaterial angeordnet ist.milling tool according to claim 1, characterized in that the diamond layer is arranged on a substrate material. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht texturiert ist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the diamond layer is textured. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht eine <111>-, <100>- oder <110>-Textur aufweist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the diamond layer is a <111> -, <100> - or <110> texture. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht eine mittlere Oberflächenrauhigkeit von RA < 5 μm aufweist.Milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the diamond layer has an average surface roughness of R A <5 microns. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräskante ein mehrzackiges Profil aufweist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the milling edge has a multi-point profile. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräskante ein abgerundetes Profil aufweist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the milling edge has a rounded profile. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial ausgewählt ist aus Silizium, Siliziumcarbid, Glas, refraktären Metallen, Saphir, Magnesiumoxid und Germanium.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate material is selected is made of silicon, silicon carbide, glass, refractory metals, sapphire, magnesium oxide and germanium. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht dotiert ist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that the diamond layer is doped. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Fräswerkzeug ein elektronisches Bauelement integriert ist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that into the milling tool an electronic component is integrated. Fräswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Fräswerkzeug ein Sensor und/oder ein Aktor integriert ist.milling tool according to one of the preceding claims, characterized in that into the milling tool a sensor and / or an actuator is integrated. Verwendung des Fräswerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Fräsen von Strukturen in Oberflächen.Use of the milling tool according to one of claims 1 to 11 for milling of structures in surfaces. Verwendung des Fräswerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Beseitigung von Unebenheiten von Oberflächen.Use of the milling tool according to one of claims 1 to 11 for removing unevenness from surfaces.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006032480A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-30 Cemecon Ag Machining tool and method for the production thereof
WO2006045460A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Gfd Gesellschaft Für Diamantprodukte Mbh Cutting tool, method for producing the same and the use thereof
DE102015113998A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Method for producing a Mikrozerspanwerkzeugs and Mikrozerspanwerkzeug
CN106519475A (en) * 2016-11-09 2017-03-22 蚌埠学院 Slot milling technology of steel plate blank
CN107523799A (en) * 2017-09-06 2017-12-29 南京航空航天大学 The method that method growth cutter diamond texture coating is limited with morpheme
CN108044138A (en) * 2017-11-22 2018-05-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Cutting apparatus, method and cutter machining method based on micro- texture cutter

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006032480A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-30 Cemecon Ag Machining tool and method for the production thereof
WO2006045460A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Gfd Gesellschaft Für Diamantprodukte Mbh Cutting tool, method for producing the same and the use thereof
DE102015113998A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Method for producing a Mikrozerspanwerkzeugs and Mikrozerspanwerkzeug
CN106519475A (en) * 2016-11-09 2017-03-22 蚌埠学院 Slot milling technology of steel plate blank
CN106519475B (en) * 2016-11-09 2018-12-18 蚌埠学院 A kind of groove milling technique of steel plate embryo material
CN107523799A (en) * 2017-09-06 2017-12-29 南京航空航天大学 The method that method growth cutter diamond texture coating is limited with morpheme
CN107523799B (en) * 2017-09-06 2019-02-26 南京航空航天大学 The method for limiting method growth cutter diamond texture coating with morpheme
CN108044138A (en) * 2017-11-22 2018-05-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Cutting apparatus, method and cutter machining method based on micro- texture cutter

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