JP2014213414A - 穴明け工具 - Google Patents

Abstract

【課題】耐折損性や他の性能を維持しながら穴位置精度の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具の提供。【解決手段】工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲におけるランド３は、次の２条件を充足し、（１）外周方向長さの合計が工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上６０％以下（２）前記ランド３のうち、最も外周方向長さの長いランド３の該外周方向長さは前記工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上５０％以下更に、前記ランド３に硬質皮膜４を設け、この硬質皮膜４は工具先端側ほど厚く設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、穴明け工具に関するものである。

近年、プリント配線板（ＰＣＢ）は、小型化、薄型化及び軽量化が進み、信頼性向上のために高耐熱化及び高剛性化が進んでいる。そのため、ガラスクロス及び絶縁部の樹脂構成が難削化し、それだけＰＣＢの穴明け加工に使用されるドリル（以下、ＰＣＢドリルという。）の摩耗が進行し易くなっており、摩耗に伴う穴位置精度の悪化が問題となっている。

そこで、例えば特許文献１に開示されるような、耐摩耗性を向上させるための硬質皮膜が被覆されたドリルが種々提案されており、上記穴位置精度の改善が図られているものの、更なる改善が要望されている。

特開２０１２−１１４８９号公報

本発明者等は、穴位置精度の更なる改善を図るべく、硬質皮膜が被覆されたドリルについての種々の繰り返しの検討の結果、以下の知見を得た。

穴位置精度の悪化が引き起こされる要因としては、図１に図示したようなドリルの被削材への食いつき時の位置ズレ、及び、図２に図示したようなドリルの被削材進入後の進行方向ズレが挙げられる。さらに、被削材との接触によりドリルの摩耗が進行した場合、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレやドリルの被削材進入後の進行方向ズレが顕著となり、穴位置精度が悪化しやすくなる。なお、図１及び図２は、当て板及び捨て板で挟持されたＰＣＢにＰＣＢドリルで穴明け加工を施す際の例である。

具体的には、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレは、ドリルの先端切れ刃、逃げ面及び逃げ面稜線（チゼルエッジ）が摩耗すること等による食いつき性の低下が原因で悪化し、ドリルの被削材進入後の進行方向ズレは、工具先端部の工具外周と切れ刃が交わり形成されるコーナー付近の外周摩耗により先端側ほど漸次外周が縮径する、所謂フロントテーパ化が原因で悪化しているものと考えられる。

ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレは、当て板を変更することである程度コントロールすることが可能であるが、当て板の変更以外にドリルの形状等にも改善の余地が残っている。また、ドリルの被削材進入後の進行方向ズレは、当て板等の変更ではコントロールできないため、特にドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響をドリルの形状変更等により、可及的に小さくする必要がある。

本発明は、発明者等の上記知見に基づき完成したもので、所定の外周方向長さのランドに工具先端側ほど厚くなるように硬質皮膜を設けることで、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレを抑制し、耐折損性や他の性能を維持しながら穴位置精度の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲におけるランド３は、次の２条件を充足し、
（１）外周方向長さの合計が工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上６０％以下
（２）前記ランド３のうち、最も外周方向長さの長いランド３の該外周方向長さは前記
工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上５０％以下
更に、前記ランド３には硬質皮膜４が設けられ、この硬質皮膜４は工具先端側ほど厚く設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１記載の穴明け工具において、前記ランド３の工具先端側位置の前記硬質皮膜４の膜厚Ｔ１と、前記ランド３の工具先端から軸方向に工具直径Ｄの２倍若しくは工具直径Ｄの２倍以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜４の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記硬質皮膜４は、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものであり、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲における膜厚が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、切れ刃５が１つであることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面には前記硬質皮膜４が設けられていないことを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面及び前記切り屑排出溝２の内面には前記硬質皮膜４が設けられていないことを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に前記ランド３が複数存在し、この複数設けられたランド３のうち、最も外周方向長さの長いランド３に設けられた前記硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、最も外周方向長さの短いランド３に設けられた前記硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項７に記載の穴明け工具において、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に前記ランド３が２つ存在することを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜８いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具直径Ｄが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、少なくとも先端から切り屑排出溝後端部までがＷＣとＣｏを含有する超硬合金製であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、耐折損性や他の性能を維持しながら穴位置精度の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具となる。

ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを説明する概略説明図である。 ドリルの被削材進入後の進行方向ズレを説明する概略説明図である。 本実施例の概略説明斜視図である。 図３の先端側の拡大斜視図である。 穴明け工具の工具先端部の構成例を示す概略説明正面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本実施例の概略説明側面図である。 図７の要部を簡略化して拡大した概略説明側面図である。 成膜方法を説明する概略説明図である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

工具先端部においてランド３の外周方向長さを十分長くして硬質皮膜４の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜４を工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜４が摩耗し難く、且つ、摩耗しても工具先端側ほど漸次外周が縮径する（フロントテーパ）形状となり難く、従って、工具先端部の工具外周と切れ刃が交わり形成されるコーナー付近の外周摩耗によるフロントテーパ化が良好に抑制されることになる。

更に、例えば、硬質皮膜４として、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものを採用し、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲における膜厚を１μｍ以上５μｍ以下に設定した場合には、食いつき時の位置ズレを改善することができる。また、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に硬質皮膜４を設けない構成とした場合にも、食いつき時の位置ズレを改善することができる。

よって、本発明は、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響を可及的に小さくして、穴位置精度の更なる改善を図ることが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍（１Ｄ）以下の範囲に存在する１つ若しくは複数のランド３の外周方向長さの合計が工具直径Ｄの円の円周長さ（πＤ、πは円周率）の２０％以上６０％以下で、このランド３のうち、最も外周方向長さの長いランド３の外周方向長さが前記πＤの２０％以上５０％以下であり、前記ランド３には硬質皮膜４が設けられ、この硬質皮膜４は工具先端側ほど厚く設けられているものである。

具体的には、前記穴明け工具は、図３，４に図示したように、外周に螺旋状の切り屑排出溝２が設けられている工具本体１と、工具本体１に連設され工具基端側ほど漸次拡径するシャンクテーパ部と、シャンクテーパ部に連設され直径が３．１７５ｍｍのシャンク部とから成るＰＣＢドリルである。工具本体１は少なくとも先端から切り屑排出溝後端部までがＷＣとＣｏを含有し、後述する硬質皮膜４と良好に密着する超硬合金部材で形成され、シャンク部はステンレス鋼部材で形成されており、この両者が接合されて構成されている。なお前記超硬合金部材のＣｏ含有量は重量％で３％以上１５％以下であることが好ましい。シャンクテーパ部のテーパ角度は本実施例においては３０°に形成されている。

また、工具本体１（刃部）の直径Ｄはランド３に設けられた硬質皮膜４を含めた最大直径であり（図８参照）、本実施例においては０．３ｍｍに設定されている。また、硬質皮膜４を含めない工具本体１の刃部の形状は、工具本体１の先端側から基端側にかけて径が一定となる所謂ストレート形状（図８（Ａ）参照）としても良いし、基端側で一段径小となるような所謂アンダーカット形状（図８（Ｂ）参照）としても良い。なお、穴位置精度が悪化しやすい０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のものであれば、本実施例と同様に本発明の効果が特に発揮される。

また、本実施例は、切れ刃が１つであり切り屑排出溝２を２つ設けた、図５（Ａ）に図示したような所謂１刃２溝形状のドリルである。ランド３は外周方向長さの長いランド３と外周方向長さの短いランド３の２つが設けられ、具体的には、切れ刃５の工具回転方向後方側のランド３の外周方向長さをより長く設定している。本発明においてランドとは、穴内壁面と接触する外周面を指す。即ち、図５（Ｂ）に図示したように、ランド３に二番取り面８を設ける構成とした場合、二番取り面はランドとみなさない。図中、符号６は第一逃げ面、７は第二逃げ面である。

なお、図５（Ｃ）に図示したような一般的な所謂２刃２溝形状のドリルの場合、ランド３の外周方向長さを長くすると（ランド３を大きくすると）、その分溝容積が小さくなり、切り屑排出性が悪化して穴内壁粗さが大きくなる場合がある。この点、１刃形状であると、ランド３の外周方向長さを長くしても１つの切れ刃５に対する溝容積を十分大きくすることができ、良好な切り屑排出性を得ることが可能となり、それだけ穴内壁粗さが改善する。また、図５（Ａ），（Ｂ）のような１刃２溝形状のドリルは、２つのランドがバランスを保ち、安定して被削材に食いつくため、図５（Ｄ）に図示したような切れ刃５が１つであり切り屑排出溝２を１つ設けた一般的な所謂１刃１溝形状に比し、食いつき性をさらに向上させることができる。

また、本実施例においては、工具先端面（第一逃げ面６及び第二逃げ面７）及び切り屑排出溝２の内面には前記硬質皮膜４を設けず、図３，４に図示したように、ランド３にのみ設けた構成としている。従って、工具先端の逃げ面とすくい面との交差稜線部に存在する切れ刃が硬質皮膜４に覆われず、刃物角を鋭利にすることができ、それだけ被削材への食いつき性が向上するため、被削材への食いつき時の穴位置精度が良好となる。なお、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面にも硬質皮膜４を設けた場合も本発明の範囲内であるが、その場合には工具全体が硬質皮膜４で覆われるため耐摩耗性は向上するものの、硬質皮膜４中のドロップレットと呼ばれる微小金属粒子が切り屑排出溝２の内面に存在することで切り屑排出性が悪化し、さらに工具先端の逃げ面とすくい面上の硬質皮膜４により刃物角が鈍くなり切削抵抗が大きくなるため、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に前記硬質皮膜４を設けない場合に比べ、穴明け時に折損する可能性が少し高くなる。また、刃物角が鈍くなることにより、被削材への食いつき時の位置ズレが生じやすくなり、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に前記硬質皮膜４を設けない場合に比べ、穴位置精度が少し悪化する。

本実施例では硬質皮膜４として、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものを採用している。このような硬質皮膜４は、工具母材の摩耗を抑制するが、加工とともに皮膜自体が摩耗するため、適度な厚さが必要であり、１μｍ以上あることが望ましい。一方、厚すぎると、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面にも硬質皮膜４を設けた場合に切れ刃やチゼルエッジの鋭利さが失われ、被削材への食いつき時の位置ズレが生じやすくなるため、５μｍ以下であることが望ましい。従って、硬質皮膜４は、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲における膜厚が１μｍ以上５μｍ以下となるように設定されている。

本実施例では、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲に存在する１つ若しくは複数のランド３の外周方向長さの合計がπＤの２０％以上６０％以下で、２つ設けられたランド３のうち、外周方向長さの長いランド３の外周方向長さがπＤの２０％以上５０％以下となるように設定している。

ここで、各ランド３の外周方向長さの合計が長くなると、ランド３の皮膜耐久性が良くなり、それだけ工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行し難くなって穴位置精度が悪化し難くなるが、各ランド３の外周方向長さの合計がπＤの６０％より長い場合には、切削抵抗が大きくなり折損しやすくなり、πＤの２０％より短い場合には、ランド３の皮膜耐久性が悪くなり、工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行しやすくなって穴位置精度が悪化しやすくなる。また、最も外周方向長さの長いランド３の外周方向長さが、πＤの５０％より長い場合には、上記同様の理由で折損しやすくなり、πＤの２０％より短い場合には、上記同様の理由で穴位置精度が悪化しやすくなる。

本実施例は上述したような１刃２溝形状であり、図４に図示したように、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にランド３が２つ存在し、この２つのランド３の外周方向長さの合計はπＤの４３％、外周方向長さの長いランド３の外周方向長さがπＤの３３％に設定されている。前述したように、本実施例においては切れ刃５の工具回転方向後方側のランド３の外周方向長さをより長く設定している。この場合、切れ刃５を外周方向長さの長いランド３で支持することにより剛性が確保でき、工具の振れが抑えられるため、穴位置精度の悪化を防ぐことができる。

また、ドリルは先端部ほど切削抵抗を強く受けるため、工具先端部のコーナー付近で皮膜の耐久性が悪くなったり、摩耗が進行しやすくなったりする。よって、工具先端側のランド３ほど厚めに硬質皮膜４を成膜したほうが（工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚が漸増するように設けたほうが）、穴位置精度の悪化を抑制しやすい。

そのため、本実施例は、図７に図示したように、ランド３の工具先端側位置（工具先端部のコーナー位置）Ｌ１の硬質皮膜４の膜厚Ｔ１と、ランド３の工具先端から軸方向に工具直径の２倍（２Ｄ）若しくは２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置Ｌ２の硬質皮膜４の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下となるように設定されている。なお、図７における膜厚Ｔ１及びＴ２は、工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚が漸増するように設けられていることを大まかに示すものである。具体的には、図８に示すとおり、図８（Ａ）はＬ２がランド３の工具先端から軸方向に２Ｄの位置の例、図８（Ｂ）はＬ２がランド３の工具先端から軸方向に２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置の例である。なお、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にランド３が複数存在する場合、Ｔ２／Ｔ１の値はランド３毎に設定される。

ここで、Ｔ２／Ｔ１が、０．５より小さい場合には、位置Ｌ１において皮膜が工具径方向に突き出る形状となって切削負荷が集中し、皮膜強度以上の応力が発生するため、この付近でかえって皮膜が欠損しやすくなり、穴位置精度の悪化を招く。Ｔ２／Ｔ１が、０．９８より大きい場合には、工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚がほぼ一定に、若しくは、根元側から先端側にかけて膜厚が漸減するようになるため、工具先端部のコーナー付近に十分な膜厚が無く、先端部の皮膜の耐久性悪化や摩耗が進行しやすくなり、穴位置精度が悪化しやすくなる。

このＴ２／Ｔ１は、例えば、図９に図示したように、皮膜を成膜する成膜炉内でドリルを保持するジグを、ドリルの直径Ｄに対して水平方向に十分大きいものとし、ジグに対するドリルの挿入深さを変化させることで、適宜設定することができる。具体的には、ドリルの挿入深さを深くするとＴ２／Ｔ１を小さくでき（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を厚くでき）、浅くするとＴ２／Ｔ１を大きくできる（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を薄くできる）。

更に、切り屑排出溝２を複数設けた場合、最も外周方向長さが短いランド３において皮膜の耐久性が悪化し、穴位置精度が悪化する。つまり、外周方向長さが最も長いランド３に対して最も短いランド３の皮膜の摩耗が進行するため、工具の母材が露出する摩滅が最も短いランド３で顕著になり片減り状態になる。その結果、被削材と夫々のランド３との接触がアンバランスとなり、上記ドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響が大きくなり、穴位置精度が悪化することとなる。

そのため、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に存在する複数のランド３のうち、最も外周方向長さの長いランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、最も外周方向長さの短いランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下となるように設定するのが好ましい。

本実施例においては、図６に図示したように、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲における外周方向長さＰ１のランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、Ｐ１より短い外周方向長さＰ２のランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下となるように設定されている。なお、図示しないが、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にランド３が３つ以上存在する場合であっても、最も外周方向長さの長いランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚をＴＷ、最も外周方向長さの短いランド３に設けられた硬質皮膜４の膜厚をＴＮに設定すればよい。

ここで、ＴＷ／ＴＮが、０．６より小さい場合には、外周方向長さの短いランドにおいて切削負荷が集中し、この付近でかえって皮膜の摩耗が進行しやすくなったり、皮膜が欠損しやすくなったりして、穴位置精度が悪化することになり、０．９８より大きい場合には、外周方向長さが短いランドにおいて皮膜の耐久性が悪化しやすくなり、穴位置精度が悪化しやすくなる。

このＴＷ／ＴＮは、例えば、ドリルの刃部全体に一定の膜厚で硬質皮膜４を設けた後、工具先端から１Ｄの範囲のランド３で、最も外周方向長さが短いランド３が成膜炉内の金属蒸発源の方向を向くように設置して成膜処理を行うことで小さくでき（ＴＮを厚くすることができ）、最も外周方向長さが長いランド３が金属蒸発源の方向を向くように設置して成膜処理を行うことで大きくできる（ＴＮを薄くすることができる）。

本実施例は上述のように構成したから、工具先端部においてランド３の外周方向長さを十分長くして硬質皮膜４の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜４を工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜４が摩耗し難く、且つ、摩耗しても先端側ほど漸次外周が縮径する形状となり難く、従って、工具先端部のコーナー付近の外周摩耗によるフロントテーパ化が良好に抑制されることになる。

よって、本実施例は、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響を可及的に小さくして、耐折損性や他の性能を維持しながら、穴位置精度の更なる改善を図ることが可能なものとなる。

本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

図１０〜１３は、ドリル形状やランド３の構成、硬質皮膜４の構成を変化させて穴位置精度等を評価した実験条件及び実験結果を示す表である。図１０〜１３の詳細を説明すると、図１０は各種ドリル形状とランドの外周方向長さ違いの比較評価結果の図、図１１はＴ２／Ｔ１違いの比較評価結果の図、図１２はＴＷ／ＴＮ違いの比較評価結果の図、図１３はドリルサイズ違いの比較評価結果の図である。

図１０の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした２刃２溝ドリル、１刃１溝ドリル、１刃２溝ドリルであり、ランドの構成を種々変化させている。図中の円周比（％）は、πＤに対するランドの外周方向長さの合計及び最も外周方向長さの長いランドの外周方向長さの比を表したものである。また、先端角、ねじれ角等の基本形状は同じにしてあるが、１刃形状の溝深さは２刃形状に対して１０％深くしている。図中、コート部位欄の表示は夫々、全面：刃部全面にコートあり、溝内面、ランド：先端面にコートなし、ランドのみ：溝内面と先端面にコートなし、を示す。また、各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコート（硬質皮膜を全く設けない）ドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴ２において２μｍとし、Ｔ２／Ｔ１は０．６５以上０．７５以下とした。また、Ｎｏ．７〜１３については、ＴＷ／ＴＮを０．７６以上０．８５以下とした。

なお、Ｎｏ．１３は、切れ刃の工具回転方向後方側のランドに上記二番取り面を設けた例である。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

図１０〜図１３における評価方法について説明する。折損本数については、図１０〜図１２では６，０００ヒット加工で１０本中の折損本数を、図１３では設定ヒット数以内で１０本中の折損本数を記載した。穴位置精度については、図１０〜図１２では１０本の６，０００ヒット加工における最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を、図１３では１０本の設定ヒット数の最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を記載した。なお、折損本数が１０本のものは測定しておらず、折損本数が１０本に満たないものは折損しなかった本数の穴位置ずれ量を記載した。また、ノンコートとコートの穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値の差（ノンコート差）により、硬質皮膜被覆の効果を確認した（○：効果大きい、×：効果小さい（ノンコート差が１μｍ以下））。また、穴内壁粗さは、図１０では６，０００ヒット付近の５穴の穴内壁の外観を確認することで評価し（○：穴内壁粗さが２５μｍ未満、△：穴内壁粗さが２５μｍ未満だが、外観上比較的悪い）、図１３では設定ヒット付近の５穴の穴内壁の外観を確認することで評価した（○：穴内壁粗さが１５μｍ未満、△：穴内壁粗さが１５μｍ未満だが、外観上比較的悪い）。また、膜欠損は、図１１においては６，０００ヒット後のコーナー付近の皮膜状態をその外観を確認することで、図１２においては６，０００ヒット後の外周方向長さの短いランドの皮膜状態をその外観を確認することで評価した（○：皮膜が欠損していない、×：皮膜が欠損している）。また、膜摩滅は、図１１においては６，０００ヒット後のコーナー付近の皮膜状態をその外観を確認することで、図１２においては６，０００ヒット後の外周方向長さの短いランドの皮膜状態をその外観を確認することで評価した（○：皮膜の摩滅が目立たない、×：皮膜の摩滅が顕著、−：膜欠損のため摩滅の確認が不可能）。

評価結果より、以下の点を確認した。

２刃２溝形状は折損しにくく、皮膜により穴位置精度は多少良くなるが、ランドの外周方向長さが長くなると穴内壁粗さが悪化しやすい傾向がある。また、１刃１溝形状は硬質皮膜被覆の効果が大きいために穴位置精度は良好となり、穴内壁粗さも悪くはないが、ランドの外周方向長さが好ましい範囲内であっても折損しやすい傾向がある。また、１刃２溝形状は被削材への食いつき性が良いために穴位置精度が良く、硬質皮膜被覆の効果も大きく、穴内壁粗さも良好である。

また、１刃２溝形状で溝内面とランドに皮膜を設けた場合（図１０中のＮｏ．１０）や、ランドにのみ皮膜を設けた場合（図１０中のＮｏ．１１）においては、前述したドリル形状による効果に加え、先端面に、または先端面と溝内面に皮膜が設けられていないことにより折損しにくい傾向であった。１刃２溝形状でランドに二番取り面を設けた場合（図１０中のＮｏ．１３）は、穴位置精度が同形状の中で最も良好で、折損しにくく、穴内壁粗さにおいても良好な結果が得られた。

以上から、１刃２溝形状でランドにのみ皮膜を設けた場合に最も良好な結果が得られることが確認できた。

図１１の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした図１０のＮｏ．９と同形状のドリルである。各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴ２において２μｍとし、Ｔ２／Ｔ１を変化させた。また、ＴＷ／ＴＮを０．７６以上０．８８以下とした。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

評価結果より、Ｔ２／Ｔ１が小さい場合、コーナー付近の皮膜欠損が目立つことが確認できた。また、Ｔ２／Ｔ１が大きい場合、コーナー付近の皮膜摩滅が目立つことが確認できた。

以上から、Ｔ２／Ｔ１は、０．５０以上０．９８以下が好適であると考えられる。

図１２の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした図１０のＮｏ．９と同形状のドリルである。各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴＷにおいて２．８μｍとし、ＴＷ／ＴＮを変化させた。また、Ｔ２／Ｔ１を０．６５以上０．７５以下とした。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

評価結果より、ＴＷ／ＴＮが小さい場合、外周方向長さの短いランドの皮膜欠損が目立つことが確認できた。また、ＴＷ／ＴＮが大きい場合、外周方向長さの短いランドの皮膜摩滅が目立つことが確認できた。

以上から、ＴＷ／ＴＮは、少なくとも０．５１以下若しくは１．１７以上であると好ましくないことが確認できた。

図１３の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．１ｍｍ、溝長ｌを２．２ｍｍとした２刃２溝ドリル及び１刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを０．２ｍｍ、溝長ｌを３．５ｍｍとした１刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを０．６ｍｍ、溝長ｌを８．５ｍｍとした２刃２溝ドリル及び１刃２溝ドリル、工具直径Ｄを１．０ｍｍ、溝長ｌを９．０ｍｍとした２刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを１．１ｍｍ、溝長ｌを９．０ｍｍとした２刃２溝ドリルである。硬質皮膜は刃部全面に設けている。また、各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。

以上のドリルにより、工具直径Ｄごとに下記の条件で穴明け加工実験を行った。

・工具直径Ｄ：０．１ｍｍ
基材としての「ハロゲンフリー材 厚さ０．４ｍｍ ２層銅箔」を３枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：３３０ｋｒｐｍ、送り速度：２．４ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：５０．０ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ６，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：０．２ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を２枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１７ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１８０ｋｒｐｍ、送り速度：２．４ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ３，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：０．６ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．６ｍｍ ６層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：７５ｋｒｐｍ、送り速度：２．０５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ２，４００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：１．０ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．５ｍｍ ４層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：４８ｋｒｐｍ、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ２，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：１．１ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．６ｍｍ ２層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：４８ｋｒｐｍ、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ２，０００ヒット穴明け加工を行う。

評価結果より、工具直径Ｄが０．１ｍｍ若しくは１．１ｍｍのドリルでは硬質皮膜の耐摩耗効果が小さいことが確認できた。

以上から、工具直径Ｄが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のドリルで特に本発明の効果が発揮されることが確認できた。

１ 工具本体
２ 切り屑排出溝
３ ランド
４ 硬質皮膜
５ 切れ刃
Ｄ 工具直径

本発明は、穴明け工具に関するものである。

近年、プリント配線板（ＰＣＢ）は、小型化、薄型化及び軽量化が進み、信頼性向上のために高耐熱化及び高剛性化が進んでいる。そのため、ガラスクロス及び絶縁部の樹脂構成が難削化し、それだけＰＣＢの穴明け加工に使用されるドリル（以下、ＰＣＢドリルという。）の摩耗が進行し易くなっており、摩耗に伴う穴位置精度の悪化が問題となっている。

そこで、例えば特許文献１に開示されるような、耐摩耗性を向上させるための硬質皮膜が被覆されたドリルが種々提案されており、上記穴位置精度の改善が図られているものの、更なる改善が要望されている。

特開２０１２−１１４８９号公報

本発明者等は、穴位置精度の更なる改善を図るべく、硬質皮膜が被覆されたドリルについての種々の繰り返しの検討の結果、以下の知見を得た。

穴位置精度の悪化が引き起こされる要因としては、図１に図示したようなドリルの被削材への食いつき時の位置ズレ、及び、図２に図示したようなドリルの被削材進入後の進行方向ズレが挙げられる。さらに、被削材との接触によりドリルの摩耗が進行した場合、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレやドリルの被削材進入後の進行方向ズレが顕著となり、穴位置精度が悪化しやすくなる。なお、図１及び図２は、当て板及び捨て板で挟持されたＰＣＢにＰＣＢドリルで穴明け加工を施す際の例である。

具体的には、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレは、ドリルの先端切れ刃、逃げ面及び逃げ面稜線（チゼルエッジ）が摩耗すること等による食いつき性の低下が原因で悪化し、ドリルの被削材進入後の進行方向ズレは、工具先端部の工具外周と切れ刃が交わり形成されるコーナー付近の外周摩耗により先端側ほど漸次外周が縮径する、所謂フロントテーパ化が原因で悪化しているものと考えられる。

ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレは、当て板を変更することである程度コントロールすることが可能であるが、当て板の変更以外にドリルの形状等にも改善の余地が残っている。また、ドリルの被削材進入後の進行方向ズレは、当て板等の変更ではコントロールできないため、特にドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響をドリルの形状変更等により、可及的に小さくする必要がある。

本発明は、発明者等の上記知見に基づき完成したもので、所定の外周方向長さのマージンに工具先端側ほど厚くなるように硬質皮膜を設けることで、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレを抑制し、耐折損性や他の性能を維持しながら穴位置精度の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に複数のマージン３が設けられ、このマージン３は、次の２条件を充足し、
（１）外周方向長さの合計が工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上６０％以下
（２）前記マージン３のうち、最も外周方向長さの長いマージン３の該外周方向長さは
前記工具直径Ｄの円の円周長さの２０％以上５０％以下
更に、前記マージン３には硬質皮膜４が設けられ、この硬質皮膜４は工具先端側ほど厚く設けられており、更に、前記複数のマージン３のうち、最も外周方向長さの長いマージン３に設けられた前記硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、最も外周方向長さの短いマージン３に設けられた前記硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１記載の穴明け工具において、前記マージン３の工具先端側位置の前記硬質皮膜４の膜厚Ｔ１と、前記マージン３の工具先端から軸方向に工具直径Ｄの２倍若しくは工具直径Ｄの２倍以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜４の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記硬質皮膜４は、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものであり、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲における膜厚が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、切れ刃５が１つであることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面には前記硬質皮膜４が設けられていないことを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面及び前記切り屑排出溝２の内面には前記硬質皮膜４が設けられていないことを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に前記マージン３が２つ存在することを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜７いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具直径Ｄが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、少なくとも先端から切り屑排出溝後端部までがＷＣとＣｏを含有する超硬合金製であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、耐折損性や他の性能を維持しながら穴位置精度の更なる改善が可能な実用性に秀れた穴明け工具となる。

ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを説明する概略説明図である。 ドリルの被削材進入後の進行方向ズレを説明する概略説明図である。 本実施例の概略説明斜視図である。 図３の先端側の拡大斜視図である。 穴明け工具の工具先端部の構成例を示す概略説明正面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 本実施例の概略説明側面図である。 図７の要部を簡略化して拡大した概略説明側面図である。 成膜方法を説明する概略説明図である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。 実験条件及び実験結果を示す表である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

工具先端部においてマージン３の外周方向長さを十分長くして硬質皮膜４の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜４を工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜４が摩耗し難く、且つ、摩耗しても工具先端側ほど漸次外周が縮径する（フロントテーパ）形状となり難く、従って、工具先端部の工具外周と切れ刃が交わり形成されるコーナー付近の外周摩耗によるフロントテーパ化が良好に抑制されることになる。

更に、例えば、硬質皮膜４として、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものを採用し、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲における膜厚を１μｍ以上５μｍ以下に設定した場合には、食いつき時の位置ズレを改善することができる。また、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に硬質皮膜４を設けない構成とした場合にも、食いつき時の位置ズレを改善することができる。

よって、本発明は、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響を可及的に小さくして、穴位置精度の更なる改善を図ることが可能となる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、工具本体１の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝２が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍（１Ｄ）以下の範囲に存在する１つ若しくは複数のマージン３の外周方向長さの合計が工具直径Ｄの円の円周長さ（πＤ、πは円周率）の２０％以上６０％以下で、このマージン３のうち、最も外周方向長さの長いマージン３の外周方向長さが前記πＤの２０％以上５０％以下であり、前記マージン３には硬質皮膜４が設けられ、この硬質皮膜４は工具先端側ほど厚く設けられているものである。

具体的には、前記穴明け工具は、図３，４に図示したように、外周に螺旋状の切り屑排出溝２が設けられている工具本体１と、工具本体１に連設され工具基端側ほど漸次拡径するシャンクテーパ部と、シャンクテーパ部に連設され直径が３．１７５ｍｍのシャンク部とから成るＰＣＢドリルである。工具本体１は少なくとも先端から切り屑排出溝後端部までがＷＣとＣｏを含有し、後述する硬質皮膜４と良好に密着する超硬合金部材で形成され、シャンク部はステンレス鋼部材で形成されており、この両者が接合されて構成されている。なお前記超硬合金部材のＣｏ含有量は重量％で３％以上１５％以下であることが好ましい。シャンクテーパ部のテーパ角度は本実施例においては３０°に形成されている。

また、工具本体１（刃部）の直径Ｄはマージン３に設けられた硬質皮膜４を含めた最大直径であり（図８参照）、本実施例においては０．３ｍｍに設定されている。また、硬質皮膜４を含めない工具本体１の刃部の形状は、工具本体１の先端側から基端側にかけて径が一定となる所謂ストレート形状（図８（Ａ）参照）としても良いし、基端側で一段径小となるような所謂アンダーカット形状（図８（Ｂ）参照）としても良い。なお、穴位置精度が悪化しやすい０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のものであれば、本実施例と同様に本発明の効果が特に発揮される。

また、本実施例は、切れ刃が１つであり切り屑排出溝２を２つ設けた、図５（Ａ）に図示したような所謂１刃２溝形状のドリルである。マージン３は外周方向長さの長いマージン３と外周方向長さの短いマージン３の２つが設けられ、具体的には、切れ刃５の工具回転方向後方側のマージン３の外周方向長さをより長く設定している。本発明においてマージンとは、穴内壁面と接触する外周面を指す。即ち、図５（Ｂ）に図示したように、工具本体１に二番取り面８を設ける構成とした場合、二番取り面はマージンとみなさない。図中、符号６は第一逃げ面、７は第二逃げ面である。

なお、図５（Ｃ）に図示したような一般的な所謂２刃２溝形状のドリルの場合、マージン３の外周方向長さを長くすると（マージン３を大きくすると）、その分溝容積が小さくなり、切り屑排出性が悪化して穴内壁粗さが大きくなる場合がある。この点、１刃形状であると、マージン３の外周方向長さを長くしても１つの切れ刃５に対する溝容積を十分大きくすることができ、良好な切り屑排出性を得ることが可能となり、それだけ穴内壁粗さが改善する。また、図５（Ａ），（Ｂ）のような１刃２溝形状のドリルは、２つのマージンがバランスを保ち、安定して被削材に食いつくため、図５（Ｄ）に図示したような切れ刃５が１つであり切り屑排出溝２を１つ設けた一般的な所謂１刃１溝形状に比し、食いつき性をさらに向上させることができる。

また、本実施例においては、工具先端面（第一逃げ面６及び第二逃げ面７）及び切り屑排出溝２の内面には前記硬質皮膜４を設けず、図３，４に図示したように、マージン３にのみ設けた構成としている。従って、工具先端の逃げ面とすくい面との交差稜線部に存在する切れ刃が硬質皮膜４に覆われず、刃物角を鋭利にすることができ、それだけ被削材への食いつき性が向上するため、被削材への食いつき時の穴位置精度が良好となる。なお、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面にも硬質皮膜４を設けた場合も本発明の範囲内であるが、その場合には工具全体が硬質皮膜４で覆われるため耐摩耗性は向上するものの、硬質皮膜４中のドロップレットと呼ばれる微小金属粒子が切り屑排出溝２の内面に存在することで切り屑排出性が悪化し、さらに工具先端の逃げ面とすくい面上の硬質皮膜４により刃物角が鈍くなり切削抵抗が大きくなるため、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に前記硬質皮膜４を設けない場合に比べ、穴明け時に折損する可能性が少し高くなる。また、刃物角が鈍くなることにより、被削材への食いつき時の位置ズレが生じやすくなり、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面に前記硬質皮膜４を設けない場合に比べ、穴位置精度が少し悪化する。

本実施例では硬質皮膜４として、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものを採用している。このような硬質皮膜４は、工具母材の摩耗を抑制するが、加工とともに皮膜自体が摩耗するため、適度な厚さが必要であり、１μｍ以上あることが望ましい。一方、厚すぎると、工具先端面及び切り屑排出溝２の内面にも硬質皮膜４を設けた場合に切れ刃やチゼルエッジの鋭利さが失われ、被削材への食いつき時の位置ズレが生じやすくなるため、５μｍ以下であることが望ましい。従って、硬質皮膜４は、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲における膜厚が１μｍ以上５μｍ以下となるように設定されている。

本実施例では、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲に存在する１つ若しくは複数のマージン３の外周方向長さの合計がπＤの２０％以上６０％以下で、２つ設けられたマージン３のうち、外周方向長さの長いマージン３の外周方向長さがπＤの２０％以上５０％以下となるように設定している。

ここで、各マージン３の外周方向長さの合計が長くなると、マージン３の皮膜耐久性が良くなり、それだけ工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行し難くなって穴位置精度が悪化し難くなるが、各マージン３の外周方向長さの合計がπＤの６０％より長い場合には、切削抵抗が大きくなり折損しやすくなり、πＤの２０％より短い場合には、マージン３の皮膜耐久性が悪くなり、工具先端部のコーナー付近の外周摩耗が進行しやすくなって穴位置精度が悪化しやすくなる。また、最も外周方向長さの長いマージン３の外周方向長さが、πＤの５０％より長い場合には、上記同様の理由で折損しやすくなり、πＤの２０％より短い場合には、上記同様の理由で穴位置精度が悪化しやすくなる。

本実施例は上述したような１刃２溝形状であり、図４に図示したように、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にマージン３が２つ存在し、この２つのマージン３の外周方向長さの合計はπＤの４３％、外周方向長さの長いマージン３の外周方向長さがπＤの３３％に設定されている。前述したように、本実施例においては切れ刃５の工具回転方向後方側のマージン３の外周方向長さをより長く設定している。この場合、切れ刃５を外周方向長さの長いマージン３で支持することにより剛性が確保でき、工具の振れが抑えられるため、穴位置精度の悪化を防ぐことができる。

また、ドリルは先端部ほど切削抵抗を強く受けるため、工具先端部のコーナー付近で皮膜の耐久性が悪くなったり、摩耗が進行しやすくなったりする。よって、工具先端側のマージン３ほど厚めに硬質皮膜４を成膜したほうが（工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚が漸増するように設けたほうが）、穴位置精度の悪化を抑制しやすい。

そのため、本実施例は、図７に図示したように、マージン３の工具先端側位置（工具先端部のコーナー位置）Ｌ１の硬質皮膜４の膜厚Ｔ１と、マージン３の工具先端から軸方向に工具直径の２倍（２Ｄ）若しくは２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置Ｌ２の硬質皮膜４の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下となるように設定されている。なお、図７における膜厚Ｔ１及びＴ２は、工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚が漸増するように設けられていることを大まかに示すものである。具体的には、図８に示すとおり、図８（Ａ）はＬ２がマージン３の工具先端から軸方向に２Ｄの位置の例、図８（Ｂ）はＬ２がマージン３の工具先端から軸方向に２Ｄ以下の範囲の工具後端側位置の例である。なお、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にマージン３が複数存在する場合、Ｔ２／Ｔ１の値はマージン３毎に設定される。

ここで、Ｔ２／Ｔ１が、０．５０より小さい場合には、位置Ｌ１において皮膜が工具径方向に突き出る形状となって切削負荷が集中し、皮膜強度以上の応力が発生するため、この付近でかえって皮膜が欠損しやすくなり、穴位置精度の悪化を招く。Ｔ２／Ｔ１が、０．９８より大きい場合には、工具本体１の根元側から先端側にかけて膜厚がほぼ一定に、若しくは、根元側から先端側にかけて膜厚が漸減するようになるため、工具先端部のコーナー付近に十分な膜厚が無く、先端部の皮膜の耐久性悪化や摩耗が進行しやすくなり、穴位置精度が悪化しやすくなる。

このＴ２／Ｔ１は、例えば、図９に図示したように、皮膜を成膜する成膜炉内でドリルを保持するジグを、ドリルの直径Ｄに対して水平方向に十分大きいものとし、ジグに対するドリルの挿入深さを変化させることで、適宜設定することができる。具体的には、ドリルの挿入深さを深くするとＴ２／Ｔ１を小さくでき（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を厚くでき）、浅くするとＴ２／Ｔ１を大きくできる（Ｌ１におけるＴ１の膜厚を薄くできる）。

更に、切り屑排出溝２を複数設けた場合、最も外周方向長さが短いマージン３において皮膜の耐久性が悪化し、穴位置精度が悪化する。つまり、外周方向長さが最も長いマージン３に対して最も短いマージン３の皮膜の摩耗が進行するため、工具の母材が露出する摩滅が最も短いマージン３で顕著になり片減り状態になる。その結果、被削材と夫々のマージン３との接触がアンバランスとなり、上記ドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響が大きくなり、穴位置精度が悪化することとなる。

そのため、工具先端から軸方向に工具直径Ｄの１倍以下の範囲に存在する複数のマージン３のうち、最も外周方向長さの長いマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、最も外周方向長さの短いマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下となるように設定するのが好ましい。

本実施例においては、図６に図示したように、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲における外周方向長さＰ１のマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＷと、Ｐ１より短い外周方向長さＰ２のマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下となるように設定されている。なお、図示しないが、工具先端から軸方向に１Ｄ以下の範囲にマージン３が３つ以上存在する場合であっても、最も外周方向長さの長いマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚をＴＷ、最も外周方向長さの短いマージン３に設けられた硬質皮膜４の膜厚をＴＮに設定すればよい。

ここで、ＴＷ／ＴＮが、０．６０より小さい場合には、外周方向長さの短いマージンにおいて切削負荷が集中し、この付近でかえって皮膜の摩耗が進行しやすくなったり、皮膜が欠損しやすくなったりして、穴位置精度が悪化することになり、０．９８より大きい場合には、外周方向長さが短いマージンにおいて皮膜の耐久性が悪化しやすくなり、穴位置精度が悪化しやすくなる。

このＴＷ／ＴＮは、例えば、ドリルの刃部全体に一定の膜厚で硬質皮膜４を設けた後、工具先端から１Ｄの範囲のマージン３で、最も外周方向長さが短いマージン３が成膜炉内の金属蒸発源の方向を向くように設置して成膜処理を行うことで小さくでき（ＴＮを厚くすることができ）、最も外周方向長さが長いマージン３が金属蒸発源の方向を向くように設置して成膜処理を行うことで大きくできる（ＴＮを薄くすることができる）。

本実施例は上述のように構成したから、工具先端部においてマージン３の外周方向長さを十分長くして硬質皮膜４の耐久性を向上させると共に、この硬質皮膜４を工具先端側ほど厚く設けることで、工具先端側の硬質皮膜４が摩耗し難く、且つ、摩耗しても先端側ほど漸次外周が縮径する形状となり難く、従って、工具先端部のコーナー付近の外周摩耗によるフロントテーパ化が良好に抑制されることになる。

よって、本実施例は、ドリルの被削材への食いつき時の位置ズレを防ぎつつドリルの被削材進入後の進行方向ズレの影響を可及的に小さくして、耐折損性や他の性能を維持しながら、穴位置精度の更なる改善を図ることが可能なものとなる。

本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

図１０〜１３は、ドリル形状やマージン３の構成、硬質皮膜４の構成を変化させて穴位置精度等を評価した実験条件及び実験結果を示す表である。図１０〜１３の詳細を説明すると、図１０は各種ドリル形状とマージンの外周方向長さ違いの比較評価結果の図、図１１はＴ２／Ｔ１違いの比較評価結果の図、図１２はＴＷ／ＴＮ違いの比較評価結果の図、図１３はドリルサイズ違いの比較評価結果の図である。

図１０の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした２刃２溝ドリル、１刃１溝ドリル、１刃２溝ドリルであり、マージンの構成を種々変化させている。図中の円周比（％）は、πＤに対するマージンの外周方向長さの合計及び最も外周方向長さの長いマージンの外周方向長さの比を表したものである。また、先端角、ねじれ角等の基本形状は同じにしてあるが、１刃形状の溝深さは２刃形状に対して１０％深くしている。図中、コート部位欄の表示は夫々、全面：刃部全面にコートあり、溝内面、マージン：先端面にコートなし、マージンのみ：溝内面と先端面にコートなし、を示す。また、各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコート（硬質皮膜を全く設けない）ドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴ２において２μｍとし、Ｔ２／Ｔ１は０．６５以上０．７５以下とした。また、Ｎｏ．７〜１３については、ＴＷ／ＴＮを０．７６以上０．８５以下とした。

なお、Ｎｏ．１３は、工具本体１に上記二番取り面を設けた例である（図５（Ｂ）参照）。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

図１０〜図１３における評価方法について説明する。折損本数については、図１０〜図１２では６，０００ヒット加工で１０本中の折損本数を、図１３では設定ヒット数以内で１０本中の折損本数を記載した。穴位置精度については、図１０〜図１２では１０本の６，０００ヒット加工における最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を、図１３では１０本の設定ヒット数の最下基板裏側の穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値を記載した。なお、折損本数が１０本のものは測定しておらず、折損本数が１０本に満たないものは折損しなかった本数の穴位置ずれ量を記載した。また、ノンコートとコートの穴位置ずれ量のＡｖｇ．＋３ｓ値の差（ノンコート差）により、硬質皮膜被覆の効果を確認した（○：効果大きい、×：効果小さい（ノンコート差が１μｍ以下））。また、穴内壁粗さは、図１０では６，０００ヒット付近の５穴の穴内壁の外観を確認することで評価し（○：穴内壁粗さが２５μｍ未満、△：穴内壁粗さが２５μｍ未満だが、外観上比較的悪い）、図１３では設定ヒット付近の５穴の穴内壁の外観を確認することで評価した（○：穴内壁粗さが１５μｍ未満、△：穴内壁粗さが１５μｍ未満だが、外観上比較的悪い）。また、膜欠損は、図１１においては６，０００ヒット後のコーナー付近の皮膜状態をその外観を確認することで、図１２においては６，０００ヒット後の外周方向長さの短いマージンの皮膜状態をその外観を確認することで評価した（○：皮膜が欠損していない、×：皮膜が欠損している）。また、膜摩滅は、図１１においては６，０００ヒット後のコーナー付近の皮膜状態をその外観を確認することで、図１２においては６，０００ヒット後の外周方向長さの短いマージンの皮膜状態をその外観を確認することで評価した（○：皮膜の摩滅が目立たない、×：皮膜の摩滅が顕著、−：膜欠損のため摩滅の確認が不可能）。

評価結果より、以下の点を確認した。

２刃２溝形状は折損しにくく、皮膜により穴位置精度は多少良くなるが、マージンの外周方向長さが長くなると穴内壁粗さが悪化しやすい傾向がある。また、１刃１溝形状は硬質皮膜被覆の効果が大きいために穴位置精度は良好となり、穴内壁粗さも悪くはないが、マージンの外周方向長さが好ましい範囲内であっても折損しやすい傾向がある。また、１刃２溝形状は被削材への食いつき性が良いために穴位置精度が良く、硬質皮膜被覆の効果も大きく、穴内壁粗さも良好である。

また、１刃２溝形状で溝内面とマージンに皮膜を設けた場合（図１０中のＮｏ．１０）や、マージンにのみ皮膜を設けた場合（図１０中のＮｏ．１１）においては、前述したドリル形状による効果に加え、先端面に、または先端面と溝内面に皮膜が設けられていないことにより折損しにくい傾向であった。１刃２溝形状で工具本体に二番取り面を設けた場合（図１０中のＮｏ．１３）は、穴位置精度が同形状の中で最も良好で、折損しにくく、穴内壁粗さにおいても良好な結果が得られた。

以上から、１刃２溝形状でマージンにのみ皮膜を設けた場合に最も良好な結果が得られることが確認できた。

図１１の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした図１０のＮｏ．９と同形状のドリルである。各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴ２において２μｍとし、Ｔ２／Ｔ１を変化させた。また、ＴＷ／ＴＮを０．７６以上０．８８以下とした。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

評価結果より、Ｔ２／Ｔ１が小さい場合、コーナー付近の皮膜欠損が目立つことが確認できた。また、Ｔ２／Ｔ１が大きい場合、コーナー付近の皮膜摩滅が目立つことが確認できた。

以上から、Ｔ２／Ｔ１は、０．５０以上０．９８以下が好適であると考えられる。

図１２の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．３ｍｍ、溝長ｌを６．５ｍｍとした図１０のＮｏ．９と同形状のドリルである。各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。硬質皮膜の膜厚はＴＷにおいて２．８μｍとし、ＴＷ／ＴＮを変化させた。また、Ｔ２／Ｔ１を０．６５以上０．７５以下とした。

以上のドリルにより、基材としての「ＦＲ−４ハロゲンフリー材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を４枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１２０ｋｒｐｍ、送り速度：３．０ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ穴明け加工実験を行った。

評価結果より、ＴＷ／ＴＮが小さい場合、外周方向長さの短いマージンの皮膜欠損が目立つことが確認できた。また、ＴＷ／ＴＮが大きい場合、外周方向長さの短いマージンの皮膜摩滅が目立つことが確認できた。

以上から、ＴＷ／ＴＮは、少なくとも０．５１以下若しくは１．１７以上であると好ましくないことが確認できた。

図１３の実験で使用したドリルは、工具直径Ｄを０．１ｍｍ、溝長ｌを２．２ｍｍとした２刃２溝ドリル及び１刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを０．２ｍｍ、溝長ｌを３．５ｍｍとした１刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを０．６ｍｍ、溝長ｌを８．５ｍｍとした２刃２溝ドリル及び１刃２溝ドリル、工具直径Ｄを１．０ｍｍ、溝長ｌを９．０ｍｍとした２刃２溝ドリルと、工具直径Ｄを１．１ｍｍ、溝長ｌを９．０ｍｍとした２刃２溝ドリルである。硬質皮膜は刃部全面に設けている。また、各サンプルにおいて硬質皮膜を設けたコートドリルだけでなくノンコートドリルも評価している。

以上のドリルにより、工具直径Ｄごとに下記の条件で穴明け加工実験を行った。

・工具直径Ｄ：０．１ｍｍ
基材としての「ハロゲンフリー材 厚さ０．４ｍｍ ２層銅箔」を３枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：３３０ｋｒｐｍ、送り速度：２．４ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：５０．０ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ６，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：０．２ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．２ｍｍ ６層銅箔」を２枚重ね、当て板として樹脂付きアルミ板（厚さ０．１７ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：１８０ｋｒｐｍ、送り速度：２．４ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ３，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：０．６ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．６ｍｍ ６層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．２ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：７５ｋｒｐｍ、送り速度：２．０５ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて各仕様について１０本ずつ２，４００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：１．０ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．５ｍｍ ４層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：４８ｋｒｐｍ、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ２，０００ヒット穴明け加工を行う。

・工具直径Ｄ：１．１ｍｍ
基材としての「ＦＲ−４材 厚さ１．６ｍｍ ２層銅箔」を３枚重ね、当て板としてアルミ板（厚さ０．１５ｍｍ）、捨て板としてベーク板（厚さ１．５ｍｍ）を用い、ドリル（スピンドル）の回転数：４８ｋｒｐｍ、送り速度：０．９６ｍ／ｍｉｎ、スピンドルの上昇速度：２５．４ｍ／ｍｉｎにて１０本ずつ２，０００ヒット穴明け加工を行う。

評価結果より、工具直径Ｄが０．１ｍｍ若しくは１．１ｍｍのドリルでは硬質皮膜の耐摩耗効果が小さいことが確認できた。

以上から、工具直径Ｄが０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のドリルで特に本発明の効果が発揮されることが確認できた。

１ 工具本体
２ 切り屑排出溝
３ マージン
４ 硬質皮膜
５ 切れ刃
Ｄ 工具直径

Claims (9)

1. 工具本体の外周に工具先端から基端側に向かう螺旋状の切り屑排出溝が１つ若しくは複数形成された穴明け工具であって、工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲におけるランドは、次の２条件を充足し、
   （１）外周方向長さの合計が工具直径の円の円周長さの２０％以上６０％以下
   （２）前記ランドのうち、最も外周方向長さの長いランドの該外周方向長さは前記工具
   直径の円の円周長さの２０％以上５０％以下
   更に、前記ランドには硬質皮膜が設けられ、この硬質皮膜は工具先端側ほど厚く設けられていることを特徴とする穴明け工具。
2. 請求項１記載の穴明け工具において、前記ランドの工具先端側位置の前記硬質皮膜の膜厚Ｔ１と、前記ランドの工具先端から軸方向に工具直径の２倍若しくは工具直径の２倍以下の範囲における工具後端側位置の前記硬質皮膜の膜厚Ｔ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．５０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記硬質皮膜は、金属成分として少なくともＡｌとＣｒとを含み、非金属成分として少なくともＮを含むものであり、工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲における膜厚が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする穴明け工具。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の穴明け工具において、切れ刃が１つであることを特徴とする穴明け工具。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面には前記硬質皮膜が設けられていないことを特徴とする穴明け工具。
6. 請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端面及び前記切り屑排出溝の内面には前記硬質皮膜が設けられていないことを特徴とする穴明け工具。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲に前記ランドが複数存在し、この複数設けられたランドのうち、最も外周方向長さの長いランドに設けられた前記硬質皮膜の膜厚ＴＷと、最も外周方向長さの短いランドに設けられた前記硬質皮膜の膜厚ＴＮの比ＴＷ／ＴＮが、０．６０以上０．９８以下であることを特徴とする穴明け工具。
8. 請求項７に記載の穴明け工具において、工具先端から軸方向に工具直径の１倍以下の範囲に前記ランドが２つ存在することを特徴とする穴明け工具。
9. 請求項１〜８いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具直径が０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、少なくとも先端から切り屑排出溝後端部までがＷＣとＣｏを含有する超硬合金製であることを特徴とする穴明け工具。

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