JP2964664B2 - Diamond coated micro drill - Google Patents
Diamond coated micro drillInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の穴明け
加工や、Ａｌ−Ｓｉ合金をはじめとする各種合金、セラ
ミック材料などの各種材料の穴明け加工に適したダイヤ
モンド被覆マイクロドリルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond-coated microdrill suitable for drilling a printed circuit board, drilling various materials such as Al-Si alloys, and ceramic materials. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種穴明け加工用に従来から実用化さ
れているマイクロドリルとして、ＷＣ基超硬合金から
なるマイクロドリル、ＷＣ基超硬合金製マイクロドリ
ルの表面に、通常のＣＶＤ法等の化学蒸着法またはイオ
ンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着法
により、ＴｉやＺｒ等の炭化物、窒化物及び炭窒化物か
らなる単層または複層を層厚０．２〜２０μｍで形成し
た表面被覆ＷＣ合金基製マイクロドリル、が知られてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a micro drill made of a WC-based cemented carbide, a micro drill made of a WC-based cemented carbide, and a conventional CVD method are used as micro drills conventionally used for drilling of this kind. By a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method such as an ion plating method or a sputtering method, a single layer or a multilayer including carbides, nitrides, and carbonitrides such as Ti and Zr was formed with a layer thickness of 0.2 to 20 μm. A surface-coated WC alloy-based microdrill is known.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】近年、穴明け加工能率
向上への要求が高まっているが、現状のマイクロドリル
では耐摩耗性が不足して対応し切れない点が問題となっ
ている。この理由の１は、同時穴明け枚数（重ね枚数）
が増加すると共に、高速化されつつあり、特に直径１〜
３ｍｍの穴明けでは切削速度が２５０〜３００ｍである
ため、前記した，のドリルではどうしても耐摩耗性
が不足することにある。特に、のドリルではＴｉＣ自
身の耐摩耗性不足と母材の密着強度不足による剥離が生
じるために、ＴｉＣ等のコーティング効果が発揮できな
い点も挙げられる。また、別の理由として被削材の難削
化が挙げられる。すなわち、近年、プリント基板の材質
も、高密度化、多層化、耐熱化とともに、銅、ガラス繊
維の含有量も増加し、難削化していることである。In recent years, there has been an increasing demand for improved drilling efficiency. However, there is a problem that the current microdrill cannot cope with it due to insufficient wear resistance. One of the reasons for this is that the number of simultaneous holes (number of layers)
And the speed is increasing.
Since the cutting speed is 250 to 300 m when drilling a hole of 3 mm, the above-mentioned drill is inevitably insufficient in wear resistance. In particular, in the case of the drill, since the peeling occurs due to insufficient wear resistance of TiC itself and insufficient adhesion strength of the base material, there is also a point that a coating effect of TiC or the like cannot be exhibited. Another reason is the difficulty in cutting the work material. That is, in recent years, the material of the printed circuit board has been increased in the density, the number of layers, and the heat resistance, and the content of copper and glass fiber has also increased.
【０００４】耐摩耗性向上のために表面にダイヤモンド
又はダイヤモンド状カーボンを被覆したマイクロドリル
も検討されている。このときのダイヤモンドを被覆する
一般的な方法として、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、Ｒ
ＦプラズマＣＶＤ法、ＥＡ−ＣＶＤ法、誘磁場マイクロ
波ＣＶＤ法、ＲＦ熱プラズマＣＶＤ法、熱フィラメント
ＣＶＤ法、ＤＣプラズマＣＶＤ法、ＤＣプラズマジェッ
ト法などが知られている。ダイヤモンド状カーボンの被
覆法としては、ＲＦプラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸
着法、イオンビームスパッタ法、スパッタ法、ＤＣプラ
ズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法等がある。ダイ
ヤモンド被覆マイクロドリルは被覆膜の耐剥離性、耐摩
耗性が抜群に向上しているため、上記した耐摩耗性不足
や被削材の難削化の問題は容易に解決できる。[0004] A microdrill having a surface coated with diamond or diamond-like carbon for improving wear resistance has also been studied. As a general method of coating diamond at this time, microwave plasma CVD, R
F plasma CVD, EA-CVD, induced magnetic field microwave CVD, RF thermal plasma CVD, hot filament CVD, DC plasma CVD, DC plasma jet, and the like are known. Examples of the method for coating diamond-like carbon include RF plasma CVD, ion beam evaporation, ion beam sputtering, sputtering, DC plasma CVD, and ion plating. Since the diamond-coated microdrill has remarkably improved peeling resistance and wear resistance of the coating film, the above-mentioned problems of insufficient wear resistance and difficulty in cutting the work material can be easily solved.
【０００５】ところで、穴明け加工における、ドリル、
特にマイクロドリルに対する要求特性としては、（１）
加工品質が良好なこと。すなわち穴内の面粗さが良好で
あり、出入口のバリが発生しないこと、（２）ドリルが
折れないこと（高靱性）、（３）加工穴の曲がり防止、
（４）長寿命、等が挙げられる。By the way, in drilling, a drill,
In particular, the required characteristics for micro drills are (1)
Good processing quality. That is, the surface roughness in the hole is good, no burrs are generated at the entrance and exit, (2) the drill does not break (high toughness), (3) the bending of the machined hole is prevented,
(4) Long life.
【０００６】これらの中で、特に穴明け加工品質、バリ
及び曲がり防止などの諸性能は、切り粉排出性と大きな
関係があることが知られている。特に、プリント基板の
穴明け加工においては、切り粉排出性が良くないと、穴
内壁の面粗さ、又は導通部の接続不良（エポキシスミ
ア）を招く結果にもなる。これらは、プリント基板の品
質、信頼性を損なう現象であり、充分な配慮が必要とな
る。切削時における切り粉排出性には、マイクロドリル
の刃溝部の面粗度が大きな影響を及ぼす。現在広く実用
されているマイクロドリルは、切り粉排出性を良好にす
るため、刃溝部を含めた表面粗度を０．３ｓ以下にして
いるのが一般的である。[0006] Among these, it is known that various properties such as drilling quality, prevention of burrs and bending, and the like have a great relationship with chip dischargeability. In particular, in the drilling of a printed circuit board, if the swarf discharge property is not good, the surface roughness of the inner wall of the hole or poor connection of the conductive portion (epoxy smear) may result. These are phenomena that impair the quality and reliability of the printed circuit board and require careful consideration. The chip roughness at the time of cutting has a great influence on the surface roughness of the groove of the microdrill. Micro drills that are currently widely used generally have a surface roughness including a groove portion of 0.3 s or less in order to improve chip dischargeability.
【０００７】しかし、従来のダイヤモンド被覆ドリル、
マイクロドリル表面には、耐摩耗性には極めて優れるダ
イヤモンド被覆が存在するが、その表面粗さは一般に１
ｓ以上であり、通常用いられる超硬合金マイクロドリル
や表面被覆超硬合金基マイクロドリルに比べると、切り
粉排出性の点で劣っている。また、ダイヤモンド被覆の
硬度の高さの故に、鏡面処理等の平坦化処理を工業的に
行なう点で困難がある。本発明はダイヤモンド被覆マイ
クロドリルの高耐摩耗性，難削材加工性という特長は保
持したままで、しかも切削時の切り粉排出性が良好で、
被切削部分の表面面粗さも良好にできるダイヤモンド被
覆マイクロドリルを提供することを課題とするものであ
る。However, conventional diamond coated drills,
The microdrill surface has a diamond coating that is extremely excellent in abrasion resistance, but the surface roughness is generally 1 μm.
s or more, and is inferior in the chip discharge property as compared with a commonly used cemented carbide microdrill or a surface-coated cemented carbide-based microdrill. Also, due to the high hardness of the diamond coating, there is a difficulty in industrially performing a flattening process such as a mirror surface treatment. The present invention retains the features of diamond-coated micro drills such as high wear resistance and workability of difficult-to-cut materials, and also has good chip discharge during cutting.
An object of the present invention is to provide a diamond-coated micro drill capable of improving the surface roughness of a portion to be cut.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明は、硬質材料にて作製されたマイクロドリルの表面
にダイヤモンド及び／またはダイヤモンド状カーボンの
被覆層を形成されてなるダイヤモンド被覆マイクロドリ
ルにおいて、該マイクロドリルの先端部の限定した部分
に上記被覆層を形成されてなり、上記マイクロドリル先
端から外周部の被覆層末端部までの距離に比べ、該先端
から刃溝部の被覆層末端部までの距離が短いことを特徴
とするものである。本発明の上記硬質材料としては、超
硬合金又は窒化ケイ素を主成分とする焼結体を挙げるこ
とができる。SUMMARY OF THE INVENTION To solve the above-mentioned problems, the present invention provides a diamond-coated microdrill in which a coating layer of diamond and / or diamond-like carbon is formed on the surface of a microdrill made of a hard material. in, Ri Na is formed the coating layer a limited portion of the distal end portion of the micro drill, the micro drill to
Compared to the distance from the end to the end of the outer peripheral coating layer, the tip
The distance from the edge to the end of the coating layer of the blade groove is short . Examples of the hard material of the present invention include a sintered body containing a cemented carbide or silicon nitride as a main component.
【０００９】[0009]
【作用】本発明において、ダイヤモンド及び／またはダ
イヤモンド状カーボンを被覆するマイクロドリルの基材
としては、高融点金属、超硬合金、窒化ケイ素、窒化炭
素、その他のセラミック、繊維強化プラスチック等が挙
げられる。特に、強度、靱性共に高いものが好ましく、
この目的のためには超硬合金が好ましい。また、ダイヤ
モンドと同じ熱膨張係数を有する窒化ケイ素を主成分と
する焼結体も、被覆したダイヤモンド膜中に熱残留応力
が発生しないため望ましい。In the present invention, examples of the base material of the microdrill for coating diamond and / or diamond-like carbon include refractory metals, cemented carbides, silicon nitride, carbon nitride, other ceramics, and fiber-reinforced plastics. . In particular, those having high strength and high toughness are preferable,
Cemented carbides are preferred for this purpose. Further, a sintered body containing silicon nitride as a main component having the same thermal expansion coefficient as diamond is also desirable because thermal residual stress does not occur in the coated diamond film.
【００１０】該超硬合金としてはこの種の技術分野で公
知のものを使用できるが、ドリルの強度を確保するため
には微粒のＷＣ粒で構成されている超硬合金が好まし
い。超硬合金を基材としてダイヤモンドを被覆する際、
Ｃｏ上にはグラファイトが優先的に生成するため、Ｃｏ
量の少ない、一般にはＣｏ量６重量％以下の超硬合金を
用いるのが望ましい。As the cemented carbide, those known in the technical field of this type can be used, but a cemented carbide composed of fine WC grains is preferable in order to ensure the strength of the drill. When coating diamond with cemented carbide as a base material,
Since graphite is preferentially generated on Co, Co
It is desirable to use a cemented carbide having a small amount, generally a Co amount of 6% by weight or less.
【００１１】また、該基材が窒化ケイ素を主成分とする
焼結体の場合、窒化ケイ素が難焼結性であるため、例え
ばＭｇＯ、Ｙ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ、ＺｒＯ2 、
ＨｆＯ2 、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｂ4 Ｃ、ＢＮ及びＴｉＢ2
などの焼結助剤を少なくとも１種、それぞれ０．０１〜
３０重量％、合計で５０重量％以下添加することが好ま
しい。When the substrate is a sintered body containing silicon nitride as a main component, since silicon nitride is difficult to sinter, for example, MgO, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , AlN, ZrO 2 ,
HfO 2 , TiC, TiN, B 4 C, BN and TiB 2
Sintering aid such as at least one, each 0.01 to
It is preferable to add 30% by weight, that is, 50% by weight or less in total.
【００１２】この他、Ａｌ2 Ｏ3 、炭化ケイ素、またこ
れらのウイスカー強化セラミックを基材として用いた場
合も、良好な密着強度及び靱性を示すものが得られる。In addition, when Al 2 O 3 , silicon carbide, or a whisker-reinforced ceramic thereof is used as a substrate, a material exhibiting good adhesion strength and toughness can be obtained.
【００１３】本発明において、上記したような硬質材料
を基材とするマイクロドリルの表面にダイヤモンド又は
ダイヤモンド状カーボンを被覆する方法は、この種の分
野で公知の技術、例えば従来技術として前記した公知の
方法を用いることができる。なお、本発明のダイヤモン
ド状カーボンとはダイヤモンドに似た物理特性を持つ硬
質炭素のことであり、一般には不定型炭素、アモルファ
スカーボンなどと称されている。In the present invention, the method of coating diamond or diamond-like carbon on the surface of a microdrill based on a hard material as described above is a known technique in this kind of field, for example, a known technique described above as a conventional technique. Can be used. The diamond-like carbon of the present invention is hard carbon having physical properties similar to diamond, and is generally called amorphous carbon or amorphous carbon.
【００１４】また、ドリルの先端部分の限定された領域
だけをダイヤモンド及び／又はダイヤモンド状カーボン
で被覆するためには、被覆しない部分にＷ、Ｍｏ等の金
属またはＳｉ、石英などを用いてマスクしておく。ダイ
ヤモンド被覆層を形成する際に被覆初期のダイヤモンド
核発生密度を高めるのに効果がある、とされている前処
理として、ダイヤモンド砥粒による傷付け処理が知られ
ているが、このような前処理もダイヤモンド被覆しない
部分には行わないでおく。なお、このようにマスクした
場合でも、被覆層が周り込むことがあるが、この周り込
み被覆層はマスクの存在により温度が充分に上がらず、
且つダイヤモンド砥粒による傷付け処理も行っていない
ため、ダイヤモンドの核発生が起きず、基材との密着強
度の低いダイヤモンド状カーボンが薄くできるにすぎな
い。このため、回り込み被覆層はブラシ等により容易に
除去することができる。そして、回り込み被覆層付きの
ものと、これを除去したものとの間に性能差は認められ
ない。この理由は、切削初期において、切り粉のために
周り込み被覆層が剥離、除去されるためである。In order to coat only a limited area of the tip of the drill with diamond and / or diamond-like carbon, the uncoated part is masked using a metal such as W or Mo, Si, quartz or the like. Keep it. As a pretreatment that is said to be effective in increasing the diamond nucleation density in the initial stage of coating when forming a diamond coating layer, a scratching treatment with diamond abrasive grains is known, but such a pretreatment is also known. Do not perform this process on the part that is not coated with diamond. In addition, even in the case of masking in this way, the coating layer may wrap around, but the wraparound coating layer does not sufficiently rise in temperature due to the presence of the mask,
Further, since no scratching treatment is performed with diamond abrasive grains, nucleation of diamond does not occur, and diamond-like carbon having low adhesion strength to the substrate can only be thinned. Therefore, the wraparound coating layer can be easily removed with a brush or the like. There is no difference in performance between the one with the wraparound coating layer and the one with the wraparound layer removed. The reason for this is that, in the initial stage of cutting, the coating layer is wrapped around due to cutting chips and is peeled off and removed.
【００１５】本発明のダイヤモンド被覆マイクロドリル
の特徴は、マイクロドリル先端部のみにダイヤモンドコ
ーティングを施した点にある。これにより、マイクロド
リル全体にコーティングを施した場合に比べて、切り粉
排出性の点で影響の大きい刃溝部へのコーティング面積
が大幅に減少したため、良好な切り粉排出性が得られ
る。図１に示すものは一参考例であり、ドリル先端から
マージン長に相当する距離までドリル先端部分全面、つ
まりマージン部、リップ部、第一逃げ面、第二逃げ面、
刃溝全てに被覆したものである。The feature of the diamond-coated micro drill of the present invention is that only the tip of the micro drill is coated with diamond. Thereby, compared with the case where the coating is applied to the entire microdrill, the coating area on the blade groove portion, which has a great influence on the chip discharge property, is greatly reduced, so that good chip discharge property can be obtained. FIG. 1 shows one reference example, in which the entire drill tip portion extends from the drill tip to a distance corresponding to the margin length, that is, a margin portion, a lip portion, a first flank, a second flank,
It covers all the blade grooves.
【００１６】図１のようにドリル先端から限定された距
離にある部分の全面ではなく、これらの部分のさらに特
定の部分に被覆することでも、種々の効果を得ることが
できる。例えば図２は、ドリル全体へのコーティングを
行なうのではなく切り刃近傍のみにコーティングを施し
た別の参考例を示す。切削における耐摩耗性にとって重
要なリップ部、及びマージン部の周辺にのみコーティン
グを施し切り刃部の耐摩耗性を向上させる一方、その他
の部分は被覆しないことで逆に被切削部分の表面面粗さ
悪化、特に切り粉排出性の点で影響の大きい刃溝部の面
粗さ低下を防止している。これにより、より良好な切り
粉排出性を示し、これにより被切削部分の表面粗さは飛
躍的に向上した。Various effects can be obtained by coating not only the entire surface at a limited distance from the tip of the drill as shown in FIG . 1 but also more specific portions of these portions. For example, FIG. 2 shows that the coating is not applied to the entire drill but to the area near the cutting edge.
Another reference example is shown. Coating is applied only around the lip and margin, which are important for wear resistance in cutting, to improve the wear resistance of the cutting edge, while the other parts are not covered, so the surface roughness of the part to be cut is conversely improved. This prevents the surface roughness of the blade groove, which has a great influence on the chip dischargeability, in particular, from lowering the surface roughness. As a result, a better chip discharge property was exhibited, whereby the surface roughness of the portion to be cut was dramatically improved.
【００１７】本発明のダイヤモンド被覆マイクロドリル
は、ダイヤモンド被覆部分において、基材露出部分にく
らべて極めて高い耐摩耗性を示す。そこで、良好な切り
粉排出性、被切削部分の表面面粗さを保ちつつ、長寿命
化を図る手段として、刃溝部についても、ダイヤモンド
被覆層を形成することを試みた。多くの試験の結果、図
３及び図４に示すようにドリル先端から外周部被覆端ま
での距離Ｂと、ドリル先端から刃溝部の被覆端までの距
離Ａ又はＡ′を比べて、後者の方が短い場合、つまりＢ
＞Ａ又はＢ＞Ａ′の場合に、良好な切り粉排出性と、被
切削部分の面粗度を維持でき、且つ寿命が長くなること
が分かった。（図３及び図４）The diamond-coated microdrill of the present invention exhibits extremely high wear resistance in the diamond-coated portion as compared with the exposed portion of the base material. Therefore, as a means for extending the service life while maintaining good chip discharge performance and the surface roughness of the portion to be cut, an attempt was made to form a diamond coating layer also on the blade groove portion. As a result of many tests, as shown in FIGS. 3 and 4, the distance B from the tip of the drill to the coating end of the outer peripheral portion was compared with the distance A or A 'from the tip of the drill to the coating end of the blade groove. Is short, that is, B
> A or B> A ′, it was found that good chip discharge performance, surface roughness of the cut portion could be maintained, and the life was prolonged. (FIGS. 3 and 4)
【００１８】これらの本発明のダイヤモンド被覆マイク
ロドリルは、優れた耐摩耗性が確保されると同時に、切
り粉の排出経路となる刃溝部面粗さの悪化もなく、スム
ーズな切り粉排出が行われるため、安定した穴品質を確
保することができる。なお、本発明にいうマイクロドリ
ルは、前述したような用途に用いられるものであるが、
通常のドリルと相違する点は、特に細い径である点で、
直径５ｍｍ以下が通常のサイズであるが、最もよく使用
されるものは３ｍｍ以下のものである。本発明は、マイ
クロドリルだけではなく、通常の５ｍｍ以上のドリルや
小径から大径までのエンドミル等に適用した場合も、同
様の効果を得ることが予想される。さらに、本発明の被
削材としてはプリント基板を主体として行ったが、Ａｌ
−ケイ素をはじめとする各種軽合金、Ｃｕ、グラファイ
ト部品など多くの切削においても全く同様の効果が得ら
れる。被覆層の層厚については、被覆層の層厚が０．１
μｍ以下の場合、効果が現れないため、０．１μｍ以上
とした。また２００μｍを越える膜厚を設けることはコ
ーティング工具としては不必要かつ不経済である。These diamond-coated micro drills of the present invention ensure excellent abrasion resistance and can smoothly discharge cutting chips without deterioration of the surface of the blade groove serving as a cutting chip discharge path. Therefore, stable hole quality can be ensured. In addition, the micro drill referred to in the present invention is used for the applications as described above,
The difference from a regular drill is that it has a particularly small diameter.
The usual size is 5 mm or less in diameter, but the one most frequently used is 3 mm or less. It is expected that the same effects can be obtained when the present invention is applied to not only a micro drill but also a normal drill of 5 mm or more, an end mill from a small diameter to a large diameter, and the like. Further, the work material of the present invention was mainly performed on a printed circuit board.
-Exactly the same effect can be obtained in many cuttings such as various light alloys including silicon, Cu, and graphite parts. Regarding the thickness of the coating layer, the thickness of the coating layer is 0.1
When the thickness is less than μm, no effect is exhibited, and therefore, the thickness is set to 0.1 μm or more. Providing a film thickness exceeding 200 μm is unnecessary and uneconomical as a coating tool.
【００１９】[0019]
【実施例】実施例１及び比較例１ 以下に、本発明マイクロドリルの実施例を示す。まず、
母材となるマイクロドリルとして、超硬合金製マイクロ
ドリル（組成：ＷＣ−１．５重量％ＴａＣ−五重量％
Ｃ）で、直径が２ｍｍのもの準備した。これらのマイク
ロドリルに、ダイヤモンド被覆層を形成することが必要
な部分に、一般に行われている傷つけ処理として、♯１
０００のダイヤモンドペーストにより傷付けを行ない、
被覆不要部にはＭｏ板によるマスクを施した。次いで、
公知の熱フィランメントＣＶＤ法を用いて、 反応管容器 ： 直径２００ｍｍの石英管 フィランメント材質 ： 金属Ｗ フィランメント ： ２２００℃ フィランメント−マイクロドリル先端間距離 ： １０．０ｍｍ 全圧 ： １００Ｔｏｒｒ 雰囲気ガス ： Ｈ2 −１．５％ＣＨ4 ガス 時間 ： ２〜５０時間 の条件にて、３〜２０μｍのダイヤモンド被覆層を種々
の部分に形成し、参考品（参考例１−１〜１−５）及び
本発明マイクロドリル（実施例１−６〜１−７）を作成
した。また、比較のため、ダイヤモンド被覆を全長に施
した被覆マイクロドリル（比較例１−１）及び被覆を施
さなかったマイクロドリル（比較例１−２）も準備し
た。これらを合わせて表１に示した。EXAMPLES Example 1 and Comparative Example 1 Examples of the micro drill of the present invention will be described below. First,
As a micro drill serving as a base material, a micro drill made of cemented carbide (composition: WC-1.5 wt% TaC-5 wt%)
In C), one having a diameter of 2 mm was prepared. It is necessary to form a diamond coating layer on these micro drills
For the parts that are generally damaged, $ 1
000 diamond paste to scratch,
A mask made of a Mo plate was applied to portions not requiring coating. Then
Using a well-known thermal filament CVD method, a reaction tube container: a quartz tube having a diameter of 200 mm Filament material: Metal W Filament: 2200 ° C. Distance between the filament and the tip of the micro drill: 10.0 mm Total pressure: 100 Torr Atmospheric gas: H 2 -1.5% CH 4 gas Time: 2 to 50 hours Under conditions of 3 to 20 μm, a diamond coating layer of 3 to 20 μm is formed on various portions, and reference products (Reference Examples 1-1 to 1-5) and A microdrill of the present invention (Examples 1-6 to 1-7) was prepared. For comparison, a coated microdrill with a diamond coating applied over its entire length (Comparative Example 1-1) and a microdrill without the coating (Comparative Example 1-2) were also prepared. These are shown together in Table 1.
【表１】 [Table 1]
【００２０】これらのマイクロドリルについて、以下の
条件の切削試験を行った。 被削材 ： ガラエボ材 ４層板×３枚重ね 回転数 ： ５００００ｒｐｍ 送り速度 ： ２５００ｍｍ／ｍｉｎ 結果を表２に示すが、使用寿命基準判定は次の通りとし
た。一定穴明け数内において、ドリル先端部，リップコ
ーナー部の摩耗が原因である切削面の粗れ、スミア（導
通不良）発生、の両方の穴品質低下を調べ、良否判定を
行った。○は性能良好を表し、×は性能不良を表す。同
時に、加工時の加工穴への切り粉残留状態を確認した。For these micro drills, cutting tests were performed under the following conditions. Work material: glass erosion material 4-layer plate x 3 sheets Rotation speed: 50,000 rpm Feed speed: 2500 mm / min The results are shown in Table 2, and the service life standard judgment was as follows. Within a certain number of drilled holes, both the roughening of the cut surface and the occurrence of smear (poor conduction) caused by the wear of the drill tip and the lip corner portion were examined to determine the quality of the holes, and the quality was judged. ○ indicates good performance, and × indicates poor performance. At the same time, the state of cutting chips remaining in the processing holes during processing was confirmed.
【表２】 [Table 2]
【００２１】実施例２ 母材となるマイクロドリルとして、窒化ケイ素セラミッ
ク製マイクロドリル（組成：Ｓｉ3 Ｎ4 −４重量％Ａｌ
2 Ｏ3 −４重量％Ｙ2 Ｏ3 −３重量％ＺｒＯ2）で、直
径が２．５ｍｍのものを準備した。これらのマイクロド
リルのダイヤモンド被覆形成部分に、一般に行われてい
る傷付け処理として♯１０００のダイヤモンドペースト
による傷付けを行ない、また被覆不要部分にはＭｏ板に
よるマスクを施した後、公知の熱フィランメントＣＶＤ
法を用いて、 反応管容器 ： 直径２００ｍｍの石英管 フィランメント材質 ： 金属Ｗ フィランメント ： ２４００℃ フィランメント−マイクロドリル先端間距離： １０．０ｍｍ 全圧 ： １００Ｔｏｒｒ 雰囲気ガス ： Ｈ2 −１．５％ＣＨ4 ガス 時間 ： ０．５〜１００時間 の条件にて、３〜１００μｍのダイヤモンド被覆層を種
々の部分に形成し、参考品（参考例２−１〜２−５）及
び本発明マイクロドリル（実施例２−６〜２−７）を作
成した。また、比較のため、ダイヤモンド被覆を全長に
施した被覆マイクロドリル（比較例２−１）及び被覆を
施さなかったマイクロドリル（比較例２−２）も準備し
た。これらを合わせて表３に示した。Example 2 A micro drill made of silicon nitride ceramic (composition: Si 3 N 4 -4% by weight Al
2 O 3 -4 wt% Y 2 O 3 -3 wt% ZrO 2 ) having a diameter of 2.5 mm was prepared. The diamond-coated portion of these microdrills is scratched with a diamond paste of $ 1000 as a general scratching process, and a portion not required for coating is masked with a Mo plate.
Using the method, a reaction tube container: a quartz tube having a diameter of 200 mm Filament material: Metal W Filament: 2400 ° C. Distance between the filament and the tip of the micro drill: 10.0 mm Total pressure: 100 Torr Atmospheric gas: H 2 -1.5 % CH 4 gas Time: 0.5 to 100 hours, diamond coating layers of 3 to 100 μm are formed on various parts, and reference products (Reference Examples 2-1 to 2-5) and
Beauty invention micro drill was created (Example 2-6 ～2-7). For comparison, a coated microdrill having a diamond coating applied over its entire length (Comparative Example 2-1) and a microdrill having no coating applied (Comparative Example 2-2) were also prepared. These are shown together in Table 3.
【表３】 [Table 3]
【００２２】これらのマイクロドリルについて、以下の
条件の切削試験を行った。 被削材 ： Ａｌ−Ｓｉ合金（１７％Ｓｉ） 回転数 ： ７００００ｒｐｍ 送り速度 ： ３０００ｍｍ／ｍｉｎ 結果を表４に示すが、使用寿命基準判定は次の通りとし
た。一定穴明け数内において、ドリル先端部、リップコ
ーナー部の摩耗が原因となる切削面の粗れ、バリ発生両
方の穴品質低下により良否判定を行った。同時に、加工
時の加工穴への切り粉残留状態確認結果を表４に示す。
○は性能良好、×は性能不良を表す。For these micro drills, cutting tests were performed under the following conditions. Work material: Al-Si alloy (17% Si) Number of revolutions: 70000 rpm Feed rate: 3000 mm / min The results are shown in Table 4, and the service life standard judgment was as follows. Within a certain number of drilled holes, the quality was judged based on both the roughness of the cut surface due to the wear of the drill tip and the lip corner and the deterioration of the hole quality due to the occurrence of burrs. At the same time, Table 4 shows the results of confirming the state of cutting chips remaining in the processing holes during processing.
○ indicates good performance, and × indicates poor performance.
【表４】 表２，表４に示される結果から、本発明ダイヤモンド被
覆マイクロドリルは、各参考例、比較例１，２の従来品
ドリルと比べて優れた耐磨耗性を有し、且つ良好な切り
粉排出性を有することが明らかである。[Table 4] From the results shown in Tables 2 and 4, the diamond-coated microdrill of the present invention has excellent wear resistance as compared with the conventional drills of Reference Examples and Comparative Examples 1 and 2, and has good cutting chips. It is clear that it has drainage.
【００２３】ここまでは被覆層としてダイヤモンドを被
覆する例を挙げて本発明を説明したが、ダイヤモンド状
カーボンを被覆する場合も全く同様の効果が得られた。
またこれらの被覆層がホウ素、窒素などの他元素を含ん
だ場合にもったく同様の効果が得られることが充分に予
想できる。Although the present invention has been described with reference to an example in which diamond is coated as the coating layer, the same effect can be obtained when diamond-like carbon is coated.
It can be fully expected that the same effect can be obtained when these coating layers contain other elements such as boron and nitrogen.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
ドリル先端の特定部分にのみダイヤモンド被覆を施した
被覆マイクロドリルは、ダイヤモンド被覆ドリルの有す
る耐磨耗性、難削材加工性を保持するに加え、更に良好
な切り粉排出性、穴明け加工性を有する非常に優れたマ
イクロドリルであり、特に細径ドリルを用いて難削材を
高速切削する分野、例えばプリント基板穴明け加工、高
Ｓｉ含有Ａｌ合金等の穴明け加工、繊維強化プラスチッ
ク又は金属の加工等に用いて有利である。As described above, the coated microdrill of the present invention in which only a specific portion of the microdrill tip is coated with diamond retains the wear resistance and workability of difficult-to-cut materials possessed by the diamond coated drill. In addition to this, it is a very excellent micro drill that has even better chip discharge and drilling properties, especially in the field of high-speed cutting of difficult-to-cut materials using small diameter drills, such as drilling of printed circuit boards, It is advantageous for use in drilling of Si-containing Al alloys and the like, processing of fiber reinforced plastic or metal, and the like.
【図１】参考例において、ドリル先端からマージン長に
相当する距離までの限定された部分を全面ダイヤモンド
被覆した状態を示す説明図。[1] In reference example, explanatory view showing a state where the entire surface of the diamond coating a limited portion of the drill tip to a distance corresponding to the margin length.
【図２】他の参考例において、切り刃近傍のみをダイヤ
モンド被覆した状態を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which only the vicinity of a cutting edge is covered with diamond in another reference example.
【図３】本発明の一具体例において、先端から刃溝部分
被覆端までの距離Ａと、その他の部分の被覆端までの距
離Ｂが、Ｂ＞Ａであるようにダイヤモンド被覆した状態
を示す説明図。FIG. 3 shows a state in which diamond is coated such that a distance A from the tip to the coating end of the blade groove portion and a distance B from the coating end of the other portion are B> A in one embodiment of the present invention. FIG.
【図４】本発明の一具体例において、先端から刃溝部分
被覆端までの距離Ａ′と、その他の部分の被覆端までの
距離Ｂが、Ｂ＞Ａ′であるようにダイヤモンド被覆した
状態を示す説明図。FIG. 4 shows a state in which diamond is coated such that a distance A ′ from the tip to the coating end of the blade groove portion and a distance B from the coating end of the other portion are B> A ′ in one embodiment of the present invention. FIG.
【図５】一般的なマイクロドリルの説明図。FIG. 5 is an explanatory view of a general micro drill.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 辰郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平３−170216（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−48413（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−35710（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−70917（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−43247（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−43248（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭46−16835（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23B 51/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tatsuro Fukuda 1-1-1, Koyokita, Itami-shi, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References JP-A-3-170216 (JP, A JP-A-62-48413 (JP, A) JP-A-61-35710 (JP, U) JP-A-2-70917 (JP, U) JP-B-59-43247 (JP, B2) JP-B-SHO 59- 43248 (JP, B2) Jikken 46-16835 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23B 51/00
Claims (3)
の表面にダイヤモンド及び／またはダイヤモンド状カー
ボンの被覆層を形成されてなるダイヤモンド被覆マイク
ロドリルにおいて、該マイクロドリルの先端部の限定し
た部分に上記被覆層を形成されてなり、上記マイクロド
リル先端から外周部の被覆層末端部までの距離に比べ、
該先端から刃溝部の被覆層末端部までの距離が短いこと
を特徴とするダイヤモンド被覆マイクロドリル。1. A diamond-coated microdrill in which a coating layer of diamond and / or diamond-like carbon is formed on the surface of a microdrill made of a hard material. It is formed a coating layer Ri Na, the above micro de
Compared to the distance from the tip of the rill to the end of the outer coating layer,
The distance from the tip to the end of the coating layer in the groove is short.
Diamond-coated micro drill characterized.
徴とする請求項１記載のダイヤモンド被覆マイクロドリ
ル。2. A diamond-coated micro drill according to claim 1, wherein said hard material is cemented carbide.
る焼結体であることを特徴とする請求項１または２に記
載のダイヤモンド被覆マイクロドリル。3. A diamond-coated micro drill according to claim 1 or 2, characterized in that the hard material is a sintered body mainly composed of silicon nitride.
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