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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-122934(P2021-122934A)
(43)【公開日】2021年8月30日
(54)【発明の名称】切削工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20210802BHJP
B23B 51/00 20060101ALI20210802BHJP
B23B 27/20 20060101ALI20210802BHJP
C23C 16/27 20060101ALI20210802BHJP
C23C 14/14 20060101ALI20210802BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
B23B51/00 V
B23B27/20
C23C16/27
C23C14/14 D
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2020-198714(P2020-198714)
(22)【出願日】2020年11月30日
(31)【優先権主張番号】特願2020-20113(P2020-20113)
(32)【優先日】2020年2月7日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000115120
【氏名又は名称】ユニオンツール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100091373
【弁理士】
【氏名又は名称】吉井 剛
(72)【発明者】
【氏名】大堀 鉄太郎
【テーマコード（参考）】
3C037
3C046
4K029
4K030
【Ｆターム（参考）】
3C037AA09
3C037FF00
3C046FF03
3C046FF07
3C046FF09
3C046FF10
3C046FF11
3C046FF12
3C046FF13
3C046FF16
3C046FF19
3C046FF22
3C046FF23
3C046FF24
3C046FF25
3C046HH08
3C046HH09
3C046HH10
4K029AA04
4K029AA21
4K029BA03
4K029BA07
4K029BA23
4K029CA03
4K029CA13
4K029DA08
4K029DB03
4K029DB04
4K029DD06
4K030AA10
4K030AA14
4K030AA17
4K030BA28
4K030CA03
4K030CA11
4K030FA17
4K030JA01
4K030JA06
4K030JA09
4K030JA10
4K030LA22
(57)【要約】
【課題】工具基材がダイヤモンド皮膜に被覆されていても、工具基材と被削材との間に良好な電気的導通を実現可能とし、電気的導通を利用した穴明け深さの制御や折損検知を精度良く行うことができる切削工具を提供することを目的とする。【解決手段】被削材と接する部位若しくはその周囲のダイヤモンド皮膜２に導電性皮膜３を工具基材１と通電するように設ける。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性を有する工具基材がダイヤモンド皮膜により被覆されている切削工具であって、被削材と接する部位若しくはその周囲の前記ダイヤモンド皮膜には導電性皮膜が前記工具基材と通電するように設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項2】
請求項１記載の切削工具において、前記導電性皮膜は前記ダイヤモンド皮膜を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項3】
請求項１，２いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜は前記ダイヤモンド皮膜上に直接該ダイヤモンド皮膜を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項4】
請求項１〜３いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜は前記ダイヤモンド皮膜及び前記工具基材を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具。
【請求項5】
請求項１〜４いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜は周期表の第４族、第５族、第６族、第１０族及び第１１族に属する金属元素並びにＡｌからなる群より選択される単一金属若しくは前記群より選択される１種類若しくは２種類の金属元素を主成分とする合金であることを特徴とする切削工具。
【請求項6】
請求項５記載の切削工具において、前記導電性皮膜はＴｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれかの単一金属若しくはＴｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれか１種類若しくは２種類を主成分とする合金であることを特徴とする切削工具。
【請求項7】
請求項６記載の切削工具において、前記導電性皮膜はＣｒ若しくはＡｌの単一金属又はＣｒとＡｌとの合金からなることを特徴とする切削工具。
【請求項8】
請求項７記載の切削工具において、前記導電性皮膜はＡｌの単一金属若しくは以下の組成式で示される合金であることを特徴とする切削工具。
Ｃｒ（１００−ｘ）Ａｌ（ｘ） （ただし、５０≦ｘ＜１００、また、ｘは原子％）
Ｃｒ（１００−ｘ）Ａｌ（ｘ） （ただし、５０≦ｘ＜１００、また、ｘは原子％）
【請求項9】
請求項１〜８いずれか１項に記載の切削工具において、前記ダイヤモンド皮膜は、膜厚が３μｍ以上２５μｍ以下に設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項10】
請求項１〜９いずれか１項に記載の切削工具において、前記ダイヤモンド皮膜上の前記導電性皮膜は、膜厚が０．００５μｍ以上３μｍ以下に設定されていることを特徴とする切削工具。
【請求項11】
請求項１〜１０いずれか１項に記載の切削工具において、前記工具基材は超硬合金製であり、前記被削材はプリント配線板であることを特徴とする切削工具。
【請求項12】
請求項１〜１１いずれか１項に記載の切削工具において、この切削工具はプリント配線板に穴明け加工を行うものであることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切削工具に関するものであり、特に、工具基材がダイヤモンド皮膜に被覆されているダイヤモンド被覆切削工具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、プリント配線板（ＰＣＢ）は軽薄短小化が進み、要求される電気的信頼性の高度化に伴い、高耐熱化、高放熱化及び高剛性化が求められている。そこで、これらの要求を満足するためにプリント配線板の構成材料であるガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）への無機フィラーの高充填化やガラス繊維の高密度化が図られている。
【0003】
しかしながら、プリント配線板の無機フィラー量やガラス繊維量が増加すると、プリント配線板の穴明けに用いられるプリント配線板用ドリル（以下、ＰＣＢドリルと称す。）の切れ刃が摩耗し易くなり、このＰＣＢドリルの切れ刃が摩耗すると、穴位置精度の悪化、内壁面の粗度の悪化及びＰＣＢドリルの折損などの不具合が生じる。
【0004】
そこで、ＰＣＢドリルには、通常、切れ刃の摩耗を抑制し、切れ刃の摩耗に伴う加工穴品質の低下を防止すると共に工具寿命を改善する目的で工具基材が種々のコーティング膜に被覆されている（特許文献１等参照）。
【0005】
ところで、プリント配線板の穴明けに用いられる加工設備（例えばＮＣボール盤）には、ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知（ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との電気的導通を検知）することで、ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面との接触位置を検出してＰＣＢドリルの穴明け基準位置とし、この穴明け基準位置をもとにして穴明け深さを制御する機能を備えるものや、ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知できない場合、ＰＣＢドリル先端が折損していると判断する折損検知機能を備えるものがある。
【0006】
ここで、ＰＣＢドリルに被覆されるコーティング膜の中にはダイヤモンド皮膜のように電気抵抗値が大きく電気的に導通しにくいものがあり、コーティング膜が被覆されないドリル（ノンコートドリル）に比べて電流が流れにくいため、ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知できなかったり検知しにくくなったりする場合がある。このような場合、穴明けの深さ制御が良好に行えず、穴明け深さ（加工深さ、プリント配線板表面からの距離）を精度良く管理できなくなったり、ＰＣＢドリルの折損検知機能に誤検知が生じ穴明け加工を中断してしまうなどの不具合が生じることがある。
【0007】
なお、例えば、特許文献２には、多結晶ダイヤモンド皮膜にＢ（ホウ素）を添加することでダイヤモンド皮膜自体に導電性を付与する技術が開示されているが、この場合、内部応力の増大により多結晶ダイヤモンド皮膜と工具基材である超硬合金との密着性が低下することが知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表２００９−５４４４８１号公報
【特許文献2】特開２００６−１５２４２４号公報
【特許文献3】国際公開第２０１３／１０５３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上述のとおり、ダイヤモンド皮膜にＢ（ホウ素）を添加することで皮膜に導電性を付与する従来技術は、皮膜の持つ内部応力により密着性の低下の懸念があり、十分な問題の解決策になっていない。
【0010】
本発明はこのような現状に鑑みなされたものであり、工具基材がダイヤモンド皮膜に被覆されていても、工具基材と被削材との間に良好な電気的導通を実現可能とし、電気的導通を利用した穴明け深さの制御や折損検知を精度良く行うことができる切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【0012】
導電性を有する工具基材１がダイヤモンド皮膜２により被覆されている切削工具であって、被削材と接する部位若しくはその周囲の前記ダイヤモンド皮膜２には導電性皮膜３が前記工具基材１と通電するように設けられていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0013】
また、請求項１記載の切削工具において、前記導電性皮膜３は前記ダイヤモンド皮膜２を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0014】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜３は前記ダイヤモンド皮膜２上に直接該ダイヤモンド皮膜２を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0015】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜３は前記ダイヤモンド皮膜２及び前記工具基材１を覆うように設けられていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0016】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の切削工具において、前記導電性皮膜３は周期表の第４族、第５族、第６族、第１０族及び第１１族に属する金属元素並びにＡｌからなる群より選択される単一金属若しくは前記群より選択される１種類若しくは２種類の金属元素を主成分とする合金であることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0017】
また、請求項５記載の切削工具において、前記導電性皮膜３はＴｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれかの単一金属若しくはＴｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれか１種類若しくは２種類を主成分とする合金であることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0018】
また、請求項６記載の切削工具において、前記導電性皮膜３はＣｒ若しくはＡｌの単一金属又はＣｒとＡｌとの合金からなることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0019】
また、請求項７記載の切削工具において、前記導電性皮膜３はＡｌの単一金属若しくは以下の組成式で示される合金であることを特徴とする切削工具に係るものである。 Ｃｒ（１００−ｘ）Ａｌ（ｘ） （ただし、５０≦ｘ＜１００、また、ｘは原子％）
【0020】
また、請求項１〜８いずれか１項に記載の切削工具において、前記ダイヤモンド皮膜２は、膜厚が３μｍ以上２５μｍ以下に設定されていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0021】
また、請求項１〜９いずれか１項に記載の切削工具において、前記ダイヤモンド皮膜２上の前記導電性皮膜３は、膜厚が０．００５μｍ以上３μｍ以下に設定されていることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0022】
また、請求項１〜１０いずれか１項に記載の切削工具において、前記工具基材１は超硬合金製であり、前記被削材はプリント配線板であることを特徴とする切削工具に係るものである。
【0023】
また、請求項１〜１１いずれか１項に記載の切削工具において、この切削工具はプリント配線板に穴明け加工を行うものであることを特徴とする切削工具に係るものである。
【発明の効果】
【0024】
本発明は上述のように構成したから、工具基材がダイヤモンド皮膜に被覆されている構成でありながら、良好に工具基材と被削材との接触を電気的に検知することができ、穴明け深さの制御や折損検知を精度良く行うことができる切削工具となる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本実施例を示す概略説明図である。
【図3】本実験の各ＰＣＢドリルへの皮膜条件及び評価結果を示す表である。
【図4】本実験の評価結果を皮膜条件ごとにまとめた表である。
【図5】導電性皮膜にＣｒＡｌ合金を用いた場合のＡｌ含有率に対する性能（穴加工動作回数）を示すグラフである。
【図6】本実施例の別例を示す概略説明図である。
【図7】本実験の溝長に対する加工穴深さ若しくは凹み段差長さの割合及び評価結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
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。
【0027】
本発明は、導電性を有する工具基材１がダイヤモンド皮膜２により被覆され、さらに被削材と接する部位若しくはその周囲のダイヤモンド皮膜２には導電性皮膜３が前記工具基材１と通電するように設けられているから、例えば本発明をＰＣＢドリルに適用した場合、本発明とプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知することが可能となる。
【0028】
したがって、本発明は工具基材１がダイヤモンド皮膜２に被覆された構成であっても、電気的導通を利用し穴明け深さ（加工深さ、プリント配線板表面からの距離）を精度良く管理する穴明け深さ制御機能や加工中のＰＣＢドリルの折損の有無を検知する折損検知機能を備える加工設備に用いることができる。
【実施例】
【0029】
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。
【0030】
本実施例は、本発明の切削工具をＰＣＢドリルに適用した場合である。
【0031】
具体的には、本実施例は、導電性を有する工具基材１がダイヤモンド皮膜２により被覆され、さらに被削材と接する部位若しくはその周囲のダイヤモンド皮膜２には導電性皮膜３が前記工具基材１と通電するように設けられており、工具基材１が電気的に導通しにくいダイヤモンド皮膜２に被覆されている構成であっても、プリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知することができ、ドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知できない場合、ドリル先端が折損していると判断する折損検知機能を備える加工設備（例えばＮＣボール盤）に用いることができるように構成されるＰＣＢドリルである。
【0032】
以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。
【0033】
本実施例の工具基材１は導電性を有する超硬合金製であり、具体的には、ＷＣ（炭化タングステン）とＣｏ（コバルト）とからなる超硬合金製である。
【0034】
また、この工具基材１を被覆するダイヤモンド皮膜２は、工具基材１の直上に化学蒸着法により所定の膜厚で所定の領域に形成されている。
【0035】
具体的には、本実施例においては、ダイヤモンド皮膜２は、図１（ａ）に示すように、ドリル先端（工具基材１の先端）からドリル基端部（工具基材１の基端部）に位置するシャンク部４（プリント配線板用加工装置の工具取り付け部に連結する部分）の先端側に掛かる領域（以下、ダイヤモンド皮膜被覆領域部５と称す。）に形成されている。
【0036】
また、ダイヤモンド皮膜２は、膜厚が薄すぎると耐摩耗性が得られずＰＣＢドリル（切削工具）としての性能が十分に得られず、また、膜厚が厚すぎると切れ刃の刃先が丸まることで切削抵抗が増大し折損寿命が悪化したり、被削材に対する切れ味が低下することで加工した穴の内壁面が荒れたり銅箔層にてバリが発生するなどの加工品質の低下が生じたりしてしまうことから、本実施例においては、これらの発生を回避するため、ダイヤモンド皮膜２は３μｍ以上２５μｍ以下の膜厚に設定されている。
【0037】
なお、このダイヤモンド皮膜２は単層構成、多層構成（結晶の大きさの異なる層が複数層形成される構成）のいずれのものでも良い。
【0038】
また、本実施例は、工具基材１を被覆しているダイヤモンド皮膜２の直上にして、被削材（プリント配線板）と接する部位若しくはその周囲に、ダイヤモンド皮膜２を覆うように、且つ工具基材１と通電するようにして導電性皮膜３が設けられている。
【0039】
具体的には、本実施例においては、導電性皮膜３は、図１（ａ）に示すように、ダイヤモンド皮膜被覆領域部５を覆うと共に、このダイヤモンド皮膜被覆領域部５に隣接する工具基材１が露出するシャンク部４に掛かる領域（以下、導電性皮膜被覆領域部６と称す。）に形成されている。
【0040】
すなわち、本実施例は、導電性皮膜３（導電性皮膜被覆領域部６）をダイヤモンド皮膜２（ダイヤモンド皮膜被覆領域部５）に対してドリル基端方向へより長めに設けることで、導電性皮膜３が超硬合金製の工具基材１と直接接する通電領域部７が形成され、ダイヤモンド皮膜２を被覆する導電性皮膜３と工具基材１とがこの通電領域部７において良好に通電するように構成されている。
【0041】
また、本実施例の導電性皮膜３は単一金属若しくは少なくとも２種の金属元素を含む合金からなる皮膜である。なお、この導電性皮膜３においては、不可避不純物元素が含まれている構成であっても良く、また、単層構成、多層構成のいずれのものでも良い。また、多層構成の場合、ダイヤモンド皮膜２の直上に単一金属又は少なくとも２種の金属元素を含む合金の皮膜を形成し、ダイヤモンド皮膜２への密着性を確保すれば、その他の層については電気的導通を確保できればいずれの組成の皮膜を用いても構わない。
【0042】
また、導電性皮膜３はダイヤモンド皮膜２に対してアンカー効果が得られ易い展延性が高い金属若しくは合金からなるものとすることが好ましく、これによりダイヤモンド皮膜２に対する密着性を向上させることができる。
【0043】
本実施例の導電性皮膜３について、さらに具体的に説明すると、本実施例の導電性皮膜３は、周期表の第４族、第５族、第６族、第１０族及び第１１族に属する金属元素並びにＡｌからなる群より選択される単一金属若しくは前記群より選択される１種類若しくは２種類の金属元素を主成分とする合金からなる皮膜である。
【0044】
上記単一金属若しくは合金のなかでも、Ｔｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれかの単一金属若しくはＴｉ、Ｃｒ及びＡｌのいずれか１種類若しくは２種類を主成分とする合金の皮膜とすることで、ダイヤモンド皮膜２との密着性が良好となり、切削加工時に剥離が発生しにくいものとなる。
【0045】
さらにはＣｒ若しくはＡｌの単一金属又はＣｒとＡｌとの合金の皮膜とすることで、耐久性にも優れた性能を発揮するものとなり、特にＡｌの単一金属皮膜若しくは以下の組成式で示されるＣｒとＡｌの合金皮膜とすることで、極めて優れた性能を発揮するものとなる。 Ｃｒ（１００−ｘ）Ａｌ（ｘ） （ただし、５０≦ｘ＜１００、また、ｘは原子％）
【0046】
また、導電性皮膜３の膜厚（ダイヤモンド皮膜２上の導電性皮膜３の膜厚）は、膜厚が薄すぎると導電性が十分に確保できず、また、膜厚が厚すぎるとこの導電性皮膜３の内部応力により剥離し易くなってしまうことから、本実施例においては、これらの不具合の発生を回避するため、０．００５μｍ以上３μｍ以下の膜厚に設定されている。
【0047】
なお、本実施例は、図１（ｂ）に示すような、加工穴壁面とドリル外周部との接触面積を低減し、切削抵抗を軽減する目的で、ＰＣＢドリルの先端部よりも基端側の位置において一段径小となるアンダーカット部８が設けられる所謂アンダーカットドリルに構成しても良く、このアンダーカットドリルに構成した場合は、シャンク部４までダイヤモンド皮膜被覆領域部５が設けられる構成とする必要はなく、ドリル先端から最低限径小となるアンダーカット部８の適宜の位置までダイヤモンド皮膜被覆領域部５を設ければ良く、その場合にはアンダーカット部８にて通電領域部７が確保できるよう導電性皮膜３を設けても良く、また電気的導通が確保できれば任意の構成に設定し得るものである。
【0048】
また、本実施例は、上記アンダーカットドリルと同様の目的で、工具基材１を、工具先端から基端側に向かって切屑排出溝10が設けられ、この切屑排出溝10に沿って導電性皮膜３が設けられた凹溝若しくは凹み段差面11が形成されている構成としても良い。
【0049】
具体的には、図６（ａ）に示すような、切れ刃９を複数枚有し、この切れ刃９と同数の同じねじれ角の切屑排出溝10が設けられ、この切屑排出溝10に沿ってドリル外周部に工具先端から工具後端側へ向かって凹み段差面11（二番取り面）が設けられるタイプのドリルに構成しても良い。なお、この凹み段差面11を設けたドリル形状は、図６（ａ）に示すタイプの他に、図６（ｂ）に示すような、一枚の切れ刃９を有し、一本の切屑排出溝10が設けられたタイプや、図６（ｃ）に示すような、二枚の切れ刃９を有し、工具先端から任意の位置にて二本ある切屑排出溝10のいずれか一方若しくは二本共にねじれ角を変化させることで溝を合流させた形状のタイプなど、被削材の特性や要求される加工品質に応じ任意の構成に設定し得るものである。
【0050】
また、前記アンダーカットドリルに凹み段差面11を設ける構成とした場合は、凹み段差面11の深さｈは、アンダーカット部８より深くするものとする（アンダーカット部８における外周部の回転軌跡の直径に対し、凹み段差面11の回転軌跡の直径の方が小さくなるようにする。）。
【0051】
これにより、プリント配線板の加工穴壁面とアンダーカット部８の外周部にある隙間に加工により生じた切屑が入り込み、導電性皮膜３に損傷を与えても、工具先端から通電領域部７へ凹み段差面11を通じて導電し易くなる。
【0052】
なお、加工時に凹み段差面11が加工穴内に埋没するような場合、アンダーカット部８の外周部にある導電性皮膜３が損傷し導電しにくくなるため、凹み段差長さ12は加工穴深さよりも長いことがより好ましく、例えば、加工穴深さが溝長Ｌの４０％であれば、凹み段差長さ12は溝長Ｌの４０％を超える長さに設定されていれば良く、また、加工穴深さが溝長Ｌの７５％であれば、凹み段差長さ12は溝長Ｌの７５％を超える長さに設定されていれば良く、任意にその構成を設定し得るものである。
【0053】
また、本実施例の導電性皮膜３は、図２に示すように、工具基材１を被覆しているダイヤモンド皮膜２と、このダイヤモンド皮膜２と連設状態にあるダイヤモンド皮膜２に被覆されていない工具基材１の一部（基材露出部）の両方を覆うように設けられているが、導電性皮膜３の被覆状態は、本実施例に記載されているものに限定されるものではなく、例えば、工具基材１を被覆しているダイヤモンド皮膜２の一部を除去し、その後、ダイヤモンド皮膜２と工具基材１が露出した部分を連続的に覆うように設けるなど、適宜設計変更可能なものとする。
【0054】
本実施例は以上のように構成したから、ダイヤモンド皮膜２を被覆するように導電性皮膜３を設けた構成でありながら、切れ刃の刃先が丸まることで切削抵抗が増大し折損寿命が悪化したり、被削材に対する切れ味が低下することで加工した穴の内壁面が荒れたり銅箔層にてバリが発生するなどの加工品質の低下が生じることなく良好な切削性能を保持しつつ、さらには工具基材１がダイヤモンド皮膜２に被覆されている構成でありながら、良好に工具基材１と被削材であるプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知することができ、電気的導通を利用し穴明け深さ（加工深さ、プリント配線板表面からの距離）を精度良く管理する穴明け深さ制御機能や加工中のＰＣＢドリルの折損の有無を検知する折損検知機能を備える加工設備に用いることができ、高品質なプリント配線板の切削加工（穴明け加工）を提供することができる切削工具（ＰＣＢドリル）となる。
【0055】
以下は、本実施例の効果を裏付ける実験（評価実験）である。
【0056】
本実験では、まずダイヤモンド皮膜２の膜厚、導電性皮膜３の材料、組成、膜厚及び夫々の皮膜の有無を変えた実験Ｎｏ．１〜３５の夫々のＰＣＢドリルについて、電気的導通を利用し加工中のＰＣＢドリルの折損の有無を検知する折損検知機能を備える加工設備（ＮＣボール盤）に取り付けてプリント配線板の穴明け加工を行った際の折損誤検知までの穴加工数を評価し、次に、溝長Ｌに対する加工穴深さの割合と、溝長Ｌに対する凹み段差長さ12の割合を変えた実験Ｎｏ．３６〜４２のＰＣＢドリルについても、折損誤検知までの穴加工数を評価した。以下、本実験について具体的に説明する。
【0057】
本実験に使用したＰＣＢドリルは、以下のようにして作成した。
【0058】
超硬合金製の工具基材１（シャンク径φ３．１７５ｍｍ、直径φ０．３ｍｍ）に熱フィラメント型化学蒸着装置を用い、工具基材１の温度を６５０℃〜８００℃、ガス圧力が一定になるように、Ｈ２ガス、ＣＨ４ガス、及びＯ２ガスを導入しながら工具基材１上にダイヤモンド皮膜２を形成した。なお、ダイヤモンド皮膜２の膜構成は比較の単純化のため、単層構成とした。その後、物理蒸着装置を用い、工具基材１の温度を５０℃〜３００℃に加熱、ガス圧力が一定になるように、Ａｒ、Ｎ２、ＣＨ４ガスを導入しながら金属蒸発源に取り付けた金属又は合金のターゲットを用い、５０Ａ〜１５０Ａの電流にて放電させ、工具基材１とダイヤモンド皮膜２との両方を覆うようにして所定の導電性皮膜３を形成した、言い換えると工具基材１とダイヤモンド皮膜２との両方に跨るようにしてダイヤモンド皮膜２を被覆する導電性皮膜３が工具基材１と接触するように所定の導電性皮膜３を形成した。
【0059】
具体的には、例えば、実験Ｎｏ．１７のＰＣＢドリルは、熱フィラメント型化学蒸着装置にて、ガス圧力５００Ｐａ、ガス流量比Ｈ２：ＣＨ４：Ｏ２＝１００：３：１、工具基材１の温度７００℃でダイヤモンド皮膜２を形成し、その後、アーク放電式イオンプレーティング装置にて、成膜装置内の金属蒸発源にはＣｒを用い、Ａｒガスのみでガス圧０．５Ｐａとし、バイアス電圧を-５０Ｖ、工具基材１の温度２００℃として導電性皮膜３を形成した。
【0060】
また、実験Ｎｏ．２８のＰＣＢドリルは、熱フィラメント型化学蒸着装置にて、ガス圧力５００Ｐａ、ガス流量比Ｈ２：ＣＨ４：Ｏ２＝１００：１：０、工具基材１の温度８００℃でダイヤモンド皮膜を形成し、その後、アーク放電式イオンプレーティング装置にて、成膜装置内の金属蒸発源にはＣｒ３０Ａｌ７０を用い、Ａｒガスのみでガス圧１．０Ｐａとし、バイアス電圧を−１００Ｖ、工具基材１の温度１５０℃として導電性皮膜３を形成した。
【0061】
また、実験（加工評価）は、一般的なプリント配線板を被削材として用い、穴明け加工を行い、このＰＣＢドリルとプリント配線板表面の銅箔層との接触を電気的に検知することでＰＣＢドリルに折損が生じているとの誤検知を回避することが可能な加工回数について、加工設備の折損検知機能を有効にし、折損アラームによる設備停止が生じるまでの穴加工動作回数を「折損誤検知までの加工動作回数」として評価した。
【0062】
具体的には、回転速度：１００，０００ｍｉｎ−１、Ｚ方向の送り速度１，５００ｍｍ／ｍｉｎにて穴明け加工を行い、ＰＣＢドリル先端とプリント配線板表面の銅箔層との間で電気的導通を検知できず、ＰＣＢドリルに折損が生じていると誤検知されるまでの穴加工動作回数を評価した。
【0063】
図３は、本実験の各ＰＣＢドリルのダイヤモンド皮膜２及び導電性皮膜３の皮膜条件と夫々の加工評価結果を示す表である。
【0064】
図３の加工評価結果については、穴加工動作回数が多いほど結果は良好な結果を示している。具体的には、７，０００回以上の良好な結果が得られたものの判定を「Ａ」とし、以下、４，０００回以上６，９９９回以下を「Ｂ」、２，０００回以上３，９９９回以下を「Ｃ」、１，０００回以上１，９９９回以下を「Ｄ」、２回以上９９９回以下を「Ｅ」、１回を「Ｆ」とした。また、例えば、図中の実験Ｎｏ．２は「折損誤検知までの穴加工動作回数」に「１」と記載してあるが、これは１穴目の加工時にプリント配線板表面の銅箔層にて導通を検知できず加工を停止したものである。また、誤検知ではなく、加工時の折損により折損アラームが生じた場合には、「折損誤検知までの穴加工動作回数」の右に「(折損)」と記載した。なお、本実験では、ダイヤモンド皮膜２と導電性皮膜３ともに成膜していないＰＣＢドリル(実験Ｎｏ．１)や、導電性皮膜３のみを被覆した（ダイヤモンド皮膜２なし）ＰＣＢドリル(実験Ｎｏ．４)についても実験を行い記載した。
【0065】
また、本実験では、各ＰＣＢドリルの皮膜条件を、ダイヤモンド皮膜２なし（皮膜条件ａ）、ダイヤモンド皮膜２あり＋導電性皮膜３が炭化物又は窒化物（皮膜条件ｂ）、ダイヤモンド皮膜２あり＋導電性皮膜３がＣｒ、Ａｌ以外の単一金属皮膜（皮膜条件ｃ）、ダイヤモンド皮膜２あり＋導電性皮膜３がＣｒ、Ａｌ以外の金属元素を主成分とする合金皮膜（皮膜条件ｄ）、ダイヤモンド皮膜２あり＋導電性皮膜３がＣｒ、Ａｌの単一金属皮膜又はＣｒとＡｌとの合金皮膜（皮膜条件ｅ）の５つの皮膜条件に大別でき、図４は、本実験の評価結果をこの皮膜条件ごとにまとめて示した表である。
【0066】
図３及び図４に示す結果から、ダイヤモンド皮膜２の膜厚は、３μｍ以上２５μｍ以下が好適である。
【0067】
また、導電性皮膜３に関しては、皮膜条件ｅの結果が最も良好であったことから、材料はＣｒ、Ａｌの単一金属皮膜又はＣｒとＡｌとの合金皮膜が好適である。なお、Ａｌの単一金属皮膜及びＣｒ（１００−ｘ）Ａｌ（ｘ）（５０≦ｘ＜１００、また、ｘは原子％）の組成式で示される合金皮膜がより好適であり、さらには、図５に示すように、ｘが大きいほう、すなわち、Ａｌ含有率が高いものほど好適である。また、導電性皮膜３の膜厚は、０．００５μｍ以上３μｍ以下が好適である。
【0068】
次に、ダイヤモンド皮膜２と折損誤検知までの穴加工動作回数が良好であったＡｌ単一金属皮膜を導電性皮膜３として被覆したＰＣＢドリル（シャンク径３．１７５ｍｍ、直径φ０．３ｍｍ、溝長Ｌ５．０ｍｍ）を用いて、凹み段差長さ12が折損誤検知までの穴加工動作回数に与える影響を検討した。
【0069】
図７に示すように、溝長Ｌに対する凹み段差長さ12の割合を３水準に設定したＰＣＢドリル(実験Ｎｏ．３６〜３８)では、凹み段差長さ12が加工穴深さより長いＰＣＢドリル（実験Ｎｏ．３７及び実験Ｎｏ．３８）の方が、凹み段差長さ12の方が短いＰＣＢドリル（実験Ｎｏ．３６）より折損誤検知されにくい。
【0070】
また、溝長Ｌに対する加工穴深さの割合をより大きくし、併せて凹み段差長さ12を２水準に設定したＰＣＢドリル(実験Ｎｏ．３９〜４２)でも、同様に凹み段差長さ12が加工穴深さより長いものが折損誤検知されにくい結果が得られた。
【0071】
以上の結果から、凹み段差長さ12は加工穴深さよりも長ければ、任意にその構成を設定し得るものである。
【0072】
なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【0073】
１ 工具基材２ ダイヤモンド皮膜
３ 導電性皮膜