(57)【要約】【課題】  硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明は、ドリルの穴あけ加工工具の技術分野に適し、硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法を開示する。工具は、ボディを含み、ボディの外周に切屑排出溝及びスパイラル面が設けられ；スパイラル面の周方向の長さは、ボディの円周の長さの０％以上８０％以下であり、スパイラル面に硬質コーティングが堆積され、ボディの軸方向に沿い、ボディの先端部から離れたＬ３、Ｌ２部位の硬質コーティングの厚さがそれぞれＨ１、Ｈ２であり、Ｌ２がＬ３より大きく、かつＨ２／Ｈ１の比が１以上１．５以下であり；硬質コーティングの部位におけるボディの外径はＤ１であり、スパイラル面以外の部位におけるボディの外径がＤ２であり、Ｄ２がＤ１より小さい。ボディにも超硬質コーティングが施されており、超硬質コーティングはボディ表面及び硬質コーティングの表面に堆積する。本発明によって提案される硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法で製造される工具の加工効果に優れ、寿命も長い。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディを含み、前記ボディの前端が先端部であり、前記ボディの外周に前記ボディの先端部から工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１個の切屑排出溝が設けられ、前記ボディの外周に前記ボディの先端部から前記工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１つのスパイラル面がさらに設けられており、前記ボディの軸方向に沿った前記切屑排出溝の長さはＬ１であり、前記ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さがＬ４で、Ｌ４がＬ１より短く；
前記スパイラル面の部位における前記ボディの外径は、前記スパイラル面以外部位における前記ボディの外径よりも大きく、前記ボディの外周方向に沿った前記スパイラル面の全長が前記ボディの円周の長さの０％以上８０％以下であり、前記スパイラル面に硬質コーティングが堆積され、前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位の前記硬質コーティングの厚さがＨ１であり、前記スパイラル面が前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ２部位の前記硬質コーティングの厚さがＨ２であり、Ｌ２がＬ３より厚く、Ｈ２／Ｈ１の比が１以上１．５以下であり；
前記硬質コーティングの部位における前記ボディの外径は、Ｄ１であり、前記スパイラル面以外の部位における前記ボディの外径がＤ２であり、Ｄ２がＤ１より小さく、Ｄ１とＤ２との間の差が０．００１ｍｍより大きく、０．１ｍｍより小さく；
前記ボディにも超硬質コーティングが施されており、前記超硬質コーティングは前記ボディ表面及び前記硬質コーティングの表面に堆積する、
ことを特徴とする、硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項２】
前記超硬質コーティングの厚さは、０．０１〜５マイクロメートルであり；前記超硬質コーティングの硬度は、４０ＧＰａより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項３】
前記超硬質コーティングの表面摩擦係数は、０．１未満であり；前記超硬質コーティングは、Ｃ元素からなる四面体アモルファスカーボンフィルムであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項４】
前記スパイラル面における軸方向に沿った前記硬質コーティングの厚さは、０．４〜２０マイクロメートル範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項５】
前記硬質コーティングの表面摩擦係数は、０．１０〜０．４０であることを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項６】
Ｄ２とＤ１との間の差は、０．００１〜０．０８ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項７】
前記ボディは、ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金で作られていることを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項８】
前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位は、前記スパイラル面の前端であり、前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ２部位が前記スパイラル面の後端であることを特徴とする、請求項１に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項９】
前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位の前記硬質コーティングの厚さは、４マイクロメートルであることを特徴とする、請求項８に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項１０】
前記ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さは、２ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項８に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項１１】
前記ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さは、０．７ｍｍであり；かつ／又は、
前記ボディの外周方向に沿った前記スパイラル面の全長は、前記ボディの円周の長さの１０％であり；かつ／又は、
Ｄ１〜Ｄ２は、０．０１８ｍｍであり；かつ／又は、
前記硬質コーティングの最小厚さは、４マイクロメートルであり、Ｈ２／Ｈ１が１．１である、
ことを特徴とする、請求項６に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具を製造するために用いられ、
ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金を製造する工程と、
前記超硬合金でボディを加工する工程と、
砥石による溝加工方法により、前記ボディに前記ボディの先端部から軸方向に沿った長さは、Ｌ１である切屑排出溝を形成する工程と、
前記ボディの軸方向に沿った長さは、Ｌ４であるスパイラル面を前記ボディの外周に形成する工程（Ｌ４は、Ｌ１よりも小さい）と、
前記ボディの先端部から離れたＬ３部位にある前記硬質コーティングの厚さと前記ボディの先端部から離れたＬ２部位にある前記硬質コーティングの厚さとの比は、１以上１．５以下である硬質コーティングを前記スパイラル面に堆積する工程と、
前記ボディの全表面に前記硬質コーティングよりも硬度の高い一層の超硬質コーティングを堆積させる工程と、を含むことを特徴とする、工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリルの穴あけ加工工具の技術分野に関し、特に、硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板産業の発展に伴い、工具の使用量も大幅に増え、加工コストを削減するため、新型コーティング材料で工具の寿命を延ばす必要があり；同時にプリント回路基板産業にも高速高周波基板、セラミック充填基板、フレキシブル基板及びパッケージ基板などの大量の新材料が現れ始め、加工難易度が大幅に高まる。寿命の延長及び新材料の出現により、工具の摩耗、ほこりの排除等への要求が高くなり、従来のコーティングされていない工具は工具構造パラメータと母材材質によってある程度改善できるが、改善が限定的であり、この一連の課題をうまく解決することができなくなっていた。
【０００３】
工具の寿命及び工具で加工されるプリント回路基板の品質を向上させるため国内外の多くの企業は、工具に対し化学蒸着（ＣＶＤ）及び物理蒸着（ＰＶＤ）などの表面改質処理を施し、同時にこの技術が鉄鋼などの金属加工に幅広く運用されているが、プリント回路基板へのコーティング工具の運用が比較的少ないため、極めて大きな需要量がある。国内では、長年の消費を通じて外国のコーティング装置と技術を吸収し、コーティング技術、コーティング装置及びコーティング工程などにいくつかの進歩を遂げたが、これらの方法をプリント回路基板用工具に直接運用した場合、比較的多くの問題が存在する。例えば：（１）コーティング自体の厚さ、硬度及び表面品質の改善が必要；（２）コーティングと母材の結合力をさらに高める必要があり；（３）コーティング技術と工具設計の組み合わせをより緊密にする必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記技術的課題の少なくとも１つを解決するため、工具の加工効果に優れ、寿命が長く、硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法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】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。ボディを含む硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具であって、前記ボディの前端が先端部であり、前記ボディの外周にボディの先端部から工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１個の切屑排出溝が設けられ、前記ボディの外周にボディの先端部から工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１つのスパイラル面がさらに設けられており、前記ボディの軸方向に沿った前記切屑排出溝の長さはＬ１であり、前記ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さがＬ４で、Ｌ４がＬ１より短く；
前記スパイラル面の部位における前記ボディの外径は、前記スパイラル面以外部位における前記ボディの外径よりも大きく、ボディの外周方向に沿った前記スパイラル面の全長は、ボディの円周の長さの０％以上８０％以下であり、前記スパイラル面に硬質コーティングが堆積され、ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位の前記硬質コーティングの厚さがＨ１であり、前記スパイラル面がボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ２部位の前記硬質コーティングの厚さがＨ２であり、Ｌ２がＬ３より厚く、Ｈ２／Ｈ１の比が１以上１．５以下であり；
前記硬質コーティングの部位における前記ボディの外径は、Ｄ１であり、スパイラル面以外の部位における前記ボディの外径がＤ２であり、Ｄ２がＤ１より小さく、Ｄ１とＤ２との間の差が０．００１ｍｍより大きく、０．１ｍｍより小さい。
前記ボディにも超硬質コーティングが施されており、前記超硬質コーティングは前記ボディ表面及び前記硬質コーティングの表面に堆積する。
【０００６】
代替的に、前記超硬質コーティングの厚さは、０．０１〜５マイクロメートルであり；前記超硬質コーティングの硬度は、４０ＧＰａより大きい。
【０００７】
代替的に、前記超硬質コーティングの表面摩擦係数は、０．１未満であり；前記超硬質コーティングは、Ｃ元素からなる四面体アモルファスカーボンフィルムである。
【０００８】
代替的に、前記スパイラル面における軸方向に沿った前記硬質コーティングの厚さは、０．４〜２０マイクロメートル範囲内である。
【０００９】
代替的に、前記硬質コーティングの表面摩擦係数は、０．１０〜０．４０である。
【００１０】
代替的に、Ｄ２とＤ１との間の差は、０．００１〜０．０８ｍｍの範囲である。
【００１１】
代替的に、前記ボディは、ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金で作られている。
【００１２】
代替的に、前記ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位は、前記スパイラル面の前端であり、ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ２部位が前記スパイラル面の後端である。
【００１３】
代替的に、ボディの軸方向に沿い、前記ボディの先端部から離れたＬ３部位の前記硬質コーティングの厚さは、４マイクロメートルである。
【００１４】
代替的に、前記ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さは、２ｍｍ未満である。
【００１５】
代替的に、ボディの軸方向に沿った前記スパイラル面の長さは、０．７ｍｍであり；かつ／又は、
ボディの外周方向に沿った前記スパイラル面の全長は、ボディの円周の長さの１０％であり；かつ／又は、
Ｄ１〜Ｄ２は、０．０１８ｍｍであり；かつ／又は、
前記硬質コーティングの最小厚さは、４マイクロメートルであり、Ｈ２／Ｈ１が１．１である。
【００１６】
本発明は、上記硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具を製造するための工具製造方法をさらに提供し、前記工具製造方法が
ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金を製造する工程と、
前記超硬合金でボディを加工する工程と、
砥石による溝加工方法により、前記ボディにボディの先端部から軸方向に沿った長さは、Ｌ１である切屑排出溝を形成する工程と、
前記ボディの軸方向に沿った長さは、Ｌ４であるスパイラル面を前記ボディの外周に形成する工程（Ｌ４は、Ｌ１よりも小さい）と、
前記ボディの先端部から離れたＬ３部位にある前記硬質コーティングの厚さと前記ボディの先端部から離れたＬ２部位にある前記硬質コーティングの厚さとの比は、１以上１．５以下である硬質コーティングを前記スパイラル面に堆積する工程と、
前記ボディの全表面に前記硬質コーティングよりも硬度の高い一層の超硬質コーティングを堆積させる工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によって提案される硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具及びその製造方法は、超硬質コーティングを通じてボディの表面摩擦係数を低減し、ドリルと加工対象となるプリント回路基板の摩擦力を減らし、切屑排出性が飛躍的に向上し、工具の折れ込みリスクを低減し、工具の加工効果に優れ、寿命も長い。
【００１８】
以下に図面を参照して、本発明の実施例中の技術手段を詳細に説明するが、説明する実施例は、本発明の一部の実施例であり、全ての実施例でないことは言うまでもない。本発明中の添付図面に基づき当業者は、創造性の活動をしない前提で他の添付図面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具の平面図である。
【図２】本発明の実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具の平面図である。
【図３】本発明の実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具の部分拡大図である。
【図４】本発明の実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具の比較試験における摩耗の概念図である。
【図５】一般的な工具の比較試験における摩耗の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の目的、技術的手段及び利点をより明確にするため、添付図面及び実施例を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。ここで描写される具体的実施例は、本発明を説明するためにのみ使用されるものであって、本発明を限定することを意図されないことが理解されるべきである。
【００２１】
用語の「設置」、「接続」は、広義に理解されるべきであり、例えば直接的に設置、接続されるか、中間要素、中間構造を介して間接的に設置、接続される可能性もあることに留意されたい。
【００２２】
また本発明の実施例において用語「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などが示した方位又は位置関係は、図面に基づいて示される方位又は位置関係或いは通常の配置状態若しくは使用状態であり、単に本発明を簡単に説明しやすくするためであり、示された構造、特徴、装置又は部材が必ず特定の方位或いは位置関係を有し、または特定の方位で構成され操作することと指示又は示唆するものではないため、本発明に対する限定と理解してはいけない。本明細書において、別段に明記されていない限り、「複数」は２個以上を意味する。
【００２３】
具体的実施形態において記載されている各技術的特徴及び各実施例は、矛盾しない限りにおいて、任意の適切な方法で組み合わせることができ、例えば異なる技術的特徴／実施例の組み合わせを通じて異なる実施形態を形成できる。不必要な繰り返しを回避するため、本発明における各技術的特徴／実施例の様々な可能な組み合わせは、個別に説明しない。
【００２４】
図１乃至図３に示すように、本発明の実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の加工に使用されることができ、ボディ１０を含み、前記ボディ１０の前端は、先端部（刃部先端）であり、前記ボディ１０の外周にボディ１０の先端部から工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１個の切屑排出溝１１が設けられ、前記ボディ１０の外周にボディ１０の先端部から工具の後端に向かって螺旋状に延在する少なくとも１つのスパイラル面１２がさらに設けられており、刃部先端から前記ボディ１０の軸方向に沿った前記切屑排出溝１１の長さはＬ１であり、刃部先端からボディ１０の軸方向に沿ったスパイラル面１２の長さがＬ４で、Ｌ４がＬ１より短い。
【００２５】
スパイラル面１２の部位におけるボディ１０の外径は、スパイラル面１２以外の部位におけるボディ１０の外径よりも大きく、スパイラル面１２と切屑排出溝１１が円周方向にずらして設けられ、ボディ１０の外周方向に沿ったスパイラル面１２の全長がボディ１０の円周の長さの０％以上８０％以下であり、スパイラル面１２に硬質コーティング２が堆積され、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ３部位の硬質コーティング２の厚さがＨ１（ボディ１０側面の前縁部）であり、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ２部位の硬質コーティング２の厚さがＨ２であり、Ｌ２がＬ３より厚く、Ｈ２／Ｈ１の比が１以上１．５以下であり、すなわち、ボディ１０の先端部から比較的離れた部位の硬質コーティング２の厚さは厚く、硬質コーティング２の最厚部と最薄部の厚さ比が１．５未満である。
【００２６】
本実施例において、スパイラル面１２上に堆積された硬質コーティング２の金属成分は、少なくともＣｒを含み、前記非金属成分が少なくともＳｉ及びＮを含み、硬質コーティング２の厚さが０．４〜１０マイクロメートルに調整可能であり、硬質コーティング２の硬度が３０ＧＰａより大きく、硬質合金が一般に２０ＧＰａであり；同時に前記硬質コーティング２の表面摩擦係数は、０．３０であり、同じ状態下の硬質合金基体の摩擦係数が０．７であり、すなわち、硬質コーティング２を介してスパイラル面１２の表面硬度を上げ、スパイラル面１２の表面摩擦係数を下げ、スパイラル面１２と加工対象となるプリント回路基板の穴壁の摩擦によって発生する摩擦力を減らし、工具前端Ｌ２の摩耗を大幅に減らす。
【００２７】
本実施例において、スパイラル面１２の前端部（スパイラル面１２の起点）における硬質コーティング２の厚さは、Ｈ１であり、スパイラル面１２の後端部（スパイラル面１２の終点）における硬質コーティング２の厚さがＨ２であり、Ｈ２／Ｈ１の比が１．０以上１．５以下であり、好ましくはＨ２／Ｈ１の比が１．００１〜１．２５の範囲である。硬質コーティング２は、潤滑及び耐摩耗性の役割を果たすためにある程度の厚さを有する必要があるが工具で硬質回路基板を加工する過程で、常に穴壁と接触してしまうため、スパイラル面１２の硬質コーティング２全体の摩耗が生じてしまう。また工具を複数回研磨して繰り返し使用し、その加工穴数が多く、寿命が長い必要があり、研磨後も十分なコーティングの厚さを確保するため、工具前端のＨ１が工具後端のＨ２よりも薄い構造として設計することで、新しい工具と研磨後のコーティングの両方が十分な厚さを保たせることができ、このような新しい工具及び研磨後のコーティング工具の加工性を一致に保持させる。
【００２８】
硬質コーティング２の部位におけるボディ１０の外径は、Ｄ１であり、すなわち、硬質コーティング２外周面の直径がＤ１であり、スパイラル面１２以外の部位におけるボディ１０の外径がＤ２であり、Ｄ２＜Ｄ１で、Ｄ１とＤ２との間の差が０．００１ｍｍより大きく、０．１ｍｍより小さい。硬質コーティング２の区間、すなわち、スパイラル面１２の起点からスパイラル面１２の終点まで区間において、硬質コーティング２の表面が対応する外径はＤ１であり、硬質コーティング２の厚さがスパイラル面１２の起点からスパイラル面１２の終点までの区間において徐々に厚くなり、スパイラル面１２の起点からスパイラル面１２の終点までの区間におけるボディ１０の直径が徐々に小さくなり、スパイラル面１２終点におけるボディ１０の直径及びスパイラル面１２に連接するボディ１０（図内のＬ５に対応する区間）の直径がいずれもＤ２であり得る。Ｌ１区間からＬ２区間を除去すると、Ｌ５区間であり、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ５となり；Ｌ２区間からＬ３区間を除去すると、Ｌ４区間であり、すなわち、Ｌ２＝Ｌ３＋Ｌ４となる。ボディ１０は、テーパーホルダに接続でき、ホルダの後端に直径がＤ２より大きいシャンクを溶接でき、シャンクがステンレス鋼から作られてもよい。本実施例において、ボディ１０の外周に工具の先端部から後端に向けた１個以上の切屑排出溝１１が形成され、切屑排出溝１１の長さはＬ１であり；切屑排出溝１１は、砥石による溝加工方法で形成でき、切屑排出溝１１の表面仕上げを調整し、切屑排出溝１１の表面摩擦係数を低減し、工具の切屑排出性を向上するため、砥石の粒度及び溝入れパラメータを最適化できる。Ｄ２＜Ｄ１であるため、工具の前端が切削に関与し、プリント回路基板に加工する穴径がＤ１であり、スパイラル面１２以外の部位（Ｌ５区間）におけるボディ１０の外径Ｄ２より大きく、工具の後端と穴壁の摩耗を防ぎ、工具の加工過程で、スパイラル面１２のみがプリント回路基板の穴壁に接触し；スパイラル面１２の軸方向長さと円周長さを調整することにより、スパイラル面１２と加工対象となるプリント回路基板の穴壁の接触面積を最適化し、表面摩擦力を減らし、穴壁の品質を向上させることができる。
【００２９】
ボディ１０の表面（ボディの刃部先端面、切屑排出溝等の全表面及び硬質コーティング２の表面を含む）に超硬質コーティング６を堆積させ、前記超硬質コーティング６は、Ｃ（炭素）元素からなる四面体のアモルファスカーボンフィルムである。前記超硬質コーティング６の厚さＨ３は、０．０１〜５マイクロメートルに調整可能であり、硬度が４０ＧＰａより大きく、一般的な硬質合金（ボディ）の硬度が２０ＧＰａ未満であり；同時に前記超硬硬質コーティング６の表面摩擦係数は、０．１未満（ボディ硬質合金基体の摩擦係数が０．７）である。すなわち、超硬質コーティング６を通じてボディ１０の表面摩擦係数を低減し、ドリルと加工対象となるプリント回路基板の摩擦力を減らし、切屑排出性が飛躍的に向上し、工具の折れ込みリスクを低減することができる。
【００３０】
具体的な応用において、超硬質コーティング６の厚さは、０．１〜３マイクロメートル、又は０．５〜２．５マイクロメートル等であってもよい。
【００３１】
具体的に硬質コーティング２は、金属成分と、非金属成分と、を含み、金属成分が少なくとも高硬度で耐摩耗性に優れたＣｒを含み、非金属成分が少なくともＳｉ及びＮを含む。ここでＳｉ元素の原子百分率は、０．０５％〜１５％であり、本実施例において非金属成分内のＳｉ元素の原子百分率が０．１〜１０％であり、具体的には０．２％〜８％であってもよく、好ましくは非金属成分内のＳｉ元素の原子百分率が０．５〜６％である。
【００３２】
具体的にスパイラル面１２における軸方向に沿った硬質コーティング２の厚さは、０．４〜１０マイクロメートル範囲内であり、すなわち、硬質コーティング２の最も薄い厚さが０．４マイクロメートルであってもよいし、硬質コーティング２の最も厚い厚さが１０マイクロメートルあってもよく、ボディ１０の先端部から離れたＬ３〜Ｌ２範囲内にあることを満たす必要があり、硬質コーティング２の厚さが徐々に厚くなり、厚さ比が１．５未満である。本実施例において、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ３部位は、スパイラル面１２の前端であり、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ３部位がボディ１０側面の前縁部であり、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ２部位がスパイラル面１２の後端である。硬質コーティング２は、潤滑及び耐摩耗性の役割を果たすためにある程度の厚さを有する必要があるが工具で硬質回路基板を加工する過程で、常に穴壁と接触してしまうため、スパイラル面１２の硬質コーティング２全体の摩耗が生じてしまう。また寿命について、工具を複数回研磨して繰り返し使用し、その加工穴数が多く、寿命が長い必要があり、研磨後も十分なコーティングの厚さを確保するため、工具前端の硬質コーティング２の厚さＨ１が工具後端（相対）の硬質コーティング２よりも薄い厚さＨ２構造として設計することで、新しい工具と研磨後のコーティングの両方が十分な厚さを保たせることができ、このような新しい工具及び研磨後のコーティング工具の加工性を一致に保持させ、加工される製品の穴径の一貫性も良好となる。
【００３３】
具体的に硬質コーティング２の表面摩擦係数は、０．２５〜０．３５であり、好ましくは硬質コーティング２の表面摩擦係数が０．２８〜０．３２である。本実施例において、硬質コーティング２の表面摩擦係数は、０．３０である。
【００３４】
具体的に、Ｄ２とＤ１との間の値は、０．００１〜０．０８０ｍｍの範囲であり、好ましくはＤ２とＤ１との間の差が０．０１〜０．０６０ｍｍの範囲又は０．０２〜０．０５ｍｍである。
【００３５】
具体的に、ボディ１０は、ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金で作られる。
【００３６】
本実施例において、ボディ１０の軸方向に沿い、ボディ１０の先端部から離れたＬ３部位（ボディ１０側面の前縁部）の硬質コーティング２の厚さは、４マイクロメートルである。
【００３７】
具体的にボディ１０の軸方向に沿ったスパイラル面１２の長さ（すなわち、Ｌ４の長さ）は、４ｍｍ未満であってもよく、好ましくは、ボディ１０の軸方向に沿ったスパイラル面１２の長さが３ｍｍ未満であってもよい。本実施例において、ボディ１０の軸方向に沿ったスパイラル面１２の長さは、２ｍｍ未満である。
【００３８】
本実施例において、ボディ１０軸方向に沿ったスパイラル面１２の長さは、０．７ｍｍ又は０．５ｍｍである。
【００３９】
本実施例において、ボディ１０外周方向に沿ったスパイラル面１２の全長は、ボディ１０の円周の長さの１０％である。
【００４０】
本実施例において、Ｄ１〜Ｄ２は、０．０１８ｍｍである。
【００４１】
本実施例において、硬質コーティング２の最小厚さは、４マイクロメートルであり、Ｈ２／Ｈ１が１．１である。
【００４２】
具体的な応用において、ボディ１０の表面に一層の超硬質コーティングを堆積させることもでき、前記超硬質コーティングは、Ｃ元素からなる四面体のアモルファスカーボンフィルムであり得る。
【００４３】
本発明は、上記硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具を製造するための工具製造方法をさらに提供し、前記工具製造方法が
ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金を製造する工程と、
超硬合金でボディ１０を加工する工程と、
砥石による溝加工方法により、ボディ１０にボディ１０の先端部から軸方向に沿った長さは、Ｌ１である切屑排出溝１１を形成する工程と、
ボディ１０の軸方向に沿った長さは、Ｌ４であるスパイラル面１２をボディ１０の外周に形成する工程（Ｌ４は、Ｌ１よりも小さい）と、
ボディ１０の先端部から離れたＬ３部位にある硬質コーティング２の厚さとボディ１０の先端部から離れたＬ２部位にある硬質コーティング２の厚さとの比は、１以上１．５以下である硬質コーティング２をスパイラル面１２に堆積する工程と、
ボディ１０の全表面に前記硬質コーティング２よりも硬度の高い一層の超硬質コーティング６を堆積させる工程と、
を含む。
【００４４】
本発明は、スパイラル面１２にコーティング材（複合コーティング材）を堆積させて硬質コーティング２を形成し、工具外周方向の摩擦力を大幅に低減し、工具の表面仕上げに影響を与えず、工具の切屑排出性能を確保する。Ｄ２＜Ｄ１であるため、工具の前端が切削に関与し、プリント回路基板に加工する穴径がＤ１であり、スパイラル面１２以外の部位（Ｌ５区間）におけるボディ１０の外径Ｄ２より大きく、工具の後端と穴壁の摩耗を防ぎ、工具の加工過程で、スパイラル面１２のみがプリント回路基板の穴壁に接触し；スパイラル面１２の軸方向長さと円周長さを調整することにより、スパイラル面１２と加工対象となるプリント回路基板の穴壁の接触面積を最適化し、表面摩擦力を減らし、穴壁の品質を向上させることができる。本発明により製造された複合コーティング工具は、一般的なＦＲ−４、ハロゲンフリー、ＨＴＧ基板材料などのプリント回路基板を加工する時に、外径の摩耗を減らし、折損率も減らし、マイクロドリルの寿命を少なくとも２〜４倍延ばすことができ、同時に穴あけの品質を保証でき、加工効率を大幅にアップし、生産コストを削減できる。ボディ１０の表面（ボディの刃部先端面、切屑排出溝等の全表面及び硬質コーティング２の表面を含む）に超硬質コーティング６を堆積させ、前記超硬質コーティング６は、Ｃ（炭素）元素からなる四面体のアモルファスカーボンフィルムである。前記超硬質コーティング６の厚さＨ３は、０．０１〜５マイクロメートルに調整可能であり、硬度が４０ＧＰａより大きく、一般的な硬質合金（ボディ）の硬度が２０ＧＰａ未満であり；同時に前記超硬質コーティング６の表面摩擦係数は、０．１未満（ボディ硬質合金基体の摩擦係数が０．７）である。すなわち、超硬質コーティング６を通じてボディ１０の表面摩擦係数を低減し、ドリルと加工対象となるプリント回路基板の摩擦力を減らし、切屑排出性が飛躍的に向上し、工具の折れ込みリスクを低減することができる。
【００４５】
比較試験において、ドリル径０．１１ｍｍの一般的な工具を選択して、本実施例に係る硬質コーティングと超硬質コーティングを有する工具（以下、「本工具」という。）と比較したところ、両者の構造パラメータは一致である。軸線に沿ったスパイラル面１２の長さは０．５ｍｍが好ましく、工具外周方向に沿ったスパイラル面１２の全長は工具の円周の長さ（πｄ）の８％であり、同時にスパイラル面１２部位での外径はＤ１であり、Ｌ５の外径がＤ２で、Ｄ２＜Ｄ１となり；Ｄ１〜Ｄ２は、０．０１８ｍｍであり、硬質コーティング２の厚さが４マイクロメートルであり、Ｈ２／Ｈ１が１．１である。超硬質コーティング６の厚さは、０．２マイクロメートルである。
【００４６】
唯一の相違点は、本工具のスパイラル面１２上に硬質コーティング２が堆積され、ボディ１０上に超硬質コーティング６が堆積されることである。
【００４７】
試験条件は、下記の表に整理した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
試験結果
１、一般的な工具、本工具の折り込み比較
【００５０】
【表２】
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【００５１】
２、外径の比較
一般的な工具、本工具で４０００穴を加工した後、スパイラル面１２の外径Ｄ１の比較から一般的な工具の外径が著しく小さくなり、本工具の外径の変化が比較小さいことが判明した。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
１、一般的な工具、本工具で加工された穴壁の品質比較
【００５４】
【表４】
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【００５５】
試験結果：図５に示すように、一般的な工具及び本工具は上記加工条件に従い２６００００穴を加工した後、一般的な工具のスパイラル面１２は、ひどく摩耗し；図４に示すように、本工具のスパイラル面１２はわずかに摩耗した。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本工具は、何度も研磨した後、多くの穴数を加工した後でも、より良い穴壁の品質を維持でき、寿命が一般的な工具よりもはるかに長く、生産効率のアップ及び生産コストの削減に役立ち、かつ超硬質コーティング６を通じてボディ１０の表面摩擦係数を低減し、ドリルと加工対象となるプリント回路基板の摩擦力を減らし、切屑排出性が飛躍的に向上し、工具の折れ込みリスクを低減できることが分かる。
【００５７】
上記は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の精神および原理の範囲内で行われる修正、均等範囲内の置換又は改善などは、本発明の保護範囲に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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