(57)【要約】【課題】プリント配線用基板の加工が最近益々微細化しており、加工用の工具であるドリル、ルータおよびエンドミルは益々細径化している。この様な技術トレンドの中で、工具の早期折損事故が多発し、これを解消できる新たな工具が求められている。【解決手段】ドリル、ルータおよびエンドミルの表層に、摩擦係数の小な二硫化タングステンの極薄な被膜を被膜する事により、乾式切削加工中の工具の切歯部の温度上昇が防止でき、工具寿命が向上できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦係数が0.１以下の被膜材料を最表層に被膜した事を特徴とするプリント配線基板加工用のドリル、ルーターおよびエンドミル。
【請求項２】
請求項１で、被膜材料が二硫化タングステンである事を特徴とするプリント配線基板加工用のドリル、ルーターおよびエンドミル。
【請求項３】
請求項２で被膜厚さが1μm以下である事を特徴とするプリント配線基板加工用のドリル、ルーターおよびエンドミル。
【請求項４】
請求項１で被膜を形成する母材が超硬、金属系の炭化物または炭窒化物を被膜した超硬、
セラミックスまたは、活性金属の炭化物または炭窒化物被膜したセラミックスのいずれかである事を特徴とするプリント配線基板加工用のドリル、ルーターおよびエンドミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な方法で製造したプリント配線基板を加工する為のドリル、ルーターおよびエンドミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超硬製のドリル、ルーターおよびエンドミルを用いた乾式切削加工によりプリント配線基板の微細な形状加工が行われている。最近では、高機能化し超小型化されたデバイスが基板に搭載されるとともに基板自体が小型化してきているので、これらの加工用工具が極小径となりかつ工具の回転数は１分当たり10数万回転に達している。特に極細タイプのドリルでは15万RPMを超えている。
【０００３】
最近の技術トレンドにもとづくニーズから、これらの工具にかかる負荷はますます過酷になってきている。このような厳しい切削加工の条件下での工具の寿命は、加工コストを支配する大きな要素となり、工具の寿命向上が強く求められている。
【０００４】
工具の寿命を向上させるための各種の改善が行われている。工具の母材である超硬に被膜材料を被膜する事が工具寿命の向上に最も効果があるので、この方法が一般的に活用されている。被膜される材料としては、活性金属の炭化物、窒化物および炭窒化物である。
これらの被膜は母材となる超硬よりも硬度が高いのが特徴である。
【０００５】
加工条件は益々厳しさを増し、併せて工具の寿命向上に対する要望が過酷となり、従来の被膜では十分ではないと言う課題が最近明確化されてきた。
【特許文献１．】特許番号：692072
【非特許文献１．】二硫化タングステン（MICROSURFACE 社  ２００３年刊）
【非特許文献２．】日本潤滑剤株式会社ホームページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超硬製のドリル、ルーターおよびエンドミルを用い、乾式の全自動切削加工により、プリント配線用基板は加工されている。最近では、基板に搭載される集積デバイスが高機能化、小型化され、基板の加工がさらに微細にかつ緻密になってきている。併せて生産性向上を目的に、工具の回転数および送り等が高速化し、現状の工具が極めて短命となり、工業生産上大きな課題になっている。これらの超硬工具に被膜を施す事により寿命の向上が図られ既に実用化されその効果には見るべきものがあるが、さらなる改善が強く要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
工具短命化の原因は
１.加工条件の苛酷化により、加工により発生する摩擦熱がより高温化している。
２.昇温と冷却との熱サイクルが工具に加わる事により、被膜層と母材との熱膨張係数が異なるので、被膜層と母材との境界の接合部が疲労破壊し、被膜層が剥離する。
３.摩擦熱の高温化により、接合部の破壊による被膜層の剥離が短時間で発生する。
である。
【０００８】
一方、回転速度および送り速度等の切削条件（垂直抗力）および隣接する材料の比熱がともに一定の場合には、発生する摩擦熱は動的摩擦係数に比例する事、いいかえると、動的摩擦係数が大きければ、発生する摩擦熱は大きく，摩擦係数が小ならば摩擦熱は小である事は物理現象として良く知られている。
【０００９】
摩擦係数が極端に小な被膜を可能な範囲で薄く被膜したドリルを用いれば、プリント配線基板の乾式切削加工中におけるドリル等切削工具の切歯部の極度な温度上昇を防ぐ事ができる。
【００１０】
現存する被膜材料で、二硫化タングステン（WS2）は摩擦係数が0.04以下と極めて小であるとともに、昇温によっても変化が少である。この二硫化タングステンをドリル、ルーターおよびエンドミルに被膜する事により乾式切削加工中に、昇温が極度に低くなる事を実証できた。その効果により工具寿命の向上が著しい事も立証できた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により製造した、ドリル、ルーターおよびエンドミルを用いる事により、乾式で高速切削を行うプリント配線用基板加工業界における生産性の向上に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１μｍ 以下好ましくは0.3〜0.5μｍ の厚さの二硫化タングステン被膜を直接母材である超硬またはセラミックスの表面に直接形成するかまたは母材である超硬またはセラミックス既に形成された金属の炭化物または炭窒化の表面に形成した直径が0.3mm以下のプリント配線基板加工用のドリル、ルーターおよびエンドミル。
【実施例１】
【００１３】
各種の集積回路で構成された電子部品は小型化緻密化が益々進み、これらを搭載するプリント配線用基板には更なる微細な緻密な加工が求められている。
【００１４】
この様な技術トレンドの中で、基板切削加工用の工具は超微細化している。公表されている最も細径なドリルを実施例に用いた。髪の毛ほどの直径のドリルはその扱いに細心の注意を要するばかりでなく、その寿命に至るまでに折損破壊する場合が多い。（表１）に実施例に用いた外径50ミクロンのストレートドリルの主な仕様を示した。
【００１５】
2005111589.tif 000002
【００１６】
このドリルをそのままで、ドリリングテストに供するとともに、本発明で提案する二硫化タングステン微粉末を特殊な方法で被膜してその効果を明確にした。また、既に公知となっているTi(CN)をPVD法により被膜したドリルについても評価した。
【００１７】
ドリルの回転数160,000 RPMで行った結果を（表２）に示した。
【００１８】
2005111589.tif 000003
【実施例２】
【００１９】
実施例１と同じ仕様のドリルを用い、加工機の主軸回転数を200,000 RPMとして評価した結果を（表３）に示した。
【００２０】
2005111589.tif 000004
【００２１】
（表２）および（表３）における、ドリルが折損するまでに孔あけ出来る個数（寿命個数、Ｎ）の比をＮ比として纏めて（表４）に示した。なお、記号は（表２）および（表３）と同一とした。
【００２２】
被膜処理を行わないドリルの寿命をＮ比＝１とし、被膜したドリルの被膜による寿命向上
効果を同様にＮ比として表示した。
【００２３】
2005111589.tif 000005
【００２４】
二硫化タングステンを被膜したドリル(W-1〜4)のＮ比は３倍以上になっている。既に実用化されているTi(CN)被膜ドリルに比較しても二硫化タングステン被膜効果は著しく大きい。
【００２５】
ここで得られた二硫化タングステン被膜によるドリルの寿命向上効果は、プリント配線基板の形状加工用の工具である、ルータおよびエンドミルにも同様に認められている。
【００２６】
工作機主軸の回転数が極めて大、いいかえると摩擦速度が大の場合には、いわゆる従来のトライポロジー現象を超えたメッカニズムの想定が必要な事は言うまでもないが、少なくとも次の事実から二硫化タングステン被膜効果は説明できよう。
【００２７】
物理定数として測定された平均的摩擦係数は、超硬では1.0、Ti(CN)では0.7,二硫化タングステンでは 0.04 がそれぞれ報告されている。
【００２８】
二硫化タングステンの摩擦係数の小な事が工具の向上に効果を発揮している。言い換えると最表層に二硫化タングステン被膜を形成する事により得られる効果あるので、その母材は特定化する必要はないが以下の母材で効果的である。
１．超硬。現用されている最もポピュラーなケースである。
２．活性金属の炭化物または炭窒化物で被膜された超硬。
３．既に実用化が始められている工具用セラミックス。
４．活性金属の炭化物または炭窒化物で被膜された工具用セラミックス。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
プリント配線用基板加工用工具で、ルータおよびエンドミルに対してもドリルと同様に適用して、効果を発揮できる。本発明の工具の活用によりプリント配線用基板加工の緻密化が容易となるとともに加工速度の高速化による生産性の向上できるので、電子工業界の発展に大きく貢献できる。