CN101987373A - 钻孔工具用非晶碳被膜及钻孔工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供钻孔工具用非晶碳被膜和钻孔工具，该钻孔工具用非晶碳被膜是使耐折损性提高且可价廉地成膜的实用性极其优异的钻孔工具用非晶碳被膜。上述钻孔工具用非晶碳被膜是形成在基材上的钻孔工具用非晶碳被膜，利用波长532nm的激光进行拉曼散射光谱分析时，拉曼位移1330cm-1～1360cm-1附近的峰强度ID和拉曼位移1530cm-1～1560cm-1附近的峰强度IG的比ID/IG的值随非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将该ID/IG在圆周方向的最大值设为(ID/IG)max、最小值设为(ID/IG)min时，(ID/IG)min＜0.4且1＜(ID/IG)max/(ID/IG)min＜2的关系成立。

Description

钻孔工具用非晶碳被膜及钻孔工具
技术领域
本发明涉及非晶碳被膜及钻孔工具，该非晶碳被膜被覆于对电子电路基板等非铁系被切削材料进行钻孔加工等时使用的钻孔工具上。
背景技术
以往，使用TiN、TiCN、TiAlN等作为被覆于金属切削用工具上的硬质耐磨损被膜。
特别是，以专利文献1、2为代表的TiAlN系被膜是通过在TiN中添加Al来使硬度和耐热性得到改良的，因此，由于耐磨损性良好，而广泛用作用于对包括淬硬钢在内的钢铁材料进行加工的钻孔工具用硬质被膜。
此外，最近，非晶碳被膜作为面向铝合金以及钛、镁、铜等非铁系被切削材料的具有耐磨损性和耐熔敷性的被膜而得到实用化，通过被覆于钻头、立铣刀、刀尖更换型切削刀头等切削工具上而得到使用。
专利文献1：日本特开昭62-56565号公报
专利文献2：日本特开平2-194159号公报
发明内容
然而，电子电路基板(印刷电路基板)是由玻璃纤维、树脂、铜箔等构成的一种复合结构材料，在电路的制造工序其被实施很多的钻孔加工(drilling)。近年来的电子电路基板随着电气特性的提高难以钻孔的材料(难切削材料)逐渐变多，并且随着电路密度的提高，需求直径尺寸更小的钻头。
因此，近年来，特别是在利用了直径在0.25mm以下的小径钻头的钻孔中存在提高耐折损性的课题。
于是，本发明人通过将TiN、TiCN、TiAlN等多种氮化物系陶瓷被膜被覆在钻头上来尝试对电子电路基板进行钻孔，但对于无涂覆的钻头，不能确认到耐折损性提高的效果。
另一方面，在电子电路基板的钻孔中，尽管被覆有非晶碳被膜的钻头相对于无涂覆的钻头能够确认到耐折损性的提高，但不能说一定充分，比起以往的非晶碳被膜还存在进一步提高耐折损性的余地。
此外，以往的非晶碳被膜有必要在钻头外周部的圆周方向恒定膜厚，为了在钻头外周部的圆周方向均匀地进行成膜，例如，如图1所示，使用电弧离子镀方式的成膜装置，在该成膜装置中，在涂布室21的左右设置向该涂布室21发射材料的碳蒸发源22和金属蒸发源23，在涂布室21内具有公转台26(公转台26具有多个钻头设置用盘形夹具24，该盘形夹具24穿孔设置有钻柄设置用孔25)，利用公转台26使盘形夹具24公转(a)的同时，使盘形夹具24自转(b)，进一步使盘形夹具24上的钻头各自自转(c)，进行成膜。图中，符号27为真空排气单元。
然而，在这种情况下，有必要在各盘形夹具24的钻柄设置用孔25的附近设置用于使钻头自转的钻头自转机构，因此必须较宽地设定钻柄设置用孔25的间隔，只能在盘形夹具24的半径方向仅配置一列钻头。因此，在成膜装置中一次可设置的钻头的个数少，结果存在被覆有非晶碳被膜的钻头的价格变高的问题。
本发明人对非晶碳被膜成膜时的钻头姿势、被膜的拉曼散射光谱分析值以及被膜厚度进行了研究，结果得到了通过控制这些值以使这些值在钻头外周部的圆周方向存在偏差就能够解决上述问题这一认识，完成了本发明，因此本发明提供在电子电路基板等非铁系被切削材料的钻孔中耐折损性得到提高且可价廉地成膜的实用性极其优异的钻孔工具用非晶碳被膜和钻孔工具。
下面对本发明的要点进行说明。
本发明第1方案涉及一种钻孔工具用非晶碳被膜，该钻孔工具用非晶碳被膜是形成在基材上的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜利用波长532nm的激光进行拉曼散射光谱分析时，拉曼位移1330cm-1～1360cm-1附近的峰强度ID和拉曼位移1530cm-1～1560cm-1附近的峰强度IG之比ID/IG的值随该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将ID/IG在圆周方向的最大值设为(ID/IG)max、最小值设为(ID/IG)min时，下述关系式(1)和(2)成立。
式(1)：(ID/IG)min＜0.4
式(2)：1＜(ID/IG)max/(ID/IG)min＜2
此外，本发明的第2方案涉及第1方案所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜的被膜厚度随该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将该被膜厚度在圆周方向的最大值设为hmax、最小值设为hmin时，下述关系式(3)和(4)成立。
式(3)：100nm≤hmax≤1000nm
式(4)：0.3≤hmin/hmax≤0.9
此外，本发明的第3方案涉及第2方案所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的ID/IG的值为最小的位置和被膜厚度为最大的位置的角度偏差为±90度以内。
此外，本发明的第4方案涉及第1～3方案任一项所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的金属或半金属构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述金属或半金属由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素构成。
此外，本发明的第5方案涉及第1～3方案任一项所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的化合物构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述化合物是选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上的元素形成的。
此外，本发明的第6方案涉及一种钻孔工具，其特征在于，其被覆有第1～5方案任一项所述的钻孔工具用非晶碳被膜。
此外，本发明的第7方案涉及第6方案所述的钻孔工具，其特征在于，钻孔工具的直径为0.01mm～0.25mm。
此外，本发明的第8方案涉及第6、7方案任一项所述的钻孔工具，其特征在于，在工具前端部未附着上述非晶碳被膜。
此外，本发明的第9方案涉及第8方案所述的钻孔工具，其特征在于，基材是由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合材料构成的超硬合金制基材，该超硬合金的WC粒子的平均粒径为0.1μm～2μm，Co含量以重量％计为5％～15％。
此外，本发明的第10方案涉及第9方案所述的钻孔工具，其特征在于，被切削材料为电子电路基板或半导体封装基板。
本发明具有如上构成，因此成为在电子电路基板等非铁系被切削材料的钻孔中耐折损性得到提高且可价廉地成膜的实用性极其优异的钻孔工具用非晶碳被膜及钻孔工具。
附图说明
图1是对以往的成膜方法进行说明的概略说明图。
图2是本实施例的概略说明侧面图。
图3是对本实施例的成膜方法进行说明的概略说明图。
具体实施方式
下面简单地对本发明的优选的实施方式进行说明并给出本发明的作用。
利用形成有非晶碳被膜的钻孔工具，对例如电子电路基板等非铁系被切削材料进行钻孔加工，所述非晶碳被膜的ID/IG的值随着该被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，并且(ID/IG)min＜0.4且1＜(ID/IG)max/(ID/IG)min＜2的关系成立。
此时，上述关系成立的非晶碳被膜与以往的非晶碳膜(以往的非晶碳膜在工具外周部的圆周方向膜厚和ID/IG恒定)相比，钻孔工具的耐折损性得到提高(参考后述的实施例)，即使是小径的钻孔工具，对电子电路基板等难切削材料也能良好地实施钻孔加工。
此外，由于使ID/IG的值随非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，因此如果能不使工具自身自转而成膜，则仅此就能够使用简易构成的成膜装置来价廉地成膜。
因此，本发明形成与以往的非晶碳被膜相比能使工具的耐折损性得到提高且能价廉地成膜的非晶碳被膜。
实施例
下面基于图2～3对本发明的具体的实施例进行说明。
本实施例是在基材上形成了非晶碳被膜的钻孔工具，该非晶碳被膜是如下的非晶碳被膜：利用波长532nm的激光进行拉曼散射光谱分析时，拉曼位移1330cm-1～1360cm-1附近的峰强度ID和拉曼位移1530cm-1～1560cm-1附近的峰强度IG的比ID/IG的值随被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将该ID/IG在圆周方向的最大值设为(ID/IG)max、最小值设为(ID/IG)min时，(ID/IG)min＜0.4且1＜(ID/IG)max/(ID/IG)min＜2的关系成立。
如图2所示，该钻孔工具1(钻头)是由形成有切屑排出槽12的主体部2和柄部3构成的一般的形状，至少在主体部2的切屑排出槽12和外周部13形成有非晶碳被膜。
此外，作为本实施例的钻孔工具1的基材，采用由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合材料构成的超硬合金制基材，并且该超硬合金的WC粒子的平均粒径为0.1m～2μm，Co含量以重量％计为5％～15％。此外，本实施例是工具直径(主体部2的直径)为0.01mm～0.25mm、被用于电子电路基板或半导体封装基板的钻孔加工的钻孔工具。
此外，本实施例的非晶碳被膜的被膜厚度随被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，并构成为，将该被膜厚度在圆周方向的最大值设为hmax、最小值设为hmin时，100nm≤hmax≤1000nm且0.3≤hmin/hmax≤0.9的关系成立。此外，被设定成该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向ID/IG的值为最小的位置和被膜厚度为最大的位置的角度偏差在±90度以内。
此外，本实施例中，非晶碳被膜紧邻基材而形成在基材上，但例如也可以采用在基材上紧邻基材形成下层被膜层(底膜)，在该下层被膜层上形成上述非晶碳被膜的构成，其中所述下层被膜层由下述的金属或半金属构成且膜厚为200nm以下，所述金属或半金属由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素构成。此外，作为下层被膜层不限于上述构成，也可以采用由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上的元素形成的化合物构成的下层被膜层。
下面，进一步说明本实施例。
首先，对非晶碳被膜和拉曼散射光谱分析进行说明。拉曼散射光谱分析法是作为非晶碳被膜的评价法而被经常使用的方法，选取组合了在1330cm-1～1360cm-1附近具有中心频率的D带和在1530cm-1～1560cm-1附近具有中心频率的G带的光谱波形。假设该光谱波形的D峰和G峰这二个具有高斯分布的峰形重叠，此时的各峰强度ID和IG的比ID/IG的值经常被用作非晶碳被膜的评价值(参考文献，例如，大竹等：DLC的应用技术(DLCの応用技術)，CMC出版，(2007)24)。
本发明人在各种成膜条件下将非晶碳被膜被覆于钻头，使用该钻头对电子电路基板实施钻孔实验，结果发现，ID/IG的值越小，钻头的耐折损性越高。此外，还发现在成膜时与碳离子的入射方向相垂直地配置钻头时，若固定钻头而成膜，则仅在钻头外周部的碳离子入射侧形成非晶碳被膜，但此时的ID/IG的值小于使钻头自转而成膜时的ID/IG的值。但是，使用通过固定钻头而进行了成膜的钻头对电子电路基板钻孔，结果可能是因为在碳离子入射相反侧的钻头外周部上没有形成被膜，所以与通过使钻头自转而进行了成膜的钻头相比耐折损性差。
图1给出在实验中使用的成膜装置的示意图。实验中使用电弧离子镀方式的成膜装置，但也可以使用溅射方式或激光烧蚀方式等的PVD(物理气相沉积)成膜装置。成膜装置由涂布室21、碳蒸发源22、金属蒸发源23、真空排气单元27构成，具备Ar轰击功能。碳离子从碳蒸发源22向涂布室21发射。钻头设置于钻头设置用盘形夹具24上。
在盘形夹具24上穿孔设置有用于插入钻头柄的钻柄设置用孔25，以柄在下侧的方式将钻头插入该钻柄设置用孔25中。盘形夹具24组装在公转台26上。该成膜装置通常是，为了使钻头外周部的圆周方向的膜厚均匀，在成膜时利用公转台26使盘形夹具24公转(a)，并且使盘形夹具24自转(b)，进一步使钻头自身自转(c)的成膜装置。
此处，本发明人如图3所示解除了图1中的钻头自身的自转(c)，也就是说，仅进行盘形夹具8的公转(a)和自转(b)的运动，将钻柄设置用孔9距离盘形夹具8的中心的半径位置进行各种改变来进行成膜实验。在这种情况下，钻头到图3的A位置附近时，钻头外周部的碳蒸发源侧形成非晶碳被膜。钻头又到B位置附近时，在A位置附近形成了非晶碳被膜的钻头外周部的相反侧面朝向碳蒸发源侧，在该面形成非晶碳被膜。此外，图3中符号5为涂布室，6为碳蒸发源，7为金属蒸发源，10为公转台，11为真空排气单元，这些的构成与图1中的相同。
在这种情况下，在钻头外周部的圆周方向整个面形成非晶碳被膜，但A位置和B位置的附着量不同，因此在圆周方向形成膜厚分布。
实验结果发现，利用使盘形夹具8公转和自转而不使钻头自身自转的上述方法(本发明)进行了成膜的钻头的ID/IG的值随着膜在钻头外周部的圆周方向的位置的不同而不同，其最小值(ID/IG)min比使钻头自身自转(以往方法)的情况下得到的ID/IG的值小，其最大值(ID/IG)max比使钻头自身自转的情况下得到的ID/IG的值大(参考表1)。并且还可知，通过改变钻柄设置用孔9距离盘形夹具8的中心的半径位置，(ID/IG)max/(ID/IG)min的值也发生变化。并且，通过将钻头的(ID/IG)max/(ID/IG)min的值进行各种改变，来对电子电路基板进行钻孔实验，结果发现，通过将(ID/IG)max/(ID/IG)min的值控制在预定范围，与使钻头自身旋转而进行了成膜的情况相比能提高耐折损性。
具体地说，若(ID/IG)max/(ID/IG)min的值变得过大，则(ID/IG)max的值会变大，从而钻头的耐折损性降低，因此优选(ID/IG)max/(ID/IG)min的值为大于1且小于2。此外，若(ID/IG)min的值过大，则钻头的耐折损性降低，因此优选(ID/IG)min的值小于0.4。
在如图1所示的使钻头设置用盘形夹具24公转并自转、还使钻头自身自转的以往的方法中，为了使钻头自身自转，必须在钻柄设置用孔25的附近设置复杂的机构，因此必须较宽地设定钻柄设置用孔25的间隔，而且在钻头设置用盘形夹具24的半径方向仅能配置一列。其结果具有如下问题：可设置在成膜装置中的钻头的个数变少、被覆钻头的成本变高。
从此方面考虑，本发明不需要钻头自身的自转，因此如图3所示，在钻头设置用盘形夹具8中不需要复杂的机构，从而能使钻柄设置用孔9的间隔变窄，进一步能够在(ID/IG)max/(ID/IG)min的值满足上述值的范围在钻头设置用盘形夹具8的半径方向配置多列，从而与以往相比能显著增加能设置于成膜装置中的钻头个数。
下面，对钻头外周部的圆周方向的膜厚分布进行说明。在使钻头设置用盘形夹具公转自转并进一步使钻头自身自转的以往方法中，钻头外周部的圆周方向的膜厚是均匀的。在本发明中，尽管具有ID/IG的值随着膜在钻头外周部的圆周方向的位置的不同而不均一这一特征，但是，通过加厚ID/IG的值变小的部分的膜厚、减薄ID/IG的值变大的部分的膜厚，能够增强(ID/IG)min的影响度、减弱(ID/IG)max的影响度，结果能提高钻头的耐折损性。通过解除成膜时的钻头自身的自转，使钻头外周部的圆周方向的膜厚分布变得不均一，通过改变钻柄设置用孔距离钻头设置用盘形夹具中心的半径位置，钻头外周部的圆周方向的膜厚分布也发生变化。
将圆周方向的最大被膜厚度设为hmax、最小被膜厚度设为hmin时，若hmin/hmax的值过大，则不能增强(ID/IG)min的影响度，另一方面，若hmin/hmax的值过小，则最小被膜厚度hmin变得过薄，非晶碳被膜的效果变小，因此优选hmin/hmax的值为0.3～0.9。此外，若hmax的值过大，则被膜应力变大，与基材的密合性降低，另一方面，若hmax的值过小，则非晶碳被膜的效果变低，因此hmax的值优选为100nm～1000nm。此外，若在钻头外周部的圆周方向ID/IG的值为最小的位置和被膜厚度为最大的位置的角度偏差过大，则不能增强(ID/IG)min的影响度，因此优选ID/IG的值为最小的位置和被膜厚度为最大的位置的角度偏差在±90度以内。
下面，对基材与非晶碳被膜的密合性进行说明。在进行非晶碳被膜的成膜之前利用Ar轰击来清洁基材表面，由此能确保基材与非晶碳被膜的密合性。但是，为了对电子电路基板等难切削材料进行没有被膜剥離的稳定的钻孔，优选进一步提高基材与非晶碳被膜的密合性。将由选自Ti、Cr、Ta等元素周期表的IVB、VB、VIB族元素和Si中的一种或二种以上的元素构成的金属或半金属在基材上并紧邻基材成膜来作为底膜，在其上形成非晶碳被膜，由此能进一步提高基材与非晶碳被膜的密合性。此外，还可以将由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上元素形成的化合物在基材上并紧邻基材成膜来作为底膜。
底膜是以提高基材与非晶碳被膜的密合性的目的形成的，因此太厚也没有意义，优选为200nm以下的膜厚。
本发明人在使用被覆有非晶碳被膜的钻头进行钻孔实验的过程中，发现钻头前端部4的被膜被除去的情况和没有被除去的情况中两者的耐折损性几乎没有差异。可以认为，这是因为，非晶碳被膜具有降低钻头与孔内壁的摩擦的效果和提高切屑的排出性的效果，这些效果是提高钻头的耐折损性的主要原因。通常，钻头是通过实施再磨削而得以再利用的。也就是说，若某种程度地使用了钻头，则通过磨削将前端部附近的磨损的部分除去而形成新的刀尖，来得以再利用。被覆有本发明的非晶碳被膜的钻头也通过再磨削而得以再利用，但也可以在钻头的前端部不附着非晶碳被膜。
本发明的非晶碳被膜是面向非铁系被切削材料用途的钻头而发明的，但作为其基材，优选由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合材料构成的超硬合金，这是因为，这种超硬合金为硬度和韧性平衡的材料。若WC粒子的平均粒径过小，则WC粒子很难均匀分散在结合材料中，容易引起超硬合金的抗折力降低。另一方面，若WC粒子过大，则超硬合金的硬度降低。此外，若Co含量过少，则超硬合金的抗折力降低，相反若Co含量过多，则超硬合金的硬度降低。因此，优选将WC粒子的平均粒径为0.1μm～2μm，Co含量以重量％计为5％～15％的超硬合金作为基材。
本实施例具有如上构成，因此对于被覆有非晶碳被膜(至少在钻头的外周部和槽部被覆有该非晶碳被膜)的钻头，通过使ID/IG的值在钻头外周部的圆周方向不均一，能够提高钻头的耐折损性，而且能价廉地制造。
对证明本实施例的效果的实验例进行说明。
使用图1、3的电弧离子镀装置作为成膜装置，在成膜装置内安装作为金属蒸发源的Ti、作为碳蒸发源的石墨，此外，将Ar气作为轰击用气体导入到成膜装置内，根据需要将N2气作为反应气体导入到成膜装置内，在作为成膜基材的超硬合金制钻头(直径0.1mm，槽长1.5mm，全长38mm，柄径3.175mm)上进行预定的被膜的成膜。将以往例和实施例这二种钻头设置用盘形夹具安装在公转台上，从而利用使钻头自身自转的方式(工具自转方式：以往方式)和解除钻头的自转并在钻头外周部的圆周方向使ID/IG的值不均一的方式(工具姿势控制方式：本实施例方式)这二种方式能够同时成膜。
在成膜装置上设置钻头，排气直到真空度为0.02Pa以下。最初利用Ar轰击来清洁钻头表面，然后进行非晶碳被膜的成膜。此外，根据需要在Ar轰击后进行Ti或TiN的成膜，在其上成膜非晶碳被膜。在Ti和TiN的成膜中，以电孤电流90A、偏压-50V的条件成膜。在TiN的成膜中将N2气导入成膜装置内，以气压1Pa的条件成膜。在非晶碳被膜的成膜时，以电孤电流30A～60A、偏压-30V～-100V、基材温度100℃以下的条件，在钻头上成膜，使得钻头外周部的平均膜厚为350nm～400nm。
使用被覆了预定的被膜的钻头，以下面的切削条件进行钻孔试验，测定钻头直到折损的hit数(折损寿命)。即，被切削材料为电子电路基板(BT HL832HS两面带有12μm铜箔板厚0.1mm×4张重叠)，以200,000min-1的转速旋转直径0.1mm的钻头，进给速度为2.2m/min，无切削液(干式)进行试验。表1给出钻孔试验的结果。在表中记载了本发明的实施例(工具姿势控制方式)，同时记载了以往的无涂覆钻头以及本发明的范围之外的以往例(工具自转方式)的结果作为比较例。
从表1的实验结果可以确认，与无涂覆钻头相比，被覆有非晶碳被膜的钻头的折损寿命变得格外长，与以往例(工具自转方式)相比，实施例(工具姿势控制方式)稍微存在离散，但折损寿命变长数％～数十％。此外，表1中，No.9、10的底膜(下层被膜层)的膜厚不是实测值而是目标值，“非晶碳膜的膜厚”为“底膜的膜厚+非晶碳膜的膜厚”。
表1
Figure G2010100021423D00111

Claims (15)

1.一种钻孔工具用非晶碳被膜，该钻孔工具用非晶碳被膜是形成在基材上的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜利用波长532nm的激光进行拉曼散射光谱分析时，拉曼位移1330cm-1～1360cm-1附近的峰强度ID和拉曼位移1530cm-1～1560cm-1附近的峰强度IG之比ID/IG的值随该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将该ID/IG在圆周方向的最大值设为(ID/IG)max、最小值设为(ID/IG)min时，下述关系式(1)和式(2)成立，
式(1)：(ID/IG)min＜0.4
式(2)：1＜(ID/IG)max/(ID/IG)min＜2。
2.如权利要求1所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜的被膜厚度随该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的位置的不同而不同，将该被膜厚度在圆周方向的最大值设为hmax、最小值设为hmin时，下述关系式(3)和式(4)成立，
式(3)：100nm≤hmax≤1000nm
式(4)：0.3≤hmin年/hmax≤0.9。
3.如权利要求2所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜在工具外周部的圆周方向的ID/IG的值为最小的位置和在工具外周部的圆周方向的被膜厚度为最大的位置的角度偏差为±90度以内。
4.如权利要求1所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的金属或半金属构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述金属或半金属由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素构成。
5.如权利要求2所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的金属或半金属构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述金属或半金属由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素构成。
6.如权利要求3所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的金属或半金属构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述金属或半金属由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素构成。
7.如权利要求1所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的化合物构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述化合物是由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上的元素形成的。
8.如权利要求2所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的化合物构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述化合物是由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上的元素形成的。
9.如权利要求3所述的钻孔工具用非晶碳被膜，其特征在于，该非晶碳被膜形成在下层被膜层上，该下层被膜层由下述的化合物构成并以200nm以下的膜厚紧邻基材形成在基材上，所述化合物是由选自元素周期表的IVB、VB、VIB族和Si中的一种或二种以上的元素和选自氮和碳中的一种以上的元素形成的。
10.一种钻孔工具，其特征在于，该钻孔工具被覆有权利要求1～9任一项所述的钻孔工具用非晶碳被膜。
11.如权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，该钻孔工具的直径为0.01mm～0.25mm。
12.如权利要求10所述的钻孔工具，其特征在于，在工具前端部未附着所述非晶碳被膜。
13.如权利要求11所述的钻孔工具，其特征在于，在工具前端部未附着所述非晶碳被膜。
14.如权利要求13所述的钻孔工具，其特征在于，基材是由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合材料构成的超硬合金制基材，该超硬合金的WC粒子的平均粒径为0.1μm～2μm，Co含量以重量％计为5％～15％。
15.如权利要求14所述的钻孔工具，其特征在于，被切削材料为电子电路基板或半导体封装基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013141299A1 (ja) 2012-03-21 2013-09-26 三菱瓦斯化学株式会社 ドリル孔あけ用エントリーシート及びドリル孔あけ方法
JP5896345B2 (ja) 2012-03-27 2016-03-30 三菱瓦斯化学株式会社 ドリル孔あけ用エントリーシート
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CN115110628A (zh) * 2022-07-22 2022-09-27 中电建路桥集团有限公司 一种城市建成区内涝防治专用清淤装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW394800B (en) * 1995-01-17 2000-06-21 Qqc Inc Surface modification and/or fabrication techniques
CN1276531C (zh) * 1998-05-21 2006-09-20 三星电管株式会社 锂二次电池用的负极活性材料和用该料的锂二次电池
US6881475B2 (en) * 2001-06-13 2005-04-19 Sumitomo Electric Industries, Ltd Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
JP2003231203A (ja) * 2001-08-21 2003-08-19 Toshiba Corp 炭素膜被覆部材
EP1748091A4 (en) * 2004-04-19 2012-11-28 Nat Inst Of Advanced Ind Scien CARBON FILM
KR100829759B1 (ko) * 2007-04-04 2008-05-15 삼성에스디아이 주식회사 카바이드 유도 탄소를 이용한 카본나노튜브 혼성체, 이를포함하는 전자 방출원 및 상기 전자 방출원을 구비한 전자방출 소자

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