JP2020069571A - 穴明け工具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工具先端と被削材との導電性を確保すると共に、ノンコートドリルに比べ加工穴品質の低下を抑制できる穴明け工具及びその製造方法を提供する。【解決手段】超硬合金製の工具基材にコーティング膜５が被覆されて成る工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝２が設けられ、前記切り屑排出溝２と先端逃げ面３との交差稜線部に一若しくは複数の切れ刃４が設けられた穴明け工具であって、前記工具本体１の先端には前記コーティング膜５がなく前記工具基材が露出する露出部６が設けられ、前記切れ刃４の工具外周側所定範囲には前記コーティング膜５が被覆されている。【選択図】図４

Description

本発明は、穴明け工具及びその製造方法に関するものである。

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、高放熱化および高剛性化が求められている。そこで、これらを実現するために、ＰＣＢの構成材であるＧＦＲＰ（ガラス繊維強化樹脂）の有機樹脂材料に充填される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。

しかしながら、ＰＣＢの無機フィラー量やガラス繊維量が増加すると、ＰＣＢの穴明けに用いられるドリル（ＰＣＢドリル）の切れ刃が摩耗し易くなる。ドリルの切れ刃が摩耗すると、穴位置精度の悪化、内壁壁面の粗度の悪化及びＰＣＢドリルの折損の発生等が生じる。

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、種々のコーティング膜が被覆されている（特許文献１等参照。）。

ところで、ＰＣＢの穴明けに用いられる加工機（ＮＣボール盤）には、ＰＣＢドリル先端とＰＣＢ表面の銅箔層との接触を電気的に検知（電気的導通を検知）することで、ドリル先端とＰＣＢ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基にして穴明け深さを制御する機能を有するものがある。また、前記電気的導通を検知できない場合に、ドリル先端が折損していると判断する、折損の検出を行う機能を有するものもある。

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導電性が低いものがあり、このような皮膜がコーティングされたＰＣＢドリルは、ノンコートドリルに比べ電流が流れ難いため、ＰＣＢドリル先端とＰＣＢ表面の銅箔層との電気的導通が検知できない場合がある。

この場合、前記穴明け深さの制御が良好に行えず、加工深さ（ＰＣＢ表面からの距離）を精度良く管理できなくなったり、加工機がドリルに折損が生じていると誤判断し、穴明け加工が中断したりすることがある。

なお、例えば、特許文献２には、多結晶ダイヤモンド皮膜にボロンを添加することでダイヤモンド皮膜に導電性を持たせ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基材である超硬合金との密着性が悪化することが知られている（特許文献３参照）。

特表２００９−５４４４８１号公報 特開２００６−１５２４２４号公報 国際公開第２０１３／１０５３４８号

本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、工具本体の先端にコーティング膜がなく工具基材が露出する部分を設けると共に、切れ刃の外周側所定範囲にはコーティング膜が被覆されるように構成することで、工具先端と被削材との導電性を確保すると共に、ノンコートドリルに比べ加工穴品質の低下を抑制できる極めて実用的な穴明け工具及びその製造方法を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

超硬合金製の工具基材にコーティング膜５が被覆されて成る工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝２が設けられ、前記切り屑排出溝２と先端逃げ面３との交差稜線部に一若しくは複数の切れ刃４が設けられた穴明け工具であって、前記工具本体１の先端には前記コーティング膜５がなく前記工具基材が露出する露出部６が設けられ、前記切れ刃４の工具外周側所定範囲には前記コーティング膜５が被覆されていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１記載の穴明け工具において、前記露出部６は、前記先端逃げ面３に隣接して設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面３は複数設けられ、前記複数の先端逃げ面３間に前記露出部６が設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面３は複数設けられ、この先端逃げ面３は第一逃げ面３ａと該第一逃げ面３ａの工具回転方向後方側に設けられる第二逃げ面３ｂとを含み、前記第一逃げ面３ａ及び前記第二逃げ面３ｂは工具回転中心Ｏを挟んで一対ずつ設けられており、前記露出部６は、前記第一逃げ面３ａ同士の間、前記第二逃げ面３ｂ同士の間、若しくは、前記第一逃げ面３ａ及び前記第二逃げ面３ｂ間のいずれかに設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記露出部６は前記工具本体１の最先端に設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記コーティング膜５はダイヤモンド皮膜であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端視において、工具回転中心Ｏが前記露出部６に存在し、この露出部６の外縁と工具回転中心Ｏとの最短距離Ｓが１．５μｍ以上となるように設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜７いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具側面視において前記露出部６が工具外周側から工具回転中心側に向かって上り傾斜するように設けられていることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項８記載の穴明け工具において、前記露出部６と工具回転軸Ａとがなす角度（傾斜角度θ）は８７．５°以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜９いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記切り屑排出溝２及び前記切れ刃４が設けられる刃部の直径Ｄが０．０５ｍｍ以上３．１７５ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具に係るものである。

また、請求項１〜１０いずれか１項に記載の穴明け工具の製造方法であって、前記工具基材に前記コーティング膜５を被覆した後、前記先端逃げ面３の一部の前記コーティング膜５を除去することで前記露出部６を形成することを特徴とする穴明け工具の製造方法に係るものである。

また、請求項１１記載の穴明け工具の製造方法において、前記先端逃げ面３の一部の前記コーティング膜５を除去する際、前記コーティング膜５と共に前記工具基材の一部を除去することを特徴とする穴明け工具の製造方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、工具先端と被削材との導電性を確保すると共に、ノンコートドリルに比べ加工穴品質の低下を抑制できる極めて実用的な穴明け工具及びその製造方法となる。

本実施例の六面図である。 ストレート形状の工具本体の先端部の拡大概略説明図である（（ａ）は図１の左側面図、（ｂ）は図１の正面図、（ｃ）は図１の平面図に相当。以下図３〜５、１１〜１６において同様。）。 アンダーカット形状の工具本体の先端部の拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である（（ｄ）は（ａ）の四角枠内における中心付近の拡大概略説明断面図であって、（ｂ）と同方向から見たものである。）。 本実施例の露出部を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 露出部の一構成例を説明する拡大概略説明図である。 レーザによるコーティング膜の除去を説明する概略説明図である。 砥石によるコーティング膜の除去を説明する概略説明図である。 工具先端の外観写真である。 工具先端の外観写真である。 工具先端の外観写真である。 工具先端の外観写真である。 図５の新たなチゼルエッジと平行な方向Ｘから見た概略側面図である。 実験条件及び実験結果を示す表である。

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。

ＰＣＢ等の表面に導電層を有する被削材に穴明け加工を行う際、被削材の表面に工具の先端を当接させると、露出部６を被削材に直接接触させることができる。従って、導電性の低いコーティング膜５で工具基材を被覆した場合でも、工具基材と被削材とを良好に通電させることが可能となり、両者の接触を電気的に検知できる（両者の電気的導通を検知できる。）。

また、少なくとも切れ刃４の外周側所定範囲にはコーティング膜５が被覆されているから、ノンコートドリルに比べ、加工穴品質の低下を抑制できる。

即ち、本発明によれば、工具の先端に、加工穴品質を確保するため導電性の低いコーティング膜５が被覆されていても、工具の先端がＰＣＢ等の被削材（の導電層）と当接した位置を穴明け基準位置として穴明け深さ制御を良好に行うことができる。また、工具基材と被削材との通電不良によって生じる、工具の折損の誤検知を防止でき、この誤検知に起因する穴明け加工の中断も防止できることになる。

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。

本実施例は、超硬合金製の工具基材にコーティング膜５が被覆されて成る工具本体１の外周に、工具先端から基端側に向かう一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝２が設けられ、前記切り屑排出溝２と先端逃げ面３との交差稜線部に一若しくは複数の切れ刃４が設けられた穴明け工具であって、前記工具本体１の先端には前記コーティング膜５がなく前記工具基材が露出する露出部６が設けられ、前記切れ刃４の工具外周側所定範囲には前記コーティング膜５が被覆されており、この穴明け工具の先端を被削材の表面に当接させた際、前記露出部６が前記被削材に接触するように構成されているものである。

各部を具体的に説明する。

本実施例は、表面に銅箔層（導電層）を有するＰＣＢに穴明け加工するために用いられるＰＣＢドリルである。具体的には、刃部を有する工具本体１（ボデー部）と、シャンク部10と、工具本体１及びシャンク部10を連設する連設部11とを有するソリッドドリルである。前記工具本体１は超硬合金製の工具基材にコーティング膜５が被覆されて構成されている。また、シャンク部10と連設部11とは超硬合金製（導電性材料）である。前記連設部11の直径は前記工具本体１の基端側ほど段階的若しくは連続的に径大となるように設定されている。図１は本実施例の六面図である。なお、連設部11は前記工具の刃部の直径Ｄやシャンク部10の直径に基づいて適宜設定すれば良く、例えば前記工具本体１の刃部の直径Ｄが前記シャンク部10の直径と同一の場合や前記シャンク部10の直径よりも大きい場合は、前記連設部11を設けなくても良い。

また、シャンク部10および連設部11はその全部若しくは一部が超硬合金に限らずステンレス鋼など他の導電性材料で形成され、溶接などにより工具本体１を含む超硬合金に連設された構成としても良い。

前記工具本体１の刃部の直径Ｄ（最大径）は０．０５ｍｍ以上３．１７５ｍｍ以下に設定され、前記シャンク部10の直径は１．７ｍｍ以上３．１７５ｍｍ以下に設定される。刃部の直径Ｄが０．０５ｍｍ未満では穴明け加工時の切削抵抗及び工具本体１の撓みの影響により、工具本体１での折損が発生する恐れがあるためである。本実施例では刃部の直径Ｄが０．４５ｍｍ、シャンク部10の直径が３．１７５ｍｍのものを採用している。

また、工具本体１は、工具本体１の先端側から基端側にかけて直径が一定若しくは徐々に僅かに径小となる所謂ストレート形状としても良いし、また、工具本体１の先端側から基端側に向けて直径が一定若しくは徐々に僅かに径小となる形状であって、且つ、基端側で一段径小となるような所謂アンダーカット形状としても良い。なお、前述の、基端側で一段径小となる部分（アンダーカット部分）がなく、工具本体１の先端側から基端側にかけて工具本体１の直径が徐々に僅かに径小となる所謂バックテーパ状のものも、工具本体１の回転時の外周輪郭線が直線状となることから、前記ストレート形状の分類に含まれるものとする。

図２は、ストレート形状の穴明け工具、図３はアンダーカット形状の穴明け工具の露出部６が形成される前の工具本体１の先端部の拡大図である。図中符号12は、外周面に設けられるクリアランスである。クリアランス12は、アンダーカット形状の場合には切り屑排出溝２の先端部のみに形成され、ストレート形状の場合には切り屑排出溝２の後端付近まで形成されることが一般的である。なお、クリアランスを設けない構成としても良い。

本実施例は図３のようなアンダーカット形状を採用し、刃部の先端部の径大部分の外周面が加工穴内壁に接触するマージン部14となるように設定している。

工具本体１の刃部の外周には、切り屑排出溝２が２条設けられている。各切り屑排出溝２と工具先端（刃部の先端部）の先端逃げ面３との交差稜線部に夫々切れ刃４（計２つ）が設けられている。なお、切り屑排出溝２及び切れ刃４の数は２つずつに限らず、適宜設定できる。本実施例において、先端逃げ面３は、工具基材の所定角度で傾斜する先端面にコーティング膜５を設けて形成される。

コーティング膜５は、少なくとも工具基材の先端から前記マージン部14の後端まで設けられる。本実施例においては、工具基材の先端から連設部11の後端まで完全に（露出部６を除き）コーティング膜５が被覆された構成としている。なお、コーティング膜の符号（５）は工具先端のコーティング膜の断面部分のみに付した。

一つの先端逃げ面３は、工具回転軸Ａに対して所定角度で傾斜する第一逃げ面３ａと該第一逃げ面３ａの工具回転方向後方側に設けられ該第一逃げ面３ａとは異なる角度で傾斜する第二逃げ面３ｂとで構成されている。また、切れ刃４は各先端逃げ面３の第一逃げ面３ａと各切り屑排出溝２の工具回転方向前方側を向くすくい面との交差稜線部に設けられている。

先端逃げ面３（第一逃げ面３ａ及び第二逃げ面３ｂ）は、工具回転中心Ｏを挟んで一対ずつ設けられており、これら一対の先端逃げ面３（第一逃げ面３ａ及び第二逃げ面３ｂ）の交差稜線がチゼルエッジを成し、このチゼルエッジの中心部分（工具回転中心Ｏ近傍部分）がチゼル部Ｔ（最も工具先端側に突出し、穴明け加工の際に最初に被削材に接触する部分。）に設定されている。

具体的には、本実施例の工具本体１は、工具先端に第一逃げ面３ａと第二逃げ面３ｂとから成る先端逃げ面３が２つ、計４つの逃げ面が設けられる所謂４面逃げドリル形状であり、第一逃げ面３ａと該第一逃げ面３ａの工具回転方向後方側の第二逃げ面３ｂとの交差稜線（境界稜線）と、第一逃げ面３ａと該第一逃げ面３ａの工具回転方向前方側の第二逃げ面３ｂとの交差稜線（チゼルエッジ）との交点部分がチゼル部Ｔ（チゼルポイント）に設定されている。

なお、前記４面逃げドリル形状ではなく、単一の逃げ面で構成される先端逃げ面３が一対設けられる所謂２面逃げドリル形状の場合は、これら一対の先端逃げ面３の交差稜線が工具回転軸Ａと直交するチゼルエッジを成してチゼル部Ｔに設定される。

露出部６は、工具本体１の最先端に設けられる（図４〜図１４参照。図６〜図１０では工具本体１の先端部の（ａ）工具先端面（図１の左側面図に相当する部分）及び（ｂ）図１の正面図に相当する部分のみ記載。）。具体的には、露出部６は先端逃げ面３の一部のコーティング膜５を除去して工具基材の表面を露出することで形成されるものであり、先端逃げ面３に隣接して設けられる。

本実施例においては、露出部６は、少なくとも前記チゼル部Ｔのコーティング膜５を除去することで形成される。

具体的には、露出部６は、工具本体１の前記チゼル部Ｔを含む前記チゼル部Ｔの近傍部、即ち、前記第一逃げ面３ａ若しくは前記第二逃げ面３ｂを構成する工具基材の表面（先端面）、または、前記切れ刃４を構成する工具基材の表面の一部を露出させることで設けられる。従って、前記露出部６は、前記第一逃げ面３ａ同士の間、前記第二逃げ面３ｂ同士の間、若しくは、前記第一逃げ面３ａ及び前記第二逃げ面３ｂ間に設けられる。

この際、露出部６と切れ刃４の工具回転方向前方側に位置する切り屑排出溝２とが交差する場合は（コーティング膜５の除去範囲が切れ刃４に至る場合、即ち、少なくとも後述する露出部６の周囲のコーティング膜５の断面露出部分が切れ刃４に至る場合は）、少なくとも当該切れ刃４の工具外周側所定範囲にはコーティング膜５が残存するように露出部６を設ける範囲を設定する。具体的には、当該切れ刃４の工具外周側に僅かでもコーティング膜５が残存すれば良いが、好ましくは、工具先端視において、切れ刃４の工具回転方向前方側に位置する切り屑排出溝２と交差する露出部６において、この露出部６の外縁（即ち、露出部６とコーティング膜５（コーティング膜５の断面）との境界線）と当該切れ刃４の工具外周端との最短距離Ｕが刃部の直径Ｄの１０％以上となる範囲にコーティング膜５が残るように露出部６を設ける（図４，５参照）。露出部６が広い程、露出部６と被削材との接触（通電）は良好に行われるため、露出部６を可及的に広くしつつ、コーティング膜５の存在により工具基材の摩耗抑制効果を維持すると共に、切削性能を維持してノンコートドリルに比べ加工穴品質の低下を抑制するためである。

従って、工具本体１の刃部の先端部には、露出部６を設けた部分を除き、コーティング膜５が設けられる。

具体的には、本実施例の露出部６は、一般的なコーティングドリルと同様に工具基材の先端から連設部11の後端までコーティング膜５を設けた後、工具本体１の先端の一部のコーティング膜５を除去することで形成される（詳細な形成方法については後述する。）。コーティング膜５を除去すると、図４等に図示したように、露出部６の周囲にコーティング膜５の断面が露出する。図中符号９は、工具本体１の工具基材表面にコーティング膜５を被覆する際に形成される導電性を有する中間層（密着層）である。

本実施例においては、工具基材の表面である基材露出面７と前記中間層９の断面とで露出部６が構成される。

具体的には、本実施例においてはコーティング膜５の密着性を高めるため、工具本体１の工具基材、即ち導電性材料である超硬合金の表面に対して改質処理を施して改質処理層を設け、その上にコーティング膜５を被覆している。この改質処理層が中間層９であって、この中間層９は元々の超硬合金が有する導電性を著しく悪化することなく導電性を有したままである（即ち、中間層９は工具基材の一部である。）。また、上記に限らず、工具本体１の工具基材表面に、導電性の低いコーティング膜５とは異なる導電性を有する導電性コーティング膜を中間層９として被覆し、その上にコーティング膜５を被覆しても良い（この場合も、本実施例では上記同様に中間層９は工具基材の一部として扱う。）。

また、工具本体１の先端の一部のコーティング膜５を除去する際、工具基材の表面である基材露出面７を設けず、前記中間層９のみを露出させた露出部６を構成しても良い。

なお、工具本体１の工具基材とコーティング膜５との密着性に問題が無い場合、この中間層９は必ずしも設ける必要は無い（この場合、基材露出面７が露出部６となる。）。

なお、４面逃げドリル形状に限らず、単一の逃げ面で構成される先端逃げ面３が一対設けられる所謂２面逃げドリル形状としても良い。この場合にも、露出部６は、工具本体１の最先端に設けられる（図１５，１６参照）。

本実施例のコーティング膜５はダイヤモンド皮膜である。具体的には多結晶ダイヤモンド皮膜であり、密着性を高めるため、工具基材の表面（超硬合金の表面）に存在するＣｏ（コバルト）の含有量を少なくする所謂脱Ｃｏ処理を施して改質処理層（中間層９）が形成される。このコーティング膜５の膜厚は、３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。好ましくは４μｍ以上１４μｍ以下である。コーティング膜自体が非常に耐摩耗性に優れたものであっても、被削材が高硬度であるような場合には、コーティング膜５が薄過ぎると早期に摩滅するおそれがある。また、コーティング膜５が厚過ぎるとコーティング膜５の内部応力の影響により剥離が生じたり、切れ刃４に厚い膜が存在することで刃物角が鈍くなり切れ味が低下する。

なお、ダイヤモンド皮膜に限らず、他のコーティング膜５を採用しても良い。

露出部６の形状は、被削材表面との接触面積を確保できる形状であれば、どのような平面若しくは曲面としても良い。本実施例の露出部６は平坦面である。

また、本実施例では、工具先端視において、工具回転中心Ｏが前記露出部６に存在し、この露出部６の外縁、即ち、露出部６と前記コーティング膜５との境界線と工具回転中心Ｏとの最短距離Ｓが１．５μｍ以上となるように設けられている（図４，５参照）。最短距離Ｓが１．５μｍ未満であると工具先端で露出する導電性を有する領域が小さ過ぎ、加工時の溶着等により、被削材との正常な電気的導通が阻害される可能性があるためである。

なお、前記露出部６と前記コーティング膜５との境界線とは、前記中間層９が存在する場合は「工具先端視において中間層９とコーティング膜５との境界線」を指し、前記中間層９が存在しない場合は「工具先端視において工具本体１の工具基材とコーティング膜５との境界線」を指す。

また、露出部６は、図２３に図示したように、工具側面視において工具外周側から工具回転中心側に向かって工具先端側に突出する（上り傾斜する）ように設けられている。具体的には、前記露出部６（基材露出面７）と工具回転軸Ａとがなす傾斜角度θが８７．５°以下となるように設けられている。なお、露出部６が曲面の場合には、工具側面視における当該曲面の稜線（例えば円錐面の母線に相当する部分）の傾斜角度θを８７．５°以下とする。

露出部６の形成方法について詳述する。

露出部６は、工具本体１のコーティング膜５の一部を除去することで形成することができる。例えば研削砥石による研削加工等の機械的方法やレーザのような高エネルギー光照射による除去加工等の光学的方法により、任意の箇所のコーティング膜５を除去できる。

本実施例においては、コーティング膜５と共に、工具本体１の前記境界稜線若しくは前記チゼルエッジを含む、先端逃げ面の一部若しくは全部または切れ刃の一部を構成する工具基材の表面を除去する。この除去により形成される露出部６の傾斜角度θは、工具回転軸Ａと直交する角度（９０°）とすることもできるし、上述の角度範囲で適宜設定することもできる。露出部６の傾斜角度θを適宜設定することで、食い付き性等を改善することもできる。また、露出部６同士の交差稜線若しくは交点を、除去加工前の工具本体１に現れているチゼル部Ｔに替えてコーティング膜５が設けられていない新たなチゼル部Ｎ（新たなチゼルエッジ若しくは新たなチゼルポイント）とすることもできる。

例えば、最も簡単な方法としては、コーティング膜５を除去する際、前記露出部６が工具本体１の工具回転軸Ａと直交する平坦面となるように（除去面が平坦面となるように）、工具先端に工具回転軸Ａと直交する方向からレーザ照射装置20によりレーザ21を照射したり（図１７）、砥石22を当てたりすることで（図１８）、コーティング膜５及び工具基材の表面を除去する方法がある。

この場合、前記露出部６は、図４に図示したような工具最先端に位置する先端平坦面８（加工時に被削材に接触する平坦面）に設けられることになる。即ち、露出部６（基材露出面７および中間層９の断面）とコーティング膜５の断面とが略面一な一つの平坦面となり、基材露出面７と中間層９の断面とコーティング膜５の断面とが段差なく並設される一つの先端平坦面８となる。

具体的には、図４は、上述の前記露出部６が工具本体１の工具回転軸Ａと直交する先端平坦面８に含まれるように、コーティング膜５及び工具基材の一部を除去した例（フラットタイプ）である。この場合、加工が容易である反面、工具本体１の工具基材または中間層９を露出させるためコーティング皮膜５の膜厚に応じた面（コーティング皮膜５の断面）が形成されるため、工具先端に形成される平坦面の総面積が大きくなり、工具の食い付き性が悪化したり、スラスト抵抗が増大し工具性能が悪化する場合がある。

そこで、本実施例では、前記露出部６を、工具回転軸Ａと直交する面でなく、工具本体１の前記チゼルエッジと略平行に形成される面とするように傾斜角度θを設定し、前記各チゼルエッジ（及びその近傍部）を、前記露出部６と前記コーティング膜５の断面とが略面一な一つの平坦面（基材露出面７と中間層９の断面とコーティング膜５の断面とが段差なく並設される一つの平坦傾斜面）として現出するように除去することで形成している。

具体的には、図５に図示したように、工具本体１の前記チゼルエッジと略平行な前記露出部６とするように該露出部６と工具回転軸Ａとがなす傾斜角度θを設定し該チゼルエッジ（コーティング膜５及び工具基材の表面）を除去し、第一逃げ面３ａと第二逃げ面３ｂとの間に形成された露出部６（第一逃げ面３ａと工具回転方向前方側の第二逃げ面３ｂとに隣接して設けられた露出部６）を含む前記平坦傾斜面同士の交差稜線を新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）としている。この場合、露出部６同士が成す角度は加工前の工具本体１の先端角より鈍角となる。なお、図５（ａ）において、除去加工をする前の前記チゼルエッジを破線Ｐで図示している。図４（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）および図１１（ａ）〜図１４（ａ）についても同様である。

なお、図６は前記平坦傾斜面をチゼルエッジと略平行ではなく該チゼルエッジと工具回転軸Ａとがなす角度より小さい傾斜角度θで設けた（鋭角に設けた）例であり、図７は前記平坦傾斜面をチゼルエッジと工具回転軸Ａとがなす角度より大きい傾斜角度θで設けた（鈍角に設けた）例である。いずれも図５の例と同様に新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）が形成される例である。

また、前記露出部６を含む前記平坦傾斜面を、工具本体１の前記境界稜線と略平行に形成される面とするように、前記境界稜線（及びその近傍部）を除去することで形成しても良い。

図８は、上述の前記境界稜線と略平行な前記平坦傾斜面とするように該境界稜線を除去し、前記第一逃げ面３ａと第二逃げ面３ｂとの間に形成された露出部６（第一逃げ面３ａと工具回転方向後方側の第二逃げ面３ｂとに隣接して設けられた露出部６）を含む前記平坦傾斜面同士の交差稜線を新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）とした例である。この場合、露出部６同士が成す角度は加工前の工具本体１の先端角より鋭角となる。なお、図８（ａ）において、除去加工をする前の前記境界稜線を破線Ｑで図示している。図９（ａ）〜図１３（ａ）についても同様である。

なお、図９は前記平坦傾斜面を境界稜線と平行ではなく該境界稜線と工具回転軸Ａとがなす角度より小さい傾斜角度θで設けた（鋭角に設けた）例であり、図１０は前記平坦傾斜面を境界稜線と工具回転軸Ａとがなす角度より大きい傾斜角度θで設けた（鈍角に設けた）例である。いずれも図８の例と同様に新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）が形成される例である。

図１１は、図８の例と同様に、境界稜線と略平行な前記平坦傾斜面を形成した例であるが、切れ刃４近傍を除き第一逃げ面３ａ及び第二逃げ面３ｂの大部分のコーティング膜５及び工具基材の表面を除去した例である。

また、図１２に図示したように、第二逃げ面３ｂに沿う角度で第二逃げ面３ｂの略全面のコーティング膜５及び工具基材の表面と第一逃げ面３ａの一部のコーティング膜５及び工具基材の表面を除去することで、前記露出部６を含む前記平坦傾斜面を、第二逃げ面３ｂに沿う角度で第一逃げ面３ａ側にまで拡張した構成としても良い。この場合、切削に直接的に関与しない第二逃げ面３ｂ側に主に露出部６を設けることで、第一逃げ面３ａ（切れ刃４）にコーティング膜５を多く残すことができるため、切れ刃４全体の耐摩耗性を維持することができる。

また、図１３に図示したように、切れ刃４の外周側（コーナー部）近傍を除き第一逃げ面３ａの大部分のコーティング膜５及び工具基材の表面と第二逃げ面３ｂの一部のコーティング膜５及び工具基材の表面を、第一逃げ面３ａにも第二逃げ面３ｂにも平行でない両者の中間的な角度で除去することで、前記平坦傾斜面を設ける構成としても良い。この場合、切れ刃４の大部分のコーティング膜５を一部除去することで、即ち、切れ刃４の大部分がコーティング膜５の断面とすくい面との交差稜線となることで切れ刃４が鋭利となり、切味が向上する可能性がある。

図１１〜図１３のいずれの例も、新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）が形成される例である。

また、図１４に図示したように中心が新たなチゼルポイント（新たなチゼル部Ｎ）を形成するように４つの前記平坦傾斜面を除去加工前の先端逃げ面３（第一逃げ面３ａ、第二逃げ面３ｂ）とは異なる角度で工具回転中心Ｏの周囲位置に設ける構成としても良い。

上述の方法で、工具最先端のチゼル部Ｔ、第一逃げ面３ａの一部、または、第二逃げ面３ｂの一部若しくは全面のコーティング膜５等を除去して露出部６を設けることができる。

なお、上述のように一度工具基材に設けたコーティング膜５を除去するのではなく、工具基材へのコーティング処理時に、露出部６を設けたい部分にマスキングをし、当該部分にコーティング膜５が形成されないようにすることで露出部６を設けても良い。この場合、前記新たなチゼル部Ｎを形成できない点以外は、上述のコーティング膜５を除去する場合と同様に露出部６を設けることができる。

また、２面逃げドリル形状の場合、工具本体１の前記チゼルエッジと工具回転軸Ａとが直交していることから、図１５に図示したように、前記露出部６が工具本体１の工具回転軸Ａと直交する先端平坦面８に含まれるように（前記チゼルエッジと略平行となるように）、コーティング膜５及び工具基材の一部を除去しても良いし、図１６に図示したように、前記露出部６を前記チゼルエッジと略平行ではなく、この露出部６と工具回転軸Ａとがなす傾斜角度θを、前記チゼルエッジと工具回転軸Ａとがなす角度より小さい角度に設定して該チゼルエッジ（及びその近傍部）を除去し、この先端逃げ面３間に設けられる露出部６（前記傾斜平坦面）同士の交差稜線を新たなチゼルエッジ（新たなチゼル部Ｎ）としても良い。図１５の場合、加工が容易である反面、工具本体１の工具基材または中間層９を露出させるためコーティング皮膜５の膜厚に応じた面（コーティング皮膜５の断面）が形成されるため、工具先端に形成される平坦面の総面積が大きくなり、工具の食い付き性が悪化したり、スラスト抵抗が増大し工具性能が悪化する場合がある。また、図１６の場合、元の２面形状よりもチゼルエッジを短くでき、食い付き性を向上させることができる。

なお、図１５（ａ）と図１６（ａ）において、除去加工をする前の前記チゼルエッジを破線Ｐで図示している。

露出部６を設けた工具は、その先端が、中心側から、工具基材の基材露出面７、工具基材の導電性を有する中間層９の断面及びコーティング膜５の断面が順に現れる他のドリルにはない特異な外観を呈する。図１９は図４の、図２０は図５の、図２１は図１４の構成において、砥石によりコーティング膜５（及び工具基材の表面）を除去した場合の先端の外観写真である。また、図２２は図５の構成において、レーザによりコーティング膜５（及び工具基材の表面）を除去した場合の先端の外観写真である。

本実施例は上述のように構成したから、ＰＣＢ等の表面に導電層を含む被削材に穴明け加工を行う際、被削材の表面に工具の先端を当接させると、露出部６を被削材に直接接触させることができる。従って、導電性の低いコーティング膜５で工具基材を被覆した場合でも、工具基材と被削材とを良好に通電させることが可能となり、両者の接触を電気的に検知できる（両者の電気的導通を検知できる。）。

また、少なくとも切れ刃４の外周側所定範囲にはコーティング膜５が被覆されているから、ノンコートドリルに比べ、加工穴品質の低下を抑制できる。

即ち、本実施例によれば、工具の先端に、加工穴品質を確保するため導電性の低いコーティング膜５が被覆されていても、工具の先端がＰＣＢ等の被削材（の導電層）と当接した位置を穴明け基準位置として穴明け深さ制御を良好に行うことができる。また、工具基材と被削材との通電不良によって生じる、工具の折損の誤検知を防止でき、この誤検知に起因する穴明け加工の中断も防止できることになる。

よって、本実施例は、工具先端と被削材との導電性を確保すると共に、ノンコートドリルに比べ加工穴品質の低下を抑制できる極めて実用的なものとなる。

本実施例の効果を裏付ける実験例について図２４に基づいて説明する。

［加工条件］
・２枚刃（４面逃げ）でアンダーカットを有する刃部直径０．４５ｍｍ、溝長５．５ｍｍのドリルに、膜厚が１０μｍとなるように多結晶ダイヤモンドコーティング処理を実施した。
・加工対象のＰＣＢは、ｔ：１．０ｍｍ（６層板）、銅箔層厚：外層１８μｍ・内層３５μｍのものを４枚重ねとした。
・当て板はｔ：０．４ｍｍのベーク板（非導電性材料）とした（４枚重ね最上位基板表面のバリ抑制のために用いた。）。
・捨て板はベーク板とし、捨て板への切り込み量は０．４ｍｍとした。
・ヒット数は３０００ヒットとした。
・従来例はコーティング膜５を除去せず露出部６を設けない構成である。実験例１，２は図４に図示したように露出部６が工具回転軸Ａと直交する先端平坦面８に含まれるようにコーティング膜５を除去した構成（フラットタイプ）であり、工具先端の露出部６の大きさ（コーティング膜５と工具回転中心Ｏとの最短距離Ｓ）を夫々異ならせている。実験例３〜９は図５に図示したようにチゼルエッジに沿ってコーティング膜５を除去した構成であり、基材露出面７の工具回転軸Ａに対する傾斜角度θ若しくは工具先端の露出部６の大きさ（露出部６の外縁と工具回転中心Ｏとの最短距離Ｓ）を夫々異ならせている。

以上の条件で加工を行い、以下の点を測定し評価した。
・穴位置精度：プログラム上での狙いの位置と実際に加工した穴の位置のズレ量（４枚重ねの最下位基板裏側について評価）
・穴径拡大：当て板や基板表面でのドリルの歩みによる穴径の拡大量（４枚重ねの最上位基板表面について評価）
・銅溶着：加工した銅箔の工具先端部への溶着による全長変動量
・導電性：工具先端が当て板（非導電性ベーク板）を貫通してＰＣＢ（４枚重ねの最上位基板表面）に接触することでの導通・回路の形成可否

評価は以下の基準で行った。
・穴位置精度（ｎ＝１０ ３０００ヒットの平均＋３σ）
◎：２０μｍ以下、○：２０μｍを超え３５μｍ以下、△：３５μｍを超え５０μｍ以下、×：５０μｍを超える
・穴径拡大（ｎ＝１０ ３０００ヒットの平均）
○：刃部の直径(Ｄ)＋１０μｍ以下、△：Ｄ＋１０μｍを超えＤ＋２５μｍ以下、×：Ｄ＋２５μｍを超える
・銅溶着（ｎ＝１０）
穴明け実施前後での銅の溶着による全長の変動が、○：１μｍ以下、△：１μｍを超え５μｍ以下、×：５μｍを超える
・導電性（ｎ＝１００）
１００１ヒット目の工具先端と最上位基板表面の接触時の、穴明け機の電流検知率が、◎：１００％、○：９８％以上１００％未満、△：９５％以上９８％未満、×：９５％未満

図２４より、従来例では工具先端の工具基材（超硬合金部分）が露出していないため、導通せず、穴明け加工機による被削材表面（導電層）との接触が検知できない場合が多いのに対し、実験例では工具先端の超硬合金部分が露出することで、被削材表面（導電層）との接触を良好に検知でき、加工穴品質の低下も抑制できることが確認できた。

１ 工具本体
２ 切り屑排出溝
３ 先端逃げ面
３ａ 第一逃げ面
３ｂ 第二逃げ面
４ 切れ刃
５ コーティング膜
６ 露出部
Ａ 工具回転軸
Ｄ 刃部の直径
Ｏ 工具回転中心
Ｓ 露出部６の外縁と工具回転中心Ｏとの最短距離
θ 傾斜角度

Claims (12)

1. 超硬合金製の工具基材にコーティング膜が被覆されて成る工具本体の外周に、工具先端から基端側に向かう一若しくは複数の螺旋状の切り屑排出溝が設けられ、前記切り屑排出溝と先端逃げ面との交差稜線部に一若しくは複数の切れ刃が設けられた穴明け工具であって、前記工具本体の先端には前記コーティング膜がなく前記工具基材が露出する露出部が設けられ、前記切れ刃の工具外周側所定範囲には前記コーティング膜が被覆されていることを特徴とする穴明け工具。
2. 請求項１記載の穴明け工具において、前記露出部は、前記先端逃げ面に隣接して設けられていることを特徴とする穴明け工具。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面は複数設けられ、前記複数の先端逃げ面間に前記露出部が設けられていることを特徴とする穴明け工具。
4. 請求項１，２いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記先端逃げ面は複数設けられ、この先端逃げ面は第一逃げ面と該第一逃げ面の工具回転方向後方側に設けられる第二逃げ面とを含み、前記第一逃げ面及び前記第二逃げ面は工具回転中心を挟んで一対ずつ設けられており、前記露出部は、前記第一逃げ面同士の間、前記第二逃げ面同士の間、若しくは、前記第一逃げ面及び前記第二逃げ面間のいずれかに設けられていることを特徴とする穴明け工具。
5. 請求項１〜４いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記露出部は前記工具本体の最先端に設けられていることを特徴とする穴明け工具。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記コーティング膜はダイヤモンド皮膜であることを特徴とする穴明け工具。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具先端視において、工具回転中心が前記露出部に存在し、この露出部の外縁と工具回転中心との最短距離が１．５μｍ以上となるように設けられていることを特徴とする穴明け工具。
8. 請求項１〜７いずれか１項に記載の穴明け工具において、工具側面視において前記露出部が工具外周側から工具回転中心側に向かって上り傾斜するように設けられていることを特徴とする穴明け工具。
9. 請求項８記載の穴明け工具において、前記露出部と工具回転軸とがなす角度（傾斜角度θ）は８７．５°以下であることを特徴とする穴明け工具。
10. 請求項１〜９いずれか１項に記載の穴明け工具において、前記切り屑排出溝及び前記切れ刃が設けられる刃部の直径が０．０５ｍｍ以上３．１７５ｍｍ以下であることを特徴とする穴明け工具。
11. 請求項１〜１０いずれか１項に記載の穴明け工具の製造方法であって、前記工具基材に前記コーティング膜を被覆した後、前記先端逃げ面の一部の前記コーティング膜を除去することで前記露出部を形成することを特徴とする穴明け工具の製造方法。
12. 請求項１１記載の穴明け工具の製造方法において、前記先端逃げ面の一部の前記コーティング膜を除去する際、前記コーティング膜と共に前記工具基材の一部を除去することを特徴とする穴明け工具の製造方法。