TWI415700B - Perforated tool with amorphous carbon coating and perforation tool - Google Patents

Perforated tool with amorphous carbon coating and perforation tool Download PDF

Info

Publication number
TWI415700B
TWI415700B TW098140995A TW98140995A TWI415700B TW I415700 B TWI415700 B TW I415700B TW 098140995 A TW098140995 A TW 098140995A TW 98140995 A TW98140995 A TW 98140995A TW I415700 B TWI415700 B TW I415700B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
amorphous carbon
film
tool
lower layer
substrate
Prior art date
Application number
TW098140995A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201105442A (en
Inventor
Yukiyoshi Hoshi
Yuji Watanabe
Akira Sato
Original Assignee
Union Tool Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Tool Kk filed Critical Union Tool Kk
Publication of TW201105442A publication Critical patent/TW201105442A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI415700B publication Critical patent/TWI415700B/zh

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04Alloys based on tungsten or molybdenum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

穿孔工具用非晶質碳披膜及穿孔工具
本發明關於在電子電路基板等非鐵系被削材之穿孔加工等所使用的穿孔工具,施予披覆的非晶質碳披膜以及穿孔工具。
習知作為金屬切削工具之披覆用的硬質耐磨耗披膜係使用TiN、TiCN、TiAlN等。
特別是,以專利文獻1、2為代表的TiAlN系披膜,係於TiN添加Al將硬度與耐熱性予以改良者,基於良好之耐磨損性,而廣泛被使用於針對含有燒結鋼的鐵鋼材料進行加工的穿孔工具用硬質披膜。
另外,最近適用於鋁合金或鈦(Ti)、鎂(Mg)、銅等之非鐵系被削材,作為具有耐磨損性與耐溶著性的披膜之非晶質碳披膜亦被實用化,被覆蓋於鑽具(drill)或銑削具(end mill)、刀刃更換型切削晶片等之切削工具予以使用。
專利文獻1:特開昭62-56565號公報
專利文獻2:特開平2-194159號公報
但是,電子電路基板(印刷電路基板)係由玻璃纖維、樹脂、銅箔等構成之一種復合構造材,於電路製程中被施予多數之穿孔加工(鑽孔,drilling)。最近之電子電路基板電氣特性被提升之同時,難以鑽孔之材料(難削材料)變多。另外,伴隨電路密度之提升,被要求更細直徑尺寸之鑽具。
因此,近年來,特別是在使用直徑0.25mm以下之小徑鑽具(drill)實施的鑽孔,耐磨損性之提升成為課題。
本發明人等,嘗試將TiN、TiCN、TiAlN等各種氮化物系披膜披覆於鑽具實施電子電路基板之鑽孔,相對於無塗膜(noncoating)之鑽具無法確認耐磨損性之提升效果。
另外,在以非晶質碳披膜披覆於鑽具實施電子電路基板之鑽孔,相對於無塗膜之鑽具雖確認耐磨損性有提升效果,但未必充分,相較於習知非晶質碳披膜有更進一步提升耐磨損性之餘地。
另外,習知非晶質碳披膜,需要於鑽具外周部之圓周方向將膜厚設為一定,欲於鑽具外周部之圓周方向進行無誤差之成膜,例如如圖1所示,須使用電弧離子鍍膜方式之成膜裝置,其係在塗膜室21之左右設置朝該塗膜室21發射材料的碳蒸發源22及金屬蒸發源23,於塗膜室21內具備設有複數個鑽具設定用碟型治具24的公轉平台26,於該碟型治具24被穿設鑽柄設定(drill shank set)用孔25,藉由公轉平台26使碟型治具24公轉(a)之同時,使碟型治具24自轉(b),另外,使碟型治具24上之鑽具分別自轉(c)而進行成膜。圖中,符號27為真空排氣單元。
但是,此情況下,須於各碟型治具24之鑽柄設定用孔25附近設置使鑽具自轉之鑽具自轉機構,鑽柄設定用孔25之間隔需要取較大,鑽具於碟型治具24之半徑方向僅能配置一列。因此,一次可設定於成膜裝置的鑽具數目變少,結果,非晶質碳披膜披覆而成的鑽具之價格變高之問題存在。
本發明人等針對非晶質碳披膜成膜時之鑽具姿勢與披膜之拉曼散射分光分析值或披膜厚度加以研究,以彼等之值作為偏差附加於鑽具外周部之圓周方向予以控制,而可以解決上述問題,如此而完成本發明。亦即,本發明係提供,可以提升電子電路基板等之非鐵系被削材之穿孔中之耐磨損性,而且,以低價格進行成膜的極為實用性的穿孔工具用非晶質碳披膜及穿孔工具。
說明本發明之要旨如下。
穿孔工具用非晶質碳披膜,係形成於基板上的穿孔工具用非晶質碳披膜,其特徵為:針對該非晶質碳披膜,使用波長532nm之雷射光進行拉曼散射(Raman Scattering)分光分析時,在拉曼位移(Raman Shift)1330~1360cm-1 附近之峰值強度ID ,與拉曼位移1530~1560cm-1 附近之峰值強度IG 之比ID /IG 之值,於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,該ID /IG 於圓周方向之最大值設為(ID /IG )max 、最小值設為(ID /IG )min 時,成立以下之關係式(1)及(2),
式(1):(ID /IG )min <0.4
式(2):1<(ID /IG )max /(ID /IG )min <2。
於申請專利範圍第1項之穿孔工具用非晶質碳披膜中,該非晶質碳披膜之披膜厚度於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,該披膜厚度於圓周方向之最大值設為hmax 、最小值設為hmin 時,成立以下之關係式(3)及(4),
式(3):100nm≦hmax ≦1000nm
式(4):0.3≦hmin /hmax ≦0.9。
於申請專利範圍第2項之穿孔工具用非晶質碳披膜中,該非晶質碳披膜於工具外周部之圓周方向中之ID /IG 之值成為最小的位置與披膜厚度成為最大的位置,之間的角度偏差為±90度以內。
於申請專利範圍第1~3項中任一項之穿孔工具用非晶質碳披膜中,該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
於申請專利範圍第1~3項中任一項之穿孔工具用非晶質碳披膜中,該非晶質碳披膜係形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素,的化合物所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
穿孔工具,其特徵為:被披覆有申請專利範圍第1~9項中任一項之穿孔工具用非晶質碳披膜者。
申請專利範圍第10項之穿孔工具,直徑為0.25mm以下0.01mm以上。
於申請專利範圍第10、11項之穿孔工具中,於工具前端部未附著上述非晶質碳披膜。
於申請專利範圍第13項之穿孔工具中,基材為以WC為主成份的硬質粒子與以Co為主成份的結合材所構成的超硬合金製,該超硬合金之WC粒子之平均粒徑為0.1μm~2μm,Co之含有量為重量%之5~15%。
於申請專利範圍第14項之穿孔工具其中,被削材為電子電路基板或半導體封裝基板。
簡單說明較佳之本發明實施形態及本發明之作用。
藉由形成有非晶質碳披膜的穿孔工具,該非晶質碳披膜為,ID /IG 之值於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,(ID /IG )min <0.4,而且1<(ID /IG )max /(ID /IG )min <2之關係成立者,對例如電子電路基板等之非鐵系被削材進行穿孔加工。
此時,和習知工具外周部之圓周方向之膜厚及ID /IG 為一定的非晶質碳披膜比較,上述關係成立的非晶質碳披膜可以提升穿孔工具之耐磨損性(參照後述之實施形態),因此,即使小徑之穿孔工具亦可對電子電路基板等難削材料進行良好之穿孔加工。
另外,ID /IG 之值於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,因此工具本身無須自轉即可進行成膜,可使用該簡單構成之成膜裝置進行成膜。
因此,和習知非晶質碳披膜比較,本發明成為可以提升工具之耐磨損性,而且,可以低價格進行成膜的非晶質碳披膜。
以下參照圖2-4說明本發明之具體實施形態。
本實施形態之穿孔工具,係於基材上形成有非晶質碳披膜,該非晶質碳披膜為,使用波長532nm之雷射光進行拉曼散射(Raman Scattering)分光分析時,在拉曼位移(Raman Shift) 1330~1360cm-1 附近之峰值強度ID ,與拉曼位移1530~1560cm-1 附近之峰值強度IG 之比ID /IG 之值,於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,該ID /IG 於圓周方向之最大值設為(ID /IG )max 、最小值設為(ID /IG )min 時,(ID /IG )min <0.4,而且1<(ID /IG )max /(ID /IG )min <2之關係成立者。
該穿孔工具1(鑽具),係如圖2所示,通常之形狀係由形成有切削排出槽12的本體部2與柄部3構成,至少於本體部2之切削排出槽12及外周部13形成非晶質碳披膜。
本實施形態之穿孔工具1之基材,係採用:以WC為主成份的硬質粒子與以Co為主成份的結合材所構成的超硬合金製,該超硬合金之WC粒子之平均粒徑為0.1μm~2μm,Co之含有量為5~15重量%。另外,本實施形態中,工具直徑(本體部2之直徑)為0.25mm以下0.01mm以上,使用於電子電路基板或半導體封裝基板之穿孔加工。
另外,本實施形態之非晶質碳披膜之披膜厚度,係於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,該披膜厚度於圓周方向之最大值設為hmax 、最小值設為hmin 時,100nm≦hmax ≦1000nm,而且0.3≦hmin /hmax ≦0.9之關係成立而構成。另外,該非晶質碳披膜於工具外周部之圓周方向中ID /IG 之值成為最小的位置與披膜厚度成為最大的位置,之間的角度偏差被設為±90度以內。
又,本實施形態中,非晶質碳披膜係形成於基材正上方,但是,例如於基材正上方形成:由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬所構成,膜厚為200nm以下之下層披膜層(底層膜),於該下層披膜層之上形成上述非晶質碳披膜而構成亦可。另外,下層披膜層不限定於上述構成,亦可採用:由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素,的化合物所構成者。
以下更詳細說明本實施形態。
首先,說明非晶質碳披膜與拉曼散射分光分析。拉曼散射分光分析法,係習知非晶質碳披膜之評估法,取1330~1360cm-1 附近具有中心頻率的D頻帶與1530~1560cm-1 附近具有中心頻率的G頻帶組合而成的光譜波形。以該光譜波形假設為具有D峰值與G峰值之2個高斯分布的峰直波形之重疊時,個別之峰值強度ID 與IG 之比ID /IG 之值常被使用作為非晶質碳披膜之評估值(參考文獻,例如大竹他:DLC之應用技術,CMC出版,(2007)24)。
本發明人係在各種成膜條件下對鑽具施予非晶質碳披膜,使用該鑽具對電子電路基板實施鑽孔實驗,發現ID /IG 之值越小越能提升鑽具之耐磨損性。另外,發現成膜時和碳離子之射入方向呈正交配置鑽具時,將鑽具固定而進行成膜時,雖僅鑽具外周部之碳離子射入側被形成非晶質碳披膜,但此時之ID /IG 之值相較於鑽具自轉而成膜時之ID /IG 之值變小。然而,使用固定而進行成膜的鑽具對電子電路基板施予鑽孔時,雖然在碳離子射入之相反側的鑽具外周部未被形成披膜,但和自轉成膜之鑽具相較其耐磨損性變差。
圖1表示實驗所使用之成膜裝置之模式圖。實驗中雖使用電弧離子鍍膜方式之成膜裝置,但亦可使用濺鍍方式或雷射消融(laser ablation)方式等之PVD成膜裝置。成膜裝置,係由塗膜室21,碳蒸發源22,金屬蒸發源23,及真空排氣單元27構成,具備Ar轟擊功能。碳離子係由碳蒸發源碳蒸發源22朝塗膜室21被發射。鑽具被設定於鑽具設定用之碟型治具24。
於碟型治具24被穿射鑽柄設定用孔25用於插入鑽具之鑽柄(shank),於該鑽柄設定用孔25使鑽柄朝下插入鑽具。碟型治具24,係被組裝於公轉平台26之上。該成膜裝置,通常為使鑽具外周部之圓周方向之膜厚均勻化,於成膜時,係藉由公轉平台26使碟型治具24公轉(a)、而且自轉(b),另外,使鑽具本身自轉(c)者。
於此,本發明人等,係如圖3所示,解除圖1之鑽具本身之自轉(c),亦即,僅設為碟型治具8之公轉(a)與自轉(b)之動作,針對自碟型治具8之中心至鑽柄設定用孔9之半徑位置作各種變化而進行成膜之實驗。此情況下,鑽具來到圖3之A位置附近時,於鑽具外周部之碳蒸發源側被披覆非晶質碳披膜。另外,鑽具來到圖3之B位置附近時,於A位置附近已被披覆有非晶質碳披膜的鑽具外周部之相反側面會變為朝向碳蒸發源側,於該面被成膜非晶質碳披膜。又,圖3之符號5為塗膜室,6為碳蒸發源,7為金屬蒸發源,10為公轉平台,11為真空排氣單元,彼等係和圖1同樣之構成。
此情況下,雖於鑽具外周部之圓周方向全面被形成非晶質碳披膜,但於A位置與B位置之附著量不同,因而於圓周方向存在膜厚分布。
由實驗結果發現,使碟型治具8公轉及自轉、鑽具本身不自轉的上述方法(本發明)所成膜之鑽具,其ID /IG 之值於鑽具外周部之圓周方向位置呈現互異,其最小值(ID /IG )min 較鑽具本身自轉(習知)方法所獲得之ID /IG 之值為小,其最大值(ID /IG )max 較鑽具本身自轉方法所獲得之ID /IG 之值為大(參照圖4)。另外,藉由變化碟型治具4之中心至鑽柄設定用孔9之半徑位置,亦可以變化(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值。使鑽具之(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值作各種變化而進行對電子電路基板之鑽孔實驗結果發現,藉由將(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值控制於特定範圍,則相較於使鑽具本身旋轉而成膜之情況,可以提升耐磨損性。
具體言之為,(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值變為過大時,(ID /IG )max 之值將變大,伴隨此而導致鑽具之耐磨損性降低,因此,(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值較好是大於1小於2。另外,(ID /IG )min 之值過大時,鑽具之耐磨損性降低,因此,(ID /IG )min 之值較好是小於0.4。
如圖1所示,使鑽具設定用碟型治具24公轉及自轉、另使鑽具本身自轉的習知方法,需要使鑽具本身自轉,鑽柄設定用孔25附近必須設為複雜之機構,鑽柄設定用孔25之間隔須取較大,而且於鑽具設定用碟型治具24之半徑方向僅能配置1列。結果,能設定於成膜裝置的鑽具數目變少,披覆鑽具之價格變高為其問題。
關於此點,本發明中,鑽具本身無須自轉,因此如圖3所示,鑽柄設定用之碟型治具8無須設為複雜之機構,鑽柄設定用孔9之間隔變窄,另外,在(ID /IG )max /(ID /IG )min 之值滿足上述值之範圍內,可於鑽柄設定用之碟型治具8之半徑方向配置複數列,和習知例比較,可以大幅增加能設定於成膜裝置的鑽具數目。
以下說明鑽具外周部之圓周方向之膜厚分布。使鑽具設定用碟型治具公轉及自轉、另使鑽具本身自轉的習知方法,鑽具外周部之圓周方向之膜厚成為均勻。相對於此,本發明中,以ID /IG 之值於鑽具外周部之圓周方向之位置成為不均勻為其特徵,但是,使ID /IG 之值變小的部分之膜厚增厚,使ID /IG 之值變大部分之膜厚變薄,依此而可以強化(ID /IG )min 之影響度,弱化(ID /IG )max 之影響度,結果,可提升鑽具之耐磨損性。藉由解除成膜時鑽具本身自轉,使鑽具外周部之圓周方向之膜厚分布不均勻,藉由變化鑽具設定用碟型治具中心至鑽柄設定用孔之半徑位置,使鑽具外周部之圓周方向之膜厚分布亦呈現變化。
圓周方向之最大披膜厚度設為hmax 、最小披膜厚度設為hmin 時,hmin /hmax 之值過大時,無法強化(ID /IG )min 之影響度,另外,hmin /hmax 之值過小時,最小披膜厚度hmin 變為太小,非晶質碳披膜之效果變小,因此hmin /hmax 之值較好是設為0.3以上0.9以下。另外,hmax 之值過大時,披膜應力變大,與基材間之密接性降低,hmax 之值過小時非晶質碳披膜之效果變小,因此hmax 之值較好是設為100nm以上1000nm以下。另外,鑽具外周之於圓周方向之ID /IG 之值成為最小的位置與披膜厚度成為最大的位置,之間的角度偏差過大時,無法強化(ID /IG )min 之影響度,因此,較好是將ID /IG 之值成為最小的位置與披膜厚度成為最大的位置間的角度偏差設為±90度以內。
以下說明基材與非晶質碳披膜間之密接性。在進行非晶質碳披膜之成膜前,藉由Ar轟擊來潔淨基材表面,可以確保基材與非晶質碳披膜之密接性。但是,欲於披膜不剝離之情況下,對電子電路基板等難削材進行穩定之鑽孔時,較好是更提高基材與非晶質碳披膜間之密接性。可以將由Ti、Cr、Ta等週期表之4a、5a、6a族元素與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬,形成於基材正上方作為底層膜,而於其上形成非晶質碳披膜,如此則可以提升基材與非晶質碳披膜間之密接性。或者,將週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素的化合物,形成於基材正上方作為底層膜亦可。
底層膜之形成係為提升基材與非晶質碳披膜間之密接性,太厚則無意義,因此較好是設為200nm以下之膜厚。
本發明人在使用非晶質碳披膜鑽具進行鑽孔實驗過程中,發現除去鑽具前端部4之披膜時與不除去時兩者之耐磨損性幾乎無差異。此乃因為,於非晶質碳披膜具有減低鑽具與孔內壁之摩擦效果或提升切屑之排出性之效果,彼等效果為提升鑽具耐磨損性之主要原因。通常,鑽具被施予再度研磨、再度利用。亦即,某依程度使用鑽具之後,藉由研磨除去前端部附近之磨損部分,形成新的刀刃再度予以利用。本發明之非晶質碳披膜披覆而成的鑽具亦施予再度研磨、再度利用,但於鑽具前端部可以不附著非晶質碳披膜。
本發明之非晶質碳披膜,係為非鐵系被削材用途之鑽具使用而發明者,其基材,就獲得硬度與韌性平衡觀點而言,較好是以WC為主成份的硬質粒子與以Co為主成份的結合材所構成的超硬合金材料。WC粒子之平均粒徑太小時,WC粒子難以均勻分散於結合材中,容易降低超硬合金之抗折力。另外,WC粒子之平均粒徑太大時,會降低超硬合金之硬度。另外,Co含有量太少時,會降低超硬合金之抗折力。反之,Co含有量太多時,會降低超硬合金之硬度。因此,構成基材之超硬合金,較好是WC粒子之平均粒徑為0.1μm~2μm,Co含有量為5~15%之重量%者。
本實施形態係如上述構成,在至少於鑽具外周部及溝部被披覆有非晶質碳披膜的鑽具之中,藉由在鑽具外周部之圓周方向將ID /IG 之值設為不均勻,如此而可以提升鑽具之耐磨損性,而且可以降低成本予以製造。
以下說明佐證本實施形態之效果的實驗例。
使用圖1、3之電弧離子鍍膜裝置作為成膜裝置,於成膜裝置內安裝Ti之金屬蒸發源及石墨之碳蒸發源,另外,以Ar氣體作為轟擊用氣體,必要時以N2 氣體作為反應氣體,導入成膜裝置內,於作為成膜基材之超硬合金製鑽具(直徑0.1mm、溝長1.5mm、全長38mm、鑽柄徑3.175mm)形成特定之披膜。將習知例與實施形態之2種類之鑽具設定用碟型治具安裝於公轉平台,依據使鑽具本身自轉的方式(工具自轉方式:習知方式),與解除鑽具之自轉、於鑽具外周部之圓周方向設定ID /IG 之值成為不均勻的方式(工具姿勢控制方式:本實施形態方式)之2種方式同時進行成膜。
將鑽具設定於成膜裝置,進行排氣成為0.02Pa以下真空度。最初以Ar轟擊而潔淨鑽具表面之後,進行非晶質碳披膜之成膜。另外,必要時於Ar轟擊之後形成Ti或TiN膜,於其上形成非晶質碳披膜。於形成Ti或TiN膜之中,係於電弧電流90A,偏壓-50V條件下進行成膜。於TiN之成膜中,將N2 氣體導入成膜裝置內,於氣體壓1Pa條件下進行成膜。於非晶質碳披膜之成膜中,設定電弧電流30A~60A,偏壓-30V~-100V,基材溫度100℃以下之條件,使鑽具外周部之平均膜厚成為350~400nm而進行鑽具之成膜。
使用披覆有特定披膜的鑽具,於以下切削條件下進行鑽孔實驗,測定鑽具折損為止之鑽孔(hit)數(折損壽命)。亦即,被削材設為電子電路基板(BT HL832HS兩面附加12μm銅箔,板厚0.1mm×4片重疊),直徑0.1mm之鑽具以200000min-1 之旋轉速度旋轉,前進速度2.2m/min,無切削液(乾式)而進行試驗。鑽孔試驗結果如圖4所示,表中記載著本發明之實施形態(工具姿勢控制方式)之同時,記載作為比較例的習知之無塗膜鑽具或本發明範圍外之習知例(工具自轉方式)之結果。
由圖4之實驗結果可知,和無塗膜鑽具比較,非晶質碳披覆的鑽具之折損壽命大幅變長,和習知例(工具自轉方式)比較,實施形態(工具姿勢控制方式),雖存在稍許變動,然折損壽命增長數%~數十%。另外,圖4中,編號9、10之底層膜(下層披膜層)之膜厚並非實測值而是目標值,「非晶質碳膜之膜厚」為「底層膜之膜厚+非晶質碳膜之膜厚」。
(發明效果)
本發明,係如上述構成,因此成為可以提升電子電路基板等之非鐵系被削材之穿孔之耐磨損性,而且,可以低價格進行成膜的極為實用性的穿孔工具用非晶質碳披膜及穿孔工具。
1...穿孔工具
2...本體部
3...柄部
4...前端部
5...塗膜室
6...碳蒸發源
7...金屬蒸發源
8...碟型治具
9...鑽柄設定用孔
10...公轉平台
11...真空排氣單元
12...切削排出槽
13...外周部
21...塗膜室
22...碳蒸發源
23...金屬蒸發源
24...碟型治具
25...鑽柄設定用孔
26...公轉平台
27...真空排氣單元
圖1為習知成膜方法之說明概略圖。
圖2為本實施形態之概略說明側面圖。
圖3為本實施形態之成膜方法之說明概略圖。
圖4為實驗結果之表。
1...穿孔工具
2...本體部
3...柄部
4...前端部
12...切削排出槽
13...外周部

Claims (15)

  1. 一種穿孔工具用非晶質碳披膜,係形成於基材上的穿孔工具用非晶質碳披膜,其特徵為:上述非晶質碳披膜之披膜厚度係於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,而且針對該非晶質碳披膜,使用波長532nm之雷射光進行拉曼散射(Raman Scattering)分光分析時,在拉曼位移(Raman Shift)1330~1360cm-1 附近之峰值強度ID ,與拉曼位移1530~1560cm-1 附近之峰值強度IG 之比ID /IG 之值,於工具外周部之圓周方向位置呈現互異,該ID /IG 於圓周方向之最大值設為(ID /IG )max 、最小值設為(ID /IG )min 時,成立以下之關係式(1)及(2),式(1):(ID /IG )min <0.4 式(2):1<(ID /IG )max /(ID /IG )min <2。
  2. 如申請專利範圍第1項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中上述披膜厚度於圓周方向之最大值設為hmax 、最小值設為hmin 時,成立以下之關係式(3)及(4),式(3):100nm≦hmax ≦1000nm 式(4):0.3≦hmin /hmax ≦0.9。
  3. 如申請專利範圍第2項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜於工具外周部之圓周方向中之ID /IG 之值成為最小的位置與披膜厚度成為最大的位置,之間的角度偏差為±90度以內。
  4. 如申請專利範圍第1項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
  5. 如申請專利範圍第2項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
  6. 如申請專利範圍第3項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素形成的金屬或半金屬所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
  7. 如申請專利範圍第1項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素,的化合物所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正 上方者。
  8. 如申請專利範圍第2項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素,的化合物所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
  9. 如申請專利範圍第3項之穿孔工具用非晶質碳披膜,其中該非晶質碳披膜係被形成於下層披膜層之上,該下層披膜層為,由週期表之4a、5a、6a族與Si所選擇之1種或2種以上之元素,與由氮、碳所選擇之1種以上之元素,的化合物所構成,膜厚為200nm以下,被形成於基材正上方者。
  10. 一種穿孔工具,其特徵為:被披覆有申請專利範圍第1~9項中任一項之穿孔工具用非晶質碳披膜者。
  11. 如申請專利範圍第10項之穿孔工具,其中直徑為0.25mm以下0.01mm以上。
  12. 如申請專利範圍第10項之穿孔工具,其中於工具前端部未附著上述非晶質碳披膜。
  13. 如申請專利範圍第11項之穿孔工具,其中於工具前端部未附著上述非晶質碳披膜。
  14. 如申請專利範圍第13項之穿孔工具,其中 基材為以WC為主成份的硬質粒子與以Co為主成份的結合材所構成的超硬合金製,該超硬合金之WC粒子之平均粒徑為0.1μm~2μm,Co之含有量為重量%之5~15%。
  15. 如申請專利範圍第14項之穿孔工具,其中被削材為電子電路基板或半導體封裝基板。
TW098140995A 2009-08-03 2009-12-01 Perforated tool with amorphous carbon coating and perforation tool TWI415700B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009180503A JP4782222B2 (ja) 2009-08-03 2009-08-03 穴明け工具用非晶質炭素皮膜及び穴明け工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201105442A TW201105442A (en) 2011-02-16
TWI415700B true TWI415700B (zh) 2013-11-21

Family

ID=43744273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098140995A TWI415700B (zh) 2009-08-03 2009-12-01 Perforated tool with amorphous carbon coating and perforation tool

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP4782222B2 (zh)
KR (1) KR101173350B1 (zh)
CN (1) CN101987373B (zh)
TW (1) TWI415700B (zh)

Families Citing this family (4)

* 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
CN106132646B (zh) 2014-03-31 2019-01-22 三菱瓦斯化学株式会社 钻孔用盖板
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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1237003A (zh) * 1998-05-21 1999-12-01 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
TW394800B (en) * 1995-01-17 2000-06-21 Qqc Inc Surface modification and/or fabrication techniques
US20030049083A1 (en) * 2001-06-13 2003-03-13 Satoshi Ohtani Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
TWI280293B (en) * 2004-04-19 2007-05-01 Nat Inst Of Advanced Ind Scien Carbon film
TWI293994B (zh) * 2001-08-21 2008-03-01 Toshiba Kk
EP1977999A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-08 Samsung SDI Co., Ltd. A carbon nanotube hybrid system using carbide-derived carbon, a method of making the same, an electron emitter comprising the same, and an electron emission device comprising the electron emitter

Patent Citations (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
CN1237003A (zh) * 1998-05-21 1999-12-01 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
US20030049083A1 (en) * 2001-06-13 2003-03-13 Satoshi Ohtani Amorphous carbon coated tool and fabrication method thereof
TWI293994B (zh) * 2001-08-21 2008-03-01 Toshiba Kk
TWI280293B (en) * 2004-04-19 2007-05-01 Nat Inst Of Advanced Ind Scien Carbon film
EP1977999A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-08 Samsung SDI Co., Ltd. A carbon nanotube hybrid system using carbide-derived carbon, a method of making the same, an electron emitter comprising the same, and an electron emission device comprising the electron emitter

Also Published As

Publication number Publication date
KR101173350B1 (ko) 2012-08-10
CN101987373A (zh) 2011-03-23
JP4782222B2 (ja) 2011-09-28
KR20110014073A (ko) 2011-02-10
CN101987373B (zh) 2012-06-06
JP2011031343A (ja) 2011-02-17
TW201105442A (en) 2011-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10655211B2 (en) Tool with multi-layer arc PVD coating
CN104662195B (zh) 具有TiAlCrSiN PVD涂层的工具
USRE45719E1 (en) Surface-coated cutting tool
US8415033B2 (en) Cutting tool
JP2012213852A (ja) 被膜付き切削工具の製造方法
WO2010007700A1 (ja) ドリルヘッドの製作方法及びドリルヘッド
JP2008512262A (ja) 靭性を要する短穴ドリル加工用超硬合金インサート
TWI415700B (zh) Perforated tool with amorphous carbon coating and perforation tool
JPWO2018100849A1 (ja) 表面被覆切削工具
WO2009116552A1 (ja) 非晶質炭素被覆工具
JP2006181706A (ja) 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP2012157916A (ja) 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP3719709B2 (ja) 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法
JP3718664B2 (ja) 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法
JP2005022073A (ja) Dlc被覆工具
JP2009101474A (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた潤滑性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP4080481B2 (ja) 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP3978722B2 (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
Su et al. Tribological properties of Ti2N–Wx% coatings deposited by magnetron sputtering
JP2005138210A (ja) 表面被覆切削工具
WO2023008131A1 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2023008133A1 (ja) 被覆工具および切削工具
JP7463772B2 (ja) 切削工具
JP2004160561A (ja) マイクロドリル
JP5672444B2 (ja) 耐摩耗性と切屑排出性に優れた表面被覆ドリル