JP2001279431A - Method for producing multielement-coated thin film - Google Patents
Method for producing multielement-coated thin filmInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低温PVD（Physica
l Vapor Deposition）、イオン洗浄、イオン被覆の原
理を利用し、多元素の超微細イオン顆粒を微小ルーター
（Router）表面に被覆して薄膜を形成する方法に関する
もので、特にジルコニウム(Zr)、ハフニウム（Hf）、炭
素(C)、窒素(N)の多元素を微小ルーターに被覆する多元
素被覆薄膜の製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a low-temperature PVD (Physica
l The method of forming thin films by coating multi-element ultra-fine ion granules on the surface of a router using the principles of vapor deposition, ion cleaning, and ion coating. In particular, zirconium (Zr), hafnium The present invention relates to a method for producing a multi-element coated thin film for coating a micro router with multiple elements of (Hf), carbon (C), and nitrogen (N).
【０００２】[0002]
【従来の技術】微小ルーターは通常、旋盤に設置され、
プリント基板（PCB）材料のカッティングに使用され、
オートメーション化されたカッティング作業が行われ
る。近代化された旋盤を操作する工場では、生産力を増
加することが要求されている。さらに、これらの工場
は、コストが高くなるため機械設備を増やすことなく、
生産力を向上することを望んでいる。PCB用微小ルータ
ー業界では、カッティングの性能、硬度、耐摩耗性が高
く、寿命が長い微小ルーターが強く求められているた
め、微小ルーターに付着力が高い薄膜を形成すること
で、硬度を高め、高速回転に耐えさせ、カッティング速
度を高めて生産効率を向上しようとしている。2. Description of the Related Art A micro router is usually installed on a lathe,
Used for cutting printed circuit board (PCB) materials,
An automated cutting operation is performed. Factories that operate modern lathes are required to increase their productivity. In addition, these factories do not require additional machinery and equipment due to higher costs,
Hope to increase productivity. In the micro router industry for PCBs, there is a strong demand for micro routers with high cutting performance, hardness, abrasion resistance and long service life.By forming a thin film with high adhesion on the micro router, the hardness can be increased. They are trying to withstand high-speed rotation and increase cutting speed to improve production efficiency.
【０００３】しかしながら、微小ルーターに付着力が高
い薄膜を形成する方法は、これまでのところ開発されて
いない。本発明者らは、微小ルーターに超微細イオン顆
粒の多元素薄膜を被覆する方法を検討した。However, a method for forming a thin film having a high adhesive force on a micro router has not been developed so far. The present inventors have studied a method for coating a micro-router with a multi-element thin film of ultrafine ion granules.
【０００４】PVD法を利用して、炭化タングステンのよ
うな大型ルーターなどの被覆物上にTiN、TiCNなどの薄
膜を形成する方法がよく知られている。このように工具
の硬度とカッティング性能を高め、使用寿命を延ばすこ
とができるが、微小ルーターに付着力が高い薄膜を形成
する方法は開発されていない。従来の薄膜形成処理は先
ず大気中で被覆物の洗浄を行い、次に被覆物に真空の環
境で膜を形成する。しかし、薄膜形成においては、ター
ゲットから打ち出されるイオンに対して、イオン補助装
置を用いて微細化したり、イオンを微細化するその他処
理を行ったりしていない。薄膜形成の後工程において
は、被覆物を室温で自然冷却している。A method of forming a thin film such as TiN or TiCN on a coating such as a large router such as tungsten carbide using the PVD method is well known. As described above, the hardness and cutting performance of the tool can be increased and the service life can be extended, but a method of forming a thin film having a high adhesive force on a micro router has not been developed. In a conventional thin film forming process, first, a coating is washed in the atmosphere, and then a film is formed on the coating in a vacuum environment. However, in forming a thin film, ions ejected from a target are not miniaturized using an ion assisting device or other processing for miniaturizing ions is not performed. In the subsequent step of forming the thin film, the coating is naturally cooled at room temperature.
【０００５】被覆物、は大気中で冷却するため、被覆物
表面は酸化物による汚染が容易に発生する。そのため、
従来のPVD法で薄膜を形成すると、付着物質の顆粒が大
きくなり、付着力が低い。また、被覆物に薄膜を形成し
た後も、表面の硬度が十分に高くなく、内部の剛性も低
い。さらに、耐摩耗性の向上も少なく、被覆物の使用寿
命も大幅に延長することができない。さらにまた、重要
なことは、微小ルーター上に付着力が高い薄膜を形成で
きないことである。Since the coating is cooled in the atmosphere, the surface of the coating is easily contaminated by oxides. for that reason,
When a thin film is formed by the conventional PVD method, the granules of the adhered substance become large and the adherence is low. Further, even after a thin film is formed on the coating, the surface hardness is not sufficiently high and the internal rigidity is low. Furthermore, there is little improvement in wear resistance, and the service life of the coating cannot be significantly extended. Furthermore, it is important that a highly adherent thin film cannot be formed on the micro-router.
【０００６】従来のCVP（Chemical Vapor Depositio
n）法は、ほとんどが950度の高温で処理されるため、被
覆物の剛性や硬度が低下してしまい、微小ルーター上の
薄膜形成には適さない。Conventional CVP (Chemical Vapor Depositio)
Since the method n) is mostly processed at a high temperature of 950 ° C., the stiffness and hardness of the coating are reduced, and the method is not suitable for forming a thin film on a micro router.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの事情
に鑑みてなされたもので、微小ルーター表面にZrxHfxCx
Nxという多元素薄膜を形成する方法を提供するを目的と
している。また、本発明は、付着物質の顆粒が小さく、
付着力が高く、このため、ルーターが壊れるまで薄膜が
脱落せず、さらに製造時間が短く、薄膜を形成したルー
ターは表面が固く、内部の剛性が高く、耐摩耗性が大幅
に向上でき、熱発散に優れ、外観のサイズが変わらず、
使用寿命が延長された多元素被覆薄膜の製造方法を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these circumstances, and a ZrxHfxCx
It is intended to provide a method for forming a multi-element thin film called Nx. Further, the present invention, the granules of the adherent substance is small,
The adhesive force is high, so the thin film does not fall off until the router breaks, the production time is short, the router with the thin film has a hard surface, high internal rigidity, can significantly improve abrasion resistance, Excellent divergence, the size of the appearance does not change,
An object of the present invention is to provide a method for producing a multi-element coated thin film having an extended service life.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】このため、本発明は低温
PVD法により、被覆物を大気中において電子ビームで洗
浄した後、真空下において加温し、イオンで被覆物表面
を洗浄する。さらに低温で薄膜を形成する。アークソー
ス(ARC Source) 装置で陽イオンを打ち出し、フィルタ
ーを通して顆粒が比較的小さいイオンだけを選び、さら
にイオン補助装置で陽イオンの微細化を行う。 被覆物
に被覆される元素物質は顆粒が小さく、付着力が高い。
このため、薄膜作成後のルーターは表面が硬く、内部の
剛性が高いという長所を持ち、カッティング速度、耐摩
耗性、そしてカッティングの精度や耐変形率が向上で
き、使用寿命を延長することができる。同時に製造期間
が短縮され、従来のPVD法、CVP法では微小ルーター上に
付着力が高い薄膜を形成できなルーター問題を克服でき
る。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a low-temperature
After the coating is washed with an electron beam in the atmosphere by the PVD method, the coating is heated under vacuum and the surface of the coating is washed with ions. Further, a thin film is formed at a low temperature. The cations are ejected by an arc source (ARC Source) device, only the ions with relatively small granules are selected through a filter, and the cations are refined by an ion assist device. The elementary substance coated on the coating has small granules and high adhesive force.
For this reason, the router after forming the thin film has the advantages of a hard surface and high internal rigidity, and can improve the cutting speed, abrasion resistance, cutting accuracy and deformation resistance, and extend the service life. . At the same time, the manufacturing period is shortened, and the conventional PVD method and CVP method can overcome the router problem in which a highly adhesive thin film cannot be formed on a micro router.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、低温PV
D、イオン洗浄、イオン被覆の原理を利用し、微小ルー
ター上にZrxHfxCxNxの多元素膜を形成する方法を示す。
微小ルーターの直径は0.2〜3.175mmで、素材は炭化タン
グステン合金またはサーメット（Cermet）である。本発
明によると、ZrHfCN多元素を微小ルーターに被覆する
際、３〜４μmの薄膜が形成され、薄膜を形成されたル
ーターは表面の硬度と内部の剛性が高いという長所を持
つ。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention
D, A method of forming a multi-element film of ZrxHfxCxNx on a micro router using the principle of ion cleaning and ion coating is shown.
The diameter of the micro router is 0.2-3.175 mm, and the material is tungsten carbide alloy or cermet. According to the present invention, when coating a multi-element ZrHfCN on a micro-router, a thin film of 3 to 4 μm is formed, and the router formed with the thin film has the advantage of high surface hardness and high internal rigidity.
【００１０】本発明の実施の形態において、薄膜形成の
方法（図１を参照）は以下の通りに行う。In the embodiment of the present invention, a method for forming a thin film (see FIG. 1) is performed as follows.
【００１１】a. 被覆物を取り付け具に装着し、常態に
おいて電子ビームで洗浄、乾燥する。A. Attach the coating to the fixture, clean and dry with an electron beam under normal conditions.
【００１２】b. 前記取り付け具を真空炉内に装着
し、真空状態にして、120〜380度に加熱する。B. The fitting is mounted in a vacuum furnace, evacuated, and heated to 120-380 degrees.
【００１３】c. イオン装置を利用して、イオンを打
ち出し、前記被覆物の表面を洗浄する。このイオン装置
をイオン・ソースとすることができる。C. Using an ion device, ions are ejected to clean the surface of the coating. This ion device can be an ion source.
【００１４】d. 薄膜作成： (i)アーク・ソースを利用して、ターゲットから微小イ
オンを打ち出す。さらにイオン・ソースでもう一度微細
化を行う。D. Preparation of thin film: (i) A minute ion is ejected from a target using an arc source. Further miniaturization is performed again using an ion source.
【００１５】(ii)ターゲットと被覆物の間で、金属フィ
ルターを用いて濾過を行い、小さいイオンだけを通過さ
せ、大きいイオンは除去する。本フィルターは絶縁セラ
ミックで隔絶し、電極の形成を防ぎ、微小イオンの通過
を有利にする。前記微小イオンは再びイオン・ソースで
さらに微小化され、被覆物に被覆される。(Ii) A metal filter is used to filter between the target and the coating to pass only small ions and remove large ions. The filter is isolated by an insulating ceramic, preventing the formation of electrodes and favoring the passage of small ions. The fine ions are again miniaturized by the ion source and coated on the coating.
【００１６】e.C2H2気体の通過 f.窒素中で被覆物を冷却 薄膜形成前に、被覆物（微小ルーター）を円錐形取り付
け具７（図１を参照）に取り付ける。本発明の実施の形
態は円錐形取り付け具７を用いて、真空炉内の引力が物
質にに及ぼす影響を克服している。薄膜形成前に、室温
常圧において、電子ビームを用いて微小ルーターの表
面、さらにはルーター内部の汚物まで洗浄し、微小ルー
ターを徹底的に洗浄する。洗浄と乾燥を行った後、工具
を取り付け具と一緒に真空炉に置く。真空炉を真空に
し、加温を始める。一定の温度に達した後、イオン清浄
装置を用い、イオンを被覆物表面に打ち出し、被覆物表
面の汚れと酸化物を除去する。この酸化物は被覆物の洗
浄後に、大気と接触して発生したものである。被覆物表
面は徹底的にクリーンな状態となり、汚染物がなく、良
好な付着条件を提供できる。E. Passage of C2H2 gas f. Cooling of the coating in nitrogen Before coating the film, the coating (micro-router) is attached to a conical fixture 7 (see FIG. 1). Embodiments of the present invention use a conical fitting 7 to overcome the effect of the attractive force in the vacuum furnace on the material. Before forming the thin film, the surface of the micro-router and even the dirt inside the router are cleaned with an electron beam at room temperature and normal pressure, and the micro-router is thoroughly cleaned. After washing and drying, the tool is placed in a vacuum oven with the fittings. Vacuum the vacuum furnace and start heating. After reaching a certain temperature, ions are ejected to the surface of the coating using an ion cleaning device to remove dirt and oxides on the surface of the coating. This oxide was generated by contact with the air after washing the coating. The coating surface is thoroughly clean, free of contaminants and can provide good adhesion conditions.
【００１７】イオン洗浄を行った後、薄膜作成作業に入
る。この作業は真空、低温下で行われる。アーク・イオ
ン設備（図１）で金属イオンをターゲットから打ち出
す。アーク・ソースが打ち出したイオンには比較的大き
な分子顆粒が含まれるため、本発明ではイオン補助装置
で金属イオンを微細化し、顆粒をさらに小さくする。ア
ーク・ソースで打ち出された微小金属イオンはイオン補
助装置で補助され、イオン・ソースでさらに小さくされ
る。この時金属イオンはアーク・ソースで打ち出された
イオンの１/20となる。イオンがさらに小さく、さらに
容易に付着することで、その他の必要な元素イオンと一
緒に壊れにくい多元素薄膜を形成することが容易とな
る。膜層の表面は平滑で、硬度が高く、付着性が良好
で、密度も高い。このため、イオン補助は不可欠だとい
える。After performing the ion cleaning, a thin film forming operation is started. This operation is performed under vacuum and low temperature. Metal ions are ejected from the target with the arc ion equipment (Fig. 1). Since ions ejected by the arc source include relatively large molecular granules, in the present invention, metal ions are refined by an ion assisting device to further reduce the granules. The fine metal ions ejected by the arc source are assisted by the ion assist device, and are further reduced by the ion source. At this time, the metal ions are 1/20 of the ions ejected by the arc source. When the ions are smaller and more easily attached, it becomes easier to form a multi-element thin film that is not easily broken together with other necessary element ions. The surface of the film layer is smooth, high in hardness, good in adhesion, and high in density. For this reason, it can be said that ion assist is essential.
【００１８】このほか、図２に示す通り、ターゲット
（陽イオン出口）と被覆物の間に被覆物のサイズによっ
て異なる空隙サイズのフィルター13を設置し、イオンを
濾過して、金属イオン（陽イオン）11の速度を低下し、
イオン補助装置が金属イオン11を分離するに十分な時間
を提供する。小さいイオンを通過させ、大きなイオンは
フィルター13で除去し、微小ルーターに付着するのは同
じような超微小顆粒となり、このため、緊密に被覆物に
付着することができる。このように、被覆物表面の平滑
度を維持し、カッティング性能を高めることができる。
フィルターは通常金属材料とし、金属のフィルターの周
囲はセラミックのような絶縁体で絶縁するため、フィル
ターが電極を形成することがなく、微小イオンが容易に
フィルターを通過し、被覆物上に被覆される。薄膜作成
温度は120〜380℃で、これは比較的低温での処理に属す
る。本発明にはイオン洗浄、イオン補助などの処理工程
があるため、低温で行うことができる。ゆえに、ルータ
ーの剛性が低下することなく、被覆後は２倍以上の硬度
を得ることができる。薄膜は密着性と耐摩耗性に優れて
いる。In addition, as shown in FIG. 2, a filter 13 having a gap size different depending on the size of the coating is provided between the target (cation outlet) and the coating, and the ions are filtered to form metal ions (cations). ) 11 speed down,
The ion assist device provides sufficient time for the metal ions 11 to separate. Small ions are passed and large ions are removed by the filter 13 and it is the same ultra-fine granules that adhere to the micro-router, so that they can adhere tightly to the coating. Thus, the smoothness of the coating surface can be maintained, and the cutting performance can be improved.
The filter is usually made of a metal material, and the periphery of the metal filter is insulated with an insulator such as ceramic, so that the filter does not form an electrode, and small ions easily pass through the filter and are coated on the coating. You. The film forming temperature is 120-380 ° C, which belongs to the relatively low temperature processing. Since the present invention includes processing steps such as ion cleaning and ion assisting, it can be performed at a low temperature. Therefore, it is possible to obtain twice or more hardness after coating without reducing the rigidity of the router. The thin film has excellent adhesion and wear resistance.
【００１９】円錐形取り付け具７は被覆物を公転方向９
に回転させるほか、被覆物を自転方向８にも回転する必
要がある。さらに重要なことは、設計時において公転お
よび自転方向は、いずれも時計方向とするか、いずれも
反時計方向としなければならない。このようにして、ル
ーターの刃と背のコーディングの厚さを自由に制御でき
る。The conical mounting 7 moves the coating in the revolving direction 9.
In addition to the rotation, the coating needs to rotate in the rotation direction 8 as well. More importantly, at the time of design, both the revolution and the rotation direction must be clockwise or both counterclockwise. In this way, the thickness of the router blade and spine cord can be freely controlled.
【００２０】薄膜の後工程において、窒素下において急
速冷却するため、被覆物の付着に対する影響がなく、表
面の硬度と内部の剛性が高いという目的を達成できるほ
か、工程時間を短縮できる。本発明の製造工程による
と、薄膜作成作業は２〜2.5時間で完了でき、従来の方
法より短い。このほか、ルーター表面に付着した物質の
顆粒が小さく、表面が平滑で、付着力が高く、これらは
本発明の長所となっている。通常、薄膜の厚みは３〜４
μmで、ルーターの外観サイズに影響を及ぼさない。In the subsequent step of the thin film, rapid cooling under nitrogen has no effect on the adhesion of the coating, so that the object of high surface hardness and high internal rigidity can be achieved, and the processing time can be shortened. According to the manufacturing process of the present invention, the thin film forming operation can be completed in 2 to 2.5 hours, which is shorter than the conventional method. In addition, the granules of the substance adhering to the router surface are small, the surface is smooth, and the adhering force is high, which are advantages of the present invention. Usually, the thickness of the thin film is 3-4.
μm, does not affect the appearance size of the router.
【００２１】現在、最も普及している微小電子ルーター
材料はＷＣ（炭化タングステン）、Co（コバルト）、Ta
Ｃ（炭化タンタル）、TiＣ（炭化チタン）などの非常に
硬い金属合金である。TiＣを主成分とし、ＷＣ、TiＮ
（窒化チタン）、TaＣ、Coを添加したサーメットは、耐
熱性、耐破損性がその他合金より優れている。本発明に
おいて利用した微小ルーターは炭化タングステン合金と
サーメットを素材としている。被覆層がわずか３〜４μ
mのため、すべてのカッティング特性は被覆層だけに依
存することができず、これらサーメットの素材特性もル
ーターの性能に大きな影響を与える。すべての被覆物の
特性を理解した後、特性によって被覆のターゲット元素
を選択してこそ、最良の微小ルーターを得ることができ
る。本発明では、ルーター（微小ルーター）の素材を炭
化タングステン合金およびサーメットとしているため、
ターゲットにはチタンと同族のZrとHfの合金材料を用い
た。At present, the most popular microelectronic router materials are WC (tungsten carbide), Co (cobalt), Ta
It is a very hard metal alloy such as C (tantalum carbide) and TiC (titanium carbide). TiC as main component, WC, TiN
Cermet to which (titanium nitride), TaC, and Co are added has better heat resistance and breakage resistance than other alloys. The micro router used in the present invention is made of tungsten carbide alloy and cermet. Only 3-4μ of coating layer
Because of m, all cutting properties cannot depend on the coating layer alone, and the material properties of these cermets also have a significant effect on router performance. After understanding the properties of all coatings, the best microrouter can be obtained only by selecting the target element of the coating according to the properties. In the present invention, since the material of the router (micro router) is a tungsten carbide alloy and cermet,
For the target, an alloy material of Zr and Hf, which is similar to titanium, was used.
【００２２】本発明の実施の形態が提供する薄膜作成方
法は、多種の材料で塗布を行うことができる。以下の実
施例で、本発明をさらに説明するが、本発明の精神と権
利の範囲を制限するものではない。The thin film forming method provided by the embodiment of the present invention can be applied with various kinds of materials. The following examples further illustrate the invention, but do not limit the spirit and scope of the invention.
【００２３】実施例１ 被覆物を微小ルーターとし、その素材をサーメットとす
る。直径1.5mm、有効刃長は8mm。ここではコスモス（Co
smos）微小ルーターと呼ぶ。本発明の製造方法におい
て、ターゲットをZr／Hf合金とし、薄膜作成温度を120
〜380℃とする。 Example 1 A coating material is a micro-router, and its material is a cermet. The diameter is 1.5mm and the effective blade length is 8mm. Here, Cosmos (Co
smos) Called a micro router. In the manufacturing method of the present invention, the target is a Zr / Hf alloy, and the temperature for forming a thin film is 120.
To 380 ° C.
【００２４】薄膜完成後の元素分析結果は、コバルト65
wt％、ハフニウム15wt％、炭素8wt％、窒素12wt％。こ
の被覆されたルーターを被覆コスモス微小ルーターと呼
ぶ。薄膜の厚みは３〜４μm。被覆コスモス微小ルータ
ーの硬度は素材の２倍以上で、耐摩耗性も大幅に向上し
た。熱発散性と外観サイズは変化していない。使用寿命
も延長している。これにより旋盤の生産能力を向上し、
ルーターの生産コストを削減できた。The result of elemental analysis after completion of the thin film is
wt%, hafnium 15wt%, carbon 8wt%, nitrogen 12wt%. This coated router is called a coated cosmos micro-router. The thickness of the thin film is 3-4 μm. The hardness of the coated cosmos micro-router is more than twice as high as that of the material, and the abrasion resistance is greatly improved. The heat dissipation and appearance size remain unchanged. The service life has been extended. This will increase the production capacity of lathes,
The production cost of the router was reduced.
【００２５】［微小ルーター測定報告］通常、微小ルー
ターは旋盤上に用いられ、３つの重要なパラメーターが
ある。[Micro Router Measurement Report] Usually, a micro router is used on a lathe, and there are three important parameters.
【００２６】1. 回転速度：ルーター回転速度で、カッ
ティング速度を示すもの。1. Rotation speed: The rotation speed of the router, which indicates the cutting speed.
【００２７】2. 前進速度：ルーターの前進速度で、カ
ッティング量を示すもの。2. Forward speed: The forward speed of the router, which indicates the amount of cutting.
【００２８】3. 使用寿命：ルーターの最高使用量で、
通常は刃が折れるまでにカッティングした量で示され
る。3. Service life: The maximum usage of the router,
It is usually indicated by the amount cut before the blade breaks.
【００２９】市場で売られているＵブランドの微小ルー
ターを本発明の方法で被覆した物、被覆しない物および
コスモス微小ルーターを本発明の方法で被覆した物、し
ない物を試験サンプルとした。前記微小ルーターの直径
は1.5mm、有効刃長は8mm。前記微小ルーターは「立嵩
（日立の軸）」LS-3BとLS-4Bを試験機器とし、FR（Glas
s Fiber Rubber）-4カッティング板（厚み1.6mm、サ
イズ16×18、南亜塑膠社製）で各微小ルーターの最良条
件を測定し、その他の作業効率および寿命と比較した。
結果は以下の通りである。The U-brand microrouters sold in the market were coated by the method of the present invention, and were not coated, and the cosmos microrouters were coated and not coated by the method of the present invention as test samples. The diameter of the micro router is 1.5mm and the effective blade length is 8mm. The micro router uses the "Tachibuki (Hitachi axis)" LS-3B and LS-4B as test equipment, and FR (Glass
s Fiber Rubber) -4 cutting board (thickness 1.6 mm, size 16 × 18, manufactured by Nanya Plastics Co., Ltd.) was used to measure the best conditions for each micro router and compared with other work efficiency and life.
The results are as follows.
【００３０】1. 被覆していないＵブランド微小ルータ
ー：回転速度28〜30krpm、前進速度14〜16mm/sの条件に
おいて、使用寿命は20〜40m。1. Unbranded U-brand micro-router: The service life is 20 to 40 m under the conditions of a rotation speed of 28 to 30 krpm and a forward speed of 14 to 16 mm / s.
【００３１】2. 被覆しているＵブランド微小ルータ
ー：回転速度28〜32krpm、前進速度18〜22mm/sの条件に
おいて、使用寿命は60〜80m。2. Coated U-brand micro-router: The service life is 60-80 m under the conditions of rotation speed 28-32 krpm and forward speed 18-22 mm / s.
【００３２】3. 被覆していないコスモス微小ルータ
ー：回転速度28〜30krpm、前進速度16〜20mm/sの条件に
おいて、使用寿命は40〜60m。3. Uncoated Cosmos micro-router: The service life is 40 to 60 m under the conditions of a rotation speed of 28 to 30 krpm and a forward speed of 16 to 20 mm / s.
【００３３】4. 被覆しているＵブランド微小ルータ
ー：回転速度30〜34krpm、前進速度24〜32mm/sの条件に
おいて、使用寿命は80〜100m。4. Coated U-brand micro-router: The service life is 80 to 100 m under the conditions of a rotation speed of 30 to 34 krpm and a forward speed of 24 to 32 mm / s.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように本発明が提供した低
温PVD法による薄膜形成方法には以下の長所がある。As described above, the method for forming a thin film by the low-temperature PVD method provided by the present invention has the following advantages.
【００３５】1. 低温での被覆：本発明のPVD法薄膜形
成方法は、比較的低温（120〜380℃）で処理されるた
め、高温による付着物剛性の低下を避け、さらに被覆後
のルーターの硬度は２倍以上に向上し、密着性と耐摩耗
性も増加することができる。このような状況において、
その他各種元素にさらに被覆された場合、その付着力は
さらに向上し、常態下においても、大気の影響を受けて
脱落する現象がみられない。1. Coating at Low Temperature: Since the method of forming a thin film by the PVD method of the present invention is processed at a relatively low temperature (120 to 380 ° C.), it is possible to avoid a decrease in the rigidity of deposits due to a high temperature, and further, a router after coating. Has more than doubled hardness, and the adhesion and abrasion resistance can be increased. In such a situation,
When further coated with other various elements, the adhesive force is further improved, and even under normal conditions, there is no phenomenon of falling off under the influence of the atmosphere.
【００３６】2. イオン補助の利用：アーク・ソースが
打ち出す微小イオンは、イオン・ソースの補助で、さら
に微細なイオン化処理を行うことができる。得られたイ
オンはアーク・ソースから得られたイオンの1/20となっ
ている。イオンがさらに微細化されることで、容易に付
着すると同時に、その他被覆に必要な元素イオンとも容
易に共存でき、硬い多元素薄膜を形成し、その表面は平
滑で、硬度が高く、付着性に優れ、密度も高い。2. Utilization of Ion Aid: Small ions emitted by an arc source can be subjected to a finer ionization process with the aid of an ion source. The ions obtained are 1/20 of the ions obtained from the arc source. As the ions are further refined, they can easily adhere and at the same time easily coexist with other element ions necessary for coating, forming a hard multi-element thin film, with a smooth, high-hardness surface and high adhesion. Excellent and high density.
【００３７】3. 熱発散：本発明は熱を被覆物の下端に
導いて発散させる（つまりカッティング機能を持つ部分
で熱を発散しない）ため、ルーターの先端が熱の発散点
となり、被覆物素材に熱応力の集中がみられ、被覆物の
先端部分で付着不良による薄膜の脱落現象が発生するこ
とを避けることができる。3. Heat Dissipation: In the present invention, since the heat is guided to the lower end of the coating and dissipated (that is, the portion having the cutting function does not dissipate heat), the tip of the router becomes a heat dissipating point, and the coating material is In this case, thermal stress is concentrated, and it is possible to prevent the thin film from falling off due to poor adhesion at the tip of the coating.
【００３８】4. 電子ビーム洗浄の利用：薄膜作成の
前、常態下で物理電子ビームを利用してルーター表面、
さらにはルーター内部の汚れを洗浄し、ルーターを徹底
的に洗浄することができる。4. Use of electron beam cleaning: Before forming a thin film, using a physical electron beam under normal conditions, using a router surface,
Furthermore, the inside of the router can be cleaned, and the router can be thoroughly cleaned.
【００３９】5. 適用範囲が広い：付着物の材料やルー
ターの形状が異なる場合、特別な条件が必要となるた
め、薄膜作成時に注意しなければならない。付着物の材
料が異なる場合は、温度を調整しなければならない。さ
らにカッティングする物質が異なる場合も、さらに多く
の調整が必要となる。本発明ではさまざまな材質特性に
関する資料収集と実験を行っており、多くのルーターの
素材や付着物に対して広く応用できる。5. Wide application range: When the material of the deposit and the shape of the router are different, special conditions are required, so that care must be taken when preparing the thin film. If the material of the deposit is different, the temperature must be adjusted. Further, when the material to be cut is different, more adjustment is required. In the present invention, data collection and experiments on various material properties are performed, and the invention can be widely applied to many router materials and deposits.
【図１】本発明の実施の形態の低温PVD法システム図FIG. 1 is a diagram of a low-temperature PVD method system according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態の作業原理図FIG. 2 is a working principle diagram of the embodiment of the present invention.
(1) アーク・パワー・サプライ (2) バイアス・パワー・サプライ (3) トリジスター（Trigistor） (4) ターゲット (5) 反応気体 (6) ポンプ（拡散ポンプと機械ポンプ） (7) 円錐形取り付け具 (8) 取り付け具の自転方向 (9) 工作フレームの公転方向 (10) 陽極 (11) 金属イオン (12) 蒸発金属原子 (13) フィルター (14) プラズマ区 (15) イオン・ソース (16) 微小液滴 (1) Arc power supply (2) Bias power supply (3) Trigistor (4) Target (5) Reactive gas (6) Pump (diffusion and mechanical pump) (7) Conical fitting (8) Rotation direction of fixture (9) Revolution direction of work frame (10) Anode (11) Metal ions (12) Evaporated metal atoms (13) Filter (14) Plasma section (15) Ion source (16) Micro Droplet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E066 BA13 4K029 AA02 AA04 BA21 BC02 BD05 CA03 DA00 DC04 DD06 EA08 FA04 FA05 GA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4E066 BA13 4K029 AA02 AA04 BA21 BC02 BD05 CA03 DA00 DC04 DD06 EA08 FA04 FA05 GA03
Claims (3)
て電子ビームによる洗浄と乾燥を行う工程と、 前記被覆物を載せた取り付け具を真空炉内に入れて、真
空状態にし、120〜380℃まで加熱する工程と、 前記被覆物表面をイオンで洗浄する工程と、 低温PVD法で前記被覆物表面を被覆し、イオン補助装置
とフィルターを利用してターゲットから打ち出されたイ
オンを微細化して、被覆物に薄膜を形成する工程と、 C2H2気体を通す工程と、 窒素雰囲気中で前記被覆物を冷却する工程と、 を含むことを特徴とする多元素被覆薄膜の製造方法。1. A step of placing a coating on a fixture, performing washing and drying with an electron beam under normal conditions, and placing the fixture with the coating in a vacuum furnace to create a vacuum state, and Heating the coated surface with ions, coating the coated surface with a low-temperature PVD method, and miniaturizing ions ejected from the target using an ion assisting device and a filter. A method of forming a thin film on a coating, a step of passing a C2H2 gas, and a step of cooling the coating in a nitrogen atmosphere.
小ルーターの素材をサーメット(cermet)、前記ターゲッ
トをZr／Hf合金とすることを特徴とする請求項１に記載
の多元素被覆薄膜の製造方法。2. The method of claim 1, wherein the coating is a micro-router, the material of the micro-router is cermet, and the target is a Zr / Hf alloy. Method.
小ルーターの素材を炭化タングステン合金、前記ターゲ
ットをZr／Hf合金とすることを特徴とする請求項１に記
載の多元素被覆薄膜の製造方法。3. The method for producing a multi-element coated thin film according to claim 1, wherein the coating is a minute router, the material of the minute router is a tungsten carbide alloy, and the target is a Zr / Hf alloy. .
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