小さな課題を解決する

James Thorpe氏、サンドビック・コロマント社グローバルプロダクトマネージャー

スティーブ・ジョブズの哲学「小さなものを忘れられないものにしなければならない」は、インテル、サムスン、TSMC などの大手エレクトロニクス企業がより多くの機能を小型デバイスやプリント基板 (PCB) に詰め込むにつれて、年々真実味を増しています。

しかし、メーカーは小さな部品を加工する際に品質と生産性のバランスを取る必要があるため、この進歩はマイクロドリリングなどの用途に課題をもたらしています。

Fortune Business Insights によると、電子製造サービス (EMS) の世界市場は、2022 年の 5,042 億 2000 万ドルから 2029 年までに 7,979 億 4000 万ドルに増加すると予想されています。同時に、電子部品は小型化しています。 デジタル回路はより短時間でより多くの処理を実行し、同じボリュームにより多くの記憶領域を詰め込むことができるため、デジタル回路を縮小する必要があることは明らかです。 消費者はまた、より小型でより多くのピクセルを使用して実現される、より高解像度の画面ディスプレイを求めています。

より小型の電子部品へのニーズの高まりは、直径 3 mm (0.118 インチ) 未満の穴を作成するマイクロ ドリリングなどのプロセスを含め、メーカーにとって大きな課題となっています。 マイクロドリリング技術は、航空宇宙部品、油圧バルブ、時計ケース、医療機器から、手術器具、電子機器、アクチュエーター、センサー、ナビゲーション システムなどに至るまで、さまざまな部品の製造に使用されています。

しかし、課題は何でしょうか? 特に、メーカーは、インコネル、ステンレス鋼、セラミック、チタンなどの加工が難しい材料から小型で複雑な部品を加工する必要性がますます高まっています。 最高の品質を維持しながら、これらの材料をコスト効率良く機械加工することは難しい場合があります。実際、完璧な表面仕上げは、光ファイバーコネクタと同様に航空宇宙部品にとっても重要です。

成長するEMS市場で競争するために、メーカーは最高レベルの品質管理を維持すると同時に、過剰なスクラップやダウンタイムを引き起こす可能性のある生産プロセスの問題を削減する必要があります。 メーカーは競争力を維持しながら、どのようにしてこれらの課題に対処できるのでしょうか? その答えは高性能の掘削ソリューションにあります。

より長持ちするツールメーカーは、ISO M 材料で作られたような硬いワークピースを加工する場合、マイクロドリルでは工具寿命が不十分になる可能性があることを発見しました。 このような場合、ドリルの設計、形状、コーティングの種類が性能と耐久性に大きく影響します。

これに応えて、サンドビック・コロマントは2つの新しいマイクロドリル、-XM形状のCoroDrill® 462と-GM形状のCoroDrill® 862を導入しました。 このツールは、医療、航空宇宙、自動車、一般工学、エレクトロニクス、時計製造などの小型部品を扱う業界での精密穴あけに最適です。 この一連のマイクロドリルは、P、M、K、S、O、H のすべての ISO 材料の加工をサポートするために利用できます。新しい形状により、幅広い切断直径と長さが提供されます。

つまり、マイクロドリルの品質が最終加工品の品質を左右します。 しかし、どの程度でしょうか？ この質問に答えるために、サンドビック・コロマントはテストを実施しました。

高品質の出力サンドビック・コロマントの工具専門家は、主要なマイクロドリルの競合他社の工具の性能を、-GM 形状のコロドリル 862 と比較しました。

ISO M 316L ステンレス鋼ワークピースに止まり穴をあける目的で、各ツールを DMG 森精機 Milltap 700 機械で実行しました。 それぞれの場合に同じ工具設定が使用され、切削直径は 2.5 mm (Dc)、速度 (vc) は 40 m/min、送り速度は 0.04 (fn) mm/z でした。

結果は明らかでした。競合他社の工具では、工具寿命に達するまでに 630 個の穴が生成されました。 一方、CoroDrill 862 は 1,260 個の穴を生成し、競合他社のドリルに比べて工具寿命が 100% 以上長くなりました。

サンドビック・コロマントのエンジニアは、チタン、アルミニウム、ガラス、セラミックなどの加工が難しいことで知られる材料にマイクロサイズの穴を開けようとしている顧客に対し、これらの要求の厳しい用途で工具寿命を延ばすために多結晶ダイヤモンド（PCD）コーティングを検討することを推奨しています。 サンドビック・コロマントは、プラチナ製の微細部品に対するPCDドリルの成功したテストに基づいて、PCDが超硬ソリッドよりも最大100倍耐摩耗性があり、精度も高く、超硬ソリッド工具よりも厳しい公差を生み出すことができることを発見しました。

冷却剤も重要な考慮事項です。 マクロスケールのアプリケーションと同様に、マイクロツールで深穴穴あけを実行する場合、切りくずを効果的に排出するために高品質のクーラントを供給することも重要です。 クーラントの直接的な利点には、工具寿命の延長と切りくず詰まりのリスクの軽減が含まれます。

これらの機能は、メーカーの全体的な運用支出 (OPEX) にとって明らかな利点があり、また、メーカーが ISO M のような硬い材料を微細穴加工する際に、品質と生産性のバランスを取るのにも役立ちます。そうすることで、スティーブ ジョブズの言葉を借りれば、微細な加工を確実に行うことができます。物事はすべて正当な理由で忘れられないものです。

-XM形状のコロドリル462および-GM形状のコロドリル862の詳細については、サンドビック・コロマントのWebサイトをご覧ください。

酸化アルミニウムと窒化ケイ素をベースとした切削工具材料。 セラミック工具は、焼入れ鋼、鋳鉄、高温合金を加工する場合、超硬工具よりも高い切削速度に耐えることができます。

機械加工中に工具とワークピースの界面での温度上昇を軽減する液体です。 通常、可溶性または化学混合物（半合成、合成）などの液体の形をとりますが、加圧空気またはその他のガスの場合もあります。 水は多量の熱を吸収する能力があるため、冷却剤およびさまざまな切削コンパウンドの媒体として広く使用されており、水とコンパウンドの比率は加工作業によって異なります。 切削液を参照してください。 半合成切削液。 可溶性油切削液。 合成切削油。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

高温高圧下で結合した天然または合成ダイヤモンド結晶からなる切削工具材料。 PCD は、超硬インサートキャリアにろう付けされたチップとして利用できます。 非鉄合金や非金属材料を高速で加工するのに使用されます。

高温高圧下で結合した天然または合成ダイヤモンド結晶からなる切削工具材料。 PCD は、超硬インサートキャリアにろう付けされたチップとして利用できます。 非鉄合金や非金属材料を高速で加工するのに使用されます。

製品の品質を監視するための正式なプログラムを表す用語。 意味は同じですが、QC は通常、より伝統的な加工後検査システムを意味し、QA は「総合品質」、広範な品質原則、統計的プロセス管理、およびその他の統計的手法に重点を置いた、より包括的なアプローチを意味します。