一種微型鉆頭和微型鉆頭的制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種微型鉆頭，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由內(nèi)向外包括：打底層，過渡層和核心層，其中，打底層的材料為Me,過渡層的材料為MeN,核心層的材料為MeAlN,所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。經(jīng)過發(fā)明專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，通過在硬質(zhì)合金微型鉆頭的鉆身表面沉積出硬度高、摩擦系數(shù)低、結(jié)合力好、耐高溫性好的打底層，過渡層和核心層，可以保證微鉆在高速加工普通FR-4、無鹵素、HTG、柔性板以及封裝基板等PCB材料時，既能大大減少斷針率，鉆頭的耐磨性能更好，使用壽命更長，同時可保證鉆孔質(zhì)量，大幅度提升PCB的加工效率，降低生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及鉆頭領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種微型鉆頭和微型鉆頭的制造方法。?
技術(shù)介紹
隨著人們對電子產(chǎn)品向輕薄化的需求，以及IC功能集成化要求的提高，對印制電路板(PCB)的要求也同時提高。對PCB機(jī)械鉆孔而言，需要更加細(xì)小的孔，孔的密度也會大幅度增加，這樣對微型鉆頭的要求也會更高，要求微型鉆頭在小直徑的情況下，也擁有較好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性等性能。?而通常使用的PCB微型鉆頭中，微型鉆頭的磨損較大，壽命較短，所以需要一種微型鉆頭，具有更好的耐磨性能，較長的使用壽命。?
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨性能更好、使用壽命更長的微型鉆頭和微型鉆頭的制造方法。?本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：?一種微型鉆頭，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由內(nèi)向外包括：?打底層，過渡層和核心層，其中，?打底層的材料為Me,?過渡層的材料為MeN,?核心層的材料為MeAlN,?所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。?進(jìn)一步的，所述涂層包括覆蓋在核心層上的頂層，所述頂層的材料為MeAlSiN。經(jīng)專利技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在核心層上覆蓋頂層可以進(jìn)一步的大幅度提高微型鉆頭的硬度和使用壽命，使微型鉆頭更加耐磨。?進(jìn)一步的，所述Me為Ti。經(jīng)專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，使用Ti時，微型鉆頭的耐磨效果，機(jī)械強(qiáng)度等各方面的性能最為優(yōu)良，并且方便生產(chǎn)加工，有?利于大規(guī)模生產(chǎn)。?進(jìn)一步的，所述核心層中，鋁原子的原子百分比為0.45≤Al/(Al+Ti)≤0.70。經(jīng)專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，鋁原子的原子百分比為0.45≤Al/(Al+Ti)≤0.70時，鉆頭的耐磨性能最好，使用壽命更長。?進(jìn)一步的，所述Me為Ti，所述頂層中，硅原子的原子百分比為0.03≤Si/(Al+Ti+Si)≤0.15。經(jīng)專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，硅原子的原子百分比為0.03≤Si/(Al+Ti+Si)≤0.15，鉆頭的耐磨性能最好，使用壽命更長。?進(jìn)一步的，所述打底層的厚度為10至100納米，所述過渡層的厚度為80至300納米，所述核心層的厚度為1.5至3微米,所述頂層的厚度為0.5至1.0微米。經(jīng)專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，打底層的厚度為10至100納米，過渡層的厚度為80至300納米，核心層的厚度為1.5至3微米,頂層的厚度為0.5至1.0微米時，這時不僅鉆頭的耐磨性能非常好，而且可以節(jié)省材料，控制制造成本。?一種微型鉆頭，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由內(nèi)向外包括：?打底層、過渡層、核心層和頂層，其中，?打底層的材料為Me,?過渡層的材料為MeN,?核心層的材料為MeAlN,?頂層的材料為MeAlSiN，?所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。?經(jīng)專利技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，在核心層上覆蓋頂層可以進(jìn)一步的大幅度提高微型鉆頭的硬度和使用壽命，使微型鉆頭更加耐磨。?一種微型鉆頭的制造方法，包括以下步驟，?S1，清洗微型鉆頭的硬質(zhì)合金基體；?S2,將清洗完成的微型鉆頭裝入加熱爐內(nèi)，將爐內(nèi)溫度設(shè)定為300至500℃進(jìn)行加熱烘烤；?S3，開啟金屬Me靶弧電源，采用脈沖偏壓增強(qiáng)的Me等離子體對微型鉆頭的硬質(zhì)合金基體進(jìn)行刻蝕，Me靶電流50至100A，脈沖負(fù)偏壓峰值-800至-1000V，占空比10％至30％；?S4，采用電弧離子鍍技術(shù)在精密微型鉆頭的表面沉積Me金屬形成打底層，弧電流50至100A，脈沖偏壓峰值-100至-300，占空比10％至30％；?S5，通入氬、氮氣混合氣體，采用電弧離子鍍技術(shù)在所述打底層上面?沉積MeN形成過渡層，所用靶材為純金屬Me靶材，氬氣體流量15至30sccm，氮氣流量45至100sccm，弧電流50至100A，脈沖偏壓峰值-100至-300V，占空比30％至50％；?S6,采用直流磁控濺射技術(shù)在所述過渡層上沉積MeAlN形成核心層，Me靶電流5至10A，Al靶電流2.5至6.0A，離子源功率1.0至3.0Kw，氬氣體流量15至30sccm，氮氣氣體流量65至100sccm，脈沖負(fù)偏壓峰值-50至-200V，占空比30％至50％；?所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V。?本專利技術(shù)首先采用陰極電弧產(chǎn)生的Me等離子體在高脈沖偏壓條件下對微型鉆頭表面進(jìn)行離子刻蝕。金屬離子束刻蝕的優(yōu)點是能量很高，克服了常規(guī)輝光放電偏壓清洗能力弱的缺點，能夠徹底清除硬質(zhì)合金基材表面雜質(zhì)，活化表面，顯著提高膜層與基材的界面結(jié)合力。?本專利技術(shù)采用陰極電弧技術(shù)與磁控濺射技術(shù)沉積Me/MeN/MeAlN/MeAliN涂層。采用陰極電弧技術(shù)沉積金屬Me打底層與MeN過渡層，主要是利用了陰極電弧離子鍍離化率高的特點，能夠進(jìn)一步提高涂層與硬質(zhì)合金基材的結(jié)合力；利用磁控濺射沉積核心層MeAlN與頂層MeAlSiN，主要是利用磁控濺射技術(shù)沉積的涂層表面光滑的優(yōu)勢，克服了陰極電弧技術(shù)沉積涂層表面“液滴”的缺陷，能夠適用于微型鉆頭。?通過本專利技術(shù)提供的方法制備的Me/MeN/MeAlN/MeAlSiN多層復(fù)合涂層，納米硬度可達(dá)43GPa，與硬質(zhì)合金基材的結(jié)合力高達(dá)80N以上，摩擦系數(shù)可低至0.26。涂覆有該涂層的微型鉆頭，加工普通PCB板材時，壽命提升2-3倍。?進(jìn)一步的，在步驟S6完成后包括步驟S7，采用磁控濺射技術(shù)在所述核心層上沉積MeAlSiN形成頂層，Me靶電流5至10A，中頻AlSi合金靶電流2.5至10.0A，離子源功率1.0至3.0Kw，氬、氮氣氣體流量保持不變，脈沖負(fù)偏壓峰值-50至-200V，占空比30％至50％。?進(jìn)一步的，其特征在于，所述Me為Ti。?本專利技術(shù)由于微型鉆頭包括涂層，所述涂層由內(nèi)向外包括：打底層，過渡層和核心層，其中，打底層的材料為Me,過渡層的材料為MeN,核心層的材料為MeAlN,Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。經(jīng)過專利技術(shù)人研究發(fā)現(xiàn)，通過在硬質(zhì)合金微型鉆頭的鉆身表面沉積出硬度高、摩擦系數(shù)低、結(jié)合力好、耐高溫性好的打底層，過渡層和核心層，可以保證微鉆在高速?加工普通FR-4、無鹵素、HTG、柔性板以及封裝基板等PCB材料時，既能大大減少斷針率，并且微鉆的硬度可達(dá)43GPa，與硬質(zhì)合金基材的結(jié)合力高達(dá)80N以上，摩擦系數(shù)可低至0.26，涂覆有該涂層的微型鉆頭，加工普通PCB板材時能將微鉆的使用壽命提高至2至3倍，鉆頭的耐磨性能更好，使用壽命更長，同時可保證鉆孔質(zhì)量，大幅度提升PCB的加工效率，降低生產(chǎn)成本。?附圖說明圖1是本專利技術(shù)實施例的微型鉆頭的整體示意圖；?圖2是圖1中的A視圖；?圖3是本專利技術(shù)實施例微型鉆頭的涂層示意圖；?圖4是本專利技術(shù)實施例微型鉆頭制造流程。?其中：1、排屑槽，2、磨背，3、導(dǎo)棱，4、切屑刃，5、后刀面，6、硬質(zhì)合金基體，7、打底層，8、過渡層，9、核心層，10、頂層。?具體實施方式下面結(jié)合附圖和較佳的實施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。?本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種微型鉆頭，其特征在于，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由內(nèi)向外包括：打底層，過渡層和核心層，其中，打底層的材料為Me,過渡層的材料為MeN,核心層的材料為MeAlN,所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種微型鉆頭，其特征在于，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由
內(nèi)向外包括：
打底層，過渡層和核心層，其中，
打底層的材料為Me,
過渡層的材料為MeN,
核心層的材料為MeAlN,
所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型鉆頭，其特征在于，所述涂層包括
覆蓋在核心層上的頂層，所述頂層的材料為MeAlSiN。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型鉆頭，其特征在于，所述Me為Ti。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微型鉆頭，其特征在于，所述核心層中，
鋁原子的原子百分比為0.45≤Al/(Al+Ti)≤0.70。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型鉆頭，其特征在于，所述Me為Ti，
所述頂層中，硅原子的原子百分比為0.03≤Si/(Al+Ti+Si)≤0.15。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型鉆頭，其特征在于，所述打底層的
厚度為10至100納米，所述過渡層的厚度為80至300納米，所述核心層
的厚度為1.5至3微米,所述頂層的厚度為0.5至1.0微米。
7.一種微型鉆頭，其特征在于，所述微型鉆頭包括涂層，所述涂層由
內(nèi)向外包括：
打底層、過渡層、核心層和頂層，其中，
打底層的材料為Me,
過渡層的材料為MeN,
核心層的材料為MeAlN,
頂層的材料為MeAlSiN，
所述Me為Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一種或幾種。
8.一種如權(quán)利要求1所述的微型鉆頭的制造方法，其特征在于，包括
以下步驟，
S1，清洗微型鉆頭的硬質(zhì)合金基體；
S2,將清洗完成的微型鉆頭裝入加熱爐內(nèi)，將爐內(nèi)溫...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張賀勇，陳成，屈建國，
申請(專利權(quán))人：深圳市金洲精工科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44