CN114871475A - 钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于钻头领域，提供了钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统。钻头包括钻头主体和涂层，钻头主体的前端为钻尖部，涂层至少设置于钻尖部，钻头的前端设置有镶嵌孔，镶嵌孔至少贯穿于涂层，镶嵌孔内设置有导电部件，导电部件与钻头主体相接触。本发明所提供的一种钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统，其钻头主体具有涂层，可以通过钻尖部前端处位于镶嵌孔内的导电部件与需加工的电路板导通，以通过导电性检测实现控深等相关功能，而且涂层可以选用金刚石涂层，在提高钻头使用寿命、提高钻孔质量的同时，实现了控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于钻头领域，尤其涉及一种钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统。
背景技术
金刚石涂层因具有高硬度、高热导系数、低摩擦系数、低热膨胀系数以及良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能，而成为理想的工具材料，但是由于金刚石涂层的特殊微观结构导致其具有极高的电阻率，使其成为优异的电绝缘材料。金刚石涂层钻头广泛应用于PCB钻孔加工，但在具有导电性检测功能的PCB钻孔设备(目前市场占有率超过60％份额)无法进行加工，主要是金刚石材料的绝缘性导致导电性检测功能无法应用。目前，该金刚石涂层工艺只能在无导电性能的PCB钻孔设备上使用，金刚石涂层工艺所生产钻头需要针对特定的PCB钻孔机设备来进行加工，在钻头断刀检测和控深钻孔应用方面具有较大的局限性，该现象也是行业内的应用难题,一直没有非常好的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统，其钻头具有涂层，且可以通过导电性检测实现控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景
本发明的技术方案是：一种钻头，包括钻头主体和涂层，所述钻头主体的前端为钻尖部，所述涂层至少设置于所述钻尖部，所述钻头的前端设置有镶嵌孔，所述镶嵌孔至少贯穿于所述涂层，所述镶嵌孔内设置有导电部件，所述导电部件与所述钻头主体相接触。
可选地，所述导电部件为填充于所述镶嵌孔内的金属物质。
可选地，所述涂层为非导电涂层。
可选地，所述涂层为金刚石涂层。
可选地，所述镶嵌孔呈圆形、椭圆形或多边形。
可选地，所述镶嵌孔为圆形且孔径小于或等于钻尖部的芯厚；或者，所述镶嵌孔的外接圆的直径小于或等于钻尖部的芯厚。
本发明还提供了一种钻头的制造方法，用于制造上述的一种钻头，包括以下步骤：
制备钻头的钻头主体，并至少在所述钻头主体的钻尖部设置有涂层；
在所述钻头的前端设置镶嵌孔，所述镶嵌孔至少贯通于所述涂层；
在所述镶嵌孔内设置导电部件，使导电部件与所述钻头主体接触。
可选地，所述镶嵌孔通过激光加工形成。
可选地，所述导电部件为填充于所述镶嵌孔内部的金属物质。
本发明还提供了一种电路板加工系统，包括PCB钻孔机主体，还包括上述的一种钻头，所述PCB钻孔机主体通过钻头主体、导电部件与加工的电路板的导电部件位导通。
本发明所提供的一种钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统，其钻头主体可以通过钻尖部前端处位于镶嵌孔内的导电部件与需加工的电路板导通，即钻机的导电回路连接于钻头主体和需加工的电路板，加工时，即使钻头主体的前端具有非导电涂层，其也可以通过导电性检测实现控深等相关功能，而且涂层的选择面广，例如可以选用金刚石涂层，其在提高钻头使用寿命、提高钻孔质量的同时，还可以通过导电性检测实现控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种钻头的平面示意图；
图2是本发明实施例提供的一种钻头的钻尖部处加工形成镶嵌孔的平面示意图；
图3是本发明实施例提供的一种钻头的钻尖部处在镶嵌孔设置导电部件的平面示意图；
图4是本发明实施例提供的一种钻头用于加工电路板时的立体示意图；
图5是本发明实施例提供的一种钻头在采用激光装置加工镶嵌孔的平面示意图；
图6是本发明实施例提供的一种钻头在采用激光装置加工镶嵌孔的平面示意图；
图7是本发明实施例提供的一种钻头在采用激光装置加工镶嵌孔的平面示意图；
图8是图3中A处局部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，本发明实施例中若有“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系的用语，其为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位或位置关系、也不是必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种钻头，包括钻头主体100和涂层(图中未示出)，所述钻头主体100的前端为钻尖部110。所述涂层至少设置于所述钻尖部110，即至少在所述钻尖部110设置有所述涂层，而且，除了钻尖部110之外，涂层也可根据需要设置于钻刃部等处，钻头具有切削刃，涂层可以设置于切削刃内。所述钻头的前端设置有镶嵌孔101，所述镶嵌孔101至少贯穿于所述涂层，所述镶嵌孔101内设置有导电部件120，所述导电部件120与所述钻头主体100相接触。本实施例中，以钻头应用于具有导电性检测功能的PCB钻孔设备(钻机)上为例，钻头在对电路板910进行钻孔加工时，导电部件120可与电路板910的导电位911(导电位911可为焊盘、线路区等)相接触，利于实现钻头断刀检测和控深钻孔。具体应用中，PCB板通常由多层树脂材料粘合在一起的，内部采用铜箔走线形成线路层，线路层有多层，例如4层、6层、8层甚至更多，线路层有多层时，钻孔深度的精度控制尤其重要，错误的深度可能导致电路板910失效、报废或导致产品成品在应用时发生安全事故等，现有技术中，为应用导电性的钻机，其一般是采用无涂层的钻头实现导电，本申请中，通过在钻尖部110前端的涂层设置有镶嵌孔101，镶嵌孔101至少贯穿于所述涂层(镶嵌孔101的深度不小于涂层的厚度)，即镶嵌孔101也可以延伸至钻尖部110的前端；导电部件120于镶嵌孔101内且与钻尖部110的金属接触，使钻尖部110具有不导电的涂层的情况下，钻头主体100可以通过导电部件120与电路板910的导电位911导通，即钻机的导电回路连接于钻头主体100和需加工的电路板910，加工时，即使钻头主体100的钻尖具有非导电涂层(金刚石)，由于镶嵌孔101与导电部件120的设置，也可以通过导电性检测实现控深等相关功能，而且涂层的选择面广，例如可以选用金刚石涂层，其在提高钻头使用寿命、提高钻孔质量的同时，还可以通过导电性检测实现控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景。
具体地，所述导电部件120为填充于所述镶嵌孔101内的金属物质，金属物质可为金属单质或合金，例如Cu、Al、Ti或者2种以上元素构成的合金等。金属物质可以采用与钻尖部110相同或不同的材料制成。具体应用中，金属物质其前端可以与钻尖部110的涂层平齐或基本平齐，当然，金属物质也可以凸出或者凹陷于钻尖部110前端的涂层。金属物质的厚度不做限定。
本实施例中，所述涂层为非导电涂层，即指导电性能较低的涂层。
具体地，所述镶嵌孔101可以呈圆形或椭圆形，当然，镶嵌孔101也可以呈其它合适的形状，例如多边形(例如三角形、正多边形)、异形等以及其他任何形状，优选为圆形。镶嵌孔101可以通过激光加工的方式成型，其加工孔位的精度高且高效。
具体地，如图3和图8所示，图3和图8中点面线区域(阴影区域)即为涂层区域，所述镶嵌孔101可为圆形，且所述镶嵌孔101的孔径小于或等于钻尖部110的芯厚K，以保证钻尖部110的结构强度。或者，所述镶嵌孔101可为正多边形，其外接圆的直径小于或等于钻尖部110的芯厚K。
具体地，钻头主体100的后部可为合金钻柄部，当然，钻头主体100也可以采用一体式结构。
具体应用中，镶嵌孔101的深度不小于涂层的厚度，即镶嵌孔101的底面为钻尖部110，导电部件120设置于钻尖部110时，导电部件120的底部处与钻尖部110接触。作为其中一种实施例，镶嵌孔101的深度等于涂层的厚度，镶嵌孔101的底面为钻尖部110的表面，利于通过激光加工形成镶嵌孔101。作为其中另一种实施例，镶嵌孔101的深度大于涂层的厚度，即镶嵌孔101部分成型于钻尖部110，导电部件120的根部可插于钻尖部110，其结合可靠性高。
具体应用中，导电部件120可为预成型的金属柱，其可以通过插接的方式连接于镶嵌孔101。作为一种可选方案，在插接于镶嵌孔101前，先将导电部件120通过冷冻的方式，使其尺寸收缩，再插接于镶嵌孔101，导电部件120的连接可靠性高，不易脱落。
当然，导电部件120也可以采用其它方式方法连接于镶嵌孔101中。例如，可通过物理气相沉积技术(PVD)在镶嵌孔101内沉积金属或者合金层。具体方法为，将激光修磨后的金刚石涂层钻头置于阴极电弧涂层设备内部，钻头刃部(钻尖部110)加装底部带有小孔的屏蔽套筒，屏蔽套筒底部小孔孔径略大于钻尖金刚石涂层激光加工孔径(镶嵌孔101的孔径)。阴极电弧涂层设备抽真空后加热并保持300至400℃，开启阴极电弧电源并施加100至200V负偏压，对所述激光修磨钻尖的位置沉积金属导电层形成导电部件120。由于钻头刃部加装了底部带有小孔的屏蔽套筒，只能在上述激光加工的孔(即镶嵌孔101)内部沉积导电金属层形成导电部件120。
具体应用中，镶嵌孔101可为直通孔，作为可选的方式，镶嵌孔101也可以采用锥孔，例如开口较小且底部较大的镶嵌孔101，导电部件120压紧于镶嵌孔101后，不易脱落。也可以为开口较大且底部较小的镶嵌孔101，易于安装导电部件120，导电部件120可以采用冷焊等方式连接于钻头主体100。
作为另一种可选的实施方式，镶嵌孔101也可以呈圆环槽状，相对应地，导电部件120呈圆管状，圆管状的导电部件120插接于圆环槽镶嵌孔101内，其稳定性佳。当然，镶嵌孔101和导电部件120的形状结构也可以根据实际情况设定，在加工电路板910时，实现导电钻孔。
具体应用中，钻头可以设置有至少一条切削刃，即钻头可以为单刃、双刃或多刃钻头，钻尖部110的前端可以呈锥面形等合适形状。
具体应用中，镶嵌孔101可与钻头主体100(钻头)同轴。
本发明实施例还提供了一种钻头的制造方法，用于制造上述的一种钻头，包括以下步骤：
制备钻头的钻头主体100，并至少在所述钻头主体100的钻尖部110设置有涂层；
在所述钻头的前端设置镶嵌孔101，所述镶嵌孔101至少贯通于所述涂层；
在所述镶嵌孔101内设置导电部件120，使导电部件120与所述钻头主体100接触且延伸至所述钻头的前端，导电部件120于镶嵌孔101内且与钻尖部110的金属材料接触，使钻尖部110具有不导电的涂层的情况下，钻头主体100可以通过钻尖部110前端处位于镶嵌孔101内的导电部件120与需加工的电路板910导通，即钻机的导电回路连接于钻头主体100和需加工的电路板910，加工时，即使钻头主体100的前端具有非导电涂层，其也可以通过导电性检测实现控深等相关功能，而且涂层的选择面广，例如可以选用金刚石涂层，其在提高钻头使用寿命、提高钻孔质量的同时，还可以通过导电性检测实现控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景。
具体地，如图5至图7所示，所述镶嵌孔101可通过激光设备并采用激光加工等方式形成。激光设备可以包括底座夹具810和位于底座夹具810上方的激光器820，底座夹具810用于将钻头主体100固定夹持，使钻头主体100纵向且钻尖部110朝上，激光器820工作时发出的激光作用于钻头的前端，从而去除对应位置的涂层(金刚石涂层)并形成镶嵌孔101。镶嵌孔101可与钻头主体100同轴。
具体地，所述导电部件120为填充于所述镶嵌孔101内部。具体应用中，导电部件120可为预成型的金属柱，其可以通过插接的方式连接于镶嵌孔101。作为一种可选方案，在插接于镶嵌孔101前，先将导电部件120通过冷冻的方式，使其尺寸收缩，再插接于镶嵌孔101，导电部件120的连接可靠性高，不易脱落。导电部件120的硬度可以等于或等于钻尖部110的硬度。
当然，可通过物理气相沉积技术(PVD)在镶嵌孔101内沉积金属或者合金层。具体方法为，将激光修磨后的金刚石涂层钻头置于阴极电弧涂层设备内部，钻头刃部(钻尖部110)加装底部带有小孔的屏蔽套筒，屏蔽套筒底部小孔孔径略大于钻尖金刚石涂层激光加工孔径(镶嵌孔101的孔径)。阴极电弧涂层设备抽真空后加热并保持300至400℃，开启阴极电弧电源并施加100至200V负偏压，对所述激光修磨钻尖的位置沉积金属导电层形成导电部件120。由于钻头刃部加装了底部带有小孔的屏蔽套筒，只能在上述激光加工的孔(即镶嵌孔101)内部沉积导电金属层形成导电部件120。
本发明实施例还提供了一种电路板的加工系统，包括PCB钻孔机主体，还包括上述的一种钻头，所述PCB钻孔机主体通过钻头主体100、与钻头主体100相撞的导电部件120与加工的电路板910的导电位911导通，形成导电回路，并根据导电回路的导电性检测实现控深等相关功能。
本发明实施例所提供的一种钻头、钻头的制造方法和具有该钻头的电路板加工系统，其钻头主体100可以通过钻尖部110前端处位于镶嵌孔101内的导电部件120与需加工的电路板910导通，即钻机的导电回路连接于钻头主体100和需加工的电路板910，加工时，即使钻头主体100的前端具有非导电涂层，其也可以通过导电性检测实现控深等相关功能，而且涂层的选择面广，例如可以选用金刚石涂层，其在提高钻头使用寿命、提高钻孔质量的同时，还可以通过导电性检测实现控深等相关功能，克服了本领域的技术困难，具有很好的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻头，其特征在于，包括钻头主体和涂层，所述钻头主体的前端为钻尖部，所述涂层至少设置于所述钻尖部，所述钻头的前端设置有镶嵌孔，所述镶嵌孔至少贯穿于所述涂层，所述镶嵌孔内设置有导电部件，所述导电部件与所述钻头主体相接触。
2.如权利要求1所述的一种钻头，其特征在于，所述导电部件为填充于所述镶嵌孔内的金属物质。
3.如权利要求1所述的一种钻头，其特征在于，所述涂层为非导电涂层。
4.如权利要求1所述的一种钻头，其特征在于，所述涂层为金刚石涂层。
5.如权利要求1所述的一种钻头，其特征在于，所述镶嵌孔呈圆形、椭圆形或多边形。
6.如权利要求1至5中任一项所述的一种钻头，其特征在于，所述镶嵌孔为圆形且孔径小于或等于钻尖部的芯厚；或者，所述镶嵌孔的外接圆的直径小于或等于钻尖部的芯厚。
7.一种钻头的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1至6中任一项所述的一种钻头，包括以下步骤：
制备钻头的钻头主体，并至少在所述钻头主体的钻尖部设置有涂层；
在所述钻头的前端设置镶嵌孔，所述镶嵌孔至少贯通于所述涂层；
在所述镶嵌孔内设置导电部件，使导电部件与所述钻头主体接触。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述镶嵌孔通过激光加工形成。
9.如权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，所述导电部件为填充于所述镶嵌孔内部的金属物质。
10.一种电路板加工系统，包括PCB钻孔机主体，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的一种钻头，所述PCB钻孔机主体通过钻头主体、导电部件与加工的电路板的导电部件位导通。
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