CN208644164U - 一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻 - Google Patents
一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，包括微钻基体，所述微钻基体上表面依次设有由冶金结合层、支撑层、耐高温强韧耐磨层和润滑层构成的金刚石基多层梯度纳米复合涂层，其中，所述冶金结合层为纯金属Cr层，所述支撑层为ALTiSiN/CrN纳米晶多层复合层，所述耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN‑DLC纳米晶DLC复合涂层，所述润滑层为Cr掺杂的DLC层。本实用新型具有超硬、高耐磨特性和强韧、耐高温特性，可以大幅度降低微钻断裂问题，同时可以大幅度提高微钻的工作寿命，进而提高加工效率。同时由于微钻表面具有超高硬度和良好的润滑性能，可以大幅度提高加工出连通孔的表面光洁度，提高产品质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及印刷电路板加工用涂层微钻技术领域，具体涉及一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻。
背景技术
印刷电路板(PCB-Printed Circuit Board)是所有电子信息产品不可缺少的基本构成要件，也是全球电子元件产品中市场份额占有率最高的产品。移动电话、笔记本式电脑等产品的印制电路板(PCB)上安装元件的小型化，不但推动了印制电路板小型化的发展，而且对于印制电路板的电路图形精细也起到了促进作用。日本，中国大陆，美国，台湾为全球前4大PCB生产国。根据市场预测可知，全球PCB每年将保持平均6％以上的增长率，预计2010年全球PCB产值将达537亿美元；中国几乎占据了全球三分二以上的增长份额，预计2010年中国大陆PCB产值将达178亿美元，占全球总产值的33.2％。开拓中国市场已经成为全球知名PCB微钻厂家营销工作的重中之重。
过孔是PCB的重要组成部分之一，其作用是各层间的电气连接通道和器件的固定或定位孔，用PCB微钻进行机械钻孔是最常用的加工方法。PCB的孔径越来越小，布线密度越来越高，加工速度越来越快，这样就对硬质合金微加工工具和加工精度提出了更高的要求，因为在钻削这种微孔时，微孔钻头磨损、折断对微孔的加工质量、加工效率、废品率、加工成本等都有较大的影响。常规的PCB钻头寿命为2000～3000孔，超过此限的钻头刃面钝化，影响钻孔质量，甚至折断而损伤价格昂贵的基板，只能更换钻头。钻孔的费用通常占PCB制板加工费用的30％到40％。
随着2006年7月欧盟的两个指令ROHS和WEEE开始生效，标志着全球的电子行业开始步入无铅时代，同时PCB界的无卤化进程也在快速推进。PCB板材的无卤化以及封装过程的无铅化是电子产品环保的要求，是电子电路行业发展的必然趋势。但是无卤和无铅化也给PCB的生产带来一些挑战，由于无铅焊料的焊接温度较高，印制板的玻璃化硬度普遍提高，为了提高板材的耐热性和尺寸稳定性，除提高树脂固化交联密度外，有些情况下还添加适量的无机填料。无卤、无铅板材虽然满足了环保的要求，但是其孔加工性能往往变差，给作为PCB生产基本工序的机械钻孔带来了挑战，突出表现在钻头磨损加剧，易出现崩口。在同等情况下，微钻的寿命大约降低30％，铣刀的寿命降低则更多更明显。
目前以提高微钻耐磨损能力为重点，提高微钻综合性能的主要措施有：改进微钻材料、钻孔方式、微钻槽形、使用微钻表面强化技术。其中，微钻表面强化技术的研发是一项最有前景的技术。目前，大尺寸刀具的表面强化技术已经相当成熟，可以提高刀具使用寿命4～10倍。大尺寸刀具的表面强化技术成功应用给研究机构带来了启发，激励了众多的研究机构探索微钻的表面强化技术。微钻表面强化的方向主要有四个：(1)提高表面硬度；(2)提高表面耐磨特性；(3)提高表面韧性；(4)提高表面高温性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有超硬和高耐磨特性，同时具有强韧耐高温特性的金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻。
本实用新型的技术方案如下：
一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，包括微钻基体，所述微钻基体上表面依次设有由冶金结合层、支撑层、耐高温强韧耐磨层和润滑层构成的金刚石基多层梯度纳米复合涂层，其中，所述冶金结合层为纯金属Cr层，所述支撑层为ALTiSiN/CrN纳米晶多层复合层，所述耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN-DLC纳米晶DLC复合涂层，所述润滑层为Cr掺杂的DLC层。
在上述技术方案中，所述冶金结合层的厚度为10～20纳米，所述支撑层的厚度为1～2微米，所述耐高温强韧耐磨层的厚度为5～6微米，所述润滑层的厚度为2～3微米。
在上述技术方案中，所述支撑层为ALTiSiN和CrN交替构成的复合层，其中，单层ALTiSiN纳米层厚度为1～10纳米，单层CrN层厚度为1～15纳米；所述耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN和DLC交替构成的复合层，其中，单层TiCrALSiN纳米层厚度为2～10纳米，单层DLC层厚度为2～8纳米。
在上述技术方案中，所述支撑层中的ALTiSiN层和耐高温强韧耐磨层中的TiCrALSiN层的硅含量均在1at.％到10at.％之间，且ALTiSiN层中ALTiN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米，TiCrALSiN层中TiCrALN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米。
在上述技术方案中，所述微钻基体的材质为高速钢或硬质合金。
采用上述方案，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型微钻基体表面的纳米复合涂层不但具有较好的耐磨性能和高硬度，且具有强韧性及良好的耐高温性能，其结合层为Cr层，支撑层为ALTiSiN/CrN多层复合层，提高涂层硬度，且具有良好的耐腐蚀性。耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN-DLC纳米晶DLC复合涂层，具有良好的耐磨性能、切削性能和耐腐蚀性，且由于硅的掺杂，使其具有强韧性和高耐温性能。润滑层为Cr掺杂的DLC层，具有良好的自润滑性能。本实用新型可以大幅度降低微钻断裂问题，同时可以大幅度提高微钻的工作寿命，进而提高加工效率。同时由于微钻表面具有超高硬度和良好的润滑性能，可以大幅度提高加工出连通孔的表面光洁度，提高产品质量。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
请参阅图1，本实用新型提供一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，包括微钻基体1，微钻基体1的材质为高速钢或硬质合金，保证基体的硬度，微钻基体1上表面依次设有由冶金结合层2、支撑层3、耐高温强韧耐磨层4和润滑层5构成的金刚石基多层梯度纳米复合涂层，其中，冶金结合层为纯金属Cr层，支撑层3为ALTiSiN/CrN纳米晶多层复合层，可提高涂层硬度，且具有良好的耐腐蚀性，耐高温强韧耐磨层4为TiCrALSiN-DLC纳米晶DLC复合涂层，具有良好的耐磨性能、切削性能和耐腐蚀性，且由于硅的掺杂，使其具有强韧性和高耐温性能，润滑层5为Cr掺杂的DLC层，使其具有良好的自润滑性能。
实施时，冶金结合层2的设计厚度为10～20纳米，支撑层3的设计厚度为1～2微米，耐高温强韧耐磨层4的设计厚度为5～6微米，润滑层5的设计厚度为2～3微米。
具体地，支撑层3是为ALTiSiN和CrN交替构成的复合层，其中，单层ALTiSiN纳米层厚度为1～10纳米，单层CrN层厚度为1～15纳米。
耐高温强韧耐磨层4是为TiCrALSiN和DLC交替构成的复合层，其中，单层TiCrALSiN纳米层厚度为2～10纳米，单层DLC层厚度为2～8纳米。
支撑层3中的ALTiSiN层和耐高温强韧耐磨层4中的TiCrALSiN层的硅含量均在1at.％到10at.％之间，且ALTiSiN层中ALTiN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米，TiCrALSiN层中TiCrALN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米。
通过使用本实用新型的金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，可以大幅度降低微钻断裂问题，同时可以大幅度提高微钻的工作寿命，进而提高加工效率。同时由于微钻表面具有超高硬度和良好的润滑性能，可以大幅度提高加工出连通孔的表面光洁度，提高产品质量。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，包括微钻基体，其特征在于：所述微钻基体上表面依次设有由冶金结合层、支撑层、耐高温强韧耐磨层和润滑层构成的金刚石基多层梯度纳米复合涂层，其中，所述冶金结合层为纯金属Cr层，所述支撑层为ALTiSiN/CrN纳米晶多层复合层，所述耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN-DLC纳米晶DLC复合涂层，所述润滑层为Cr掺杂的DLC层。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，其特征在于：所述冶金结合层的厚度为10～20纳米，所述支撑层的厚度为1～2微米，所述耐高温强韧耐磨层的厚度为5～6微米，所述润滑层的厚度为2～3微米。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，其特征在于：所述支撑层为ALTiSiN和CrN交替构成的复合层，其中，单层ALTiSiN纳米层厚度为1～10纳米，单层CrN层厚度为1～15纳米；所述耐高温强韧耐磨层为TiCrALSiN和DLC交替构成的复合层，其中，单层TiCrALSiN纳米层厚度为2～10纳米，单层DLC层厚度为2～8纳米。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，其特征在于：所述支撑层中的ALTiSiN层和耐高温强韧耐磨层中的TiCrALSiN层的硅含量均在1at.％到10at.％之间，且ALTiSiN层中ALTiN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米，TiCrALSiN层中TiCrALN纳米晶直径为4～10纳米，Si3N4非晶层厚度为0.1～1纳米。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石基纳米复合涂层印刷电路板微钻，其特征在于：所述微钻基体的材质为高速钢或硬质合金。
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| CN111394774A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-10 | 科汇纳米技术（深圳）有限公司 | 一种应用于印刷电路板钻针的多层复合结构钻石涂层 |
| CN111549326A (zh) * | 2020-06-20 | 2020-08-18 | 华伟纳精密工具（昆山）有限公司 | 具有复合镀膜涂层的pcb微钻钻头 |
| CN115008550A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-06 | 深圳市金洲精工科技股份有限公司 | 一种涂层钻孔工具及其用途 |
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