[发明专利]一种氮氧化铬和类金刚石膜复合涂层PCB微细刀具的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及PCB加工切削刀具领域，具体的是一种能够提高PCB刀具使用寿命和工作效率的CrO₂N+DLC即：氮氧化铬+类金刚石膜复合涂层的PCB铣刀和微钻（钻针）。

背景技术

我国的PCB研制工作始于1956年，1963-1978年逐步扩大形成PCB产业。改革开放后20多年，由于引进国外先进技术和设备，单面板、双面板和多层板均获得快速发展，国内PCB产业由小到大逐步发展起来。中国由于下游产业的集中及劳动力土地成本相对较低，成为发展势头最为强劲的区域。2002年，成为第三大PCB产出国。2003年，PCB产值和进出口额均超过60亿美元，首度超越美国，成为世界第二大PCB产出国。2006年中国已经取代日本，成为全球产值最大的PCB生产基地和技术发展最活跃的国家。      PCB产业的主要产品已由单面板、双面板转向多层板，而且正在从4～6层向6～8层以上提升。随着多层板、HDI板、柔性板的快速增长，我国的PCB产业结构正在逐步得到优化和改善。 　　     产量的提高和产品结构及质量和材料的优化就更迫切期待使用寿命长，切削性能好的PCB刀具。

目前大部分的PCB生产厂家使用数控钻床，数控钻床使用的是高工钢的定柄钻头。印制板钻孔用钻头一般都采用硬质合金，因为环氧玻璃布复铜箔板对刀具的磨损特别快。而硬质合金较高工钢钻头耐磨，有一定强度，适于高速切削。但对于PCB板材而言耐磨仍然差，磨损快，寿命短，为了改善硬质合金钻、铣刀具的性能，有的采用在碳化基体上沉积碳化钛（TIC）或氮化钛（TIN），这些单层涂层虽然比较硬质合金光刀使用效果有所提高，但是仍然不能解决粘刀、夹板、撕裂、进出口（进刀口和出孔口）拉毛等问题。

采用CVD金刚石膜涂层，具有更高的硬度，也能够克服上述弊端，但是由于金刚石膜涂层必须经过酸、碱脱钴处理，而且金刚石膜涂层腔室温度700-900°，由于PCB铣刀和微钻直径只有0.1-3.3mm，致使涂层后的微细刀具虽然提高了钻头的硬度与耐磨性，但是韧性差，非常脆，特别容易断刀。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的是提供一种CrO₂N+DLC复合涂层PCB微钻或铣刀的制作工艺。因为DLC涂层工艺工作温度只有80-200°，而且涂层CrO₂N+DLC工艺中不需要进行酸、碱脱钴处理，不会损伤基体的Co和W,能够保持硬质合金原有的性能。使用即：氮化铬加类金刚石膜复合涂层的PCB铣刀和微钻（钻针）既保持了硬质合金基体的韧性又发挥了氮化铬加类金刚石膜复合涂层的高硬度、低摩擦系数和良好的润滑性能和散热性能，本发明的复合涂层PCB刀具圆满的解决了断刀、粘刀、夹板、撕裂、进出口拉毛等问题。显著的提高了使用寿命和加工质量，降低生产成本，提高生产效率。

上述目的通过以下技术方案实现：

基于本发明的目的，本发明使用一种名称为“高真空多弧靶高离化磁过滤等离子体DLC沉积设备” 的涂层设备并发明新的工艺方法。

所述的高真空多弧靶高离化磁过滤等离子体DLC沉积设备，是本发明人研制的新原理涂层设备。它包括涂层室、行星旋转工件架、磁过滤弧源、分子泵、真空系统，所述涂层室为立式圆柱形，整体双层水冷式结构，所述涂层室前部设有进料门，所述涂层室的顶部设有管状加热器、热电偶接口，所述涂层室的底部设有进气口和行星旋转工件架，所述行星旋转工件架底部连接有驱动系统，所述涂层室的侧壁安装有磁过滤弧源，所述涂层室的后部安装有分子泵和真空系统。 

所述磁过滤弧源由引弧电极、阴极支架、靶材、推弧电磁线圈、聚焦电磁线圈、弯头组成，所述靶材安装在阴极支架上，所述引弧电极和所述阴极支架外接引弧电源，所述推弧电磁线圈和所述聚焦电磁线圈安装在所述引弧电极和阴极支架产生电弧处的外围。

进一步的，所述弯头为锥度2°弯曲弧度为100°的锥度弯头，所述锥度弯头的外表面安装有多个弯曲弧电磁线圈，在锥度弯头内形成强度为0～20 mT的弯曲磁场。

该设备充分利用弧源中的触发电极和石墨阴极之间产生真空电弧放电，激发高离化率的碳等离子体，采用磁过滤线圈过滤掉弧源产生的大颗粒和中性原子，可使到达衬底的几乎全部是碳离子，可以用较高的沉积速率制备出无氢膜，采用此技术可以获得sp3键含量高达70%、硬度高达～4500HV0.025的无氢碳膜，其性质与多晶金刚石膜（CVD）相近。

本发明利用自制的高真空多弧靶高离化磁过滤等离子体DLC沉积设备，采取如下工艺方法：