[发明专利]一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法，所述复合涂层自钻针表面向外依次包括底层、碳氮共渗层、类金刚石涂层和隔热层，所述底层包括金属层、合金层或金属化合物层中任意一种，所述隔热层为金属氮化物陶瓷层。本发明所述复合涂层通过多涂层结构的设计，其中类金刚石涂层的设置可有效提高钻针的硬度和耐磨性，从而提高钻针的使用寿命，碳氮共渗层的设置可有效提高类金刚石涂层的附着强度，避免类金刚石涂层容易脱落的问题，而隔热层则能够延缓类金刚石涂层的石墨化，进一步提高钻针的使用寿命；本发明所述钻针经过复合涂层的沉积，尤其适于高频高速印刷电路板的钻孔加工，所得钻孔质量及精度高。

技术领域

本发明属于印刷电路板加工技术领域，涉及一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法。

背景技术

随着电子通信行业的快速发展，尤其是5G技术的商用，对印刷电路板(PCB)材料的要求越来越高，相比传统的环氧玻纤布基板，新型的高频高速板的材料组成中陶瓷材料的比例大幅提高，由于陶瓷材料材质硬脆、易折断，采用钻针进行印刷电路板钻孔时，钻针磨损严重，容易断针，使用寿命普遍较短，难以满足5G通信领域需要满足的钻针加工效率高、磨损小、均匀稳定的要求，使得目前PCB钻孔加工面临极大的挑战。

为了提高微细钻针的使用寿命，在钻针表面形成涂层是重要的研究方向之一，根据涂层的特性使钻针具备相应性能，如高硬度、高耐磨性等，然而单一涂层往往难以起到良好的促进作用，通常需要复合涂层来提高多方面性能。CN205660837U公开了一种用于加工PCB板的钻针，包括针柄和设于该针柄一端的针体，该针体远离所述针柄的一端形成锥形的尖部，针体上沿其本体方向至其尖部设有一个螺旋形的主排屑槽，该主排屑槽和该尖部的交界处形成切削刃，针体沿本体方向至其尖部，由平纹编织的碳素纤维和钨钢构成的多层结构构成；该多层结构由里向外依次包括第一钨钢层、第一碳素纤维层、第二钨钢层、第二碳素纤维层和第三钨钢层，但该结构层只包括两种材料，两者之间的结合力较弱，容易发生磨损。

近年来，研究发现非晶四面体类金刚石(ta-C)涂层因具有低摩擦系数、高化学稳定性和耐磨性，可明显降低刀具摩擦系数、粘结磨损、切削力，并减少积屑残留，使之能够作为钻针的涂层使用。CN 111394774A公开了一种应用于印刷电路板钻针的多层复合结构钻石涂层，包括第一层使用的微米晶金刚石涂层，并与基体之间粘合固定，第二层使用纳米晶金刚石涂层，第三层使用微米晶金刚石涂层，如此类推，并在第十层最表面一层时使用纳米晶金刚石涂层；该涂层中微米晶和纳米晶金刚石涂层交替设置，利用微米晶微米晶的硬度和微米晶微米晶的低摩擦性能，提升钻针的加工寿命，但该复合结构层数过多，制备难度较大，层间以及与基体之间的结合稳定性较弱。

对于ta-C涂层的使用，因其硬度较大，内应力较高，不易附着在基体材料表面，因此需要采用共掺杂或增加涂层的方式，提高涂层的附着力；而目前急需提供一种此类复合涂层及其制备方法，以实现多涂层的顺次制备，使之能够具备高硬度、高附着力、低磨损的特性，从而能够提高钻针的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法，所述复合涂层中类金刚石涂层的设置可有效提高钻针的硬度，而碳氮共渗层的设置可有效提高类金刚石涂层的附着强度，避免金刚石涂层容易脱落的问题，而隔热层则能够延缓类金刚石涂层的石墨化，进一步提高钻针的使用寿命，实现了印刷电路板钻孔加工用钻针的良性改进。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层，所述复合涂层自钻针表面向外依次包括底层、碳氮共渗层、类金刚石涂层和隔热层，所述底层包括金属层、合金层或金属化合物层中任意一种，所述隔热层为金属氮化物陶瓷层。