一种微型钻头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及钻头领域，更具体的说，涉及一种微型钻头。
【背景技术】
[0002] 随着人们对电子产品向轻薄化的需求，以及1C功能集成化要求的提高，对印制电 路板（PCB)的要求也同时提高。对PCB机械钻孔而言，需要更加细小的孔，孔的密度也会大 幅度增加，这样对微型钻头的要求也会更高，要求微型钻头在小直径的情况下，也拥有较好 的机械强度和耐磨性等性能。
[0003] 而通常使用的PCB微型钻头中，微型钻头的磨损较大，寿命较短，所以需要一种微 型钻头，具有更好的耐磨性能，较长的使用寿命。
【发明内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种耐磨性能更好、使用寿命更长的微型 钻头。
[0005] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006] 一种微型钻头，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括：
[0007] 打底层，过渡层和核心层，其中，
[0008] 打底层的材料为Me,
[0009] 过渡层的材料为MeN,
[0010] 核心层的材料为MeAlN，
[0011] 所述Me为Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一种或几种。
[0012] 进一步的，所述涂层包括覆盖在核心层上的顶层，所述顶层的材料为MeAlSiN。经 实用新型研宄发现，在核心层上覆盖顶层可以进一步的大幅度提高微型钻头的硬度和使用 寿命，使微型钻头更加耐磨。
[0013] 进一步的，所述Me为Ti。经实用新型人研宄发现，使用Ti时，微型钻头的耐磨效 果，机械强度等各方面的性能最为优良，并且方便生产加工，有利于大规模生产。
[0014] 进一步的，所述核心层中，铝原子的原子百分比为0.45彡AV(A1+Ti)彡0.70。经 实用新型人研宄发现，铝原子的原子百分比为0. 45 <AV(A1+Ti) < 0. 70时，钻头的耐磨 性能最好，使用寿命更长。
[0015] 进一步的，所述Me为Ti，所述顶层中，娃原子的原子百分比为0. 03彡Si/ (Al+Ti+Si) < 0. 15。经实用新型人研宄发现，硅原子的原子百分比为0.03 <Si/ (Al+Ti+Si) < 0. 15,钻头的耐磨性能最好，使用寿命更长。
[0016] 进一步的，所述打底层的厚度为10至100纳米，所述过渡层的厚度为80至300纳 米，所述核心层的厚度为1. 5至3微米，所述顶层的厚度为0. 5至1. 0微米。经实用新型 人研宄发现，打底层的厚度为10至100纳米，过渡层的厚度为80至300纳米，核心层的厚 度为1. 5至3微米，顶层的厚度为0. 5至1. 0微米时，这时不仅钻头的耐磨性能非常好，而 且可以节省材料，控制制造成本。
[0017] 进一步的，所述微型钻头包括硬质合金基体，所述涂层覆盖在所述硬质合金基体 上。硬质合金基体机械强度较好，而且与打底层的金属结合力较大，使用硬质合金基体利于 提尚刀具的机械性能。
[0018] 进一步的，所述微型钻头包括后刀面、排肩槽和后刀面与排肩槽之间的切肩刃，微 型钻头还包括与排肩槽共同延伸的磨背，所述磨背与排肩槽之间设有导棱，所述涂层覆盖 所述后刀面、排肩槽、切肩刃、磨背和导棱。在加工的工程中，后刀面、排肩槽、切肩刃、磨背 和导棱都会与工件接触，在这些与工件接触的部分上制造涂层，可以使刀具受力均匀，摩擦 均匀，从而提高刀具的使用寿命，并且节省成本。
[0019] 一种微型钻头，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括：
[0020] 打底层、过渡层、核心层和顶层，其中，
[0021] 打底层的材料为Ti，打底层的厚度为10至100纳米；
[0022] 过渡层的材料为TiN，过渡层的厚度为80至300纳米；
[0023] 核心层的材料为TiAIN，核心层的厚度为1. 5至3微米，核心层中，铝原子的原子 百分比为 〇? 45 <AV(A1+Ti) < 0? 70;
[0024] 顶层的材料为TiAlSiN，顶层的厚度为0. 5至1. 0微米，顶层中，硅原子的原子百分 比为 0? 03 彡SiAAl+Ti+Si)彡 0? 15。
[0025] Ti是刀具涂层中常用的一种金属，使用Ti时，微型钻头的耐磨效果，机械强度等 各方面的性能最为优良，并且方便生产加工，有利于大规模生产。
[0026] 一种微型钻头，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括：
[0027] 打底层、过渡层、核心层和顶层，其中，
[0028] 打底层的材料为Me,
[0029] 过渡层的材料为MeN,
[0030] 核心层的材料为MeAlN，
[0031] 顶层的材料为MeAlSiN，
[0032] 所述Me为Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一种或几种。
[0033] 经实用新型研宄发现，在核心层上覆盖顶层可以进一步的大幅度提高微型钻头的 硬度和使用寿命，使微型钻头更加耐磨。
[0034] 本实用新型由于微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括：打底层，过渡层和核 心层，其中，打底层的材料为Me，过渡层的材料为MeN，核心层的材料为MeAlN，Me为Ti、Cr、 Zr、Hf?或V中的一种或几种。经过实用新型人研宄发现，通过在硬质合金微型钻头的钻身 表面沉积出硬度高、摩擦系数低、结合力好、耐高温性好的打底层，过渡层和核心层，可以保 证微钻在高速加工普通FR-4、无卤素、HTG、柔性板以及封装基板等PCB材料时，既能大大减 少断针率，并且微钻的硬度可达43GPa，与硬质合金基材的结合力高达80N以上，摩擦系数 可低至0. 26,涂覆有该涂层的微型钻头，加工普通PCB板材时能将微钻的使用寿命提高至2 至3倍，钻头的耐磨性能更好，使用寿命更长，同时可保证钻孔质量，大幅度提升PCB的加工 效率，降低生产成本。
【附图说明】
[0035] 图1是本实用新型实施例的微型钻头的整体示意图；
[0036] 图2是图1中的A视图；
[0037] 图3是本实用新型实施例微型钻头的涂层示意图。
[0038] 其中：1、排肩槽，2、磨背，3、导棱，4、切肩刃，5、后刀面，6、硬质合金基体，7、打底 层，8、过渡层，9、核心层，10、顶层。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。
[0040] 如图1至图3所示，微型钻头包括硬质合金基体6,硬质合金基体6上覆盖有涂层， 涂层包括打底层7,打底层7上覆盖有过渡层8,过渡层8上覆盖有核心层9。硬质合金基体 6机械强度较好，而且与打底层7的金属结合力较大，使用硬质合金基体6利于提高刀具的 机械性能。
[0041] 纯金属Me打底层7的厚度10?100nm，金属氮化物MeN过渡层8的厚度80至 30〇11111，]^六以核心层9的厚度1.5至3.〇11111。其中]^代表11、0、21'、￥、1^中的一种或几 种元素，核心层9中A1含量满足0? 45 <AV(Al+Ti) < 0? 70。
[0042] 微型钻头包括后刀面5、排肩槽1和后刀面5与排肩槽1之间的切肩刃4,微型钻 头还包括与排肩槽1共同延伸的磨背2,所述磨背2与排肩槽1之间设有导棱3,所述涂层 覆盖所述后刀面5、排肩槽1、切肩刃4、磨背2和导棱3。在加工的工程中，后刀面5、排肩 槽1、切肩刃4、磨背2和导棱3都会与工件接触，在这些与工件接触的部分上制造涂层，可 以使刀具受力均匀，摩擦均匀，从而提高刀具的使用寿命，并且节省成本。
[0043] 以下以Me为Ti为例进行说明。
[0044] 实施例一：
[0045] 取钻径为0. 20、0. 30与0. 40mm的PCB加工用微钻，对它们进行除油、有机清洗、漂 洗并烘干后入炉，加热300°C烘烤30min。
[0046] 按照下表1工艺进行加工，
[0047]其中核心层 9(TiAlN层）中AV(A1+Ti) =0?45，
[0048] Ti打底层7厚度20nm，TiN过渡层8厚度80nm，TiAIN核心层9厚度2. 13 y m，
[0049]表 1 :
[0050]
【主权项】
1. 一种微型钻头，其特征在于，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括： 打底层，过渡层和核心层，其中， 打底层的材料为Me， 过渡层的材料为MeN， 核心层的材料为MeAlN， 所述Me为Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一种或几种。
2. 根据权利要求1所述的一种微型钻头，其特征在于，所述涂层包括覆盖在核心层上 的顶层，所述顶层的材料为MeAlSiN。
3. 根据权利要求1所述的一种微型钻头，其特征在于，所述Me为Ti。
4. 根据权利要求3所述的一种微型钻头，其特征在于，所述核心层中，铝原子的原子百 分比为 〇? 45 < AV(A1+Ti) < 0? 70。
5. 根据权利要求2所述的一种微型钻头，其特征在于，所述Me为Ti，所述顶层中，硅原 子的原子百分比为〇? 03彡SV(A1+Ti+Si)彡0? 15。
6. 根据权利要求2所述的一种微型钻头，其特征在于，所述打底层的厚度为10至100 纳米，所述过渡层的厚度为80至300纳米，所述核心层的厚度为1. 5至3微米，所述顶层 的厚度为0.5至1.0微米。
7. 根据权利要求1所述的一种微型钻头，其特征在于，所述微型钻头包括硬质合金基 体，所述涂层覆盖在所述硬质合金基体上。
8. 根据权利要求1所述的一种微型钻头，其特征在于，所述微型钻头包括后刀面、排肩 槽和后刀面与排肩槽之间的切肩刃，微型钻头还包括与排肩槽共同延伸的磨背，所述磨背 与排肩槽之间设有导棱，所述涂层覆盖所述后刀面、排肩槽、切肩刃、磨背和导棱。
9. 一种微型钻头，其特征在于，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括： 打底层、过渡层、核心层和顶层，其中， 打底层的材料为Ti,打底层的厚度为10至100纳米； 过渡层的材料为TiN，过渡层的厚度为80至300纳米； 核心层的材料为TiAIN，核心层的厚度为1. 5至3微米，核心层中，铝原子的原子百分 比为 0? 45 < AV(A1+Ti) < 0? 70 ; 顶层的材料为TiAlSiN，顶层的厚度为0. 5至I. 0微米，顶层中，硅原子的原子百分比为 0. 03 彡 Si/(A1+Ti+Si)彡 0. 15。
10. -种微型钻头，其特征在于，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括： 打底层、过渡层、核心层和顶层，其中， 打底层的材料为Me， 过渡层的材料为MeN， 核心层的材料为MeAlN， 顶层的材料为MeAlSiN， 所述Me为Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一种或几种。
【专利摘要】本实用新型公开一种微型钻头，所述微型钻头包括涂层，所述涂层由内向外包括：打底层，过渡层和核心层，其中，打底层的材料为Me,过渡层的材料为MeN,核心层的材料为MeAlN,所述Me为Ti、Cr、Zr、Hf或V中的一种或几种。经过实用新型人研究发现，通过在硬质合金微型钻头的钻身表面沉积出硬度高、摩擦系数低、结合力好、耐高温性好的打底层，过渡层和核心层，可以保证微钻在高速加工普通FR-4、无卤素、HTG、柔性板以及封装基板等PCB材料时，既能大大减少断针率，同时可保证钻孔质量，大幅度提升PCB的加工效率，降低生产成本。
【IPC分类】B23B51-00, B32B33-00
【公开号】CN204295016
【申请号】CN201420611412
【发明人】张贺勇, 陈成, 屈建国
【申请人】深圳市金洲精工科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年10月21日