[发明专利]一种具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻的制备方法，包括对微钻基体进行清洗处理，并将清洗后的微钻装入溅射镀膜设备，抽真空，开启加热装置，对微钻基体进行加热，之后对其表面进行离子轰击清洗；然后保持离子源仍工作的情况下，以溅射方式沉积过渡金属硼化物涂层，并在沉积过程中，通过调控沉积温度和设置在基体上的负偏压来实现热应力和生长应力的调节，从而得到低应力甚至零应力的过渡金属硼化物涂层。该涂层光滑致密，摩擦系数低，与基体的结合力较强，不易剥落，适用于PCB用微钻上硬质耐磨涂层的制备。本发明还提供了一种具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻。

技术领域

本发明涉及印刷线路板(PCB)微钻涂层技术领域，特别是涉及一种具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻及其制备方法。

背景技术

印刷线路板(Printed Circuit Board，PCB)是电子工业的核心组件，每年消耗量达数十亿支的PCB导通用微钻的品质成为PCB制造技术革新的核心问题。随着下游电子产品向轻、薄、小的方向发展，高精密、高集成、轻薄化成为PCB板的重要发展趋势，特别是随着无卤素PCB板和柔性PCB板等难加工材料的应用和高转速的技术要求，普通硬质合金微钻已难以满足PCB板的加工需求，易出现钻头磨损、折断、孔壁加工质量差、使用寿命短等问题。

为了提高PCB微钻的加工性能，通常是采用电弧沉积技术在微钻表面制备一层或多层硬度较高的耐磨涂层(如TiN、CrN、TiAlN、类金刚石等)。但电弧沉积过程中由于液滴的喷射，在直径小至0.1mm的PCB微钻表面形成大颗粒的问题依然存在，增大了涂层的表面粗糙度，不利于排屑，还极易造成摩擦升温，导致PCB板低熔点物质熔化，出现粘刀现象，将大大降低孔壁加工质量。此外，沉积过程中的高能量轰击，导致涂层具有高的残余压应力，造成涂层易剥落，膜基结合力低，较高的残余应力易导致直径较小的钻身弯曲，在加工过程中容易发生脆断。因此，如何降低硬质涂层微钻的残余应力，提高膜基结合强度是带涂层的PCB微钻急需解决的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种PCB用低应力过渡金属硼化物涂层微钻及其制备方法，以解决现有技术中PCB硬质涂层残余应力高，膜层易剥落，膜基结合强度低的问题。

第一方面，本发明提供了一种具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻，包括微钻基体，以及设置在所述微钻基体上的过渡金属硼化物涂层，所述过渡金属硼化物涂层的残余应力的绝对值小于0.3GPa。

优选地，所述过渡金属硼化物涂层的残余应力的绝对值为0.05～0.1GPa，更优选为0GPa。

优选地，所述过渡金属硼化物涂层的厚度为0.2～4μm。进一步优选为0.3～3.5μm。在沉积速率一定的情况下，涂层的厚度主要由沉积时间来决定，沉积时间越长，涂层厚度越大。

更优选地，所述过渡金属硼化物涂层的厚度为0.8～2μm。

优选地，所述过渡金属硼化物涂层中，过渡金属硼化物的晶粒尺寸为10～50nm。

优选地，所述具有过渡金属硼化物涂层的PCB用微钻在10gf载荷下的硬度为20-40GPa。

优选地，所述PCB用微钻上的过渡金属硼化物涂层的断裂韧性为2-4MPa·m^1/2。

优选地，以GCr15作为摩擦副，所述PCB用微钻上的过渡金属硼化物涂层在10N的载荷下的摩擦系数为0.2-0.5。

优选地，所述微钻基体的材质为硬质合金。硬质合金可以是以高硬度难熔金属的碳化物(碳化钨、碳化钛)微米级粉末为主要成分，以钴、镍或钼为粘结剂烧结成的粉末冶金制品，钴在硬质合金中的质量含量一般为6wt.％-10wt.％。

本发明中，所述硬质合金可以是碳化钨基硬质合金、碳化钛基硬质合金、碳氮化钛基硬质合金、碳化铬基硬质合金中的一种。