一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法与流程

[0001]
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：

[0002]
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。
[0003]
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。
[0004]
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。
[0005]
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。


技术实现要素：

[0006]
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。
[0007]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0008]
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。
[0009]
本发明中，基于印刷电路板钻孔加工要求的提高，需要对钻针结构和性能进行改进，以提高其使用寿命；本发明通过在钻针表面设置复合涂层，通过多层涂层的设计，既能够提高钻针的硬度和耐磨性，各涂层材质的选择还使得各涂层之间以及复合涂层与钻针之间具有较强的结合性，避免涂层容易脱落的问题；其中，类金刚石涂层作为主要的功能层，其具备致密、高硬度、强结合的特性，而碳氮共渗层的设置可以增强类金刚石涂层的附着强度，增强其与底层及钻针的结合作用，而最外侧的隔热层可以避免钻针使用时热量直接传递到类金刚石涂层，减缓加工过程中类金刚石涂层的石墨化相变趋势，提高使用寿命；所述钻针经过改进后更加适用于高频高速电路板的孔加工，提高钻孔的质量。
[0010]
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0011]
作为本发明优选的技术方案，所述底层的金属层材质包括ti或cr。
[0012]
优选地，所述底层材质还包括tin、crn、tisi或alcr中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：tin和crn的组合，crn和alcr的组合，tin、crn和tisi的组合等。
[0013]
本发明中，底层材质主要选择金属、合金或金属化合物，主要是基于金属具有优良的附着性，提高涂层与基材间的结合强度。
[0014]
优选地，所述底层的厚度为0.03～0.5μm，例如0.03μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.4μm或0.5μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。其中，所述tin和crn虽然是属于金属化合物，但控制高金属含量使其具备金属材料优异的附着性和延展性等特性。
[0015]
优选地，所述碳氮共渗层为碳氮共掺杂的底层。
[0016]
优选地，所述碳氮共渗层的材质包括ticn、crcn或alcrcn中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：ticn和crcn的组合，crcn和alcrcn的组合，ticn、crcn和alcrcn的组合等。
[0017]
优选地，所述碳氮共渗层的厚度为0.02～0.1μm，例如0.02μm、0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.08μm或0.1μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]
作为本发明优选的技术方案，所述类金刚石涂层的厚度为0.1～1.0μm，例如0.1μm、0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm、0.6μm、0.8μm或1.0μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]
优选地，所述隔热层的材质包括tin和/或crn。
[0020]
优选地，所述隔热层的厚度为0.05～0.2μm，例如0.05μm、0.08μm、0.1μm、0.12μm、0.15μm、0.18μm或0.2μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值
同样适用。
[0021]
作为本发明优选的技术方案，所述复合涂层还包括过渡层，所述过渡层位于类金刚石涂层和隔热层之间。
[0022]
优选地，所述过渡层的材质包括ticn和/或crcn。
[0023]
优选地，所述过渡层的厚度为0.02～0.1μm，例如0.02μm、0.03μm、0.04μm、0.05μm、0.06μm、0.08μm或0.1μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]
本发明中，所述过渡层的设置主要是为了增强类金刚石涂层和隔热层之间的结合作用，其所用材质及作用与碳氮共渗层类似，避免无机碳层与金属层之间接触作用较弱，容易脱落的问题。
[0025]
另一方面，本发明提供了一种上述复合涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0026]
(1)在真空条件下通入惰性气体或惰性气体与氮气的混合气，施加脉冲偏压，利用金属靶材在钻针表面沉积底层；
[0027]
(2)调节通入惰性气体与氮气的比例以及脉冲偏压，利用金属靶材和石墨靶材在步骤(1)得到的底层上沉积碳氮共渗层；
[0028]
(3)调节步骤(2)气体只通入惰性气体，降低脉冲偏压，利用石墨靶材在步骤(2)得到的碳氮共渗层上沉积类金刚石涂层；
[0029]
(4)调节步骤(3)气体只通入氮气，施加脉冲偏压，利用金属靶材在步骤(3)得到的类金刚石涂层上沉积隔热层，完成复合涂层的制备。
[0030]
作为本发明优选的技术方案，所述复合涂层的制备在磁过滤设备内进行，优选为l型弯管磁过滤设备。
[0031]
优选地，所述磁过滤设备包括载盘、转架和炉腔。
[0032]
优选地，所述钻针装入载盘和转架上，置于炉腔内，保持匀速转动，进行复合涂层的制备。
[0033]
本发明中，所述复合涂层的制备采用弯管磁过滤和全脉冲技术，可以有效降低电弧的温度，减少石墨及金属靶材的大颗粒喷发，较好的控制碳离子和金属离子的运动，提高聚焦能力，获得高能离子，便于制备出致密、强结合的涂层。
[0034]
优选地，所述钻针装入磁过滤设备之前，先进行表面清洗及干燥。
[0035]
优选地，所述复合涂层的制备前，所述磁过滤设备内先抽真空至压力为6mpa以下，例如6mpa、5mpa、4mpa、3mpa、2mpa或1mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0036]
优选地，所述磁过滤设备的涂层沉积启动温度为40℃以下，例如40℃、35℃、30℃、25℃或20℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；
[0037]
由于现有技术中涂层沉积时，一般均需对基材、工件进行加热，去除表面吸附的气体或脏污，而本发明中所述设备在常温条件下即可进行涂层沉积，该常温条件下的沉积更能获得较高sp3含量的ta-c涂层，方便快捷，大大提高了生产效率。
[0038]
优选地，步骤(1)所述钻针表面沉积底层前，所述钻针先进行离子刻蚀。
[0039]
优选地，所述离子刻蚀时，通入惰性气体，开启离子源，施加脉冲偏压。
[0040]
优选地，所述离子刻蚀的真空压力为0.05～0.5pa，例如0.05pa、0.1pa、0.15pa、
0.2pa、0.25pa、0.3pa、0.4pa或0.5pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0041]
优选地，所述离子源包括阳极层平面离子源或空心阴极离子源，所述离子源的有效辐射范围可以覆盖整个转架。
[0042]
优选地，所述离子源电流为0.3～1.0a，例如0.3a、0.4a、0.5a、0.6a、0.7a、0.8a、0.9a或1.0a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；离子源电流的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0043]
优选地，所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为200～1200v，例如200v、400v、600v、800v、1000v或1200v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0044]
本发明中，所述脉冲偏压的选择，在低电平时的电压为0，而脉冲偏压的正负是相对于钻针工件而言，选择负偏压的目的在于使正离子沉积到工件表面。
[0045]
优选地，所述离子刻蚀的时间为10～30min，例如10min、12min、15min、18min、20min、24min、27min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0046]
本发明中，在进行复合镀层的沉积前，需要对钻针的表面进行活化处理，通过采用脉冲高偏压结合离子源，进行离子刻蚀加辉光清洗，清洁钻针基体表面，去除表面氧化层等杂质，提高表面活性，增加纳米尺度的结构缺陷，从而增强其与底层的结合性，效果优异。
[0047]
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)通入气体后的真空压力为0.05～0.2pa，例如0.05pa、0.08pa、0.1pa、0.12pa、0.15pa、0.18pa或0.2pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0048]
优选地，步骤(1)所述氮气与惰性气体的体积比为(0～4):1，例如0:1、0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0049]
优选地，步骤(1)所述金属靶材为cr靶和/或ti靶。
[0050]
优选地，步骤(1)所述金属靶材的电流为50～80a，例如50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0051]
优选地，步骤(1)所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为200～400v，例如200v、220v、250v、270v、300v、320v、350v、380v或400v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0052]
优选地，步骤(1)所述底层沉积的时间为5～12min，例如5min、6min、8min、9min、10min或12min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0053]
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述氮气的通入体积占惰性气体与氮气的总体积的80％以下，例如80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0054]
优选地，步骤(2)所述氮气的通入流量为0～70sccm，例如1sccm、10sccm、20sccm、30sccm、40sccm、50sccm、60sccm或70sccm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0055]
优选地，步骤(2)所述金属靶材的电流为50～80a，例如50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0056]
优选地，步骤(2)所述石墨靶材的电流为40～80a，例如40a、45a、50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0057]
优选地，步骤(2)所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为300～500v，例如300v、320v、350v、370v、400v、420v、450v、480v或500v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0058]
优选地，步骤(2)所述碳氮共渗层的沉积时间为2～8min，例如2min、3min、4min、5min、6min或8min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0059]
本发明中，通过控制氮气的通入量以及石墨靶材的电流，可以控制碳、氮离子共渗的比例，从而调节碳氮共渗层的内应力，以提高类金刚石涂层的附着强度，有效改善类金刚石涂层容易起皱、脱膜的现象。
[0060]
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述石墨靶材的电流为40～80a，例如40a、45a、50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0061]
优选地，步骤(3)所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为0～200v，例如10v、30v、50v、80v、100v、120v、150v、180v或200v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0062]
优选地，步骤(3)所述类金刚石涂层沉积的时间为15～30min，例如15min、18min、20min、22min、25min、27min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0063]
本发明中，通过类金刚石涂层沉积时的靶材电流以及脉冲偏压的大小，减少粒子的轰击频率，控制沉积温度，使其适合sp3结构碳膜的生长，得到不同sp3和sp2含量的、可调硬度范围的稳定性碳膜。
[0064]
本发明中，钻针的使用寿命是一个综合指标，受各层结合性、硬度及厚度等因素影响，结合性方面主要受底层的成分、元素等影响，硬度主要由ta-c层影响，一定的厚度有利于综合性能发挥，耐磨性提高，但厚度过大，会使基材沉积涂层的温度和能量发生变化，导致ta-c层sp2含量升高，性能反而会下降。
[0065]
优选地，步骤(4)所述氮气的通入流量为50～100sccm，例如50sccm、60sccm、70sccm、80sccm、90sccm或100sccm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0066]
优选地，步骤(4)所述氮气的通入控制真空压力为0.1～0.5pa，例如0.1pa、0.2pa、0.3pa、0.4pa或0.5pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0067]
优选地，步骤(4)所述金属靶材的电流为50～80a，例如50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0068]
优选地，步骤(4)所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为0～100v，例如10v、20v、30v、40v、50v、60v、80v或100v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0069]
优选地，步骤(4)所述隔热层沉积的时间为5～10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0070]
本发明中，以金属碳化物陶瓷作为隔热层，可通过吸收能量自身先发生相变来实现有效抑制ta-c的石墨化，进一步提高钻针使用寿命1-2倍，同时其高硬度和耐磨性也有助于钻针在钻孔过程中获得较高的孔位精度。
[0071]
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述隔热层沉积前，先在类金刚石涂层上沉积过渡层。
[0072]
优选地，所述过渡层的沉积步骤为：调节通入惰性气体与氮气的比例以及脉冲偏压，利用金属靶材和石墨靶材在步骤(3)得到的类金刚石涂层上沉积过渡层。
[0073]
优选地，所述氮气的通入体积占惰性气体与氮气的总体积的50％以下，例如50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0074]
优选地，所述金属靶材的电流为50～80a，例如50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0075]
优选地，所述石墨靶材的电流为50～80a，例如50a、55a、60a、65a、70a、75a或80a等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0076]
优选地，所述脉冲偏压为脉冲负偏压，大小为0～100v，例如10v、20v、30v、40v、50v、60v、80v或100v等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述脉冲偏压的占空比为30～80％，例如30％、40％、50％、60％、70％或80％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0077]
优选地，所述过渡层沉积的时间为1～5min，例如1min、2min、3min、4min或5min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0078]
优选地，步骤(4)所述复合涂层完成后，降温至100℃以下将钻针取出，检测合格后包装，例如100℃、90℃、80℃、70℃、60℃、50℃、40℃或30℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0079]
本发明中，由于高能粒子的轰击作用，所述磁过滤设备的温度会升至100～140℃，复合涂层沉积完成后需要先进行降温，再进行钻针的拆卸，并检测其结构完整性。
[0080]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0081]
(1)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；所述复合涂层的硬度可达到45～60gpa，弹性模量达到480～650gpa，膜层附着力均达到hf3以上，其使用寿命可提高5～8倍；
[0082]
(2)本发明所述复合涂层的制备采用弯管磁过滤技术和脉冲技术，能有效减少大颗粒的喷发，较好地控制粒子运动方向，提高碳离子和金属离子的聚焦能力，有助于制备得到sp3结构含量高的碳膜，提高涂层的硬度和寿命；
[0083]
(3)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、精度高。
附图说明
[0084]
图1是本发明实施例1提供的印刷电路板钻针的复合涂层的结构示意图；
[0085]
其中，1-钻针，2-底层，3-碳氮共渗层，4-类金刚石涂层，5-过渡层，6-隔热层。
具体实施方式
[0086]
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
[0087]
本发明具体实施方式部分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1表面向外依次包括底层2、碳氮共渗层3、类金刚石涂层4和隔热层6，所述底层2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6为金属氮化物陶瓷层。
[0088]
以下为本发明典型但非限制性实施例：
[0089]
实施例1：
[0090]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层，所述复合涂层的结构示意图如图1所示，自钻针1表面向外依次包括底层2、碳氮共渗层3、类金刚石涂层4和隔热层6，所述底层2为金属层，所述隔热层6为金属氮化物陶瓷层。
[0091]
所述金属层为ti金属层，厚度为0.25μm。
[0092]
所述碳氮共渗层3为ticn层，厚度为0.05μm。
[0093]
所述类金刚石涂层4的厚度为0.5μm。
[0094]
所述隔热层6为tin陶瓷层，厚度为0.12μm。
[0095]
所述复合涂层还包括过渡层5，所述过渡层5位于类金刚石涂层4和隔热层6之间。
[0096]
所述过渡层5为ticn层，厚度为0.05μm。
[0097]
实施例2：
[0098]
本实施例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1表面向外依次包括底层2、碳氮共渗层3、类金刚石涂层4和隔热层6，所述底层2为金属化合物层，所述隔热层6为金属氮化物陶瓷层。
[0099]
所述底层2为crn层，厚度为0.5μm。
[0100]
所述碳氮共渗层3为crcn层，厚度为0.1μm。
[0101]
所述类金刚石涂层4的厚度为1.0μm。
[0102]
所述隔热层6为crn陶瓷层，厚度为0.2μm。
[0103]
所述复合涂层还包括过渡层5，所述过渡层5位于类金刚石涂层4和隔热层6之间。
[0104]
所述过渡层5为crcn层，厚度为0.1μm。
[0105]
实施例3：
[0106]
本实施例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1表面向外依次包括底层2、碳氮共渗层3、类金刚石涂层4和隔热层6，所述底层2为金属化合物层，所述隔热层6为金属氮化物陶瓷层。
[0107]
所述底层2为tin层，厚度为0.05μm。
[0108]
所述碳氮共渗层3为ticn层，厚度为0.02μm。
[0109]
所述类金刚石涂层4的厚度为0.1μm。
[0110]
所述隔热层6为tin陶瓷层，厚度为0.05μm。
[0111]
实施例4：
[0112]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层的制备方法，所述复合涂层采用实施例1中的复合涂层，所述方法包括以下步骤：
[0113]
(1)将钻针1进行表面清洗及干燥后装入载盘和转架上，置于l型弯管磁过滤设备的炉腔内，保持匀速转动，将炉腔内抽真空至压力为6mpa，室温下通入氩气至炉腔真空压力为0.1pa，开启阳极层平面离子源，所述离子源电流为0.6a，离子源电流的占空比为50％，施加大小为400v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为50％，进行离子刻蚀，离子刻蚀时间为30min，去除钻针1表面的氧化层等杂质；
[0114]
控制通入氩气量使炉腔内真空压力为0.05pa，开启钛靶，靶材电流为70a，施加大小为300v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为50％，在钻针1表面沉积金属ti底层2，沉积时间为10min；
[0115]
(2)再向炉腔中通入氮气，控制通入氩气与氮气的体积比为1:1，维持步骤(1)中钛靶材电流，再开启石墨靶材，靶材电流为60a，施加大小为400v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为50％，在步骤(1)得到的底层2上沉积ticn碳氮共渗层3，沉积时间为3min；
[0116]
(3)调节步骤(2)气体只通入氩气，关闭钛靶，降低脉冲偏压至100v，占空比不变，在步骤(2)得到的碳氮共渗层3上沉积类金刚石涂层4，沉积时间为20min；
[0117]
(4)调节步骤(3)通入气体，控制氩气与氮气的体积比为3:2，再开启钛靶，继续降低脉冲负偏压至80v，占空比不变，沉积ticn过渡层5，沉积时间为3min；
[0118]
关闭氩气，只通入氮气使炉腔内真空压力为0.2pa，将脉冲负偏压降至0，关闭石墨靶材，沉积tin陶瓷隔热层6，沉积时间为10min，完成复合涂层的制备，降温至80℃后将钻针取出，检测合格后包装出货。
[0119]
本实施例中，采用所述方法制备的复合涂层，其硬度可以达到48gpa，弹性模量达到500gpa，膜层附着力达到hf2以上，在对高速高频的pcb板材钻孔过程中，沉积复合涂层后钻针的使用寿命可提高5倍。
[0120]
实施例5：
[0121]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0122]
(1)将钻针1进行表面清洗及干燥后装入载盘和转架上，置于l型弯管磁过滤设备
的炉腔内，保持匀速转动，将炉腔内抽真空至压力为5mpa，室温下通入氩气至炉腔真空压力为0.2pa，开启阳极层平面离子源，所述离子源电流为0.4a，离子源电流的占空比为70％，施加大小为800v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为70％，进行离子刻蚀，离子刻蚀时间为20min，去除钻针1表面的氧化层等杂质；
[0123]
再向炉腔中通入氮气，控制通入氩气和氮气的体积比为4:1，使炉腔内真空压力为0.1pa，开启钛靶，靶材电流为50a，施加大小为400v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为70％，在钻针1表面沉积tin底层2，沉积时间为5min；
[0124]
(2)控制通入氩气与氮气的体积比为3:1，维持步骤(1)中钛靶材电流，再开启石墨靶材，靶材电流为50a，施加大小为500v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为70％，在步骤(1)得到的底层2上沉积ticn碳氮共渗层3，沉积时间为2min；
[0125]
(3)调节步骤(2)气体只通入氩气，关闭钛靶，降低脉冲偏压至150v，占空比不变，在步骤(2)得到的碳氮共渗层3上沉积类金刚石涂层4，沉积时间为15min；
[0126]
(4)调节步骤(3)通入气体，控制氩气与氮气的体积比为5:1，再开启钛靶，继续降低脉冲负偏压至100v，占空比不变，沉积ticn过渡层5，沉积时间为2min；
[0127]
关闭氩气，只通入氮气使炉腔内真空压力为0.3pa，将脉冲负偏压降至60v，关闭石墨靶材，沉积tin陶瓷隔热层6，沉积时间为8min，完成复合涂层的制备，降温至70℃后将钻针取出，检测合格后包装出货。
[0128]
本实施例中，采用所述方法制备的复合涂层，其硬度可以达到56gpa，弹性模量达到650gpa，膜层附着力达到hf3以上，在对高速高频的pcb板材钻孔过程中，沉积复合涂层后钻针的使用寿命可提高8倍。
[0129]
实施例6：
[0130]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层的制备方法，所述复合涂层采用实施例2中的复合涂层，所述方法包括以下步骤：
[0131]
(1)将钻针1进行表面清洗及干燥后装入载盘和转架上，置于l型弯管磁过滤设备的炉腔内，保持匀速转动，将炉腔内抽真空至压力为6mpa，室温下通入氖气至炉腔真空压力为0.5pa，开启空心阴极离子源，所述离子源电流为0.7a，离子源电流的占空比为40％，施加大小为1000v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为30％，进行离子刻蚀，离子刻蚀时间为10min，去除钻针1表面的氧化层等杂质；
[0132]
再向炉腔中通入氮气，控制通入氖气和氮气的体积比为3:2，使炉腔内真空压力为0.15pa，开启铬靶，靶材电流为80a，施加大小为350v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为60％，在钻针1表面沉积crn底层2，沉积时间为8min；
[0133]
(2)控制通入氖气与氮气的体积比为1:1，维持步骤(1)中铬靶材电流，再开启石墨靶材，靶材电流为70a，施加大小为450v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为60％，在步骤(1)得到的底层2上沉积crcn碳氮共渗层3，沉积时间为4min；
[0134]
(3)调节步骤(2)气体只通入氖气，关闭铬靶，降低脉冲偏压至50v，占空比不变，在步骤(2)得到的碳氮共渗层3上沉积类金刚石涂层4，沉积时间为30min；
[0135]
(4)调节步骤(3)通入气体，控制氖气与氮气的体积比为3:1，再开启铬靶，继续降低脉冲负偏压至40v，占空比不变，沉积crcn过渡层5，沉积时间为4min；
[0136]
关闭氖气，只通入氮气使炉腔内真空压力为0.5pa，将脉冲负偏压降至20v，关闭石
墨靶材，沉积crn陶瓷隔热层6，沉积时间为10min，完成复合涂层的制备，降温至90℃后将钻针取出，检测合格后包装出货。
[0137]
本实施例中，采用所述方法制备的复合涂层，其硬度可以达到54gpa，弹性模量达到600gpa，膜层附着力达到hf2以上，在对高速高频的pcb板材钻孔过程中，沉积复合涂层后钻针的使用寿命可提高6倍。
[0138]
实施例7：
[0139]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0140]
(1)将钻针1进行表面清洗及干燥后装入载盘和转架上，置于l型弯管磁过滤设备的炉腔内，保持匀速转动，将炉腔内抽真空至压力为6mpa，室温下通入氩气至炉腔真空压力为0.25pa，开启空心阴极离子源，所述离子源电流为1.0a，离子源电流的占空比为30％，施加大小为550v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为30％，进行离子刻蚀，离子刻蚀时间为25min，去除钻针1表面的氧化层等杂质；
[0141]
控制通入氩气量使炉腔内真空压力为0.2pa，开启铬靶，靶材电流为60a，施加大小为250v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为60％，在钻针1表面沉积金属cr底层2，沉积时间为12min；
[0142]
(2)再向炉腔中通入氮气，控制通入氩气与氮气的体积比为2:3，维持步骤(1)中铬靶材电流，再开启石墨靶材，靶材电流为50a，施加大小为300v的脉冲负偏压，脉冲负偏压占空比为80％，在步骤(1)得到的底层2上沉积crcn碳氮共渗层3，沉积时间为8min；
[0143]
(3)调节步骤(2)气体只通入氩气，关闭铬靶，降低脉冲偏压至80v，占空比不变，在步骤(2)得到的碳氮共渗层3上沉积类金刚石涂层4，沉积时间为25min；
[0144]
(4)调节步骤(3)通入气体，控制氩气与氮气的体积比为2:1，再开启铬靶，继续降低脉冲负偏压至50v，占空比不变，沉积crcn过渡层5，沉积时间为1min；
[0145]
关闭氩气，只通入氮气使炉腔内真空压力为0.3pa，将脉冲负偏压维持50v，关闭石墨靶材，沉积crn陶瓷隔热层6，沉积时间为5min，完成复合涂层的制备，降温至60℃后将钻针取出，检测合格后包装出货。
[0146]
本实施例中，采用所述方法制备的复合涂层，其硬度可以达到45gpa，弹性模量达到480gpa，膜层附着力达到hf2以上，在对高速高频的pcb板材钻孔过程中，沉积复合涂层后钻针的使用寿命可提高5倍。
[0147]
实施例8：
[0148]
本实施例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层的制备方法，所述方法参照实施例5中的方法，区别仅在于：步骤(4)中不包括过渡层5的沉积步骤。
[0149]
本实施例中，由于在类金刚石涂层和隔热层之间未设置过渡层，两者间的结合性稍弱，隔热层主要用于减缓类金刚石涂层的相变，抑制其石墨化，隔热层的稳定性降低，容易脱落，相比实施例5钻针使用寿命降低，但沉积复合涂层后钻针的使用寿命相比未设置涂层时仍可提高5倍左右。
[0150]
对比例1：
[0151]
本对比例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法，所述复合涂层参照实施例1中的复合涂层，区别仅在于：不包括碳氮共渗层3。
[0152]
所述方法参照实施例4中的方法，区别仅在于：不包括步骤(2)沉积碳氮共渗层3的步骤。
[0153]
本对比例中，由于类金刚石涂层和底层之间未设置碳氮共渗层，造成类金刚石涂层的附着强度明显降低，其涂层附着力仅为hf3，钻孔过程中容易脱落，相比未设置复合涂层时，使用寿命仅可提高3倍。
[0154]
对比例2：
[0155]
本对比例提供了一种印刷电路板钻针的复合涂层及其制备方法，所述复合涂层参照实施例1中的复合涂层，区别仅在于：不包括隔热层6。
[0156]
所述方法参照实施例4中的方法，区别仅在于：不包括步骤(4)中沉积隔热层6的步骤。
[0157]
本对比例中，由于类金刚石涂层外侧未设置隔热层，钻孔过程中产生的热量直接作用于过渡层及类金刚石涂层，容易造成类金刚石涂层的石墨化，硬度和耐磨性相应降低，从而降低使用寿命，相比未设置复合涂层时，使用寿命仅可提高3.5倍。
[0158]
综合上述实施例和对比例可以看出，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；所述复合涂层的硬度可达到45～60gpa，弹性模量达到480～650gpa，膜层附着力在hf3以上，其使用寿命可提高5～8倍；所述复合涂层的制备采用弯管磁过滤技术和脉冲技术，能有效减少大颗粒的喷发，较好地控制粒子运动方向，提高碳离子和金属离子的聚焦能力，有助于制备得到sp3结构含量高的碳膜，提高涂层的硬度和寿命；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、精度高。
[0159]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的产品与方法，但本发明并不局限于上述详细产品与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细产品与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品的等效替换及辅助组成的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。