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PSII技术处理印制板用硬质合金麻花钻头 王珂 I摘要】本文介绍了采用PSII技术对硬质合金麻花钻头进行表面改性的实验和初步结论。 通过现场对比实验，证实了处理后的麻花钻头使用寿命提高了1．9倍。同时，初步分析了 处理后麻花钻头颜色不均匀的原因。 【主题词l PSII硬质合金麻花钻头使用寿命鞘层 一、引言 由于印制电路技术的飞速发展，对印制板的需求量不断增加。随着印制 板向高密度、高精度、小型化和高可靠性方向发展，对印制板的质量也提出 了更高的要求。在印制板复杂的工艺过程中，孔金属化直接影响到印制板的 质量，而钻孔质量是影响孔金属化质量的重要因素。因此为得到高质量的印 刷线路板，提高印制板的钻孔质量是关键技术之一。印制板作为一项新兴工 业正向着现代化、自动化和大生产的方向迈进。为了与现代化的设备，自动 化的生产线相适应，必须要求高性能长寿命的生产工具。因此从提高印制板 的生产效率和质量的要求出发，提高印制板用硬质合金麻花钻头的性能及寿 命十分必要。 早在八十年代中期，我们就开始进行氮离子注入印制板用硬质合金麻花 钻头表面改性的工艺研究。我们采用常规离子注入的方法，通过大量的实验和 现场使用对比，得出了常规离子注入处理麻花钻头的最佳工艺。在此工艺下， 可以使氮离子注入后的硬质合金麻花钻头使用寿命提高l～3倍；同时，在加 工相同数量孑L的情况下，氮离子注入后的钻头钻孔质量明显优于未注入钻头。 这充分说明了氮离子注入对于提高硬质合金麻花钻头使用寿命是有益的。 但是，由于常规离子注入是“视线”注入，受到离子束斑大小、束分布 均匀性等因素的限制，单次处理量不大；同时，为力求处理均匀，工件靶必须 转动，因此设备的运行、维护费用较高，处理成本较高，这极大地限制了常规 离子注入处理硬质合金麻花钻头技术的工业应用。 为了解决上述问题，本课题采用等离子体源离子注入技术(PSII)取代常 规离子注入对硬质合金麻花钻头进行氮离子注入改性实验，通过对实验结果的 分析和麻花钻头的现场对比实验，了解PSII技术处理硬质合金麻花钻头的可 行性。 二、PSII技术简介 等离子体源离子注入，又称全方位离子注入，其机理是：将导电的工件 直接浸泡在等离子体中，由于等离子体基本性质，此时在工件周围形成一个很 薄的“鞘层”。当脉冲负高压加到工件时，鞘层向外扩散，电子被排斥，正离 子被加速获得能量，近似垂直地注入到工件表面，使工件表面得到改性处理。 PSII技术是一种“非视线”的注入，不需要复杂的靶传动机构，离子就 能全方位地均匀注入到工件表面。注入离子的均匀性好，注入能量、剂量、工 件温升易于控制。注入离子垂直于工件表面入射，减少了由于小角度入射产生 的溅射问题。 正是PSII的这些独特优点，使其有可能实现大批量的处理，以适应实际 生产的需要。目前，国外已通过增大靶室尺寸(～2m)，～次装载上千只工件， 三班次工作等方法，使工件处理成本人大降低，每平方厘米价格已降到0．01 美元左右。这就消除了PSII技术走向工业化的一个最大障碍。 三、改性实验 早期的常规离子注入硬质合金麻花钻头表面改性实验表明：采用氮离子 寿命1～3倍，并使被加工的印刷线路板的质量得到明显提高。 将由l的硬质合金麻花钻头插于一钻有小孔的圆形靶盘上如图1所示。 实验在PSII—IM工业样机上进行。具体参数如下：／———＼ 初始真空度：Po=5．8x10-4Pa ／O O＼ 通入氮气后：P=6．0x100Pa ／ ＼ 脉冲负高压(D=70KV O O O】 脉宽15us ＼ ／ 重复频率200Hz ＼o o／ 注入剂量6x10171cm2 ＼ ／ 图1圆形靶盘示意图 注入后的硬质合金麻花钻头除