專利名稱：用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)的表面處理技術(shù)，由于需要在高溫環(huán)境下進(jìn)行，因此會(huì)改變工件的外形尺寸和表面光潔度，使得熱處理完后還需要再進(jìn)行精加工，從而不能達(dá)到使用的要求，并且處理層易發(fā)生表面脫皮及剝落現(xiàn)象。用常規(guī)方法處理的印制線路板用銑刀由于上述原因在使用中壽命短，更換次數(shù)多，因而增加了停工期和成本。
離子注入技術(shù)是近年來(lái)在國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一種材料表面改性高新技術(shù)，其基本原理是用能量為幾十到幾百keV量級(jí)的離子束入射到材料中去，離子束與材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而優(yōu)化材料表面性能，或獲得某些新的優(yōu)異性能。與常規(guī)表面處理技術(shù)相比，其優(yōu)越性在于由于無(wú)需在高溫環(huán)境下進(jìn)行，因而不會(huì)改變工件的外形尺寸和表面光潔度；離子注入后無(wú)需再進(jìn)行機(jī)械加工和熱處理；離子注入層由離子束與基體表面發(fā)生一系列物理和化學(xué)相互作用而形成的一個(gè)新表面層，它與基體之間不存在剝落問(wèn)題。目前國(guó)際上已有應(yīng)用該技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行表面處理的離子注入機(jī)，但是，現(xiàn)有的應(yīng)用于工業(yè)上的離子注入機(jī)，其離子束流較弱，束流引出電壓較高，注入面積小，注入時(shí)間較長(zhǎng)，如美國(guó)的Z-100和Z-200型注入機(jī)，其注入面積為250cm2，我國(guó)核工業(yè)西南物理研究院的GLZ-100金屬用工業(yè)離子注入機(jī)，其注入面積為300cm2，它們的注入時(shí)間為90分鐘到2個(gè)小時(shí)，束流引出電壓都大于50kv，所以處理成本過(guò)高、效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理成本低、效率高的用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明是采用金屬離子注入機(jī)來(lái)對(duì)印制線路板用銑刀進(jìn)行表面處理的，所述金屬離子注入機(jī)包括金屬離子源、離子源供電系統(tǒng)、真空室、工件靶臺(tái)、電機(jī)、抽真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氮?dú)庠?、氮?dú)赓|(zhì)量流量閥和控制屏，所述金屬離子源包括陰極、陰極支架、觸發(fā)電極、絕緣陰極套、陽(yáng)極、陽(yáng)極支架、放電室、等離子體室、第一柵、第二柵和第三柵，所述放電室外周均勻設(shè)有4～8個(gè)成對(duì)的磁柱，所述陽(yáng)極支架與所述等離子體室之間、所述等離子體室外壁設(shè)有4個(gè)或4個(gè)以上N、S極相間排列的磁環(huán)，所述第一柵與所述第二柵之間的距離為5～10mm，所述第一柵、所述第二柵、所述第三柵的柵板均為2～5mm厚，所述第一柵、所述第二柵、所述第三柵上均設(shè)有1300～1800個(gè)φ3～5mm的小孔，所述離子源供電系統(tǒng)由觸發(fā)電源、弧壓電源、束流引出電源和負(fù)壓電源組成，所述弧壓電源的特性阻抗為1Ω、脈寬為0.44～0.65ms，頻率為5～25Hz之間可調(diào)。
本發(fā)明采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ0.8mm至φ1.5mm。
本發(fā)明主要包括下列步驟(1)所述印制線路板用銑刀前處理①將所述印制線路板用銑刀放入裝有乙醇的超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗15到20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行風(fēng)干；③將洗凈風(fēng)干后的所述印制線路板用銑刀放入40～50℃的烘干爐中烘干15到20分鐘；(2)對(duì)前處理好的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行金屬離子注入①將前處理好的所述印制線路板用銑刀放入所述真空室內(nèi)的所述工件靶臺(tái)上；②操作所述控制屏，控制各技術(shù)參數(shù)真空度為1.2×10-2pa～3×10-3pa；氮?dú)赓|(zhì)量流量為3～20標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘；工件靶臺(tái)轉(zhuǎn)速為18轉(zhuǎn)/分鐘；真空室溫度為30～37℃；冷卻水溫為20～30℃；引出電壓為28KV；負(fù)壓為-900V；弧壓為17～120V；束流為4mA；工作頻率為10～20Hz；③注入時(shí)間持續(xù)50分鐘后停機(jī)，從所述真空室中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明采用的金屬離子注入機(jī)的第一柵與第二柵的距離近(為5～10mm)，第一柵、第二柵、第三柵均較薄(為2～5mm厚)，第一柵、第二柵、第三柵上均設(shè)有小面多的引出孔(1300～1800個(gè)φ3～5mm的小孔)，因此在引出電壓低于20kv甚至在10kv也能引出足夠大的束流，本發(fā)明注入靶上的平均鈦離子束流大于5mA，通過(guò)機(jī)械掃描，其注入面積達(dá)到1810cm2；由于本發(fā)明是脈沖形式工作，其弧壓電源的特性阻抗為1Ω、脈寬為0.44～0.65ms，頻率為5～25Hz，在此特定機(jī)制下進(jìn)行離子注入，注入時(shí)間短，注入溫度低(低于100℃)，絕對(duì)保證被注入的印制線路板用銑刀不會(huì)發(fā)生任何變形；由于本發(fā)明在放電室外周均勻4～8個(gè)成對(duì)的磁柱，所以提高了離子流和弧流之比，即在同樣的弧流下可引出的離子束流較大；由于本發(fā)明在陽(yáng)極支架與等離子體室之間、等離子體室外壁設(shè)有4個(gè)或4個(gè)以上N、S極相間排列的磁環(huán)，所以能形成的離子束均勻度好，提高了工件的處理質(zhì)量；由于采用金屬離子與氮?dú)獾幕旌鲜⑷?，省去了分析磁鐵及其供電電源；綜上多種因素，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、操作容易、使用可靠，所以處理成本低、效率高。本發(fā)明是一種純凈的無(wú)污染無(wú)公害的表面處理技術(shù)。
下面通過(guò)具體數(shù)據(jù)說(shuō)明本發(fā)明所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益應(yīng)用本發(fā)明的金屬離子注入機(jī)，每爐可裝入印制線路板用銑刀4000只，處理40到60分鐘，每天開兩班，可處理10爐，每只銑刀市場(chǎng)價(jià)8元，處理過(guò)的銑刀壽命提高30％以上，斷針率減少80％以上，所得的總效益為10×4000×8×30％＝96000元按每只銑刀收取1元處理費(fèi)，共收取處理費(fèi)為10×4000×1＝40000元注入處理成本費(fèi)(機(jī)器折舊、房租、水電、工資、管理、稅收等費(fèi)用)為12000元所取得的純效益為40000-12000＝28000元讓給用戶的效益為96000-40000＝56000元此外，由于銑刀壽命的增加，減少了更換銑刀的時(shí)間，為企業(yè)減少了停工期，提高了工作效率，降低了成本，并節(jié)約了大量的原材料。


圖1是本發(fā)明金屬離子注入機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明金屬離子源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明離子源供電系統(tǒng)與金屬離子源的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是采用如圖1、圖2、圖3所示金屬離子注入機(jī)來(lái)對(duì)印制線路板用銑刀進(jìn)行表面處理的，所述金屬離子注入機(jī)包括金屬離子源1、離子源供電系統(tǒng)、真空室2、工件靶臺(tái)3、電機(jī)4、抽真空系統(tǒng)5、冷卻系統(tǒng)、氮?dú)庠?、氮?dú)赓|(zhì)量流量閥7和控制屏，所述金屬離子源1包括陰極8、陰極支架9、觸發(fā)電極10、絕緣陰極套11、陽(yáng)極12、陽(yáng)極支架13、放電室14、等離子體室15、第一柵16、第二柵17和第三柵18，所述放電室14外周均勻設(shè)有4～8個(gè)成對(duì)的磁柱19，本實(shí)施例的放電室14外周均勻設(shè)有6個(gè)成對(duì)的磁柱19，所述陽(yáng)極支架13與所述等離子體室15之間、所述等離子體室15外壁設(shè)有4個(gè)或4個(gè)以上N、S極相間排列的磁環(huán)20，本實(shí)施例的陽(yáng)極支架13與等離子體室15之間、等離子體室15外壁設(shè)有5個(gè)N、S極相間排列的磁環(huán)20，所述第一柵16與所述第二柵17之間的距離為5～10mm，本實(shí)施例的第一柵16與第二柵17之間的距離為7mm，所述第一柵16、所述第二柵17、所述第三柵18的柵板均為2～5mm厚，本實(shí)施例的第一柵16、第二柵17、第三柵18的柵板均為3mm厚，所述第一柵16、所述第二柵17、所述第三柵18上均設(shè)有1300～1800個(gè)φ3～5mm的小孔，本實(shí)施例的第一柵16、第二柵17、第三柵18上均設(shè)有1627個(gè)φ4mm的小孔，所述離子源供電系統(tǒng)由觸發(fā)電源21、弧壓電源22、束流引出電源23和負(fù)壓電源24組成，所述弧壓電源22的特性阻抗為1Ω、脈寬為0.44～0.65ms，頻率為5～25Hz之間可調(diào)，本實(shí)施例的弧壓電源22的脈寬為0.5ms。
實(shí)施例一本發(fā)明采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ0.8mm。主要包括下列步驟(1)所述印制線路板用銑刀前處理①將所述印制線路板用銑刀放入裝有乙醇的超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗15分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行風(fēng)干；③將洗凈風(fēng)干后的所述印制線路板用銑刀放入40℃的烘干爐中烘干15分鐘；(2)對(duì)前處理好的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行金屬離子注入①將前處理好的所述印制線路板用銑刀放入所述真空室2內(nèi)的所述工件靶臺(tái)3上；②作所述控制屏，當(dāng)所述真空室2內(nèi)的真空度達(dá)到1.2×10-2pa時(shí)，合上所述冷卻系統(tǒng)電源；合上所述電機(jī)4的電源，調(diào)整轉(zhuǎn)速至18每分鐘轉(zhuǎn)；合上所述觸發(fā)電源21、所述弧壓電源22、所述負(fù)壓電源24，將所述觸發(fā)電源21的工件頻率調(diào)至10Hz左右，再將所述弧壓電源22的弧壓升至17V左右，弧流為1.5A左右時(shí)，再將所述負(fù)壓電源24的電壓加至負(fù)900V，合上所述束流引出電源22，將引出電壓加至28KV，再調(diào)整所述弧壓和所述工作頻率使所述控制屏上的束流表指示為4mA；調(diào)整所述氮?dú)赓|(zhì)量流量閥7，使進(jìn)入所述真空室2的氮?dú)饬髁繛槊糠昼?標(biāo)準(zhǔn)毫升；③在整個(gè)注入過(guò)程中，真空室內(nèi)溫度為30℃，冷卻系統(tǒng)水溫為20℃，注入時(shí)間持續(xù)50分鐘后停機(jī)，從所述真空室2中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
實(shí)施例二本發(fā)明采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ1.5mm。
本發(fā)明主要包括下列步驟(1)所述印制線路板用銑刀前處理①將所述印制線路板用銑刀放入裝有乙醇的超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行風(fēng)干；③將洗凈風(fēng)干后的所述印制線路板用銑刀放入50℃的烘干爐中烘干20分鐘；(2)對(duì)前處理好的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行金屬離子注入①將前處理好的所述印制線路板用銑刀放入所述真空室2內(nèi)的所述工件靶臺(tái)3上；④作所述控制屏，當(dāng)所述真空室2內(nèi)的真空度達(dá)到3×10-3pa時(shí)，合上所述冷卻系統(tǒng)電源；合上所述電機(jī)4的電源，調(diào)整轉(zhuǎn)速至18每分鐘轉(zhuǎn)；合上所述觸發(fā)電源21、所述弧壓電源22、所述負(fù)壓電源24，將所述觸發(fā)電源21的工件頻率調(diào)至20Hz左右，再將所述弧壓電源22的弧壓升至120V左右，弧流為1.5A左右時(shí)，再將所述負(fù)壓電源24的電壓加至負(fù)900V，合上所述束流引出電源22，將引出電壓加至28KV，調(diào)整所述弧壓和所述工作頻率使所述控制屏上的束流表指示為4mA；再調(diào)整所述氮?dú)赓|(zhì)量流量閥7，使進(jìn)入所述真空室2的氮?dú)饬髁繛槊糠昼?0標(biāo)準(zhǔn)毫升；⑤在整個(gè)注入過(guò)程中，真空室內(nèi)溫度為37℃，冷卻系統(tǒng)水溫為30℃，注入時(shí)間持續(xù)50分鐘后停機(jī)，從所述真空室2中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
實(shí)施例三本發(fā)明采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ1.2mm。
本發(fā)明主要包括下列步驟(1)所述印制線路板用銑刀前處理①將所述印制線路板用銑刀放入裝有乙醇的超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗18分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行風(fēng)干；③將洗凈風(fēng)干后的所述印制線路板用銑刀放入45℃的烘干爐中烘干18分鐘；(2)對(duì)前處理好的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行金屬離子注入①將前處理好的所述印制線路板用銑刀放入所述真空室2內(nèi)的所述工件靶臺(tái)3上；⑥作所述控制屏，當(dāng)所述真空室2內(nèi)的真空度達(dá)到8×10-3pa時(shí)，合上所述冷卻系統(tǒng)電源；合上所述電機(jī)4的電源，調(diào)整轉(zhuǎn)速至18每分鐘轉(zhuǎn)；合上所述觸發(fā)電源21、所述弧壓電源22、所述負(fù)壓電源24，將所述觸發(fā)電源21的工件頻率調(diào)至17Hz左右，再將所述弧壓電源22的弧壓升至20V左右，弧流為1.5A左右時(shí)，再將所述負(fù)壓電源24的電壓加至負(fù)900V，合上所述束流引出電源23，將引出電壓加至28KV，再調(diào)整所述弧壓和所述工作頻率使所述控制屏上的束流表指示為4mA；調(diào)整所述氮?dú)赓|(zhì)量流量閥6，使進(jìn)入所述真空室2的氮?dú)饬髁繛槊糠昼?1標(biāo)準(zhǔn)毫升；⑦在整個(gè)注入過(guò)程中，真空室內(nèi)溫度為34℃，冷卻系統(tǒng)水溫為27℃，注入時(shí)間持續(xù)50分鐘后停機(jī)，從所述真空室2中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
權(quán)利要求
1.一種用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法，其特征在于(A)它是采用金屬離子注入機(jī)來(lái)對(duì)所述印制線路板用銑刀進(jìn)行表面處理的，所述金屬離子注入機(jī)包括金屬離子源(1)、離子源供電系統(tǒng)、真空室(2)、工件靶臺(tái)(3)、電機(jī)(4)、抽真空系統(tǒng)(5)、冷卻系統(tǒng)、氮?dú)庠?6)、氮?dú)赓|(zhì)量流量閥(7)和控制屏，所述金屬離子源(1)包括陰極(8)、陰極支架(9)、觸發(fā)電極(10)、絕緣陰極套(11)、陽(yáng)極(12)、陽(yáng)極支架(13)、放電室(14)、等離子體室(15)、第一柵(16)、第二柵(17)和第三柵(18)，所述放電室(14)外周均勻設(shè)有4～8個(gè)成對(duì)的磁柱(19)，所述陽(yáng)極支架(13)與所述等離子體室(15)之間、所述等離子體室(15)外壁設(shè)有4個(gè)或4個(gè)以上N、S極相間排列的磁環(huán)(20)，所述第一柵(16)與所述第二柵(17)之間的距離為5～10mm，所述第一柵(16)、所述第二柵(17)、所述第三柵(18)的柵板均為2～5mm厚，所述第一柵(16)、所述第二柵(17)、所述第三柵(18)上均設(shè)有1300～1800個(gè)φ3～5mm的小孔，所述離子源供電系統(tǒng)由觸發(fā)電源(21)、弧壓電源(22)、束流引出電源(23)和負(fù)壓電源(24)組成，所述弧壓電源(22)的特性阻抗為1Ω、脈寬為0.44～0.65ms，頻率為5～25Hz之間可調(diào)。(B)采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ0.8mm至φ1.5mm。(C)所述用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法主要包括下列步驟(1)所述印制線路板用銑刀前處理①將所述印制線路板用銑刀放入裝有乙醇的超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗15到20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行風(fēng)干；③將洗凈風(fēng)干后的所述印制線路板用銑刀放入40～50℃的烘干爐中烘干15到20分鐘；(2)對(duì)前處理好的所述印制線路板用銑刀進(jìn)行金屬離子注入①將前處理好的所述印制線路板用銑刀放入所述真空室(2)內(nèi)的所述工件靶臺(tái)(3)上；②操作所述控制屏，控制各技術(shù)參數(shù)真空度為1.2×10-2pa～3×10-3pa；氮?dú)赓|(zhì)量流量為3～20標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘；工件靶臺(tái)轉(zhuǎn)速為18轉(zhuǎn)/分鐘；真空室溫度為30～37℃；冷卻水溫為20～30℃；引出電壓為28KV；負(fù)壓為-900V；弧壓為17～120V；束流為4mA；工作頻率為10～20Hz；③注入時(shí)間持續(xù)50分鐘后停機(jī)，從所述真空室(2)中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法，旨在提供一種處理成本低、效率高的用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法。該方法是采用金屬離子注入機(jī)來(lái)對(duì)所述印制線路板用銑刀進(jìn)行表面處理的，采用鈦離子注入，所述印制線路板用銑刀尺寸為φ0.8mm至φ1.5mm，其技術(shù)參數(shù)為真空度為1.2×10
文檔編號(hào)C23C14/48GK1609267SQ20041005133
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月6日
發(fā)明者葉圍洲, 蔡恩發(fā), 蔡堅(jiān)將, 吳九妹, 吳觀綿 申請(qǐng)人:珠海市恩博金屬表面強(qiáng)化有限公司