專利名稱：用離子注入工藝處理印制線路板用銑刀的方法
技術領域：
本發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：
常規的表面處理技術，由于需要在高溫環境下進行，因此會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行精加工，從而不能達到使用的要求，并且處理層易發生表面脫皮及剝落現象。用常規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，更換次數多，因而增加了停工期和成本。
離子注入技術是近年來在國際上發展起來的一種材料表面改性高新技術，其基本原理是用能量為幾十到幾百keV量級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生一系列物理的和化學的相互作用，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、結構和性能發生變化，從而優化材料表面性能，或獲得某些新的優異性能。與常規表面處理技術相比，其優越性在于由于無需在高溫環境下進行，因而不會改變工件的外形尺寸和表面光潔度；離子注入后無需再進行機械加工和熱處理；離子注入層由離子束與基體表面發生一系列物理和化學相互作用而形成的一個新表面層，它與基體之間不存在剝落問題。目前國際上已有應用該技術對工件進行表面處理的離子注入機，但是，現有的應用于工業上的離子注入機，其離子束流較弱，束流引出電壓較高，注入面積小，注入時間較長，如美國的Z-100和Z-200型注入機，其注入面積為250cm2，我國核工業西南物理研究院的GLZ-100金屬用工業離子注入機，其注入面積為300cm2，它們的注入時間為90分鐘到2個小時，束流引出電壓都大于50kv，所以處理成本過高、效率低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，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。
本發明所采用的技術方案是本發明是采用金屬離子注入機來對印制線路板用銑刀進行表面處理的，所述金屬離子注入機包括金屬離子源、離子源供電系統、真空室、工件靶臺、電機、抽真空系統、冷卻系統、氮氣源、氮氣質量流量閥和控制屏，所述金屬離子源包括陰極、陰極支架、觸發電極、絕緣陰極套、陽極、陽極支架、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有4～8個成對的磁柱，所述陽極支架與所述等離子體室之間、所述等離子體室外壁設有4個或4個以上N、S極相間排列的磁環，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、所述第三柵上均設有1300～1800個φ3～5mm的小孔，所述離子源供電系統由觸發電源、弧壓電源、束流引出電源和負壓電源組成，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。
本發明采用鈦離子注入，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內清洗15到20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進行風干；③將洗凈風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)對前處理好的所述印制線路板用銑刀進行金屬離子注入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的所述工件靶臺上；②操作所述控制屏，控制各技術參數真空度為1.2×10-2pa～3×10-3pa；氮氣質量流量為3～20標準毫升/分鐘；工件靶臺轉速為18轉/分鐘；真空室溫度為30～37℃；冷卻水溫為20～30℃；引出電壓為28KV；負壓為-900V；弧壓為17～120V；束流為4mA；工作頻率為10～20Hz；③注入時間持續50分鐘后停機，從所述真空室中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
本發明的有益效果是由于本發明采用的金屬離子注入機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、第三柵上均設有小面多的引出孔(1300～1800個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，本發明注入靶上的平均鈦離子束流大于5mA，通過機械掃描，其注入面積達到1810cm2；由于本發明是脈沖形式工作，其弧壓電源的特性阻抗為1Ω、脈寬為0.44～0.65ms，頻率為5～25Hz，在此特定機制下進行離子注入，注入時間短，注入溫度低(低于100℃)，絕對保證被注入的印制線路板用銑刀不會發生任何變形；由于本發明在放電室外周均勻4～8個成對的磁柱，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；由于本發明在陽極支架與等離子體室之間、等離子體室外壁設有4個或4個以上N、S極相間排列的磁環，所以能形成的離子束均勻度好，提高了工件的處理質量；由于采用金屬離子與氮氣的混合束注入，省去了分析磁鐵及其供電電源；綜上多種因素，使整機結構簡單、造價低廉、操作容易、使用可靠，所以處理成本低、效率高。本發明是一種純凈的無污染無公害的表面處理技術。
下面通過具體數據說明本發明所產生的經濟效益和社會效益應用本發明的金屬離子注入機，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，每只銑刀市場價8元，處理過的銑刀壽命提高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，共收取處理費為10×4000×1＝40000元注入處理成本費(機器折舊、房租、水電、工資、管理、稅收等費用)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間，為企業減少了停工期，提高了工作效率，降低了成本，并節約了大量的原材料。
圖1是本發明金屬離子注入機的結構示意圖；圖2是本發明金屬離子源的結構示意圖；圖3是本發明離子源供電系統與金屬離子源的連接示意圖。
具體實施例方式
本發明是采用如圖1、圖2、圖3所示金屬離子注入機來對印制線路板用銑刀進行表面處理的，所述金屬離子注入機包括金屬離子源1、離子源供電系統、真空室2、工件靶臺3、電機4、抽真空系統5、冷卻系統、氮氣源6、氮氣質量流量閥7和控制屏，所述金屬離子源1包括陰極8、陰極支架9、觸發電極10、絕緣陰極套11、陽極12、陽極支架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外周均勻設有4～8個成對的磁柱19，本實施例的放電室14外周均勻設有6個成對的磁柱19，所述陽極支架13與所述等離子體室15之間、所述等離子體室15外壁設有4個或4個以上N、S極相間排列的磁環20，本實施例的陽極支架13與等離子體室15之間、等離子體室15外壁設有5個N、S極相間排列的磁環20，所述第一柵16與所述第二柵17之間的距離為5～10mm，本實施例的第一柵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上均設有1300～1800個φ3～5mm的小孔，本實施例的第一柵16、第二柵17、第三柵18上均設有1627個φ4mm的小孔，所述離子源供電系統由觸發電源21、弧壓電源22、束流引出電源23和負壓電源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，本實施例的弧壓電源22的脈寬為0.5ms。
實施例一本發明采用鈦離子注入，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內清洗15分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進行風干；③將洗凈風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)對前處理好的所述印制線路板用銑刀進行金屬離子注入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內的所述工件靶臺3上；②作所述控制屏，當所述真空室2內的真空度達到1.2×10-2pa時，合上所述冷卻系統電源；合上所述電機4的電源，調整轉速至18每分鐘轉；合上所述觸發電源21、所述弧壓電源22、所述負壓電源24，將所述觸發電源21的工件頻率調至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，再將所述負壓電源24的電壓加至負900V，合上所述束流引出電源22，將引出電壓加至28KV，再調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；調整所述氮氣質量流量閥7，使進入所述真空室2的氮氣流量為每分鐘3標準毫升；③在整個注入過程中，真空室內溫度為30℃，冷卻系統水溫為20℃，注入時間持續50分鐘后停機，從所述真空室2中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
實施例二本發明采用鈦離子注入，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內清洗20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進行風干；③將洗凈風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)對前處理好的所述印制線路板用銑刀進行金屬離子注入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內的所述工件靶臺3上；④作所述控制屏，當所述真空室2內的真空度達到3×10-3pa時，合上所述冷卻系統電源；合上所述電機4的電源，調整轉速至18每分鐘轉；合上所述觸發電源21、所述弧壓電源22、所述負壓電源24，將所述觸發電源21的工件頻率調至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，再將所述負壓電源24的電壓加至負900V，合上所述束流引出電源22，將引出電壓加至28KV，調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；再調整所述氮氣質量流量閥7，使進入所述真空室2的氮氣流量為每分鐘20標準毫升；⑤在整個注入過程中，真空室內溫度為37℃，冷卻系統水溫為30℃，注入時間持續50分鐘后停機，從所述真空室2中取出處理好的所述印制線路板用銑刀。
實施例三本發明采用鈦離子注入，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內清洗18分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進行風干；③將洗凈風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)對前處理好的所述印制線路板用銑刀進行金屬離子注入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內的所述工件靶臺3上；⑥作所述控制屏，當所述真空室2內的真空度達到8×10-3pa時，合上所述冷卻系統電源；合上所述電機4的電源，調整轉速至18每分鐘轉；合上所述觸發電源21、所述弧壓電源22、所述負壓電源24，將所述觸發電源21的工件頻率調至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，再將所述負壓電源24的電壓加至負900V，合上所述束流引出電源23，將引出電壓加至28KV，再調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；調整所述氮氣質量流量閥6，使進入所述真空室2的氮氣流量為每分鐘11標準毫升；⑦在整個注入過程中，真空室內溫度為34℃，冷卻系統水溫為27℃，注入時間持續50分鐘后停機，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來對所述印制線路板用銑刀進行表面處理的，所述金屬離子注入機包括金屬離子源(1)、離子源供電系統、真空室(2)、工件靶臺(3)、電機(4)、抽真空系統(5)、冷卻系統、氮氣源(6)、氮氣質量流量閥(7)和控制屏，所述金屬離子源(1)包括陰極(8)、陰極支架(9)、觸發電極(10)、絕緣陰極套(11)、陽極(12)、陽極支架(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)外周均勻設有4～8個成對的磁柱(19)，所述陽極支架(13)與所述等離子體室(15)之間、所述等離子體室(15)外壁設有4個或4個以上N、S極相間排列的磁環(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)上均設有1300～1800個φ3～5mm的小孔，所述離子源供電系統由觸發電源(21)、弧壓電源(22)、束流引出電源(23)和負壓電源(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。(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內清洗15到20分鐘；②將清洗后的所述印制線路板用銑刀進行風干；③將洗凈風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)對前處理好的所述印制線路板用銑刀進行金屬離子注入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)內的所述工件靶臺(3)上；②操作所述控制屏，控制各技術參數真空度為1.2×10-2pa～3×10-3pa；氮氣質量流量為3～20標準毫升/分鐘；工件靶臺轉速為18轉/分鐘；真空室溫度為30～37℃；冷卻水溫為20～30℃；引出電壓為28KV；負壓為-900V；弧壓為17～120V；束流為4mA；工作頻率為10～20Hz；③注入時間持續50分鐘后停機，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來對所述印制線路板用銑刀進行表面處理的，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，其技術參數為真空度為1.2×10
文檔編號C23C14/48GK1609267SQ20041005133
公開日2005年4月27日 申請日期2004年9月6日 優先權日2004年9月6日
發明者葉圍洲, 蔡恩發, 蔡堅將, 吳九妹, 吳觀綿 申請人:珠海市恩博金屬表面強化有限公司