專利名稱：耦合超聲場和電磁場在提高pcb用鉆頭壽命上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料處理領(lǐng)域，特別涉及提高硬質(zhì)合金鉆頭耐磨性技術(shù)。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金鉆頭廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)、機械加工行業(yè)、采礦業(yè)、建筑業(yè)、汽車行業(yè)等領(lǐng)域。
印刷電路板(簡稱PCB)的加工直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，是電子行業(yè)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。其中，硬質(zhì)合金鉆頭是PCB生產(chǎn)中的關(guān)鍵工具，提高硬質(zhì)合金鉆頭的壽命已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的研究熱點。目前采用的途徑包括變換材料配方和處理方式兩種。
在處理方式中，熱處理可以有效提高硬質(zhì)合金鉆頭的抗磨損性能而得到廣泛應(yīng)用。但由于熱處理過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，難以將硬質(zhì)合金鉆頭的抗磨損性能最大限度的發(fā)揮出來；另外，熱處理過程引入的變形、氧化及部分元素的燒損，使熱處理不能作為最終工序而限制了使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有熱處理技術(shù)中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及熱處理過程引入的變形、氧化及部分元素的燒損等缺陷。本發(fā)明提出一種提高硬質(zhì)合金鉆頭壽命的方法。該方法主要通過耦合超聲場和電磁場，降低硬質(zhì)合金粘結(jié)相金屬Co的殘余應(yīng)力，并將粘結(jié)相Co中溶解的其它元素以微小碳化物顆粒的形式析出，產(chǎn)生的直接效果是強化粘接相，使硬質(zhì)合金中的WC顆粒更難以剝離，從而提高硬質(zhì)合金鉆頭的壽命。
該技術(shù)的特征是將硬質(zhì)合金鉆頭固定在卡具上，卡具的一端連接超聲換能器，將固定好硬質(zhì)合金鉆頭的卡具及超聲換能器放入一個高頻電磁感應(yīng)線圈中，再將裝有鉆頭、卡具和超聲換能器的高頻線圈放置在一個低頻勵磁線圈中。
工作時，在被處理的硬質(zhì)合金鉆頭同時接收三部分的能量第一部分是來自低頻勵磁線圈的磁能，第二部分來自高頻感應(yīng)線圈在工件中感應(yīng)出的電能，第三部分來自超聲換能器的機械能。
具體的技術(shù)方案如下操作中，可根據(jù)所處理鉆頭的不同型號選擇合適的超聲波、高頻線圈和低頻勵磁線圈的操作參數(shù)。較好的參數(shù)選擇為第一部分產(chǎn)生磁能的設(shè)備和參數(shù)勵磁電源由北京威頓公司生產(chǎn)，型號為RJ-50，低頻勵磁線圈匝數(shù)為100-250匝，將勵磁電源直接用導(dǎo)線與勵磁線圈連接起來，即可產(chǎn)生所需的磁場。實際處理的參數(shù)范圍為交流電峰值電流30-70安培，頻率10-20Hz。
第二部分產(chǎn)生感應(yīng)電能的設(shè)備和參數(shù)感應(yīng)電源由上海騰昌公司生產(chǎn)，型號為GP26，感應(yīng)線圈為3-4匝，將感應(yīng)電源的輸出端連在感應(yīng)線圈上，即可產(chǎn)生所需的感應(yīng)電流。實際處理的參數(shù)范圍為頻率10-15KHz，輸出功率1-4Kw。
第三部分產(chǎn)生超聲能的設(shè)備和參數(shù)采用無錫惠豐公司生產(chǎn)的GC-5025超聲換能器，輸出功率110w，超聲電源由張家港飛波超聲電源廠提供。處理參數(shù)為輸出功率20-80w，頻率10-15KHz。通過螺絲和環(huán)氧樹脂膠把超聲換能器的輸出端面連接到卡具上。
將鉆頭固定在卡具上之后，同時開啟低頻勵磁電源、高頻感應(yīng)電源和超聲電源，工作一段時間后，即完成對鉆頭的處理。一般處理時間為35s以上，優(yōu)選35s～500s，最優(yōu)選100s～150s。


圖1耦合超聲場與電磁場處理硬質(zhì)合金鉆頭示意圖。
圖中，1-超聲換能器，2-硬質(zhì)合金鉆頭，3-卡具，4-高頻感應(yīng)線圈，5-低頻勵磁線圈具體實施方式
以下僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
實施例1取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.075*1鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出30A交流電，頻率10Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)100匝；感應(yīng)電源輸出頻率10KHz，輸出功率1Kw，感應(yīng)線圈3匝；超聲輸出功率20w，頻率10KHz；處理時間100s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例2取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.105*1.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出35A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)120匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應(yīng)線圈3匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間100s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例3取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.15*2.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出40A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)120匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應(yīng)線圈3匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間120s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打1800合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2.3倍。
實施例4取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.2*4鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出40A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率30w，頻率10KHz；處理時間120s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例5取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.25*4鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率40w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例6取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.25*4.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)200匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率40w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高3倍。
實施例7取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.3*5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例8取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.3*5.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出50A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例9取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.3*6鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出55A交流電，頻率12Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率2.8Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率50w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例10取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.3*6.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例11取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.35*5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例12取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.35*5.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率3.5Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率60w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例13取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.35*6鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出60A交流電，頻率15Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打6000合格孔，壽命提高2倍。
實施例14取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.35*6.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率18Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例15取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.35*6.8鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率18Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率70w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打2000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打7000合格孔，壽命提高2.5倍。
實施例16取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.4*6鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例17取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.4*6.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例18取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.4*7鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出65A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例19取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.45*6鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例20取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.45*6.5鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
實施例21取電子行業(yè)用硬質(zhì)合金φ0.45*7鉆頭50支，通過雙面膠粘接在卡具平臺上，低頻勵磁電源輸出70A交流電，頻率20Hz，低頻勵磁線圈匝數(shù)250匝；感應(yīng)電源輸出頻率15KHz，輸出功率4Kw，感應(yīng)線圈4匝；超聲輸出功率80w，頻率15KHz；處理時間150s。經(jīng)處理的鉆針與同一批次生產(chǎn)的未經(jīng)處理的鉆頭在相同的工作條件下進行對比試驗，結(jié)果表明，每支未經(jīng)處理的鉆針一共可以打3000合格孔，經(jīng)過處理的鉆針每支可以打8000合格孔，壽命提高1.7倍。
權(quán)利要求
1.耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，包括將被處理的鉆頭固定在卡具上，卡具的一端連接超聲換能器，將固定好鉆頭的卡具及超聲換能器放入一個高頻電磁感應(yīng)線圈中，再將裝有鉆頭、卡具和超聲換能器的高頻線圈放置在一個低頻勵磁線圈中，利用耦合超聲場和電磁場處理鉆頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，耦合超聲場和電磁場處理鉆頭的時間至少為35s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，耦合超聲場和電磁場處理鉆頭的時間為35～500s。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，耦合超聲場和電磁場處理鉆頭的時間為100～150s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的任意耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，超聲場輸出功率為20～80w，頻率為10～15KHz。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的任意耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，低頻勵磁線圈匝數(shù)為100～250匝，將勵磁電源與勵磁線圈連接起來，產(chǎn)生所需的磁場，處理的參數(shù)范圍為交流電峰值電流30～70安培，頻率10～20Hz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～4所述的任意耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，其中，高頻感應(yīng)線圈為3～4匝，將感應(yīng)電源的輸出端連在感應(yīng)線圈上，產(chǎn)生所需的感應(yīng)電流，處理的參數(shù)范圍為頻率10～15KHz，輸出功率1～4Kw。
全文摘要
耦合超聲場和電磁場在提高PCB用鉆頭壽命上的應(yīng)用，包括將被處理的鉆頭固定在卡具上，卡具的一端連接超聲換能器，將固定好鉆頭的卡具及超聲換能器放入一個高頻電磁感應(yīng)線圈中，再將裝有鉆頭、卡具和超聲換能器的高頻線圈放置在一個低頻勵磁線圈中，利用耦合超聲場和電磁場處理鉆頭。工作時，被處理的鉆頭同時接收三部分的能量磁能、電能和機械能。本發(fā)明應(yīng)用于電子行業(yè)PCB用鉆頭的處理，鉆頭的使用壽命顯著提高。
文檔編號C22F3/02GK101020997SQ20071005170
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者王明道, 王自成, 袁金磊 申請人:武漢晶泰科技有限公司