金刚石微钻Diamond Micro Drilling

内部金刚石钻头可进行微孔钻探

使用微型钻头钻微孔概述

钻孔应用于汽车、半导体、光学产品和医疗设备等多个领域。加工的材料多种多样，包括金属、塑料、陶瓷和单晶体，尺寸范围从直径约 50 毫米的大孔到小于 0.1 毫米的小孔。微型钻孔通常是指钻直径为 2 至 3 毫米或更小的孔。典型的例子是在印刷电路板上钻孔。由于钻孔直径小、钻孔强度低，微孔钻孔非常困难，而深孔钻孔则经常需要钻孔。此外，钻孔还受到机器振动和跳动的影响，而且需要高精度的孔，钻孔后很难进行精加工，因此难度很大。

除了钻头本身外，与机床的匹配和夹持钻头的工装也是决定精孔加工精度的重要因素。如下图所示，钻头、机床和夹具的类型多种多样。因此，有必要选择最适合的钻头和机床，并优化加工条件。这些也是各公司的专有技术。

使用我们的金刚石微钻钻微孔的特点

多年来，我们一直在批量生产金刚石唱片针。唱片针需要将金刚石顶端打磨成特殊形状。我们将这种抛光技术应用到微钻的加工中，开发出了一种整个表面都由金刚石制成的金刚石微钻。

使用这种金刚石微钻，我们最擅长在玻璃、氧化铝、蓝宝石和红宝石等脆性材料上钻微孔。 它能够钻出最小微孔直径为 0.1 毫米、最大长宽比大于 60 的超长孔。钻头本身完全由金刚石制成，因此也适合连续多孔钻孔。此外，由于材料是用金刚石加工的，因此可以通过选择加工条件使孔的内表面成为抛光表面。在这种情况下，钻孔后无需抛光，也适合观察液体等的流动情况，并可用作微流体通道（微通道）。我们还擅长结合飞秒激光、紫外激光和抛光技术进行加工。需要钻孔的基材形状当然是板材，但也可以加工圆柱形。

我们既是钻头制造商，也是加工制造商。销售钻头的工具制造商很多，专门从事加工的制造商也很多。但是，既是钻头制造商又是加工制造商的公司却非常有限。我们公司自开发金刚石微孔钻以来，从事微孔钻加工已有 30 多年的历史，对钻头和机床的特性都有深入的了解，因此能在短时间内优化加工条件。

金刚石微钻在微加工技术中的定位

下表对金刚石微钻与其他微加工技术进行了比较。下面以生物技术领域常用的石英玻璃微孔钻为例进行说明。

微细加工技术	最小孔径	最大纵横比（长度/孔径）	表面粗糙度	工作影响层
超声波	150μm	3～4	粗糙的	是的
金刚石微钻	100μm	大于 60	光滑的	小的
喷砂	100μm	1～1.5	粗糙的	是的
紫外激光	25μm	20	粗糙的	是的
飞秒激光	0.5μm	100	光滑的	没有任何
干蚀刻	0.01μm	5	非常顺利	没有任何

石英玻璃是一种容易破碎的脆性材料，因此一般很难在其上形成微孔。

超声波和喷砂可用于加工直径约为 100 微米的微孔，但由于微工具制造和掩模公差的限制，无法加工长宽比为 1 到 4 的长孔。此外，孔的表面会形成微裂纹和其他加工改变层，表面粗糙度也会变得粗糙和玻璃化。

在使用传统硬质合金钻头或涂层钻头钻孔时，很难生产出具有微小直径的长钻头，孔的纵横比也仅限于 4 - 20。而使用我们的金刚石微型钻头，而使用我们的金刚石微型钻头，则可以利用我们独特的专有技术生产出超长钻头，从而可以钻出最大长宽比大于 60 的超长孔。使用涂层钻头时，一旦去除金刚石或类金刚石碳涂层，硬质合金就会暴露在表面，导致耐磨性变差，难以连续形成大量孔。然而，我们的金刚石微型钻头的整个钻头都是由金刚石制成的，因此即使有一些磨损，也仍然是由金刚石切削的。因此，可以连续形成大量的孔。此外，由于材料是用金刚石加工的，因此通过选择加工条件，可以使加工改变层和孔内表面的表面粗糙度非常小，可以做到与抛光表面相当。

另一方面，紫外激光、飞秒激光、和干蚀刻更适合加工更精细区域的孔。我们拥有紫外激光器和飞秒激光器，并根据要加工孔的大小采用不同的加工技术。例如，如果需要直径在微米数量级、长度在毫米数量级的孔，我们已经建立了一种方法，即使用金刚石微型钻头将孔钻到一半，然后使用飞秒激光仅在顶端钻一个微米数量级的孔。