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計畫緣起

本計畫主要是要配合加工細微化之需求，解決超硬陶瓷材料精密微加工之刀具製作問題。現今機械加工件正走向微型化、精密化的趨勢，尤其在半導體、顯示面板、5G通訊元件等產業領域中大量應用著各式微加工技術，而其被加工材料往往有著極高的硬度。以半導體為例，其製程設備因製程需要往往在材料上有相當大的限制，常用的有鋁材、石英玻璃、氮化矽、氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、碳化矽…等材料。這其中除了鋁材材質較軟外，其它材料皆為高硬度之陶瓷材料，加工皆需要使用鑽石刀具。然而傳統鑽石綁定之微鑽頭因其技術的限制，鑽石綁定的均勻度與牢度都很難控制，導致鑽頭本身公差大、壽命短且難以預測，大大降低了其實用的可行性。類鑽膜真空鍍膜技術具有硬度高、附著力佳、低摩擦係數、以及不受刀具尺寸限制的優勢，固極適合應用於陶瓷加工微刀具之製作。

計畫重點

本計畫先從設備設計架設開始，並以其開發類鑽膜鍍膜技術，並將其技術應用於微鑽頭的鍍膜。過程中我們克服了設備的公自轉、鍍膜剝落、與無鍍膜區…等問題，最後終於成功鍍製了類鑽膜鍍膜微鑽頭。並透過與資深陶瓷加工廠商的合作，以超音波輔助鑽孔技術成功達到加工氧化鋁工件之目標，最後有效提升了微鑽頭壽命約3倍以上。過程中我們還發現鍍膜微鑽頭的加工公差小且穩定，更重要的是鍍膜鑽頭的壽命穩定讓鑽頭壽命變的可預期，這在實際鑽孔加工上是非常重要且必要的。傳統鑽石綁定之微鑽頭因其技術的限制，鑽石綁定的均勻度與牢度都很難控制，導致鑽頭本身公差大、壽命短且難以預測，大大降低了其實用的可行性。另外也因為尺寸與形狀的限制導致傳統微鑽頭只能做成棒狀，這也是造成其鑽孔加工精度與壽命不佳的主因之一。反觀類鑽膜鍍膜技術則不受尺寸與形狀，更能有效提升加工精度與鑽頭壽命。