●技術簡介：
本技術開發陰極電弧蒸鍍之可變電磁控弧源，並且在製程中結合電漿激發光譜分析OES進行即時製程檢測、分析與回饋，從而調整製程達到多元高熵鍍膜元素比例的控制，鍍製高附著強度之鋁鈦矽鉻釩鋯氮化物微型銑刀。此高熵合金複合薄膜銑刀具備高硬度及抗沾黏特性，有效改善刀具磨耗與提升加工效益，為刀具產業帶來創新的發展。
●技術之科學突破性：
本技術為全球少數利用陰極電弧沉積技術鍍製功能性多元高熵合金薄膜，並搭載新型電磁控弧源提升靶材利用率與離化率，同時結合電漿光譜分析儀(Optical Emission Spectroscopy, OES)進行即時製程檢測、分析與回饋自動控制。
本技術陰極電弧蒸鍍系統之電磁控可變磁場弧源經由實驗確認在特定磁場組合可使靶面電弧移動更加均勻，提升靶材利用率，並改善薄膜表面品質，且獲得較佳的機械性質。此技術利用多弧源陰極電弧蒸鍍鍍製高熵合金AlTiSiCrVZrN(ACZ)薄膜。根據高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)對薄膜觀察的結果顯示，隨著轉速由1.5 rpm提升至4 rpm，其奈米多層週期厚度由65奈米下降至13奈米。伴隨著週期厚度的降低，使得晶粒細化促使硬度提升，奈米多層週期為13.1nm之ACZN4薄膜有最高之硬度(31.5±1.3 GPa)，如此小的週期厚度造成晶粒細化並且阻礙差排移動，也因為多層結構韌性強化與高熵合金嚴重晶格應變效應讓薄膜的奈米壓痕硬度達到31.5±1.3 GPa以及具有良好的抗塑性變形能力。同時此鍍膜具備疏水抗沾黏之特性，該薄膜的水接觸角達到112°。以水接觸角作為薄膜表面能的參考指標，較高的水接觸角意味著較低的表面能，在機械方面的應用中當表面在進行磨耗行為時，可以有效的提升抗沾黏性能，以減少磨屑對於表面的影響，也不會因為過度的磨屑堆積而造成磨屑溶融附著在表面上，有助於提升薄膜的耐磨耗性能。綜合上述的特性此製程技術可以提供塗層刀具在切削過程中有良好的耐磨耗性質、有效降低刀腹磨耗。
最後對印刷電路板(PCB)進行高速乾式循環切削測試，測試過程中刀具的硬度、摩擦係數、磨耗性、切削的方式對於銑削都有非常大的影響。本技術以多弧源陰極電弧蒸鍍製備高熵合金薄膜，相較於業界鍍膜產品在硬度、耐磨耗與疏水性(抗沾黏)等機械性能中皆有明顯提升。研究成果顯示實際應用於玻璃纖維強化塑膠複合材料之高速切削時，AlTiSiCrVN(ACZ)高熵合金薄膜大幅提升刀具的使用壽命(刀具壽命提升近4倍)。本技術所設計製備之高熵合金複合薄膜銑刀具備高硬度及抗沾黏特性，有效改善刀具磨耗與提升加工效益，為刀具產業帶來創新的發展。
●技術之產業應用性：
在現在這個高速發展的時代，生活周遭大大小小幾乎所有的物品都朝向數位化、網路化，一切都強調人工智慧、物聯網，小至玩具、手錶大至家電、汽車等，因此相較於以往這些物品內被賦予更加複雜的電子零件，這些電子零件都鑲在印刷電路板(Printed circuit board, PCB)上，PCB的主要功能是提供各項電子零件的固定和相互的電子連接。微型刀具加工印刷電路板最常見的問題就是表面覆銅箔層毛刺的產生，無論是鑽孔、邊緣成形或是表面去除，這些毛刺都會對產品的品質造成較大的負面影響。
儘管採用正確的加工路徑與參數可以盡可能的降低毛刺產生，但因刀具磨損所造成的毛刺在大量加工後依舊是不可避免的問題，刀具銳利度下降不只導致成品品質不良，也會使切削力大幅上升致使斷刀，這些情況都會無形的使成本上升。為了降低刀具損耗，人們的目光自然朝向發展成熟的刀具硬質薄膜，在刀具表面覆上一層耐磨耗硬質薄膜是延長刀具壽命最簡單也是最直接的方式。
高熵合金氮化物相比於一般氮化物應具有更簡單穩定的結構與緻密的組織，使薄膜具有優良的機械性質與熱穩定性，並且透過在刀具表面覆上一層硬質保護性鍍層可有效降低印刷電路板的加工成本。因此，本技術結合氮化物硬質薄膜與高熵合金的概念，希望可以達成一加一大於二的效果，開發適用於切削印刷電路板微型銑刀的耐磨保護性硬質鍍層，使刀具壽命得到提升，降低切削中毛邊的產生，提高印刷電路板的加工效率與降低生產成本。
本技術陰極電弧蒸鍍系統之電磁控可變磁場弧源經由實驗確認在特定磁場組合可使靶面電弧移動更加均勻，提升靶材利用率，並改善薄膜表面品質，且獲得較佳的機械性質。本設計將多元高熵合金之氮化鋁鈦矽鉻釩鋯薄膜鍍製在微型銑刀，此薄膜具有良好的附著強度及高緻密度結構。在鍍層刀具與未鍍刀具對印刷電路板進行循環溝槽銑削測試的結果顯示，覆有鍍層的刀具相較於未鍍刀具顯著的提升了耐磨耗性能且降低邊緣毛刺的產生，毛刺的減少可以延長微型銑刀斷刀的時間，相較於未鍍刀具，使用此技術的鍍層刀具的磨損下降超過50％以上；因此本技術具有競爭力與發展性，不只能夠透過刀具鍍膜提升電子產業的切削品質，降低加工過程中換刀的生產成本，在未來也有機會將此鍍膜技術投入國內外的難削材的加工，提升智慧製造切削加工附加價值。

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