CN103185733B - 一种印制电路板上钻孔质量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种印制电路板上钻孔质量的检测方法，包括以下步骤：S1)在工件的边沿区域设置一个或一个以上的测试区域，所述测试区域内设置有测试孔图案；2)工件定位后，对所述测试孔图案进行钻孔，以形成测试孔；3)对所形成的测试孔的质量进行检测，当检测所述测试孔的质量合格后，对工件的有效区域的图形孔进行钻孔。采用该钻孔质量检测方法能有效降低工件的钻孔报废率，提高钻孔工艺中产品加工良率，降低生产成本。

Description

一种印制电路板上钻孔质量的检测方法

技术领域

本发明属于印制电路板制作技术领域，涉及一种印制电路板上钻孔质量的检测方法。

背景技术

在印制电路板(PCB板)的加工过程中，涉及开料-内层制作-层压-钻孔-沉铜-外层制作-表面涂覆-外形加工等多个工艺步骤，在每一道工序完成之后都需要进行相应的检测，以保证每一工艺步骤的质量合格。

其中，钻孔的工艺步骤包括叠板销钉-上PCB板-钻孔-下PCB板-检测等步骤，现有技术的钻孔工艺步骤中，先在工件的边沿区域(即工件线路图形之外的的区域)钻出定位孔，然后利用定位孔进行定位，接着再在工件的有效区域(即线路图形区域)钻出图形线路中的图形孔，图形孔是设置在线路板层间相应位置的通孔，使层间相互连通，图形孔质量的好坏对后续的加工工艺步骤的质量起着决定作用，并影响印制电路板的性能。因此，在图形孔加工完成之后，通常还设置有对钻孔质量进行检测的步骤。

目前，对钻孔质量检测采用的方式一般是，在工件有效区域内所有图形孔全部加工完成之后或至少加工10-20个图形孔后，将工件从钻机上取下来，并使用X-Ray设备或其他设备对所加工的图形孔的质量进行检测：若图形孔的质量达到设定标准，即未出现图形孔偏移，则认为该工件的钻孔质量合格，该工件可以进行下一工艺步骤以完成后续加工，或利用同一定位孔将工件重新定位在钻机上继续加工完成剩余的图形孔；若出现图形孔偏移，甚至因图形孔偏移而产生线路间短路或断路的现象，则将该工件直接报废，操作人员根据该工件中图形孔的偏差情况重新调整钻机的钻带程序，以利于加工同一工序中的下一个工件，然后对工件重新打定位孔，并重复上述钻孔和钻孔质量检测。可见，目前采用的这种钻孔方式在加工过程中常常会造成PCB板的报废。当然，为了降低报废率，在进行批量生产时，一般是先选用一个工件(下面简称首板)进行钻孔并进行图形孔质量检测，然后依据首板的钻孔质量决定是否继续对具有同一设计图案的其他工件进行钻孔。但是，对于一些成批制作量小的印制电路板(包括单片印制电路板)而言，如果首板出现钻孔偏移，则意味着报废率必然居高不下；而对于那些材料成本较高的高频印制电路板来说，如果检测中发现首板出现钻孔偏移，则意味着原材料的极大浪费，则意味着生产成本会大幅上升。

从上可知，由于现有技术中对钻孔质量的检测是在工件有效区域的所有图形孔或部分图形孔加工完成之后才进行的，一旦出现钻孔质量问题，必然直接导致该工件的报废，造成钻孔产品良率降低，生产成本增高；同时，也影响后续加工步骤，使得PCB板加工周期增长，生产效率降低。

而造成图形孔质量不合格的原因主要是，多层板的各层之间涨缩异常或者内层芯板错位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中钻孔工艺中存在的上述不足，提供一种印制电路板上钻孔质量的检测方法，该方法既能保证工件上的图形孔的钻孔质量，同时又能有效降低印制电路板的报废率，从而降低生产成本。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该印制电路板上钻孔质量的检测方法包括以下步骤：

S1)在工件的边沿区域设置一个或一个以上的测试区域，所述测试区域内设置有测试孔图案；

S2)工件定位后，对所述测试孔图案进行钻孔，以形成测试孔；

S3)对所形成的测试孔的质量进行检测，当检测所述测试孔的质量合格后，对工件的有效区域的图形孔进行钻孔。

优选的是，所述步骤S1)中设置测试孔图案包括，将所述测试孔图案设置为由内向外依次包含有铜胚以及使所述铜胚与所述工件的边沿区域的其他部分的铜箔隔离的隔离区；所述步骤S2)中的对所述测试孔图案进行钻孔包括，在所述铜胚区域内钻所述内孔，形成由内向外依次包括内孔、测试环以及隔离区的测试孔。

进一步优选，所述步骤S1)中设置测试孔图案包括：采用所述工件的有效区域中最小的图形孔的孔径尺寸来设置所述内孔的孔径。

优选所述测试孔图案中，所述铜胚采用圆形，所述铜胚的直径等于内孔的孔径与两倍第一允许值之和；所述隔离区采用圆环，所述圆环的外径为所述内孔的孔径与两倍第二允许值之和。

所述第一允许值范围为2-4mil，所述第二允许值范围为5-7mil。

其中，在步骤S2)中，对所述测试孔图案进行钻孔的步骤是：按照内孔的孔径大小选择与之尺寸相应的钻嘴，使用该钻嘴对内孔进行钻孔后即形成测试孔；

步骤S3)中，对所形成的测试孔的质量检测的方法具体包括，根据测试孔中钻内孔所形成的测试环在其圆周方向的环宽来判断测试孔是否合格：如果所形成的测试孔的内孔与所述隔离区相交或者相切，则表示测试孔质量不合格。

优选的是，所述测试孔图案所在位置即为测试区域，所述一个或一个以上的测试区域分别分布在工件的边沿区域的两个以上的侧边上。

进一步优选，所述测试区域对称分布在工件的四个边沿位置，每个测试区域中包括有多个测试孔，所述每个测试区域中的多个测试孔沿其所在工件的边沿平行排列。

其中，所述测试孔图案是在工件进行加工之前形成的。优选所述测试孔图案与工件的有效区域中的线路图形一起形成。

本发明的有益效果是：该印制电路板上钻孔质量的检测方法能有效的降低钻孔报废率，提高钻孔产品加工良率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明印制电路板上钻孔质量的检测方法的流程图；

图2为本发明实施例1中工件的单个测试区域的局部放大示意图；

图3为本发明实施例1测试孔图案的结构示意图；

图4为本发明实施例1测试孔的结构示意图；

图5为本发明实施例1中工件上测试区域的分布示意图；

图6为本发明实施例2中工件上测试区域的分布示意图。

图中：10-测试孔；20-测试区域；11-内孔；12-测试环；13-隔离区；14-边沿区域；15-有效区域；16-铜胚。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明印制电路板上钻孔质量的检测方法作进一步详细描述。

一种印制电路板上钻孔质量的检测方法，其包括以下步骤：

S1)在工件的边沿区域设置一个或一个以上的测试区域，所述测试区域内设置有测试孔图案；

S2)工件定位后，对所述测试孔图案进行钻孔，以形成测试孔；

S3)对所形成的测试孔的质量进行检测，当检测所述测试孔的质量合格后，再对工件的有效区域的图形孔进行钻孔。

实施例1：

如图1所示，本实施例中，印制电路板上钻孔质量的检测方法包括以下步骤：

S1)在工件的边沿区域设置一个或一个以上的测试区域，所述测试区域内设置有测试孔图案。

如图5所示，所述工件包括边沿区域14和有效区域15。测试区域为一个或多个，所述各个测试区域分布在工件的边沿区域的两个以上的侧边上。本实施例中，工件的形状为矩形板状，在工件的边沿区域的四个板角位置处分别设置一个测试区域20，该四个测试区域20两两相对设置在工件的四个侧边，分立在两个相对侧边的两测试区域的位置互相对应，以保证对工件整个板面的钻孔质量都能进行检测。

为便于对钻孔质量进行检测，在印制电路板上的图案设计完毕后，在对工件加工之前，先在工件的边沿区域上形成测试孔图案。其中，每个测试区域中的测试孔图案可以为一个，也可以为多个。当每个测试区域中的测试孔图案为多个时，所述多个测试孔图案可以排列为一列，也可以排列为多列，所述每相邻两个测试孔图案之间的间隔可以相等，也可以不相等。如图2和图5所示，在本实施例中，每个测试区域中分别设置有6个测试孔图案，在保证钻孔取样具有代表性的前提下，又能保证既不浪费钻孔资源，还能节约钻孔工艺时间。所述每个测试区域20中，6个测试孔图案呈一字型排列，且其排列方向与工件该侧边的边沿平行。

如图3所示，测试孔图案由内向外依次包括有铜胚16以及使铜胚16与工件的边沿区域的其他部分的铜箔隔离的隔离区13。其中，铜胚16采用圆形，铜胚的直径为待测钻孔(即内孔)的孔径+2*第一允许值，一般的，第一允许值采用3mil(39.37mil＝1mm)，因此，优选铜胚的直径为待测钻孔的孔径+6mil，即铜胚的半径为待测钻孔的半径+3mil。隔离区13采用圆环，圆环的内径即为所述铜胚的直径，圆环的外径为待测钻孔的孔径+2*第二允许值，一般的，第二允许值采用6mil，因此，优选圆环的外径为待测钻孔的孔径+12mil，即圆环的外圆的半径为待测钻孔的半径+6mil，也即圆环的外圆的半径为铜胚的半径+6mil。这里，铜胚的直径与隔离区的内径和外径可根据具体钻孔加工质量中的允许值要求来确定。

本实施例中，所述测试孔图案是与工件的有效区域中的线路图形同时形成在工件上的，隔离区13通过曝光、显影、蚀刻步骤形成，从而使得铜胚16形成并与所述工件的边沿区域的其他部分的铜箔隔离开。

在PCB板图形设计完成并对PCB板完成开料-内层制作-层压步骤后，测试区域和测试区域中的测试孔图案已经加工出来。其中，尽量保证工件的边沿区域的涨缩量与工件的有效区域的涨缩量一致。在现有技术中，在将工件的内层芯板和半固化片进行层压时，对工件的有效区域内的涨缩量要求严格一致，而对于工件的边沿区域，由于其在后续的加工步骤中会被去除，所以一般不要求其与工件的有效区域的涨缩量保持严格一致。在本发明中，为使得工件的有效区域中的图形孔的质量检测准确，应尽量保证工件的边沿区域的涨缩量与工件的有效区域的涨缩量一致。

S2)在工件定位后，对所述测试孔图案进行钻孔，以形成测试孔。

在步骤S2)中，对所述测试孔图案进行钻孔的步骤是：按照内孔的孔径大小选择与之尺寸相应的钻嘴，使用该钻嘴对内孔进行钻孔后即形成测试孔。

在对工件的测试区域中的测试孔图案进行钻孔前，先选择数控钻机中钻测试孔所使用的钻嘴，所选用的钻嘴的尺寸应该与工件的有效区域中最小图形孔所使用的钻嘴的尺寸相等。同时，使数控钻机中测试孔的钻带程序与图形孔的钻带程序独立编制，测试孔钻带程序调试完毕后将之导入数控钻机中，而钻图形孔钻带程序可沿用原工件中所采用的图形孔钻带程序，图形孔钻带程序一般在设计之初就调试好了，此时直接调用即可。

在数控钻机中调用测试孔钻带程序对工件的边沿区域的各个测试区域中的多个测试孔图案进行钻孔加工，即依次对如图5所示PCB板边沿区域的四个板角位置处的测试区域中的测试孔图案进行钻工。在钻孔过程中，是根据测试孔图案中内孔11的所在位置采用所述钻嘴进行钻孔，直至形成多个测试孔。

图4中示出了测试区域中单个测试孔10的结构图。如图4所示，在该步骤中的对测试孔图案进行钻孔包括，在铜胚16区域内钻内孔11，形成由内向外依次包括内孔11、测试环12以及隔离区13的测试孔。其中，测试环12的作用在于便捷地检测钻孔是否发生偏移。本实施例中，采用工件的有效区域中最小的图形孔的孔径尺寸来设置所述内孔11的孔径，这样做的原因是因为在PCB板的钻孔步骤中，由于工件的有效区域中一般具有很多孔径不同的图形孔，而孔径越小的孔的质量越难保证，只要稍微出现一点偏移就可能影响钻孔的质量，而只要使最小图形孔的质量得到保证，则孔径大于最小图形孔的其他图形孔的质量必然也能得到保证，因此通过将测试孔的孔径设置为与图形孔中最小孔径的图形孔孔径一致，就能保证PCB板上所有图形孔的质量。

针对图形孔孔径设计要求，尤其对于厚度为2Oz(1Oz＝35μm)及以下的PCB板而言，一旦根据工艺条件确定了第二允许值和第一允许值，则由在铜胚16区域中钻内孔11而形成的测试环12的环宽、以及测试环12的环宽与隔离区13的环宽之和就是确定的，即测试环12的环宽等于第一允许值，而测试环12的环宽与隔离区13的环宽之和等于第一允许值与第二允许值之和。换言之，在本实施例中，不论工件的有效区域中最小图形孔的孔径是多少，即不论测试孔中内孔11的孔径是多少，对应步骤S2)中，测试环12的环宽即其宽度为3mil，测试环12的环宽与隔离区13的环宽之和为9mil。

S3)对所形成的多个测试孔的质量进行检测，当检测所述测试孔的质量合格后，再对工件的有效区域的图形孔进行钻孔。

在步骤S3)中，按设定的质量标准对各个测试区域中的测试孔进行钻孔质量检测。如果数控钻孔设备上配有X-ray检测功能，即可在测试区域得到测试孔之后，直接使用X-ray检测测试孔和内孔的重合程度。如果X-ray设备与钻孔设备分离，该检测步骤同样需要将工件从钻机上取下来进行检测。通过检测测试孔质量即可很便捷的检测到该工件中钻孔质量是否合格，进而决定是否能继续下一步的图形孔钻孔。

这里，对所形成的测试孔的质量检测的方法是，根据所形成的测试孔中钻内孔11所形成的测试环12在其圆周方向上的环宽来判断测试孔是否合格：如果所形成的测试孔的内孔与所述隔离区相交或者相切，则表示测试孔质量不合格。在本实施例中，由于铜胚16、隔离区13是同心设计的，因此，可通过铜胚16与内孔11的重合度来判断测试孔是否合格。测试孔质量不合格的主要表现是测试孔中的内孔出现偏移，此时，可以明显的检测到测试孔中的内孔与隔离区相交或者相切。出现这种情况的原因可能是定位孔定位不准确造成的；也可能是在制作多层板时，因层压出现各层间涨缩异常或者内层芯板错位造成的。

在具体测试过程中，测试孔和内孔的重合程度主要包括如下几种状况：

(1)钻内孔11之后所形成的测试环12在圆周方向上的环宽一致，说明内孔11的圆心与铜胚16的圆心完全重合，钻孔质量非常优秀；

(2)钻内孔11之后所形成的测试环12在圆周方向上的环宽不一致，即环宽一侧偏大而另一侧偏小(包括测试环12的一侧环宽为零)，说明内孔11的圆心与铜胚16的圆心发生了偏移，即内孔11的圆心与铜胚16的圆心基本重合，但只要内孔11仍保持在铜胚16所在范围内，则表示钻孔质量合格；

以上两种状况为测试孔中内孔圆心与铜胚圆心的重合度为完全重合或者基本重合，表示所钻的测试孔质量合格。其中，基本重合即允许一定的偏差，在测试环12的环宽范围内的偏移，即测试孔中铜胚圆心虽未与内孔圆心完全重合，但偏移度不至使之与隔离区相交。

(3)内孔11与隔离区13的内圆相交，但内孔11仍保持在隔离区13的外圆所在范围之内，包括内孔11与隔离区13的外圆内相切的情况，则表示钻孔质量有待提高，但仍处于可接受的允许范围内，此时，操作人员可根据该PCB板对于钻孔质量的要求严格与否来判定钻孔合格或钻孔质量不合格；

(4)内孔11与隔离区13的外圆相交，则说明钻孔质量完全不合格，该测试区域的测试孔直接报废。但是，此时虽然检测到测试孔中内孔11出现了偏移，由于测试孔仅分布在工件的边沿区域，并不会造成该工件的报废，相应的，操作人员可以根据测试孔的偏差情况重新调整钻机定位，或者重新对工件打定位孔，或者调整测试孔钻带程序和图形孔钻带程序，或者调整内层芯板涨缩超差值的措施来对工件进行调整，然后重复步骤S1)-S3)，直到测试孔的钻孔质量合格后，再对工件的有效区域内的图形孔进行加工。

最后，在数控钻机中调用图形孔钻带程序对工件的有效区域内的图形孔进行加工，并对图形孔的质量进行检测。

在应用本实施例所述检测方法对测试孔的质量进行检测时，当因层压步骤出现内层芯板涨缩超过误差范围而需要更改工件的有效区域中图形孔钻带程序时，需要将该工件的测试区域中测试孔钻带程序的更改与图形孔钻带程序的更改保持一致，以避免因内层芯板涨缩更改影响测试孔的钻孔加工效率。

由于测试区域在有效区域外，因此，在工件后续的外形加工步骤中，其可能将通过铣床被铣去，或者仍保留在边沿区域，因而该测试区域的设置对PCB板成品不会造成任何影响。

实施例2：

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中工件的边沿区域中的测试区域为2个，其分布在工件的对角位置，所述每个测试区域中分别设置有4个测试孔10。本实施例相对实施例1而言，适用于工件的有效区域内图形线路较简单，图形孔较少的PCB板的钻孔质量检测。

本实施例中测试孔图案及其测试孔的设置以及检测方法均与实施例1相同，这里不再赘述。

在实施例1、2中，利用该钻孔质量的检测方法对工件的边沿区域的测试孔进行钻孔不同于对工件的有效区域的图形孔钻孔，即使在钻测试孔的过程出现了孔偏移或者因员工操作不当，人为更改内层芯板数据出错等其他原因导致测试孔质量不合格，由于测试区域设置在工件的边沿区域，而不会影响到该工件的有效区域，因此能够有效地避免因钻孔造成的工件报废，提高钻孔工艺过程中产品良率，降低生产成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种印制电路板上钻孔质量的检测方法，包括以下步骤：

S1)在工件的边沿区域设置一个或一个以上的测试区域，所述测试区域内设置有测试孔图案；

步骤S1)中设置测试孔图案包括，将所述测试孔图案设置为由内向外依次包含有铜胚(16)以及使所述铜胚(16)与所述工件的边沿区域的其他部分的铜箔隔离的隔离区(13)；

S2)工件定位后，对所述测试孔图案进行钻孔，以形成测试孔；

步骤S2)中的对所述测试孔图案进行钻孔包括，在所述铜胚(16)区域内钻内孔(11)，形成由内向外依次包括内孔(11)、测试环(12)以及隔离区(13)的测试孔；

S3)对所形成的测试孔的质量进行检测，当检测所述测试孔的质量合格后，对工件的有效区域的图形孔进行钻孔；

步骤S3)中，对所形成的测试孔的质量检测的方法具体包括，根据测试孔中钻内孔(11)所形成的测试环(12)在其圆周方向的环宽来判断测试孔是否合格：如果所形成的测试孔的内孔与所述隔离区相交或者相切，则表示测试孔质量不合格。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S1)中设置测试孔图案包括：采用所述工件的有效区域中最小的图形孔的孔径尺寸来设置所述内孔(11)的孔径。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述测试孔图案中，所述铜胚(16)采用圆形，所述铜胚的直径等于内孔(11)的孔径与两倍第一允许值之和；所述隔离区(13)采用圆环，所述圆环的外径为所述内孔(11)的孔径与两倍第二允许值之和。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述第一允许值范围为2－4mil，所述第二允许值范围为5－7mil。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，

步骤S2)中，对所述测试孔图案进行钻孔的步骤中，按照内孔(11)的孔径大小选择与之尺寸相应的钻嘴进行钻孔。

6.根据权利要求1－5之一所述的检测方法，其特征在于，所述一个或一个以上的测试区域分别分布在工件的边沿区域的两个以上的侧边上。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述测试区域对称分布在工件的四个边沿位置，每个测试区域中包括有多个测试孔，所述每个测试区域中的多个测试孔沿其所在工件的边沿平行排列。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述测试孔图案与工件的有效区域中的线路图形一起形成。