CN104053300A - 软硬多层线路板的定位孔结构及该定位孔的设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用普通靶冲机冲制出位置偏差小、精度高的线路导通孔的软硬多层线路板的定位孔结构及该定位孔的设定方法。在该多层线路板上设定的待钻定位孔位置的顶层板上设有孔径大于定位孔的孔径的顶层窗孔，在该顶层窗孔环绕的软板上设有孔径小于定位孔的孔径且裸露的透光靶环，该透光靶环的中心设有不透光的靶标，在与该透光靶环对应的底层板上设有将该透光靶环祼露且孔径小于定位孔的孔径的底层窗孔。将该结构的软硬结合板放置在普通靶冲机上通过识别靶标后靶冲定位孔。由顶层窗孔向下所看到的软板完全依托在底层板上，其可大大提高该定位孔的孔周壁的刚性，从而使其插入靶冲机的销钉上时，不会造成定位孔变形、变大或偏位。
Description
技术领域
本发明涉及一种软硬多层线路板上的定位孔结构及精确设置该定位孔的方法。
背景技术
软硬结合板，就是柔性线路板与硬板，经过压合等工序，按相关工艺要求组合在一起，形成具有柔性线路板特性与硬板特性的线路板，通常其为三层，顶层板与底层板为硬板，中间层为软板。
软硬结合板较于硬板的优点如下：
1.具曲挠性，可立体配线，依空间限制改变形状。
2.耐高低温，耐燃。
3.可折叠而不影响讯号传递功能。
4.可防止静电干扰。
5.化学变化稳定，安全性、可信赖度高。
6.利于相关产品的设计，可减少装配工时及错误，并提高有关产品的使用寿命。
7.使应用产品体积缩小，重量大幅减轻，功能增加，成本降低。
软硬结合板较于软板的优点有：元器件装配和导线连接的一体化；元器件承载能力与硬板一致。
软硬结合板主要用在如下方面：
1.工业用途－工业用途包含工业、军事及医疗所用到的软硬板。
2.消费性电子产品－消费性产品中。
3.汽车－在汽车内软硬板的用途。
软硬结合板在材料、设备与制程上，与原先软板、硬板各有差异。在材料方面，硬板的材质是PCB的FR4环氧玻璃纤维板或者No-Flow PP(即不流动半固化片)之类的材质，软板的材质主要是PI类(中文俗称聚酰亚胺)的材质，柔软性相当好。
通常，FR4或者No-Flow PP板的厚度不能太厚，因为普通柔性线路板靶冲机靶冲是靠冲压制孔的，由于FR4或者No-Flow PP刚性较强，太厚了很难一次将待钻定位孔位置的板材靶冲贯穿，这会严重磨损靶冲机高精密的靶冲模具。
目前消费类电子产品都在追求轻、薄、小，所以软硬结合板也越做越薄。通常，多数软硬结合板的厚度在0.3-0.5mm，日本、台湾一些大厂制作的超薄板的厚度可以做到0.25-0.3mm，所以业行常用的FR4或者No-Flow PP的厚度多为0.03-0.12mm。
随着科技的发展需求，线路板单位面积的线路布设越来越密集。即使是消费类的HDI(High Density Interconecting)类型的线路板，其线路单条导线的线宽和相邻导线的间距也小于等于0.075mm(3mil)了。
因为布线密集，导致线路导通孔的孔径≤0.15mm(6mil)，孔环≤0.25mm(10mil)，由于机械钻孔精度无法达到生产要求，因而，目前多采用激光钻(烧)孔的方式制作导通孔，成本相当高。
通常，对于低阶的HDI板及类似的多层线路板，布线设计仍将线路导通孔的孔径设计为孔径≥0.15mm(6mil)，孔环≥0.35mm，在此情况下，现有技术中仍采用机械钻孔的方式钻孔，以降低制作成本。但其对机械钻孔的精度提出了较高的要求，否则由于钻孔偏位会造成线路开路或者短路，大大影响线路板的良率。
现有技术中，采用机械钻孔的软硬结合板，不管线路导通孔是盲孔还是通孔，业内均是先制作软硬结合板，再在软硬结合板上冲制定位孔，之后将冲好定位孔的软硬结合板以定位孔套置在数控靶冲机机台的销钉上的方式，将该软硬结合板安装在数控靶冲机上，再在软硬结合板上按设计要求钻设线路导通孔。因此，定位孔位置设定的准确性和精度对是否能钻设出合格的导通孔非常重要。
现有技术中，所述定位孔有两种制作方式：
一、用普通靶冲机冲制定位孔4(如图1所示)
1)先在软硬结合板的顶层板1和底层板3上所述定位孔4设定的位置，预先开出通孔5，该通孔5的孔径均大于待钻定位孔4的孔径。
2)再在内层软板2上与所述通孔5相对的位置设置靶环，该靶环的直径小于待钻定位孔4的孔径。
3)将所述顶层板1、软板2和底层板3对位结合成软硬结合板。
4)通过靶冲机对裸露于所述通孔5内的软板2冲孔，所冲孔即确定为所述的定位孔4。
该制作方法冲出的定位孔4存在如下不足：
由于预先在顶层板1和底层板3上所开设的通孔5的孔径大于后冲出的定位孔4的孔径，预先在软板2上设置的靶环的直径小于待钻定位孔4的孔径，因此，在结合好后的软硬结合板上所述通孔5环绕的区域内均为裸露的软板2，当冲制出定位孔4后，沿径向在定位孔4周缘至所述通孔5周缘之间尚余部分裸露的软板2，而该软板2多为PI类柔软材质，其常规厚度在0.08-0.12mm之间，板厚极薄，当将所述定位孔4装在所述的销钉上时，由于定位孔4处的软板2缺乏刚度，对销钉的支撑力不足，极易使插入该定位孔4中的销钉挤压其周边的软板2造成该定位孔4变形、变大或偏移，在此情况下，会大大影响软硬结合板准确定位，最终导致线路导通孔钻设偏位，导通孔偏位不仅会影响软硬结合板的品质，而且严重时，将产生大量的开路或短路的废品。
二、用X-RAY钻靶机冲制定位孔4(如图2所示)
通过X-RAY钻靶机将软硬结合板的外层钻孔定位孔4钻出来，精度更有保障，但是设备较昂贵，增加了生产成本投入。现在行业内的稍好的自动X-RAY钻靶机售价约为100万人民币，更不谈像日本精工(SEIKO)，德国SCHMOLL之类的更好的自动X-RAY钻靶机，价格更加昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用普通靶冲机冲制出位置偏差小、精度高的线路导通孔的软硬多层线路板的定位孔结构及该定位孔的设定方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明的软硬多层线路板的定位孔结构，该多层线路板为由硬板材质所制的顶层板和底层板以及介于顶层板与底层板之间且布设有线路的软板构成的软硬结合板，在该多层线路板上设定的待钻定位孔位置的顶层板上设有贯穿该顶层板且孔径大于所述定位孔的孔径的顶层窗孔，在该顶层窗孔环绕的软板上设有孔径小于所述定位孔的孔径且裸露的透光靶环，该透光靶环的中心设有不透光的靶标，在与该透光靶环对应的底层板上设有将该透光靶环祼露且孔径小于所述定位孔的孔径的底层窗孔。
所述顶层窗孔的孔径与所述定位孔的孔径之差不小于1.0mm；所述底层窗孔的孔径与所述定位孔的孔径之差不小于1.0mm。
所述顶层窗孔、靶标和底层窗孔同轴线设置。
所述硬板为FR-4环氧玻璃纤维板或者No－Flow PP板；所述软板为PI材质的柔性线路板。
在本发明的软硬多层线路板上精确设置定位孔的方法，所述软硬多层线路板为由硬板材质所制的顶层板和底层板以及介于顶层板与底层板之间的软板构成的软硬结合板，设置定位孔的步骤如下：
1)按设计要求裁剪好所述的顶层板、底层板和其上布设有线路的软板；
2)在软板上粘贴覆盖有PI保护膜；
3)在软板上设定的待钻定位孔的位置设置孔径小于该定位孔的孔径的透光靶环，透光靶环的中央为不透光的圆形靶标；
4)在所述顶层板上设定的所述定位孔的位置开设有贯穿该顶层板的顶层窗孔，顶层窗孔的孔径大于所述定位孔的孔径；
5)在所述底层板上设定的所述定位孔的位置开设有贯穿该底层板的底层窗孔，底层窗孔的孔径小于所述定位孔的孔径；
6)将所述透光靶环以由顶层窗孔和底层窗孔裸露在外的方式叠置在所述顶层板与底层板之间；
7)将叠置在一起的顶层板、软板和底层板经传压机高温高压压合为软硬结合板；
8)将所述软硬结合板置于靶冲机下，使靶冲机的CCD摄像头捕捉所述的靶标，靶冲出所述的定位孔即可。
本发明方法中所述顶层窗孔的孔径与所述定位孔的孔径之差不小于1.0mm；所述底层窗孔的孔径与所述定位孔的孔径之差不小于1.0mm。
本发明方法中所述顶层窗孔、靶标和底层窗孔同轴线设置。
本发明方法中所述硬板为FR-4环氧玻璃纤维板或者No－Flow PP板；所述软板为PI材质的柔性线路板。
与现有技术相比，本发明在软硬结合板上设定的待钻定位孔位置的顶层板和底层板上开设大于所述定位孔孔径的顶层窗孔和小于所述定位孔孔径的底层窗孔，在顶层窗孔和底层窗孔之间的软板上开设小于底层窗孔孔径且被裸露的中心带有靶标的透光靶环，顶层窗孔、底层窗孔和透光靶环同轴设置，将该结构的软硬结合板放置在普通靶冲机上通过识别靶标后靶冲定位孔。冲制出来的定位孔贯穿底层板所形成的孔的孔径与软板上形成的孔径相同，即由顶层窗孔向下所看到的软板完全依托在底层板上，其可大大提高该定位孔的孔周壁的刚性，从而使其插入靶冲机的销钉上时，不会造成定位孔变形、变大或偏位。
附图说明
图1为现有技术中软硬结合板冲制定位孔时定位孔结构示意图。
图2为现有技术的X-RAY钻靶机冲制出的定位孔结构示意图。
图3为本发明的定位孔结构示意图。
附图标记如下：
顶层板1、顶层窗孔11、软板2、透光靶环21、透光窗22、靶标23、底层板3、底层窗孔31、定位孔4、通孔5。
具体实施方式
如图3所示，本发明的软硬多层线路板的定位孔4结构，是指在该软硬多层线路板上钻设线路导通孔前，为获得位置偏差小、定位精确的线路导通孔而设定的定位孔4结构，该多层线路板主要指由硬板材质所制的顶层板1和底层板3以及介于顶层板1与底层板3之间且布设有线路的软板2构成的软硬结合板。
所述硬板为FR-4环氧玻璃纤维板或者No－Flow PP板(又称：不流动固化片)；所述软板2为PI塑胶板。
本发明的定位孔4结构是上述三层结合板(顶层板1、内芯的软板2和底层板3)结合前，先在该软硬结合板上设定的待钻定位孔4位置的顶层板1和底层板3上设置顶层窗孔11和底层窗孔31，顶层窗孔11和底层窗孔31均贯穿对应层板。
顶层窗孔11的孔径要略大于待钻定位孔4的孔径，优选差值为1.0mm；底层窗孔31的孔径要略小于待钻定位孔4的孔径，优选差值为1.0mm。
在顶层窗孔11环绕的软板2上设置孔径小于底层窗孔31的孔径的透光靶环21，该透光靶环21上设透光窗22，在透光靶环21的中心设有不透光的利于普通靶冲机识别的靶标23。
当将该三层结合在一起后，所述顶层窗孔11、透光靶环21和底层窗孔31上下叠置且同轴设置，其间的轴线差小于0.1mm。即由顶层窗孔11向下看和由底层窗孔31向上看，透光靶环21均裸露在外。
本发明的在软硬多层线路板上精确设置定位孔4的方法中的所述软硬多层线路板是指由硬板材质所制的所述顶层板1和底层板3以及介于顶层板1与底层板3之间的所述的软板2构成的软硬结合板，设置定位孔4的步骤如下：
1)按设计要求裁剪好所述的顶层板1、底层板3和其上布设有线路的软板2；
2)在软板2上粘贴覆盖有PI保护膜(即聚酰亚胺薄膜)；
3)在软板2上设定的待钻定位孔4的位置设置孔径小于该定位孔4的孔径的透光靶环21，透光靶环21的中央为不透光的圆形靶标23；
4)在所述顶层板1上设定的所述定位孔4的位置开设有贯穿该顶层板1的顶层窗孔11，顶层窗孔11的孔径大于所述定位孔4的孔径，优选差值为1.0mm；
5)在所述底层板3上设定的所述定位孔4的位置开设有贯穿该底层板3的底层窗孔31，底层窗孔31的孔径小于所述定位孔4的孔径，优选差值为1.0mm；
6)将所述透光靶环21以由顶层窗孔11和底层窗孔31裸露在外的方式叠置在所述顶层板1与底层板3之间；
7)将叠置在一起的顶层板1、软板2和底层板3经传压机高温高压进行BASE压合为软硬结合板，所述高温约为180℃，高压约为70kg/cm2；
8)将所述软硬结合板置于靶冲机下，使靶冲机的CCD摄像头捕捉到所述的靶标23，靶冲出所述的定位孔4。
9)之后，再将已冲好定位孔4的软硬结合板定位放置在钻孔机的定位销钉上，钻出各线路层的线中导通孔(可细分为顶层板、内层软板和底层板上的线路导通孔)。
本发明采用现有技术中的普通靶冲机制作定位孔4，其效果与X-RAY钻靶机效果近乎一样，勿需增加额外成本，使用做柔性线路板的设备即可达到专业设备的制作效果。
本发明的定位孔4结构还具有以下优点：
1)可有效提高软硬结合板的定位孔4强度，减少定位孔4偏位，从而大大提高线路导通孔的设置精度和生产良率。
例如，将待钻定位孔4设计为靶冲3.0mm孔径的孔,那么顶层板1上的顶层窗孔11做成4.0mm孔径的圆孔做避让孔，而底层板3上的底层窗孔31做成2.0mm孔径的避让孔，内层软板2上透光靶环21中的靶标23做成0.8mm直径的圆PAD即可。
2)现有柔性线路板靶冲机的靶冲精度一般都能做到25um以内，完全可以满足机械钻孔的软硬结合板的外层定位的要求。
3)使用普通柔性线路板的靶冲机进行靶冲，在确保精度的情况下，可以实行一机多用，降低生产成本。
4)适用于普通柔性线路板靶冲机，在厚度为0.45mm以下的软硬结合板的顶层板1、底层板3上制作定位孔4，能确保定位孔4的高精度靶冲，靶冲的定位孔4偏差≤0.025mm。
Claims (8)
1.一种软硬多层线路板的定位孔结构，该多层线路板为由硬板材质所制的顶层板(1)和底层板(3)以及介于顶层板(1)与底层板(3)之间且布设有线路的软板(2)构成的软硬结合板，其特征在于：在该多层线路板上设定的待钻定位孔(4)位置的顶层板(1)上设有贯穿该顶层板(1)且孔径大于所述定位孔(4)的孔径的顶层窗孔(11)，在该顶层窗孔(11)环绕的软板(2)上设有孔径小于所述定位孔(4)的孔径且裸露的透光靶环(21)，该透光靶环(21)的中心设有不透光的靶标(23)，在与该透光靶环(21)对应的底层板(3)上设有将该透光靶环(21)祼露且孔径小于所述定位孔(4)的孔径的底层窗孔(31)。
2.根据权利要求1所述的软硬多层线路板的定位孔结构，其特征在于：所述顶层窗孔(11)的孔径与所述定位孔(4)的孔径之差不小于1.0mm；所述底层窗孔(31)的孔径与所述定位孔(4)的孔径之差不小于1.0mm。
3.根据权利要求2所述的软硬多层线路板的定位孔结构，其特征在于：所述顶层窗孔(11)、靶标(23)和底层窗孔(31)同轴线设置。
4.根据权利要求1所述的软硬多层线路板的定位孔结构，其特征在于：所述硬板为FR-4环氧玻璃纤维板或者No－Flow PP板；所述软板(2)为PI材质的柔性线路板。
5.一种在软硬多层线路板上精确设置定位孔的方法，其特征在于：所述软硬多层线路板为由硬板材质所制的顶层板(1)和底层板(3)以及介于顶层板(1)与底层板(3)之间的软板(2)构成的软硬结合板，设置定位孔(4)的步骤如下：
1)按设计要求裁剪好所述的顶层板(1)、底层板(3)和其上布设有线路的软板(2)；
2)在软板(2)上粘贴覆盖有PI保护膜；
3)在软板(2)上设定的待钻定位孔(4)的位置设置孔径小于该定位孔(4)的孔径的透光靶环(21)，透光靶环(21)的中央为不透光的圆形靶标(23)；
4)在所述顶层板(1)上设定的所述定位孔(4)的位置开设有贯穿该顶层板(1)的顶层窗孔(11)，顶层窗孔(11)的孔径大于所述定位孔(4)的孔径；
5)在所述底层板(3)上设定的所述定位孔(4)的位置开设有贯穿该底层板(3)的底层窗孔(31)，底层窗孔(31)的孔径小于所述定位孔(4)的孔径；
6)将所述透光靶环(21)以由顶层窗孔(11)和底层窗孔(31)裸露在外的方式叠置在所述顶层板(1)与底层板(3)之间；
7)将叠置在一起的顶层板(1)、软板(2)和底层板(3)经传压机高温高压压合为软硬结合板；
8)将所述软硬结合板置于靶冲机下，使靶冲机的CCD摄像头捕捉所述的靶标(23)，靶冲出所述的定位孔(4)即可。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述顶层窗孔(11)的孔径与所述定位孔(4)的孔径之差不小于1.0mm；所述底层窗孔(31)的孔径与所述定位孔(4)的孔径之差不小于1.0mm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述顶层窗孔(11)、靶标(23)和底层窗孔(31)同轴线设置。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述硬板为FR-4环氧玻璃纤维板或者No－Flow PP板；所述软板(2)为PI材质的柔性线路板。
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