CN104551146B - Pcb控深铣装置及pcb控深铣方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PCB控深铣装置及PCB控深铣方法。所述PCB控深铣装置包括机台、刀具主轴以及导电压合件。所述机台设置有电源、传感器、控制器及驱动件，所述控制器与所述驱动件电性连接。所述刀具主轴活动设置于机台上且设置有刀具，所述刀具主轴与所述控制器电性连接。所述导电压合件活动设置于所述机台上并与所述驱动件连接。所述PCB控深铣方法使得PCB铣削之后的良率较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCB加工装置，尤其涉及一种PCB控深铣装置及PCB控深铣方法。
背景技术
目前，随着电子技术及电子产品的多功能化发展，为提高电子产品性能及产品组装密度、减少产品体积和重量，常于电子产品的PCB底部形成金属化的凹槽，以固定元器件。据此以增加PCB的散热面积并加强PCB表面元器件的安全性。
制作PCB的金属化凹槽的步骤通常包括：对PCB的芯板及PP层(Polypropylene，聚丙烯)进行开槽、预叠芯板与PP层、于开槽中填充硅胶、对PCB进行Low-flow(低流量)层压压合、控深铣开盖及取出硅胶等。然而，由于在层压压合过程中，PCB的芯板及PP层的开槽边缘受力，开槽容易出现偏位及大小变形等情况，从而导致开槽无法固定元器件，影响PCB装载性能，降低了PCB良率。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够提高PCB良率的PCB控深铣装置及PCB控深铣方法。
一种PCB控深铣装置，包括：
机台，设置有电源、传感器、控制器及驱动件，所述控制器与所述驱动件电性连接；
刀具主轴，活动设置于机台上，所述刀具主轴上设置有刀具，所述刀具主轴与所述控制器电性连接；以及
导电压合件，活动设置于所述机台上并与所述驱动件连接；
其中，所述导电压合件、刀具电性连接于所述电源上，所述传感器串联或并联于所述电源上，所述驱动件带动所述导电压合件压持PCB，以电性导通所述导电压合件与PCB，所述刀具主轴可带动所述刀具铣削PCB，使得所述电源、传感器、刀具、PCB及所述导电压合件形成电路回路，所述传感器检测所述电路回路中的实时电信号值并传输至所述控制器，所述控制器根据所述实时电信号值控制所述刀具相对PCB的运动。
在其中一个实施例中，所述电源的负极连接于所述导电压合件上，所述电源的正极依次电性连接所述传感器及刀具，所述传感器与所述刀具串联，所述控制器与所述传感器电性连接。
在其中一个实施例中，所述实时电信号值为实时电流信号值或实时电压信号值。
在其中一个实施例中，所述导电压合件为导电香菇头，所述驱动件为气缸。
一种采用如上所述的PCB控深铣装置的控深铣方法，其包括以下步骤：
将PCB定位于所述机台上，PCB具有外层芯板及与所述外层芯板间隔设置的目标芯板，所述外层芯板上预设有不导电的开窗区域并形成有导电孔，所述导电孔侧壁电性连接所述外层芯板与所述目标芯板；
所述驱动件带动所述导电压合件将PCB按压于所述机台上，并使所述导电压合件与PCB的外层芯板电性连接；
所述刀具主轴在所述控制器的控制下带动所述刀具对开窗区域进行开槽，同时所述传感器检测所述电路回路中的实时电信号值并传输至所述控制器；以及
所述刀具向所述目标芯板移动以进行铣削，当所述控制器确定所述实时电信号值不等于预设的标准电信号值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝所述目标芯板移动，或者远离所述目标芯板并相对所述目标芯板横向移动；当所述控制器确定所述实时电信号值等于所述标准电信号值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动。
在其中一个实施例中，所述电源、导电压合件、PCB的外层芯板、导电孔侧壁、目标芯板、刀具以所述传感器形成串联电路回路，所述实时电信号值及所述标准电信号值均为电流值。
在其中一个实施例中，所述电源的正极依次电性连接所述传感器及刀具，所述导电压合件电性连接于所述电源的负极，所述控制器与所述传感器电性连接。
在其中一个实施例中，当所述控制器确定所述实时电流值小于所述标准电流值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝目标芯板前进，当所述控制器确定所述实时电流值等于所述标准电流值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动，当所述控制器确定所述实时电流值大于所述标准电流值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具远离所述目标芯板，并使所述刀具相对所述目标芯板横向移动。
在其中一个实施例中，所述电源、导电压合件、PCB的外层芯板、导电孔、目标芯板以及刀具形成串联电路回路，所述传感器电性连接于所述电源的正极及负极，以与所述串联电路回路并联，所述实时电信号值及所述标准电信号值均为电压值。
在其中一个实施例中，当所述控制器确定所述实时电压值大于所述标准电压值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝向所述目标芯板移动，当所述控制器确定所述实时电压值等于所述标准电压值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动，当所述控制器确定所述实时电压值小于所述标准电压值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具远离所述目标芯板并相对所述目标芯板横向移动。
由于上述控深铣方法可在PCB层压压合后进行，因而PCB层压压合时并未形成有盲槽，不会出现因盲槽边缘受力而出现的偏位与变形，提高了PCB控深铣后的良率。
附图说明
图1为一实施例的PCB控深铣装置铣削PCB的示意图；
图2为图1所示PCB铣削完成后的示意图；
图3为一实施例的PCB控深铣方法的步骤流程图；
图4为图3所示PCB控深铣方法中传感器检测的电流值随时间的变化图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的PCB控深铣装置及PCB控深铣方法做进行进一步的详细说明。
请参阅图1，一实施例的PCB控深铣装置100，包括机台10、设置于机台10上的刀具主轴20及多个导电压合件30(图中仅示出一个)。导电压合件30可将PCB200按压于机台10上。刀具主轴20上设置有刀具21，且可带动刀具21对PCB200进行加工。在本实施方式中，刀具21为铣刀。
机台10上设置有垫板17，其上设置有电源12、传感器13、控制器14及多个驱动件15。机台10上形成有工作台面11，垫板17设置于工作台面11上。电源12的负极连接于导电压合件30上，电源12的正极依次电性连接传感器13及刀具21。传感器13与刀具20串联。控制器14与传感器13、刀具主轴20及驱动件15电性连接。
刀具主轴20活动设置于机台10上，并使刀具21对准垫板17。刀具主轴20可在控制器14的控制下带动刀具21对机台10上的PCB200进行加工。在本实施方式中，刀具21通过刀具主轴20电性连接于传感器13上。
多个导电压合件30(图中仅示出一个)活动设置于机台10上并与多个驱动件15连接。驱动件15可在控制器14的控制下驱动对应的导电压合件30运动，以将PCB200按压于垫板17上，从而使导向压合件30与PCB200电性导通。在本实施方式中，导电压合件30为导电香菇头。驱动件15为气缸。可以理解，垫板17可以省略。导电压合件30及驱动件15也可以为一个，仅需要将导电压合件15对应设置为具有多个活动压块即可。
控深铣装置100进行铣削作业时，需先准备PCB200。准备PCB200的步骤包括：PCB图案化、层压压合、钻孔、沉铜、电镀及蚀刻。在本实施方式中，压合采用的是Low-flow PP压合。
请一并参阅图2及图3，一种采用控深铣装置100的控深铣方法，其包括以下步骤：
步骤S101：于控制器14中预设标准电信号值；在本实施方式中，标准电信号值为标准电流值。
步骤S102：将PCB200定位于机台10上，PCB200具有外层芯板201及与外层芯板201间隔设置的目标芯板203，外层芯板201上预设有不导电的开窗区域2011并形成有导电孔205，导电孔205侧壁电性连接外层芯板201与目标芯板203。
具体地，于垫板17设置定位销钉(图未示)，PCB200通过定位销钉定位于机台10的垫板17上。PCB200的外层芯板201为处于PCB200顶层的芯板，其上形成有金属面2013。开窗区域2011是通过移除外层芯板201的金属面2013上的金属材料而形成的。目标芯板203为曲面芯板，其上形成有弯曲的金属面2033。导电孔205贯穿PCB200且导电孔205的周壁上镀设有金属材料。导电孔205侧壁与外层芯板201的金属面2013及目标芯板203的金属面2033均电性连接。在本实施方式中，开窗区域2011是通过蚀刻形成的。金属面2013、2033均为铜面，导电孔205为沉铜孔。
步骤S103：控制器14控制导电压合件30将PCB200按压于机台10上，并使导电压合件30与PCB200的外层芯板201电性连接。具体地，控制器14控制驱动件15带动对应的导电压合件30按压于PCB200上。
步骤S104：刀具主轴20在控制器14的控制下带动刀具21对开窗区域2011进行开槽，同时传感器13检测刀具21中的实时电信号值并传输至控制器14。具体地，刀具主轴20带动刀具21旋转并对准开窗区域2011，然后带动刀具21下降至外层芯板201上并铣削PCB200，对应PCB200的开窗区域2011形成盲槽207。盲槽207的外围轮廓由开窗区域2011的外围轮廓向内偏置0.25毫米，即开窗区域2011比盲槽207的整体尺寸径向宽0.5毫米。传感器13可检测刀具21中的电流值。
步骤S105：刀具21向目标芯板203移动以进行铣削，控制器14将实时电信号值与标准电信号值进行比较，进而控制刀具21移动。
当控制器14确定实时电信号值大于标准电信号值时，控制器14通过刀具主轴20控制刀具21远离目标芯板203，并使刀具21相对目标芯板203横向移动，当控制器14确定刀具21中的实时电信号值等于标准电信号值时，控制刀具21停止前进并相对目标芯板203横向移动，当控制器14确定刀具21中的实时电信号值小于标准电信号值时，控制器14通过刀具主轴20控制刀具21朝目标芯板203移动。
具体地，请一并参阅图4，在刀具21抵达金属面2033之前，由于电源12的作用，刀具21和目标芯板203的金属面2033之间间隔形成电容。刀具21的外表面集中分布有正电荷，金属面2033的表面分布有负电荷。导电压合件30、电源12、传感器13及刀具21形成断开的电路回路，传感器13检测的电流值为零并传输至给机台10的控制器14，控制器14控制刀具主轴20带动刀具21继续朝目标芯板203移动以进行铣削。
在刀具21抵达目标芯板203时，刀具21接触并导通目标芯板203的金属面2033，从而使金属面2033、导电孔205侧壁、外层芯板201的金属面2013、导电压合件30、电源12、传感器13及刀具21形成闭合的电路回路。刀具12中的电流信号迅速上升，当刀具21中的电流值等于标准电流值i0时，控制器14控制刀具21停止前进并相对目标芯板203横向移动。当控制器14确定电流值大于标准电流值i0时，控制刀具21远离目标芯板203并相对目标芯板203横向移动。而由于金属面2033弯曲的原因，当横向移动后刀具21脱离金属面2033时，上述电路回路断开，此时刀具21中的电流值急剧下降，电流值小于标准电流值i0时，控制器14控制刀具主轴20带动刀具21朝目标芯板203移动以进行铣削。
步骤S106，控制器14控制刀具主轴20带动刀具21远离PCB200。
在另一实施例中，步骤S101中，定位于机台10上的PCB200已经采用常规控深铣方法形成有开槽，开槽的底面高于目标芯板203，本实施例采用控深铣装置100于开槽的基础上进行后续铣削，后续铣削的尺寸小于开槽的截面尺寸，最终形成的盲槽207截面为台阶状。
由于上述控深铣方法可在PCB200层压压合后进行，因而PCB200层压压合时并未形成有盲槽207，不会出现因盲槽207边缘受力而出现的偏位与变形，提高了PCB200控深铣后的良率。另外，上述控深铣方法无需额外填充硅胶进行层压压合，提高了生产效率。
另外，常规工艺制作盲槽时，PP层开窗尺寸比盲槽的尺寸大20mil(密耳)。进行Low-flow PP层压压合时，PP层的材料容易受热熔化并溢流到盲槽底部，造成残留溢胶并且不易清除。同时，开窗区域边缘的PP材料溢流出去后，此区域的芯板易发生凹陷，使得盲槽周壁的芯板与芯板间丧失绝缘介质，直接相互接触导通，影响了PCB200的品质。另外，Low-flow PP层压压合后，开窗区域内填充了硅胶，易使目标芯板的铜面性能不一致，易产生芯板凹陷，甚至导致开窗区破裂，影响后续流程控制。而本实施例的控深铣方法可以避免上述问题。
可以理解，控制器14可于步骤S102中、或于步骤S103或S104之前预设标准电信号值。
可以理解，传感器13检测的实时电信号值也可以为电压或者电阻值。当为电压值时，此时传感器13的两端连接方式可做相应的改变，可将传感器13电性连接于电源12的正极和负极，即并联于电源12上。同时步骤S104中刀具21的移动方式也要对应地改变，即当控制器14确定电压值大于标准电压值时，控制器14通过刀具主轴20控制刀具21朝向目标芯板203移动，当控制器14确定刀具21中的电压值等于标准电压值时，控制器14控制刀具21停止前进，并相对目标芯板203横向移动，当控制器14确定刀具21中的电压值小于标准电压值时，控制器14通过刀具主轴20控制刀具21远离目标芯板203，并相对目标芯板203横向移动。
可以理解，刀具21与传感器13可以连接于电源12的负极，而导电压合件30连接于电源12的正极。另外，传感器13也可以串联于其他位置，如导线压合件30与电源20的负极之间。可以理解，传感器13也可不与控制器14直接电性连接，而是通过无线通讯传输向控制器14传输。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种采用PCB控深铣装置的控深铣方法，其特征在于，所述PCB控深铣装置包括：
机台，设置有电源、传感器、控制器及驱动件，所述控制器与所述驱动件电性连接；
刀具主轴，活动设置于机台上，所述刀具主轴上设置有刀具，所述刀具主轴与所述控制器电性连接；以及
导电压合件，活动设置于所述机台上并与所述驱动件连接；
其中，所述导电压合件、刀具电性连接于所述电源上，所述传感器串联或并联于所述电源上，所述驱动件带动所述导电压合件压持PCB，以电性导通所述导电压合件与PCB，所述刀具主轴可带动所述刀具铣削PCB，使得所述电源、传感器、刀具、PCB及所述导电压合件形成电路回路，所述传感器检测所述电路回路中的实时电信号值并传输至所述控制器，所述控制器根据所述实时电信号值控制所述刀具相对PCB的运动；
所述控深铣方法包括以下步骤：
将PCB定位于所述机台上，PCB具有外层芯板及与所述外层芯板间隔设置的目标芯板，所述外层芯板上预设有不导电的开窗区域并形成有导电孔，所述导电孔侧壁电性连接所述外层芯板与所述目标芯板；
所述驱动件带动所述导电压合件将PCB按压于所述机台上，并使所述导电压合件与PCB的外层芯板电性连接；
所述刀具主轴在所述控制器的控制下带动所述刀具对开窗区域进行开槽，同时所述传感器检测所述电路回路中的实时电信号值并传输至所述控制器；以及
所述刀具向所述目标芯板移动以进行铣削，当所述控制器确定所述实时电信号值不等于预设的标准电信号值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝所述目标芯板移动，或者远离所述目标芯板并相对所述目标芯板横向移动；当所述控制器确定所述实时电信号值等于所述标准电信号值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动。
2.如权利要求1所述的控深铣方法，其特征在于：所述电源、导电压合件、PCB的外层芯板、导电孔侧壁、目标芯板、刀具以所述传感器形成串联电路回路，所述实时电信号值及所述标准电信号值分别为实时电流值与标准电流值。
3.如权利要求2所述的控深铣方法，其特征在于：所述电源的正极依次电性连接所述传感器及刀具，所述导电压合件电性连接于所述电源的负极，所述控制器与所述传感器电性连接。
4.如权利要求2或3所述的控深铣方法，其特征在于：当所述控制器确定所述实时电流值小于所述标准电流值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝目标芯板前进，当所述控制器确定所述实时电流值等于所述标准电流值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动，当所述控制器确定所述实时电流值大于所述标准电流值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具远离所述目标芯板，并使所述刀具相对所述目标芯板横向移动。
5.如权利要求1所述的控深铣方法，其特征在于：所述电源、导电压合件、PCB的外层芯板、导电孔侧壁、目标芯板以及刀具形成串联电路回路，所述传感器电性连接于所述电源的正极及负极，以与所述串联电路回路并联，所述实时电信号值及所述标准电信号值分别为实时电压值与标准电压值。
6.如权利要求5所述的控深铣方法，其特征在于：当所述控制器确定所述实时电压值大于所述标准电压值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具朝向所述目标芯板移动，当所述控制器确定所述实时电压值等于所述标准电压值时，所述控制器控制所述刀具停止前进并相对所述目标芯板横向移动，当所述控制器确定所述实时电压值小于所述标准电压值时，所述控制器通过所述刀具主轴控制所述刀具远离所述目标芯板并相对所述目标芯板横向移动。
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