CN105216054A - 一种电路板钻孔校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电路板钻孔校准方法，涉及电路板生产技术领域，通过在电路板上成型销钉孔，通过销钉来起到固定电路板的作用，通过获取电路板变形后与预制钻孔处于同一板面的定位靶孔的位置数据，根据电路板变形后定位靶孔的位置数据和电路板变形前定位靶孔的位置数据校准钻孔位置，实现对钻孔位置的精确定位，不需要对固定销钉的装置进行精调校，降低了调校时间，从而提高钻机的稼动率，提高生产效率。

Description

一种电路板钻孔校准方法

技术领域

本发明涉及电路板生产技术领域，具体涉及一种电路板钻孔校准方法。

背景技术

TWOPIN技术首先在日本兴起，近几年传入我国，该技术主要是解决传统钻孔校准方法中，在钻机上上下板操作花费时间长(一般12min左右)从而导致钻机的稼动率(指一台机器设备实际的生产数量与可能的生产数量的比值)低问题。TWOPIN技术的主要步骤为，先在电路板上种销钉(PIN)，紧接着将板子、垫板和盖板借助包胶机固定在一起(这些过程都不需要在钻机上进行)，然后将包胶好的板件放在钻机夹PIN槽里，按下夹PIN按键通过夹PIN槽夹住销钉即完成电路板的固定，电路板固定之后，在电路板上钻孔，电路板钻孔完成后下板时按下松PIN按键即可，故采用TWOPIN技术后整个上下板基本不占用钻机的时间，从这一层面上讲确实可以提升钻机稼动率。

然而，为了保证钻孔的位置精度，就需要对固定板件的夹PIN槽位置进行调校，即通过调校使得其中一个夹PIN槽中心位置位于基准点(打孔位置参考坐标系的坐标原点)上，调校两个夹PIN槽中心连线位于基准线(平行于打孔位置参考坐标系的X轴或Y轴)上，进而保证钻孔位置与预制位置一致。一次调校两个夹PIN槽时至少需要半小时，不顺利时则可能需要好几个小时，而且员工放板件时在钻机夹PIN槽里进行的敲打、PIN槽的磨损和生产过程中产生移位等都会对夹PIN槽的位置产生影响，导致精度降低，故钻机的夹PIN槽位置调校的间隔不得超过两周，因此对夹PIN槽精度的调校较为频繁。

综上所述，现有技术中，由于需要通过调校夹PIN槽来保证钻孔位置的精度，从而导致频繁调校，而且每次调校时间过长，这抵消TWOPIN技术由于整个上下板基本不占用钻机的时间所带来的钻机稼动率的提高效果，使得钻机稼动率提升非常有限，导致电路板生产效率低。此外，采用TWOPIN技术时，在钻机上不能测量电路板的缩胀率，需要在电路板固定到钻机前，先通过其它设备测定电路板的缩胀率，计算机再根据缩胀率校准钻孔位置，因此设备的集成度不高，也导致了电路板生产效率低下。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的电路板生产效率低下。

为此，本发明实施例提供一种电路板钻孔校准方法，包括以下步骤，

在电路板上成型若干个销钉孔和至少两个定位靶孔；

在销钉孔上种上销钉以固定电路板；

对电路板进行加工处理；

获取加工后的电路板的定位靶孔的位置；

根据加工后的电路板的定位靶孔的位置和电路板的定位靶孔的初始位置来校准钻孔位置。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述根据加工后的电路板的定位靶孔的位置和电路板的定位靶孔的初始位置来校准钻孔位置的步骤，包括：

根据加工后的电路板的定位靶孔的位置和电路板的定位靶孔的初始位置得出电路板的缩胀率；

根据电路板的缩胀率校准钻孔位置。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述在电路板上成型若干个销钉孔和至少两个定位靶孔的步骤，包括：

在电路板上与所述销钉孔以及所述定位靶孔的预制位置对应的位置处设置焊盘；

确定焊盘位置；

在焊盘位置处形成所述销钉孔和定位靶孔。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述焊盘的直径为1mm-3.5mm。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述销钉的直径比所述销钉孔的直径大0.8-1.2mil。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，若干个所述销钉孔的圆心位于同一条直线上，所述直线与电路板长度或者宽度方向的中心线平行且距离小于1英寸。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述定位靶孔的中心与电路板任一边缘的距离大于或等于90mm。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述在销钉孔上种上销钉以固定电路板的步骤，包括：

在销钉孔上种上销钉；

在电路板的底面上设置垫板；

在电路板的顶面上设置盖板；

将垫板、电路板以及盖板包胶固定并使所述电路板上的销钉露出；

将包胶固定的垫板、电路板以及盖板放置到钻孔机上通过钻孔机的夹PIN槽夹住销钉以固定电路板。

本发明实施例的电路板钻孔校准方法，所述盖板为铝片、覆树脂铝片或者冷冲板；所述垫板为木浆板、蜜胺板或酚醛板。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的电路板钻孔校准方法，通过在电路板上成型销钉孔，通过销钉来起到固定电路板的作用，通过获取电路板变形后与预制钻孔处于同一板面的定位靶孔的位置数据，根据电路板变形后定位靶孔的位置数据和电路板变形前定位靶孔的位置数据校准钻孔位置，实现对钻孔位置的精确定位，不需要对固定销钉的装置进行精调校，降低了调校时间，从而提高钻机的稼动率，提高生产效率。

2.本发明实施例提供的电路板钻孔校准方法，通过获取电路板变形之后定位靶孔的位置数据，并根据电路板变形前、后定位靶孔的位置数据计算电路板的缩胀率，从而可以根据缩胀率来校准所有的钻孔位置，该方法操作简便，校准后钻孔位置精确。

3.本发明实施例提供的电路板钻孔校准方法，所述在销钉孔上种上销钉的步骤中，所述销钉的直径比所述销钉孔的直径大0.8-1.2mil。由于销钉的直径比销钉孔的直径稍大，使销钉能够稳固地固定到销钉孔上，但又不至于因销钉的直径过大而使电路板破损，提高电路板固定到钻机上的稳固性。

4.本发明实施例提供的电路板钻孔校准方法，定位靶孔的中心与电路板任一边缘的距离设置为大于或等于90mm，用于补偿图像传感器摄像头中心位置与钻机钻头之间的水平距离，使得图像传感器能够获得整个电路板的图像的同时，还能使钻机钻头能够到达电路板上的任意位置。

5.本发明实施例提供的电路板钻孔校准方法，采用盖板可以减少进孔性毛刺、减少钻头摇摆，使钻尖中心更为容易定位。采用垫板可以防止钻孔装置台面受損﹐防止出孔口产生毛刺﹐并能降低钻尖处的温度﹐防止钻头扭断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的电路板钻孔校准方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的成型有销钉孔和定位靶孔的电路板的主视图；

图3为根据本发明实施例的加工后发生缩胀的电路板的示意图。

附图标记说明：

1-销钉孔；2-定位靶孔；21-基准孔；22-第一定位靶孔；23-第二定位靶孔；24-第三定位靶孔；3-方向槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种电路板钻孔校准方法，如图1所示，包括以下步骤，

S1:在电路板上成型若干个销钉孔1和至少两个定位靶孔2，参见图2；

S2:在销钉孔1上种上销钉以固定电路板；

S3:对电路板进行加工处理；

S4:获取加工后的电路板的定位靶孔2的位置，如图3所示；

S5:根据加工后的电路板的定位靶孔2的位置和电路板的定位靶孔2的初始位置来校准钻孔位置。

上述技术方案是本发明的核心技术方案，其通过在电路板上成型销钉孔，通过销钉来起到固定电路板的作用，然后再通过获取电路板变形后定位靶孔2的位置数据来进行钻孔位置校准，实现对钻孔位置的精确定位，而不需要对固定销钉的装置进行精调校，从而提高钻机的稼动率，提高生产效率。

在上述核心思想下，可对电路板钻孔校准方法的步骤进行多种变形和改进。

作为一种优选实施方式，S1步骤可以包括：

S11:在电路板上设置与所述销钉孔1以及所述定位靶孔2的预制位置对应的焊盘(PAD)；

S12:确定焊盘位置；

S13:在焊盘位置处钻出所述销钉孔1和定位靶孔2。

上述步骤S11-S13可以适用于单层电路板或多层电路板，对于常见的多层电路板而言，可以在电路板的内层上设置焊盘，通过焊盘标定销钉孔1和定位靶孔2的成型位置，在内层上层压外层形成多层电路板，并通过X光打靶机确定焊盘位置，可以精确定位销钉孔1和定位靶孔2的钻孔位置，防止层压后丢失销钉孔1和定位靶孔2的钻孔位置。当然焊盘不限于设置在该多层电路板的内层，也可以将其设置在多层电路板的外层。

进一步地，所述在销钉孔1上种上销钉的步骤中，所述销钉的直径比所述销钉孔2的直径大0.8-1.2mil，如0.8mil、1mil、1.2mil。由于销钉的直径比销钉孔1的直径稍大，使销钉能够稳固地固定到销钉孔上，但又不至于因销钉的直径过大而使电路板破损，提高电路板固定到钻机上的稳固性。

所述在电路板的内层上设置与所述销钉孔1以及所述定位靶孔2的预制位置对应的焊盘的步骤S11中，所述焊盘的直径为1mm-3.5mm，如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm。

将焊盘的直径设置为1mm至3.5mm中的任意值，方便X光打靶机识别焊盘位置，使得钻头在钻取销钉孔1和定位靶孔2时，位置更加精确。

所述S1步骤中，2个所述销钉孔1的圆心位于同一条直线上，所述直线与电路板长度或者宽度中心线平行且距离小于1英寸。所述销钉孔1优选为2个。当然也可以是3个或3个以上，需要保证所有的销钉孔1的圆心共线设置。将销钉孔1连通销钉设置在电路板长度或者宽度中心线位置及其附近，方便对电路板的固定，使销钉两侧的电路板板面面积基本相同，电路板在收缩时，位于销钉两侧的收缩量也基本相同，并且可方便图像传感器在销钉两侧抓取图案。

进一步地，所述在电路板上成型若干个销钉孔1和至少两个定位靶孔2的步骤中，所述定位靶孔2与电路板任一边缘的距离L大于或等于90mm。如90mm、95mm、100mm等。

定位靶孔与电路板任一边缘(电路板为矩形时，为定位靶孔与电路板长和宽两条边的距离)的距离L设置为大于或等于90mm，用于补偿图像传感器摄像头中心位置与钻机钻头之间的水平距离，使得图像传感器能够获得整个电路板的图像的同时，还能使钻机钻头能够达到电路板上的任意位置。

作为一种优选实施方式，S2步骤可以包括：

S21:在销钉孔1上种上销钉；

S22:在电路板的底面上设置垫板；

S23:在电路板的顶面上设置盖板；

S24:将垫板、电路板以及盖板包胶固定并使所述电路板上的销钉露出；

S25:将包胶固定的垫板、电路板以及盖板放置到钻孔机上通过钻孔机的夹PIN槽夹住销钉以固定电路板。

本实施例的电路板钻孔校准方法，所述盖板优选为铝片，当然也可以为覆树脂铝片或者冷冲板等现有技术中所用的用于制造盖板的材料；所述垫板优选为木浆板，当然也可以为蜜胺板或酚醛板等现有技术中所用的用于制造垫板的材料。

采用盖板可以减少进孔性毛刺、减少钻头摇摆，使钻尖中心更为容易定位。采用垫板可以防止钻孔装置台面受损﹐防止出孔口产生毛刺﹐并能降低钻尖处的温度﹐防止钻头扭断。

值得说明的是，本实施例中的对电路板进行加工处理，包括对设置层压、设置盖板、设置垫板、包胶及其它一些加工处理。

优选地，S4步骤中，使用图像传感器获取电路板定位靶孔2的位置数据，所述图像传感器为CCD图像传感器，当然也可以使用CMOS图像传感器。CCD图像传感器成像质量好，定位更为准确。

钻机在使用图像传感器功能时对板子的定位精度要求不高，只需要将电路板固定到钻机上并且保证在图像传感器的可视范围内即可，通过图像传感器来获取定位靶孔2的位置并校准钻孔位置，可在不进行对夹PIN槽进行精调校的情况下实现对钻孔位置的调校，降低了调校时间，极大地提高了钻机的稼动率，又能借助图像传感器功能大大提升钻孔的对准度。

优选地，S5步骤可以包括：

S51:利用电路板变形后的定位靶孔2的位置数据与电路板变形前的定位靶孔2的位置数据计算得出电路板的缩胀率；

S52:根据电路板的缩胀率校准钻孔位置。

通过计算电路板的缩胀率，从而可以根据缩胀率来校准所有的钻孔位置，该方法操作简便，校准后钻孔位置精确。

S51步骤中计算涨缩率的原理为，以其中一个定位靶孔2作为基准孔21，假定该定位靶孔2位置不变，然后通过图像传感器获取电路板变形后其它定位靶孔2的位置坐标，并与电路板变形前(即步骤S1中成型时)定位靶孔2的位置坐标进行分析计算，计算出X和Y轴两个方向的缩胀率X％、Y％。

当定位靶孔2为两个时，一个为基准孔(坐标为(0，0))，除基准孔21外的另一个定位靶孔2的X和Y坐标不能与基准孔21相等，即X和Y坐标均不能为0，否则无法测出X和Y两个方向上的缩胀率。另一个定位靶孔2在电路板变形前的坐标为(X0,Y0)，电路板变形后图像传感器获取的坐标为(X1,Y1)，X和Y轴两个方向的缩胀率X％、Y％的计算公式为X％＝(X1-X0)/X0，Y％＝(Y1-Y0)/Y0。计算得到的X％、Y％为负数时表示收缩，为正数时表示膨胀，如为0则表示未变形。

当定位靶孔2为三个时，三个定位靶孔2以直角三角形的三个顶点方式布置，在电路板变形前的三个定位靶孔2的坐标分别为(0，0)(基准孔)，(X0，0),(0,Y0)，图像传感器获取的坐标分别为(0，0)(基准孔)，(X1，0),(0,Y1)。X和Y轴两个方向的缩胀率X％、Y％的计算公式为X％＝(X1-X0)/X0，Y％＝(Y1-Y0)/Y0。

所述定位靶孔2为四个时，成矩形布置在电路板的四个角上，如图3所示，图3中的虚线表示的是变形后的电路板及定位靶孔2、销钉孔1及钻孔的位置。定位靶孔2为四个时，以其中一个定位靶孔2作为基准孔21(图2和3中左下角)，4个定位靶孔2中的其中一个定位靶孔2作为基准孔21(图1和2中左下角)，即假定该定位靶孔2在电路板变形前、后位置不变(坐标为(0，0))；电路板变形前与基准孔21的X坐标相同的第一定位靶孔22(X0，0)，与基准孔21的Y坐标相同的第三定位靶孔24(0，Y0)，与基准孔21成对角线布置的为第二定位靶孔23(X0，Y0)；通过图像传感器得到的第一定位靶孔22、第二定位靶孔23、第三定位靶孔24的坐标分别为(X1，0)、(X1，Y1)、(0，Y1)，因此，X和Y轴两个方向的缩胀率X％、Y％分别为X％＝(X1-X0)/X0，Y％＝(Y1-Y0)/Y0。当然，实际生产中，图像传感器得到的第二定位靶孔23的坐标也可能是(X2，Y2)，即分别与图像传感器得到的第一定位靶孔22和第三定位靶孔24的X、Y坐标不相等,此时，则根据算术平均值来计算缩胀率，计算公式为X％＝[(X1-X0)+(X2-X0)]/(2·X0)，Y％＝[(Y1-Y0)+(Y2-Y0)]/(2·Y0)。

当定位靶孔2为更多时，则分别计算出基准孔外每个定位靶孔2与基准孔的缩胀率，通过求算术平均值的方式求得电路板的缩胀率，计算方法如定位靶孔2为四个时的类似，这里不再赘述。

S52步骤中根据电路板的缩胀率校准钻孔位置的具体的操作为：

假定电路板变形前预设的钻孔坐标为(X,Y)，该预设的钻孔坐标(X,Y)为已知的设计数据，在电路板经过压板、包胶等操作后，电路板会发生变形。电路板发生变形后的钻孔的坐标会发生偏移，为了准确得定位钻孔位置，需要对钻孔坐标进行校准。根据电路板的缩胀率校准钻孔位置的公式为：假定校准后的钻孔坐标为(X’，Y’)，校准后的钻孔坐标(X’，Y’)的计算方法为X’＝(1+X％)X,Y’＝(1+Y％)Y，确定校准后的钻孔坐标为(X’，Y’)，即可根据该坐标数据对钻孔位置进行调整。

值得说明的是，为了方便设备准确识别电路板正反面，还可在S1步骤中在电路板的顶面或者底面的边缘成型方向槽3。

实施例2

本实施例提供一种电路板钻孔方法，采用实施例1所述的电路板钻孔校准方法在钻孔之前对钻孔位置进行校准；然后对校准后的钻孔位置进行钻孔。

本实施例的在钻孔前采用如实施例1的电路板钻孔校准方法，因此具有如实施例1所述的优点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电路板钻孔校准方法，其特征在于，包括以下步骤，

在电路板上成型若干个销钉孔(1)和至少两个定位靶孔(2)；

在销钉孔(1)上种上销钉以固定电路板；

对电路板进行加工处理；

获取加工后的电路板的定位靶孔(2)的位置；

根据加工后的电路板的定位靶孔(2)的位置和电路板的定位靶孔(2)的初始位置来校准钻孔位置。

2.根据权利要求1所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述根据加工后的电路板的定位靶孔(2)的位置和电路板的定位靶孔(2)的初始位置来校准钻孔位置的步骤，包括：

根据加工后的电路板的定位靶孔(2)的位置和电路板的定位靶孔(2)的初始位置得出电路板的缩胀率；

根据电路板的缩胀率校准钻孔位置。

3.根据权利要求1或2所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述在电路板上成型若干个销钉孔(1)和至少两个定位靶孔(2)的步骤，包括：

在电路板上与所述销钉孔(1)以及所述定位靶孔(2)的预制位置对应的位置处设置焊盘；

确定焊盘位置；

在焊盘位置处形成所述销钉孔(1)和定位靶孔(2)。

4.根据权利要求3所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述焊盘的直径为1mm-3.5mm。

5.根据权利要求1-4任一所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述销钉的直径比所述销钉孔(2)的直径大0.8-1.2mil。

6.根据权利要求1-5任一所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，若干个所述销钉孔(1)的圆心位于同一条直线上，所述直线与电路板长度或者宽度方向的中心线平行且距离小于1英寸。

7.根据权利要求1-6任一所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述定位靶孔(2)的中心与电路板任一边缘的距离大于或等于90mm。

8.根据权利要求1-7任一所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述在销钉孔(1)上种上销钉以固定电路板的步骤，包括：

在销钉孔(1)上种上销钉；

在电路板的底面上设置垫板；

在电路板的顶面上设置盖板；

将垫板、电路板以及盖板包胶固定并使所述电路板上的销钉露出；

将包胶固定的垫板、电路板以及盖板放置到钻孔机上通过钻孔机的夹PIN槽夹住销钉以固定电路板。

9.根据权利要求8所述的电路板钻孔校准方法，其特征在于，所述盖板为铝片、覆树脂铝片或者冷冲板；所述垫板为木浆板、蜜胺板或酚醛板。