CN106961798A - 一种pcb孔加工控深方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PCB孔加工控深方法，本发明通过利用微动平台的高精度控制，解决目前PCB机械控深钻孔技术精度不足的问题，实现盲孔/背钻孔的高精度控深制作。避免了盲孔制作时出现的未钻透或钻过的现象，减少盲孔的不良率。减少背钻孔中的多余铜以降低板阻抗。同时，由于钻削过程，进给运动有稳定性极好的微动平台提供，可提高所制成PCB孔质量（孔粗、毛刺等）。

Description

一种PCB孔加工控深方法
技术领域
本发明涉及印制电路板加工技术领域，具体涉及一种PCB孔加工控深方法。
背景技术
随着通讯电子产品对功能的要求越来越高，性能要求越来越强，使得PCB呈现高密度、高频高速的发展趋势。
研究表明提升PCB的高密度制造的强有效方法之一是通过减少通孔数、增加盲孔数，以盲孔代替通孔，减少通孔对布线等的限制。其中，盲孔指的是外层导体与内层导体间连接的导通孔,该孔不贯通印制板上下表面,只是在印制板的一个表面有孔口,即从印制板内仅延伸到一个表面的导通孔。因此盲孔的制作成为高密度PCB的一个关键技术。
为了适应高频高速信号的传输，要求PCB满足低阻抗匹配，其中，实现不同层之间的导通同时减少对信号传输有影响的多余孔铜是控制PCB阻抗的一个关键措施。通常采用盲孔或背钻技术来减少多余孔铜（通过孔的深度控制实现）。其中，当导通孔的导通厚度较薄时，采用盲孔技术较多；当导通孔的导通厚度较厚时，由于深径比的关系无法实现金属化盲孔制作，基本采用背钻技术来解决。背钻是指用钻机将金属化通孔内一端的孔壁铜层除去，使通孔内的孔壁一端无铜而另一端有铜的技术过程。因此盲孔技术及背钻技术是实现PCB高频高速制造的关键技术。
目前，盲孔与背钻的制作方式主要有激光打孔、等离子体腐蚀孔及机械控深钻孔。其中，激光打孔技术由于效率高成为主流，但激光打孔设备及维护费高昂、对位偏差大、同时由于能量控制不稳定易造成未钻透或烧穿（深度控制不稳定）及分层等品质问题。其中，等离子体腐蚀孔技术的深度控制是比较稳定的，但其工序复杂，且仅适用于深径比较小的盲孔或背钻里。其中，机械控深钻孔技术的孔壁质量是较好的，但效率较低，最主要的是目前机械控深钻孔的深度控制是靠电机精度来保证的，精度大概为30μm，不足以满足高端高频高速PCB板要求。特别是针对超高密度PCB，由于更易产生钻过孔，其孔深度控制精度要求更高。
因此，可以通过对现有机械控深钻孔技术进行改进，实现孔深度的精密控制，以获得高孔壁质量、同时孔的深度位置精确（信号损失小）的盲孔/背钻技术。
发明内容
有鉴于此，为解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提出一种新的PCB孔加工控深方法，本发明提出一种微动平台辅助控深钻孔技术，以解决目前PCB机械控深钻孔技术精度不足的问题，实现盲孔/背钻孔的高精度控深制作，从而减少盲孔的不良率，减少背钻孔中的多余铜以降低板阻抗。
本发明的技术方案为：一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为2mm/s-5mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在0.05mm/s-0.5mm/s之间，可以达到较好地控制孔质量与加工效率的效果；其中△h为0.05-0.2mm，在微动平台的精度允许范围内使△h越小，加工效率越高，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
进一步的，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。优选的，所述微动平台采用压电陶瓷平台SFS-H60Z(CL)。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
本发明的另一种实施方式为，一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，机床系统控制机床z轴电机停止向下；
S4：微动平台开始带动工件向上进给，进给距离为H，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退。
进一步的，在步骤S1中，微动平台的z轴方向精度为0.01μm。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
本发明通过利用微动平台的高精度控制，解决目前PCB机械控深钻孔技术精度不足的问题，实现盲孔/背钻孔的高精度控深制作。避免了盲孔制作时出现的未钻透或钻过的现象，减少盲孔的不良率。减少背钻孔中的多余铜以降低板阻抗。同时，由于钻削过程，进给运动有稳定性极好的微动平台提供，可提高所制成PCB孔质量（孔粗、毛刺等）。
附图说明
图1为本发明的具体实施方式应用示意图；
图2为本发明的具体实施方式应用示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为2mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在0.05mm/s之间，可以达到较好地控制孔质量与加工效率的效果；其中△h为0.05mm，在微动平台的精度允许范围内使△h越小，加工效率越高，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
进一步的，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。优选的，所述微动平台采用压电陶瓷平台SFS-H60Z(CL)。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
实施例2
一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为5mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在0.5mm/s之间，可以达到较好地控制孔质量与加工效率的效果；其中△h为0.2mm，在微动平台的精度允许范围内使△h越小，加工效率越高，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
进一步的，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。特别的，所述微动平台为本领域内可满足要求的任一微动平台。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
实施例3
一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为3mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在1mm/s之间，可以达到较好地控制孔质量与加工效率的效果；其中△h为0.1mm，在微动平台的精度允许范围内使△h越小，加工效率越高，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
进一步的，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。特别的，所述微动平台为本领域内可满足要求的任一微动平台。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
实施例4
一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为4mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在0.05mm/s-0.5mm/s之间，可以达到较好地控制孔质量与加工效率的效果；其中△h为0.15mm，在微动平台的精度允许范围内使△h越小，加工效率越高，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
进一步的，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。特别的，所述微动平台为本领域内可满足要求的任一微动平台。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
实施例5
一种PCB孔加工控深方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，机床系统控制机床z轴电机停止向下；
S4：微动平台开始带动工件向上进给，进给距离为H，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退。
进一步的，在步骤S1中，微动平台的z轴方向精度为0.01μm。优选的，所述微动平台采用压电陶瓷平台SFS-H60Z(CL)。
进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过本领域任一现有技术实现。

Claims (6)

1.一种PCB孔加工控深方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给，进给速度为f1，进給速度f1为2mm/s-5mm/s；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，系统读取并记录此时z轴位置；
S4：机床z轴电机继续带动主轴向下进给，进给距离为h后，主轴保持转动，z轴电机停止进给；
S5：微动平台开始带动工件向上进给，进给速度为f2，进给距离为△h，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退，其中进給速度f2控制在0.05mm/s-0.5mm/s之间，其中△h为0.05-0.2mm，其中h+△h=H，H为目标孔的预定深度。
2.根据权利要求1所述的PCB孔加工控深方法，其特征在于，在步骤S1中，采用的微动平台的z轴方向精度为0.01μm。
3.根据权利要求1所述的PCB孔加工控深方法，其特征在于，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
4.一种PCB孔加工控深方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、PCB、垫板、微动平台依次装夹于工作台上，并连接好导电探测系统；
S2：开始钻削过程，主轴转动，机床z轴电机带动主轴向下进给；
S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，导电探测系统回馈给机床控制系统，机床系统控制机床z轴电机停止向下；
S4：微动平台开始带动工件向上进给，进给距离为H，完成预定钻削深度孔制成，微动平台与机床z轴电机依次回退。
5.根据权利要求4所述的PCB孔加工控深方法，其特征在于，在步骤S1中，微动平台的z轴方向精度为0.01μm。
6.根据权利要求4所述的PCB孔加工控深方法，其特征在于，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为30μm。
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