CN108901119A - 用于测量激光钻机孔位精度的治具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量激光钻机孔位精度的治具及方法。治具本体形成有定位标识及多个测量图标，单个测量图标包括多个间隔设置的参考标识。根据治具本体上的定位标识，确定坐标系。在激光钻机上设定钻孔坐标，并在治具本体上钻孔以形成激光孔。测量参考标识的圆心与激光孔的圆心之间的圆心距。参考标识的尺寸大于激光孔的尺寸，可以避免激光孔将参考标识完全覆盖。同时治具本体为透明或半透明板件，激光孔能够透光，使得激光孔的孔径更容易获取。参考标识的圆心的坐标与钻孔坐标一一对应相同，使得参考标识能够作为激光孔的孔位精度的参考点，通过测量参考标识的圆心与激光孔的圆心之间的圆心距，便可有效判断出激光钻机的孔位精度值。

Description

用于测量激光钻机孔位精度的治具及方法

技术领域

本发明涉及孔位精度测量结构及方法技术领域，特别是涉及一种用于测量激光钻机孔位精度的治具及方法。

背景技术

随着人工智能、云计算、大数据、图形识别等技术的飞速发展，在高密度、高集成度、多功能、小型化的发展要求下，PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的尺寸越做越小。HDI(High Density Interconnector，高密度互连)制造已成为PCB行业中重要发展趋势。HDI的加工过程中，需通过激光钻机对PCB进行钻孔。随着HDI的节距的不断微缩，激光钻机的孔位精度直接影响PCB上孔的精度。

传统的方法，通常采用PCB作为治具对激光钻机进行孔位精度测量，由于激光钻机制作的激光孔多为盲孔，在PCB上难以获取激光孔的尺寸，同时由于PCB自身结构问题，导致PCB上的激光孔的孔型不稳定，进而导致激光钻机的孔位精度测量的结果不准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够有效获取激光孔的尺寸，并有效提高激光钻机孔位精度测量结果准确率的用于测量激光钻机孔位精度的治具及方法。

一种用于测量激光钻机孔位精度的治具，包括治具本体，所述治具本体为透明板件或半透明板件，所述治具本体上形成有定位标识，所述定位标识用于确定坐标系；所述治具本体上还形成有多个测量图标，所述多个测量图标相互间隔设置并位于所述坐标系内，单个所述测量图标包括多个间隔设置的参考标识，所述参考标识为圆形图标，所述参考标识的圆心的坐标与钻孔坐标一一对应相同，所述参考标识的尺寸大于激光孔的尺寸。

上述用于测量激光钻机孔位精度的治具至少具有以下优点：

根据治具上的定位标识，确定坐标系。在激光钻机上设定钻孔坐标，根据钻孔坐标在治具上钻孔，以形成激光孔。测量参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的激光孔的圆心之间的圆心距，以确定激光钻机的孔位精度。由于钻孔坐标与参考标识的圆心的坐标一一对应相同，使得参考标识能够作为激光孔孔位精度测量的参考标准，通过测量参考标识的圆心与激光孔的圆心之间的圆心距，便可得到有效的激光钻机的孔位精度值。同时由于参考标识的尺寸大于激光孔的尺寸，可以避免激光孔将参考标识完全覆盖，而无法获取参考标识与激光孔的圆心。同时治具本体为透明或半透明板件，因此，激光孔能够透光，使得激光孔的孔径更容易获取。通过上述治具，可以避免使用PCB作为测量的治具，进而避免PCB自身结构问题对激光钻机的孔位精度测量的影响，有效保证激光钻机孔位精度测量结果的准确性。

在其中一个实施例中，所述测量图标至少为五个，其中一所述测量图标位于所述治具本体的中部或靠近中部的位置，另外四个所述测量图标围绕一所述测量图标阵列位于所述治具本体上。

在其中一个实施例中，多个所述测量图标呈阵列式分布。

在其中一个实施例中，单个所述测量图标的所述参考标识之间相互间隔设置，并按照排数为m，列数为n的方式分布，其中，m与n均为正整数。

在其中一个实施例中，所述排数m与所述列数n相同，且均大于或等于3。

在其中一个实施例中，所述参考标识为黑色或深色的圆形图标。

在其中一个实施例中，所述定位标识为圆形图标，所述定位标识至少为四个，至少四个所述定位标识均匀分布于所述治具本体的边缘处。

一种用于测量激光钻机孔位精度的方法，包括：

提供如上所述的治具，根据所述治具上的定位标识确定坐标系；

在激光钻机上设定钻孔坐标，所述钻孔坐标与所述治具上的参考标识的圆心的坐标一一对应相同；

根据所述钻孔坐标在所述治具本体上钻孔，以形成激光孔，所述激光孔的尺寸小于所述参考标识的尺寸；

测量所述参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距，以确定所述激光钻机的孔位精度。

上述用于测量激光钻机孔位精度的方法至少具有以下优点：

根据治具上的定位标识，确定坐标系。在激光钻机上设定钻孔坐标，根据钻孔坐标在治具上钻孔，以形成激光孔。测量参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的激光孔的圆心之间的圆心距，以确定激光钻机的孔位精度。由于钻孔坐标与参考标识的圆心的坐标一一对应相同，使得参考标识能够作为激光孔孔位精度测量的参考标准，通过测量参考标识的圆心与激光孔的圆心之间的圆心距，便可得到有效的激光钻机的孔位精度值。同时由于参考标识的尺寸大于激光孔的尺寸，可以避免激光孔将参考标识完全覆盖，而无法获取参考标识与激光孔的圆心。同时治具本体为透明或半透明板件，因此，激光孔能够透光，使得激光孔的孔径更容易获取。通过上述用于测量激光钻机孔位精度的方法，可以避免使用PCB作为测量的治具，进而避免PCB自身结构问题对激光钻机的孔位精度测量的影响，有效保证激光钻机孔位精度测量结果的准确性。

在其中一个实施例中，测量所述参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距，以确定所述激光钻机的孔位精度的步骤包括：

每一所述测量图标选取5个至10个所述参考标识，测量选取的所述参考标识的圆心及与该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距；

将测量的所述圆心距的数据通过CPK进行统计计算，计算当所述CPK的值大于或等于1.33时所述激光钻机的孔位精度值。

在其中一个实施例中，所述治具本体为菲林基板、玻璃板或亚克力板。

附图说明

图1为一实施例中的用于测量激光钻机孔位精度的治具的主视图；

图2为图1中一处参考标识的放大图；

图3为用于测量激光钻机孔位精度的方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1，一实施方式中的用于测量激光钻机孔位精度的治具10，用于测量激光钻机的孔位精度，能够有效获取激光孔的尺寸，提高孔位精度测量结果的准确性，同时避免采用PCB作为治具，进而避免PCB的不稳定对激光钻机的孔位精度测量结果的影响，有效保证激光钻机的孔位精度测量的精度。具体地，治具10包括治具本体100。

治具本体100为透明板件或半透明板件。当治具本体100上被钻激光孔320(如图2所示)后，由于治具本体100为透明或半透明板件，因此，激光孔320能够透光，使得激光孔320的轮廓更容易获取，进而有效提高激光钻机的孔位精度测量的精度。其中，激光孔320为盲孔。当然，在其他实施例中，激光孔320也可以为通孔。

具体地，治具本体100由结构稳定且不易变形的材质制成。通过治具本体100进一步避免治具本体100自身的问题对激光钻机的孔位精度测量的干扰。具体到本实施例中，治具本体100为透明板件。当然，在其他实施方式中，治具本体100还可以为半透明板件。

具体到本实施例中，治具本体100为菲林基板，菲林基板的结构稳定，在菲林基板形成的激光孔320不易变形。同时可以避免使用PCB作为治具时，PCB的尺寸稳定差，存在线性或非线性涨缩现象对测量结果的影响。同时，在菲林基板形成的激光孔320轮廓清晰，而在PCB上形成的激光孔320易出现毛刺等不良现象，容易造成测量误差，进一步影响测量结果。当然，在其他实施例中，治具本体100还可以为玻璃板或亚克力板。

具体到本实施例中，治具本体100为矩形板件，方便治具本体100在激光钻机上的定位与固定。当然，在其他实施例中，治具本体100还可以为圆形板件、不规则形板件，只要结构稳定且不易变形即可。

治具本体100上形成有定位标识200，定位标识200用于确定坐标系。通过定位标识200，使得激光钻机能够有效定位在治具本体100上，并将激光孔320开设在治具本体100上。具体地，定位标识200为圆形图标。定位标识200至少为四个，至少四个定位标识200均匀分布于治具本体100的边缘处。通过至少四个定位标识200便可以确定坐标系及坐标系的原点，进而使得激光钻机可以确定激光孔320的钻孔坐标在治具本体100上的位置。

具体到本实施例中，定位标识200为四个，四个定位标识200均匀分布于治具本体100的边缘，通过四个定位标识200，能够准确地确定钻激光孔320的坐标系。在其他实施例中，定位标识200还可以为五个、六个等其他数目个，只要能够方便激光钻机在治具本体100上确定钻激光孔320的坐标系即可。

进一步地，定位标识200为黑色或深色的圆形图标，以方便激光钻机捕捉到定位标识200，进一步方便激光钻机确定钻激光孔320的坐标系。更进一步地，定位标识200的直径为0.5mm-3.175mm，避免定位标识200过小无法有效捕捉到定位标识200，影响对钻激光孔320的坐标系的确定，同时避免定位标识200过大而影响定位精度，进而影响对钻激光孔320的坐标系的确定。具体到本实施例中，定位标识200的直径为3.175mm。

当然，在其他实施例中，定位标识200还可以为方形图标，或者直接为坐标系图形等，只要能够使得激光钻机可以确定钻激光孔320的坐标系即可。

治具本体100上还形成有多个测量图标300，多个测量图标300相互间隔设置并位于所述坐标系内。单个测量图标300包括多个间隔设置的参考标识310，参考标识310为圆形图标。参考标识310的尺寸大于激光孔320的尺寸。其中，参考标识310的圆心O₁(如图2所示)的坐标与钻孔坐标一一对应相同，使得参考标识310能够成为激光钻机孔位精度测量的参考点。

通过设置多个测量图标300能够进一步提高激光钻机孔位精度测量结果的准确性。同时由于参考标识310的尺寸大于激光孔320的尺寸，可以避免激光孔320将参考标识310完全覆盖，而无法获取参考标识310与激光孔320的圆心，同时也可以使得激光孔320尽可能地开设在参考标识310上。

请一并参阅图2，具体地，参考标识310为黑色或深色的圆形图标。参考标识310的尺寸大于激光孔320的尺寸，进而使得激光孔320能够开设在参考标识310上。由于治具本体100为透明或半透明板件，参考标识310为黑色或深色圆形图标，进而参考标识310不能透光，或透光性差，而激光孔320能够透光或透光性好，因此使得激光孔320的轮廓更加清晰的显示，同时参考标识310的轮廓也能够清晰的显示，有效提高激光孔320的圆心O₂与参考标识310的圆心O₁之间的圆心距a的测量精度，进而提高光钻机的孔位精度测量结果的准确性。

具体到本实施例中，参考标识310的直径为100μm-300μm。由于激光孔320的直径一般为50μm-200μm。因此，能够使得参考标识310的直径选取大于激光孔320的直径，同时又避免参考标识310的直径过大，导致确定参考标识310的圆心O₁的误差增大，进而影响参考标识310与激光孔320之间圆心距a测量的准确度。

具体地，测量图标300至少为五个，其中一测量图标300位于治具本体100的中部或靠近中部的位置，另外四个测量图标300围绕一测量图标300阵列位于于治具本体100上。一测量图标300位于中部或靠近中部的位置，另外四个测量图标300能够均匀分布于四个不同的方位上，使得激光孔320能够开设在治具本体100的不同位置上，进而避免测量的参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a数据集中在某一位置上。圆心距a数据分布在治具本体100的不同位置上，进一步提高激光钻机的孔位精度测量结果的准确性。

可选地，多个测量图标300呈阵列式分布，使得参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a数据更均匀分布在治具本体100上，进一步提高激光钻机的孔位精度测量结果的准确性。具体到本实施方式中，测量图标300包为9个，9个测量图标300相互间隔设置，并按照3排3列的方式布置。当然，在其他实施方式中，测量图标300还可以为16个，并按照4排4列的方式相互间隔布置，只要能够使得激光孔320较均匀地分布于治具本体100上即可。

单个测量图标300的参考标识310之间相互间隔设置，并按照排数为m，列数为n的方式分布，其中，m与n均为正整数。具体地，排数m与列数n相同，且均大于等于3，使得单个测量图标300的数据更加有效，避免单个或个别非正常的圆心距a数据对测量结果的干扰。具体到本实施例中，排数m与列数n均为5。当然，在其他实施例中，排数m与列数n还可以不相同，例如，排数m为5，列数n为4，只要能够实现多个圆心距a数据的量取即可。

请一并参阅图3，一实施例中的用于测量激光钻机孔位精度的方法，能够有效提高激光钻机孔位精度测量结果的准确性。具体到本实施方式中，用于测量激光钻机孔位精度的方法包括以下步骤：

步骤S110，提供上文所述的治具10，根据治具10上的定位标识200确定坐标系。通过定位标识200确定坐标系，使得激光孔320能够有效地开设在治具本体100上。同时，通过确定坐标系，为后续步骤提供定位参考系。

具体地，在激光钻机上设定定位坐标。进一步地，将治具10吸附在激光钻机的钻孔平台上。通过激光钻机的CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合器件图像传感器)定位模块对治具本体100上的定位标识200进行捕捉。将定位坐标与定位标识200进行匹配，进而在治具本体100上确定坐标系。

步骤S120，在激光钻机上设定钻孔坐标，所述钻孔坐标与治具10上的参考标识310的圆心O₁的坐标一一对应相同。其中，激光钻机的孔位精度即为激光孔320的圆心O₂的坐标与钻孔坐标之间的距离，当激光孔320的圆心O₂的坐标与钻孔坐标之间的距离越小，则激光钻机的孔位精度越高；反之，则激光钻机的孔位精度越低。由于激光钻机的钻孔坐标与参考标识310的圆心O₁的坐标一一对应且相同，因此，使得参考标识310能够成为激光钻机的孔位精度测量的参考标准，进而能够有效测量出激光钻机钻激光孔320的孔位精度值。

步骤S130，根据所述钻孔坐标在治具本体100上钻孔，以形成激光孔320，激光孔320的尺寸小于参考标识310的尺寸。由于钻孔坐标与参考标识310的圆心O₁的坐标一一对应且相一致，同时激光孔320的尺寸小于参考标识310的尺寸，使得激光孔320能够开设在参考标识310上，更加方便判断激光孔320的圆心O₂与参考标识310的圆心O₁之间的偏差，方便确定激光孔320的孔位精度。

步骤S140，测量参考标识310的圆心O₁与和该参考标识310的坐标相对应的激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a，以确定激光钻机的孔位精度。由于钻孔坐标与参考标识310的坐标一一对应，因此通过对参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂之间圆心距a的测量，便可有效判断激光孔320的孔位精度。参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a越大则激光钻机的孔位精度越低，参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a越小则激光钻机的孔位精度越高。

具体地，每一测量图标300选取5个至10个参考标识310，测量选取的参考标识310的圆心O₁及与该参考标识310坐标相对应的激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a。由于治具本体100上的测量图标300分布在治具本体100的不同方位，同时在每一方位的测量图标300选取5个至10个参考标识310，使得最终量取的圆心距a数据能够较均匀的分布在治具本体100上，避免数据集中在治具本体100的一个位置。进一步地，一个治具10上共取60个或60个以上参考标识310，量取这些参考标识310的圆心O₁和与之圆心坐标相对应的激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a。

在本实施例中，通过测量仪测量参考标识310的圆心O₁和与之圆心坐标相对应的激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a。具体地，通过金相显微镜对治具本体100进行拍照，并量取参考标识310的圆心O₁与激光孔320的圆心O₂的圆心距a，使得测量的圆心距a数据更加准确。

具体到本实施例中，治具本体100上设置有9个测量图标300，每一测量图标300选取8个参考标识310进行测量，共量取72个参考标识310与激光孔320的圆心O₂距a的数据。避免数据过多增加测量的工作量，同时避免数据过少，影响最终测量结果的准确性。

进一步地，将测量的圆心距a的数据通过CPK(Process capability index，过程能力指数)进行统计计算，计算当所述CPK的值大于或等于1.33时所述激光钻机的孔位精度值。CPK的值越大，表明圆心距a数据的离散程度相对于目标孔位精度的公差范围越小；CPK的值越小，表明圆心距a数据的离散程度相对于目标孔位精度的公差范围越大。具体到本实施例中，计算当CPK的值为1.33时所对应的激光钻机的孔位精度公差范围即为激光钻机的孔位精度值。

上述用于测量激光钻机孔位精度的治具10及方法至少具有以下优点：

将治具10吸附在激光钻机的打孔区域。通过激光钻机的CCD定位模块对治具本体100上的定位标识200进行捕捉，确定钻激光孔320的坐标系。根据设定的钻孔坐标在治具本体100上钻孔，以形成激光孔320，激光孔320的尺寸小于参考标识310的尺寸。每一测量图标300选取8个参考标识310，测量选取的参考标识310的圆心O₁及与该参考标识310的圆心O₁的坐标相对应的激光孔320的圆心O₂之间的圆心距a。将测量的圆心距a的数据通过CPK进行统计计算，计算当CPK的值为1.33时激光钻机的孔位精度值。

由于激光钻机的钻孔坐标与参考标识310的圆心O₁的坐标一一对应相同，因此，使得参考标识310能够成为激光孔320孔位精度测量的参考点。同时激光孔320的尺寸小于参考标识310的尺寸，使得激光孔320能够开设在参考标识310上，且避免激光孔320将参考标识310覆盖，更加方便测量激光孔320的圆心O₂与参考标识310的圆心O₁之间的距离，方便确定激光孔320的孔位精度。

通过上述治具10及方法，有效避免使用PCB作为治具时，PCB尺寸的不稳定对激光钻机的孔位精度测量结果的影响，有效保证激光钻机的孔位精度测量结果的准确性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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 (10)

1.一种用于测量激光钻机孔位精度的治具，其特征在于，包括治具本体，所述治具本体为透明板件或半透明板件，所述治具本体上形成有定位标识，所述定位标识用于确定坐标系；所述治具本体上还形成有多个测量图标，所述多个测量图标相互间隔设置并位于所述坐标系内，单个所述测量图标包括多个间隔设置的参考标识，所述参考标识为圆形图标，所述参考标识的圆心的坐标与钻孔坐标一一对应相同，所述参考标识的尺寸大于激光孔的尺寸。

2.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，所述测量图标至少为五个，其中一所述测量图标位于所述治具本体的中部或靠近中部的位置，另外四个所述测量图标围绕一所述测量图标阵列位于所述治具本体上。

3.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，多个所述测量图标呈阵列式分布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的治具，其特征在于，单个所述测量图标的所述参考标识之间相互间隔设置，并按照排数为m，列数为n的方式分布，其中，m与n均为正整数。

5.根据权利要求4所述的治具，其特征在于，所述排数m与所述列数n相同，且均大于或等于3。

6.根据权利要求1-3任一项所述的治具，其特征在于，所述参考标识为黑色或深色的圆形图标。

7.根据权利要求1-3任一项所述的治具，其特征在于，所述定位标识为圆形图标，所述定位标识至少为四个，至少四个所述定位标识均匀分布于所述治具本体的边缘处。

8.一种用于测量激光钻机孔位精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1至7中任意一项所述的治具，根据所述治具上的定位标识确定坐标系；

在激光钻机上设定钻孔坐标，所述钻孔坐标与所述治具上的参考标识的圆心的坐标一一对应相同；

根据所述钻孔坐标在所述治具本体上钻孔，以形成激光孔，所述激光孔的尺寸小于所述参考标识的尺寸；

测量所述参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距，以确定所述激光钻机的孔位精度。

9.根据权利要求8所述用于测量激光钻机孔位精度的方法，其特征在于，测量所述参考标识的圆心与和该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距，以确定所述激光钻机的孔位精度的步骤包括：

每一所述测量图标选取5个至10个所述参考标识，测量选取的所述参考标识的圆心及与该参考标识的坐标相对应的所述激光孔的圆心之间的圆心距；

将测量的所述圆心距的数据通过CPK进行统计计算，计算当所述CPK的值大于或等于1.33时所述激光钻机的孔位精度值。

10.根据权利要求8或9所述用于测量激光钻机孔位精度的方法，其特征在于，所述治具本体为菲林基板、玻璃板或亚克力板。