CN109561588A - 一种线路板钻孔孔位深度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：S1：将盖板、线路板、垫板、微动平台依次装夹于工作台上；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，进给距离为h1；S3：当导电探测系统探测到钻尖接触到导电层时，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h2后，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h3，完成预定钻削深度孔制成，其中h1+h2+h3=H。本发明解决目前线路板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。
Description
技术领域
本发明涉及印制线路板加工技术领域，具体涉及一种线路板钻孔孔位深度控制方法。
背景技术
随着交换，传输，无线和数据通信类电信产品业务的扩大及技术的提升，众多复杂的系统更依赖于背板上的连线，走线，及插接的连接器来处理高速数据流，为减少信号的损耗与干扰，在线路板设计中采用了背钻工艺，且精度要求越来越高。
在线路板板的制造过程中，需要通孔来实现内层电路板层间的电连接，通孔通常由钻机来钻设，其加工精度要求较高，钻机钻成通孔后经沉铜电镀，在通孔中形成导电层而实现电连接。但是，某些镀通孔的端部无连接，这将导致信号的折回，共振也会减轻，会造成信号传输的反射、散射、延迟等，会给信号带来“失真”的问题。这就需要对镀通孔进一步加工，即背钻。背钻的作用是钻掉没有起到任何连接或者传输作用的通孔段，避免造成信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”，故一般对线路板板上未塞孔的通孔都要进行背钻。背钻对于信号的传输非常重要，但由于加工要求及精度较高，操作过程中很容易漏钻，对背钻孔的深度不好控制，而目前检测背钻孔深度的方法主要是通过人工对指定的电路板层次进行切片再使用显微镜观测背钻孔的深度及层次是否满足要求。
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线路板板要求。特别是针对超高密度线路板，由于更易产生钻过孔，其孔深度控制精度要求更高。
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线路板钻孔孔位深度控制方法，本发明提出一种微动平台辅助控深钻孔技术，以解决目前线路板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：一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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5.5mm/s-7.5mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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1.0mm/s-2.5mm/s之间，可以达到更好地控制孔质量与加工效率的效果，其中h2为0.3-0.8mm，经发明人大量创造性试验发现，在微动平台的精度允许范围内使h2控制在一定范围，加工效率可以更高，其中，h2并非越小越好；其中h1+h2+h3=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，所述微动平台可采用任一现有技术实现。进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为10-25μm。本发明的另一种实施方式为，一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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10-25μm。
进一步的，所述主轴钻头设有导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：包括以下重量份数的组分：丙烯酸丁酯 19-32、硬脂酸锌 8-17、氮化硅陶瓷粉7-18、偶氮二异丁腈 5-11、聚乙烯醇 13-29、分散剂 7-12、增稠剂 5-9、杀菌剂 31-38、消泡剂 4-7、pH调节剂 1-3、碳化硅空心微球42-59、纳米石墨烯31-47、蒸馏水 17-26。
所述导热涂层是采用至少2 次涂覆的多层涂覆，相应形成至少2 层的多层涂层，通过多次涂抹制作涂层，其厚度的均匀性一般较好，且每次涂覆采用填充料分子筛与陶瓷粉的重量比不同的涂层材料，以增加涂层与产品磁体的结合力，以及涂层对产品的遮盖、保护效果。本发明使用的填料氮化硅陶瓷粉和碳化硅空心微球，提高了填料在体系中的溶解性和分散性，改善了填料在体系中平均分布的均一性，对提高涂层的导热性起到重要的作用。本发明制得的导热涂层具有良好的力学性能和导热性能，适于导热涂层材料的普遍应用。
本发明通过利用微动平台的高精度控制，解决目前线路板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，可提高所制成线路板孔质量（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。
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
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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7.5mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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2.5mm/s之间，可以达到更好地控制孔质量与加工效率的效果，其中h2为0.8mm，经发明人大量创造性试验发现，在微动平台的精度允许范围内使h2控制在一定范围，加工效率可以更高，其中，h2并非越小越好；其中h1+h2+h3=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，所述微动平台可采用任一现有技术实现。进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为25μm。
实施例2
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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5.5mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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1.0mm/s，可以达到更好地控制孔质量与加工效率的效果，其中h2为0.3mm，经发明人大量创造性试验发现，在微动平台的精度允许范围内使h2控制在一定范围，加工效率可以更高，其中，h2并非越小越好；其中h1+h2+h3=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，所述微动平台可采用任一现有技术实现。进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为10μm。
实施例3
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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6.0mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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2.0mm/s之间，可以达到更好地控制孔质量与加工效率的效果，其中h2为6mm，经发明人大量创造性试验发现，在微动平台的精度允许范围内使h2控制在一定范围，加工效率可以更高，其中，h2并非越小越好；其中h1+h2+h3=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，所述微动平台可采用任一现有技术实现。进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为20μm。
实施例4
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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6.5mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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1.5mm/s之间，可以达到更好地控制孔质量与加工效率的效果，其中h2为0.5mm，经发明人大量创造性试验发现，在微动平台的精度允许范围内使h2控制在一定范围，加工效率可以更高，其中，h2并非越小越好；其中h1+h2+h3=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，所述微动平台可采用任一现有技术实现。进一步的，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为15μm。
实施例5
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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15μm。
实施例6
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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10μm。
实施例7
一种线路板钻孔孔位深度控制方法，包括以下具体步骤：
S1：将盖板、线路板、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25μm。
实施例8
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：包括以下重量份数的组分：丙烯酸丁酯 19、硬脂酸锌 8、氮化硅陶瓷粉7、偶氮二异丁腈 5、聚乙烯醇 13、分散剂 7、增稠剂 5、杀菌剂 31、消泡剂 4、pH调节剂 1、碳化硅空心微球42、纳米石墨烯31、蒸馏水 17。
所述导热涂层是采用至少2 次涂覆的多层涂覆，相应形成至少2 层的多层涂层，通过多次涂抹制作涂层，其厚度的均匀性一般较好，且每次涂覆采用填充料分子筛与陶瓷粉的重量比不同的涂层材料，以增加涂层与产品磁体的结合力，以及涂层对产品的遮盖、保护效果。本发明使用的填料氮化硅陶瓷粉和碳化硅空心微球，提高了填料在体系中的溶解性和分散性，改善了填料在体系中平均分布的均一性，对提高涂层的导热性起到重要的作用。本发明制得的导热涂层具有良好的力学性能和导热性能，适于导热涂层材料的普遍应用。
实施例9
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 32、硬脂酸锌 17、氮化硅陶瓷粉18、偶氮二异丁腈 11、聚乙烯醇 29、分散剂 12、增稠剂 9、杀菌剂 38、消泡剂 7、pH调节剂 3、碳化硅空心微球59、纳米石墨烯47、蒸馏水 26。
实施例10
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 23、硬脂酸锌 11、氮化硅陶瓷粉12、偶氮二异丁腈 7、聚乙烯醇 16、分散剂 9、增稠剂 6、杀菌剂 33、消泡剂 5、pH调节剂 1.5、碳化硅空心微球45、纳米石墨烯34、蒸馏水 19。
实施例11
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 25、硬脂酸锌 13、氮化硅陶瓷粉15、偶氮二异丁腈 8、聚乙烯醇 23、分散剂 10、增稠剂 7、杀菌剂 36、消泡剂 6、pH调节剂 2、碳化硅空心微球52、纳米石墨烯38、蒸馏水 23。
实施例12
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 30、硬脂酸锌 15、氮化硅陶瓷粉16、偶氮二异丁腈 10、聚乙烯醇 27、分散剂 10、增稠剂 8、杀菌剂 37、消泡剂 6、pH调节剂 2.7、碳化硅空心微球57、纳米石墨烯45、蒸馏水 24。
对比例1
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 23、硬脂酸锌 11、偶氮二异丁腈 7、聚乙烯醇 16、分散剂 9、增稠剂 6、杀菌剂 33、消泡剂 5、pH调节剂 1.5、碳化硅空心微球45、纳米石墨烯34、蒸馏水 19。
对比例2
本实施例提供一种导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：丙烯酸丁酯 30、硬脂酸锌 15、氮化硅陶瓷粉16、偶氮二异丁腈 10、聚乙烯醇 27、分散剂 10、增稠剂 8、杀菌剂 37、消泡剂 6、pH调节剂 2.7、蒸馏水 24。
将实施例8-12对比例1-2的技术方案进行以下性能测试，测试标准为ASTM D5470，测试结果如表1所示：
| 实验例 | 导热系数（W/m·K） |
| 实施例8 | 28.5 |
| 实施例9 | 27.9 |
| 实施例10 | 33.8 |
| 实施例11 | 34.1 |
| 实施例12 | 32.7 |
| 对比例1 | 16.2 |
| 对比例2 | 22.6 |
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 (7)
1.一种线路板钻孔孔位深度控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤： S1：将盖板、线路板、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5.5mm/s-7.5mm/s，进给距离为h1； 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h2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h3，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1.0mm/s-2.5mm/s之间，其中h2为0.3-0.8mm，其中h1+h2+h3=H，H为目标孔的预定深度。
2.根据权利要求1所述的线路板钻孔孔位深度控制方法，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所述的线路板钻孔孔位深度控制方法，其特征在于，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为10-25μm。
4.一种线路板钻孔孔位深度控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤： S1：将盖板、线路板、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所述的线路板钻孔孔位深度控制方法，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所述的线路板钻孔孔位深度控制方法，其特征在于，在步骤S2中，机床本身z轴的精度为10-25μm。
7.根据权利要求1所述的线路板钻孔孔位深度控制方法，其特征在于，所述主轴钻头设有导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数组分：包括以下重量份数的组分：丙烯酸丁酯19-32、硬脂酸锌 8-17、氮化硅陶瓷粉7-18、偶氮二异丁腈 5-11、聚乙烯醇 13-29、分散剂7-12、增稠剂 5-9、杀菌剂 31-38、消泡剂 4-7、pH调节剂 1-3、碳化硅空心微球42-59、纳米石墨烯31-47、蒸馏水 17-26。
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Cited By (3)
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| CN112492759A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-12 | 维嘉数控科技（苏州）有限公司 | 一种电路板的背钻加工方法及钻孔系统 |
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- 2018-12-01 CN CN201811460754.XA patent/CN109561588A/zh active Pending
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