CN110017804A - 一种pcb的厚度测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种PCB的厚度测量系统，用于解决现有技术中背钻精度较低的问题。本发明实施例方法包括：PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置；PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定；厚度测量系统包括第一厚度测量机构和第二厚度测量机构，第一厚度测量机构和第二厚度测量机构分别设置于PCB的两侧；控制装置用于获取第一距离和第二距离，并根据第一距离、第二距离和基准位置距离计算PCB在第一目标位置处的厚度。

Description

一种PCB的厚度测量系统

技术领域

本发明涉及印刷电路板领域，具体涉及一种PCB的厚度测量系统。

背景技术

多层印制电路板PCB中镀通孔PTH起到内层电源层与接地层的相互连通的功能，当系统进入高速信号传输时，PTH孔将成为信号完整性的瓶颈和障碍，而对PCB的背钻是一种能够有效降低孔链路损耗的工艺加工方式，但是背钻后的信号层上方多余的孔铜Stub长度越大，损耗越大，Stub长度越小，损耗越小。因此，如何控制背钻深度以使得Stub长度最小，成为背钻过程中直观重要的问题。

目前背钻加工控深方式已经比较成熟，主要为接触式电流感应控深和接触式电容感应控深。两种方式都是根据不同的PCB板及不同的层次背钻要求来设定背钻的深度，相同层次背钻板内不同位置都使用的时相同背钻深度。

但是，即使是相同编码PCB板，由于图形设计、压制时材料的流动性等影响，同一片板的不同位置的板厚也是有较大差异的(以3.0mm的板厚为例，同一片板不同位置差异达到0.3mm，且板厚越厚，差异越大)。即使是相同编码PCB板，由于图形设计、压制时材料的流动性等影响，同一片板的不同位置的板厚也是有较大差异的(以3.0mm的板厚为例，同一片板不同位置差异达到0.3mm，且板厚越厚，差异越大)。如果同一片板都使用相同的背钻深度，板厚过薄的位置可能出现背钻过深导致板件开路，板厚过厚的位置其背钻Stub长度过大，影响信号传输损耗。

发明内容

本发明提供一种PCB的厚度测量系统，用于解决现有技术中背钻精度较低的问题。

本发明实施例的一方面提供了一种PCB的厚度测量系统，包括：

PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置；

所述PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定；

所述厚度测量系统包括第一厚度测量机构和第二厚度测量机构，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构分别设置于所述PCB的两侧，所述第一厚度测量机构用于在所述控制装置的控制下测量第一基准位置到所述PCB的第一表面的第一目标位置的第一距离，所述第二厚度测量机构用于在所述控制装置的控制下测量第二基准位置到所述PCB的第二表面的第二目标位置第二距离，且所述第一基准位置、所述第二基准位置、所述第一目标位置以及所述第二目标位置共线，且连线与所述PCB垂直；

所述控制装置用于获取所述第一距离和所述第二距离，并根据所述第一距离、所述第二距离和基准位置距离计算所述PCB在所述第一目标位置处的厚度，所述基准位置距离为所述所述第一基准位置到所述第二基准位置的距离。

可选的，所述厚度测量系统还包括U型架，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构分别设置于所述U型架的两端。

可选的，所述厚度测量系统还包括移动机构，所述移动机构与所述U型架固定在一起，用于在所述控制装置的控制下控制所述U型架在平行于所述PCB的平面上移动。

可选的，所述移动机构包括相互垂直的X轴滑轨机构和Y轴滑轨机构；

所述X轴滑轨机构包括X轴滑块和X轴滑轨，所述Y轴滑轨机构包括Y轴滑块和Y轴滑轨，所述X轴滑轨和所述Y轴滑轨同时所处的平面平行于所述PCB。

可选的，所述Y轴滑轨机构固定于所述X轴滑块上，所述U型架固定于所述Y轴滑块上；

所述X轴滑块能够在所述控制装置的控制下在所述X轴滑轨上滑动；

所述Y轴滑块能够在所述控制装置的控制下在所述Y轴滑轨上滑动。

可选的，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构为光学测距仪。

可选的，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构为接触式测距仪。

可选的，所述厚度测量系统还包括定位机构，所述定位机构用于获取位置信息，并将所述位置信息发送给所述控制装置；

所述控制装置用于根据所述位置信息判断第一厚度测量机构当前对应的第一目标位置是否为目的位置，当所述第一目标位置为所述目的位置时，控制所述移动机构停止移动，并控制所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构开始测量所述第一距离和所述第二距离。

可选的，所述定位机构为电荷耦合器件CCD。

可选的，所述PCB固定装置包括上夹板机构和下夹板机构，所述上夹板机构与所述下夹板机构相互平行，分别用于对所述PCB的上边缘位置和下边缘位置进行夹紧固定，且使得所述PCB处于竖直方向；

所述PCB固定装置还包括调整滑轨，所述调整滑轨位于竖直方向；

所述上夹板机构能够在所述控制装置的控制下沿所述调整滑轨上下平行移动。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供了一种PCB的厚度测量系统，PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置；PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定；厚度测量系统包括第一厚度测量机构和第二厚度测量机构，第一厚度测量机构和第二厚度测量机构分别设置于PCB的两侧，第一厚度测量机构用于在控制装置的控制下测量第一基准位置到PCB的第一表面的第一目标位置的第一距离，第二厚度测量机构用于在控制装置的控制下测量第二基准位置到PCB的第二表面的第二目标位置第二距离，且第一基准位置、第二基准位置、第一目标位置以及第二目标位置共线，且连线与PCB垂直；控制装置用于获取第一距离和第二距离，并根据第一距离、第二距离和基准位置距离计算PCB在第一目标位置处的厚度，基准位置距离为第一基准位置到第二基准位置的距离，和现有技术相比，本发明能够精确测量PCB各个位置的板厚，从而有利于避免PCB板厚波动对背钻精度造成的不良影响，提高了背钻精度。

附图说明

图1是本发明PCB的厚度测量系统的斜视图；

图2是本发明PCB的厚度测量系统的正视图；

图3是本发明PCB的厚度测量系统的侧视图；

图4是本发明PCB的厚度测量系统中PCB固定装置的侧视图；

图5是本发明PCB的厚度测量系统中PCB固定装置的正视图；

图6是本发明安装机架外罩后PCB的厚度测量系统的结构示意图；

图7是本发明自动测厚控深补偿系统的工作流程的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种PCB的厚度测量系统，用于提高背钻精度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明PCB的厚度测量系统一个实施例包括：

PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置。PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定，厚度测量系统包括第一厚度测量机构和第二厚度测量机构，第一厚度测量机构和第二厚度测量机构分别设置于PCB的两侧，第一厚度测量机构用于在控制装置的控制下测量第一基准位置到PCB的第一表面的第一目标位置的第一距离，第二厚度测量机构用于在控制装置的控制下测量第二基准位置到PCB的第二表面的第二目标位置第二距离，且第一基准位置、第二基准位置、第一目标位置以及第二目标位置共线，且连线与PCB垂直。控制装置用于获取第一距离和第二距离，并根据第一距离、第二距离和基准位置距离计算PCB在第一目标位置处的厚度，基准位置距离为第一基准位置到第二基准位置的距离。

和现有技术相比，本发明提供的厚度测量系统能够精确测量PCB各个位置的板厚，从而有利于避免PCB板厚波动对背钻精度造成的不良影响，提高了背钻精度。

请参阅图1至图5，本发明PCB的厚度测量系统另一个实施例包括：

PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置，PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定，厚度测量系统包括第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12，第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12分别设置于PCB的两侧，第一厚度测量机构11用于在控制装置(图中未示出)的控制下测量第一基准位置A到PCB的第一表面m的第一目标位置B的第一距离，第二厚度测量机构12用于在控制装置的控制下测量第二基准位置D到PCB的第二表面n的第二目标位置C的第二距离，且第一基准位置A、第二基准位置D、第一目标位置B以及第二目标位置C共线，且连线与PCB垂直。控制装置用于获取第一距离和第二距离，并根据第一距离、第二距离和基准位置距离计算PCB在第一目标位置处的厚度，基准位置距离为第一基准位置A到第二基准位置D的距离。

厚度测量系统还包括U型架13，第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12分别设置于U型架13的两端。

优选的，厚度测量系统还可以包括移动机构，移动机构与U型架13固定在一起，用于在控制装置的控制下控制U型架13在平行于PCB的平面上移动。

优选的，移动机构包括X轴滑轨机构和Y轴滑轨机构，X轴滑轨机构包括X轴滑块141和X轴滑轨142，Y轴滑轨机构包括Y轴滑块151和Y轴滑轨152，X轴滑轨142和Y轴滑轨152相互垂直，X轴滑轨142和Y轴滑轨152同时所处的平面平行于PCB。

优选的，Y轴滑轨机构可以固定于X轴滑块141上，U型架13可以固定于Y轴滑块151上，X轴滑块141能够在控制装置的控制下在X轴滑轨142上滑动，Y轴滑块151能够在控制装置的控制下在Y轴滑轨152上滑动。控制装置可以包括处理模块和驱动模块等。

可选的，第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12可以为光学测距仪，通过记录发射光的发出时刻和接收到反射光的接收时刻，可以根据接收时刻和发出时刻之间的时长计算第一距离和第二距离。

或者，第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12可以为接触式测距仪，接触式测距仪包括可伸缩探头，可伸缩探头用于在控制模块的控制下从第一基准位置A或第二基准位置D朝PCB进行延伸，并在触碰到PCB时向控制装置发送触碰信号，控制模块在接收到可伸缩探头的触碰信号时，可以计算可伸缩探头的伸出距离。

优选的，厚度测量系统还包括定位机构16，定位机构16用于获取位置信息，并将位置信息发送给控制装置，控制装置用于根据位置信息判断第一厚度测量机构11当前对应的第一目标位置是否为目的位置，当第一目标位置为目的位置时，控制移动机构停止移动，并控制第一厚度测量机构11和第二厚度测量机构12开始测量第一距离和第二距离。

可选的，定位机构16可以为电荷耦合器件CCD，CCD是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等—系列优点。

可选的，PCB固定装置包括上夹板机构21和下夹板机构22，上夹板机构21与下夹板机构22相互平行，分别用于对PCB的上边缘位置和下边缘位置进行夹紧固定，且使得PCB处于竖直方向，PCB固定装置还包括调整滑轨23，调整滑轨位于竖直方向，上夹板机构21能够在控制装置的控制下沿调整滑轨上下平行移动。

请参阅图6，可以为上述厚度测量系统安装机架外罩，机架外罩包括底座、外罩和防护门，上述厚度测量系统设置于机架外罩的内部，通过开启防护门，可以将PCB板安装固定于PCB固定装置中。可选的，可以在机架外罩的外侧设置控制面板，用于接收用户下达的指令，并将控制指令发送给厚度测量系统的控制装置。

可以将上述各个实施例中任意一个实施例中的PCB的厚度测量系统应用于自动测厚控深补偿系统中，请参阅图7，自动测厚控深补偿系统的工作流程可以为：

1、输出测点程序；

根据背钻程序中的目的位置向厚度测量系统输出测点程序，以使得厚度测量系统测量PCB中目的位置的板厚。

2、自动测量PCB在目的位置的板厚；

测点程序中可以包括多个目的位置，厚度测量系统可以根据测点程序中各个目的位置的坐标，利用上述定位机构对PCB中的各个目的位置进行定位，之后对各个目的位置进行PCB的厚度测量，并将测量结果输入背钻深度补偿系统。

3、根据目标位置的板厚计算目的位置的背钻深度，生成背钻程序；

结合原背钻程序和板厚测量结果，可以生成生产所需的背钻程序，包括PCB中各个目的位置的坐标以及各个目的位置对应的PCB厚度。

4、利用科邦位置的背钻深度对科邦进行背钻加工；

可以将科邦位置加入目的位置中，得到目的位置的背钻深度之后，可以利用科邦位置的背钻深度对科邦进行背钻加工。

5、根据科邦背钻结果对背钻程序中的背钻深度进行优化；

对科邦位置进行背钻加工之后，可以对科邦位置的Stub长度进行测量，之后根据科邦测量结果对背钻程序中的背钻深度进行优化。假设科邦位置的Stub长度过大，可以适当增加背钻程序中的背钻深度，假设科邦位置的Stub长度过小，可以适当减小背钻程序中的背钻深度。

6、按照优化后的背钻程序对PCB进行背钻加工。

自动测厚控深补偿系统能够自动获取PCB中各个目的位置的PCB厚度，进而确定各个目的位置对应的背钻深度，按照确定的背钻深度对相应的目的位置进行背钻，能够高效、高精度的完成背钻工艺。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种PCB的厚度测量系统，其特征在于，包括：

PCB固定装置、厚度测量系统以及控制装置；

所述PCB固定装置用于对PCB的边缘位置进行夹紧固定；

所述厚度测量系统包括第一厚度测量机构和第二厚度测量机构，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构分别设置于所述PCB的两侧，所述第一厚度测量机构用于在所述控制装置的控制下测量第一基准位置到所述PCB的第一表面的第一目标位置的第一距离，所述第二厚度测量机构用于在所述控制装置的控制下测量第二基准位置到所述PCB的第二表面的第二目标位置第二距离，且所述第一基准位置、所述第二基准位置、所述第一目标位置以及所述第二目标位置共线，且连线与所述PCB垂直；

所述控制装置用于获取所述第一距离和所述第二距离，并根据所述第一距离、所述第二距离和基准位置距离计算所述PCB在所述第一目标位置处的厚度，所述基准位置距离为所述所述第一基准位置到所述第二基准位置的距离。

2.根据权利要求1所述的厚度测量系统，其特征在于，所述厚度测量系统还包括U型架，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构分别设置于所述U型架的两端。

3.根据权利要求2所述的厚度测量系统，其特征在于，所述厚度测量系统还包括移动机构，所述移动机构与所述U型架固定在一起，用于在所述控制装置的控制下控制所述U型架在平行于所述PCB的平面上移动。

4.根据权利要求3所述的厚度测量系统，其特征在于，所述移动机构包括相互垂直的X轴滑轨机构和Y轴滑轨机构；

所述X轴滑轨机构包括X轴滑块和X轴滑轨，所述Y轴滑轨机构包括Y轴滑块和Y轴滑轨，所述X轴滑轨和所述Y轴滑轨同时所处的平面平行于所述PCB。

5.根据权利要求4所述的厚度测量系统，其特征在于，所述Y轴滑轨机构固定于所述X轴滑块上，所述U型架固定于所述Y轴滑块上；

所述X轴滑块能够在所述控制装置的控制下在所述X轴滑轨上滑动；

所述Y轴滑块能够在所述控制装置的控制下在所述Y轴滑轨上滑动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的厚度测量系统，其特征在于，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构为光学测距仪。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的厚度测量系统，其特征在于，所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构为接触式测距仪。

8.根据权利要求7所述的厚度测量系统，其特征在于，所述厚度测量系统还包括定位机构，所述定位机构用于获取位置信息，并将所述位置信息发送给所述控制装置；

所述控制装置用于根据所述位置信息判断第一厚度测量机构当前对应的第一目标位置是否为目的位置，当所述第一目标位置为所述目的位置时，控制所述移动机构停止移动，并控制所述第一厚度测量机构和所述第二厚度测量机构开始测量所述第一距离和所述第二距离。

9.根据权利要求8所述的厚度测量系统，其特征在于，所述定位机构为电荷耦合器件CCD。

10.根据权利要求9所述的厚度测量系统，其特征在于，所述PCB固定装置包括上夹板机构和下夹板机构，所述上夹板机构与所述下夹板机构相互平行，分别用于对所述PCB的上边缘位置和下边缘位置进行夹紧固定，且使得所述PCB处于竖直方向；

所述PCB固定装置还包括调整滑轨，所述调整滑轨位于竖直方向；

所述上夹板机构能够在所述控制装置的控制下沿所述调整滑轨上下平行移动。