CN110868803A - 微孔背钻的加工方法、微孔背钻的加工系统及印制电路板 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种微孔背钻的加工方法、微孔背钻的加工系统及印制电路板，该加工方法用于印制电路板，包括：提供一印制电路板，印制电路板上设置有至少一个导通孔；对印制电路板进行闪镀，使导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔；对金属化导通孔进行自动光学检测，并获取金属化导通孔的背钻信息；根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。由此能够实现对高频通讯设备的印制电路板的高精度背钻，进而降低孔链路高速高频信号传输过程中的损耗，提高传输信号的完整性。

Description

微孔背钻的加工方法、微孔背钻的加工系统及印制电路板

技术领域

本申请涉及电路板技术领域，特别是涉及微孔背钻的加工方法、微孔背钻的加工系统及印制电路板。

背景技术

在高速背板等特殊的电路板领域，背钻孔应用越来越多。背钻孔是指，针对电路板上的金属化导通孔，再采用较大的钻头进行控深钻，将金属化导通孔的部分金属化内壁去除，以避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等情况。现有技术中背钻孔的孔直径精度只能控制在0.2毫米左右。

随着通讯技术的不断发展以及通讯5G的出现，高频通讯背板要求孔间距越来越小以满足单位，但由于现有技术背钻的精度不良，因此无法上述电路板上精加工，导致高频通讯背板容易出现高速信号传输的反射、散射、延迟等情况。

发明内容

本申请提供微孔背钻的加工方法、微孔背钻的加工系统及印制电路板，实现对高频通讯设备的印制电路板的高精度背钻，进而降低孔链路高速高频信号传输过程中的损耗，提高传输信号的完整性。

本申请实施例一方面提供了一种微孔背钻的加工方法，该加工方法用于印制电路板，加工方法包括：提供一印制电路板，印制电路板上设置有至少一个导通孔；对印制电路板进行闪镀，使导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔；对金属化导通孔进行自动光学检测，并获取金属化导通孔的背钻信息；根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

本申请实施例另一方面还提供一种微孔背钻的加工系统，用于执行如前文的微孔背钻的加工方法，加工系统包括：自动光学检测组件、镀膜机、处理器以及数控激光钻孔机，处理器的一端连接自动光学检测组件，另一端连接数控激光钻孔机；数控激光钻孔机用于对印制电路板进行机械钻孔，以形成至少一个导通孔；镀膜机用于印制电路板进行闪镀，使导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔；自动光学检测组件用于对金属化导通孔进行自动光学检测；处理器用于分析自动光学检测的检测结果以得到金属化导通孔的背钻信息；数控激光钻孔机还用于根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

本申请实施例又一方面还提供一种印制电路板，，采用如前文的微孔背钻的加工方法制作，印制电路板包括：层叠设置的第一外层金属层、n层内线路层以及第二外层金属层；印制电路板上开设有至少一个导通孔，导通孔包括从第一外层金属层抵达截止面的背钻孔，以及从截止面抵达第二外层金属层的金属化导通孔，其中，截止面介于第m层和第m+1层内线路层之间；m小于n且m和n均为正整数；背钻孔的孔直径与导通孔的孔直径的差值为0.02-0.1毫米。

通过上述方式，本申请在背钻前采用闪镀铜，降低金属化导通孔处的铜厚，铜厚大幅减少，背钻钻刀不容易磨损，也不容易出现钻偏、断钻的情况。进一步地，利用自动光学检测组件器对金属化导通孔进行量测，以确定背钻孔的背钻位置，再根据背钻位置进行背钻，实现对高频通讯设备的印制电路板的高精度背钻，进而降低孔链路高速高频信号传输过程中的损耗，提高传输信号的完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要采用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请微孔背钻的加工方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请微孔背钻的加工方法另一实施例的流程示意图；

图3是本申请微孔背钻的加工方法又一实施例的流程示意图；

图4是图1中步骤S14的流程示意图；

图5是本申请微孔背钻的加工系统一实施例的结构示意图；

图6是本申请印制电路板一实施例的结构示意图；

图7是本申请印制电路板另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请微孔背钻的加工方法一实施例的流程示意图。该加工方法用于印制电路板，该加工方法包括：

步骤S11：提供一印制电路板。

其中，印制电路板上设置有至少一个导通孔。

具体的，在步骤S11中，根据实际需要，可以在印刷电路板钻导通孔，导通孔的位置及孔直径大小依据实际要求而定，利用导通孔可以实现印刷电路板各层之间的相互导通、便于将电子元件插焊在印刷电路板上以及为后工序加工步骤提供定位点或对位点。可选地，钻孔的处理方法可以包括镭射钻孔、冲压成孔以及锣机铣孔中的至少一种。在其他实施例中，导通孔也可以开设在印制电路板各层的绝缘区域。

步骤S12：对印制电路板进行闪镀，使导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔。

具体的，实现导通孔的金属化，并使印刷电路板的各内线路层通过该铜层实现导通。其中，闪镀的电流密度可以为1.0-1.4ASD，闪镀时间可以为10-30分钟。在步骤S12中，闪镀的目的则在于较短时间内，使通孔内形成一层厚度为0.2-8微米(例如0.2微米、0.5微米、1.0微米、5.0微米或8.0微米)的第一铜层，同时，可避免铜层过厚而造成印制电路板上的金属化导通孔的孔直径过小的问题。

在其他实施例中，导通孔也可以开设在印制电路板各层的绝缘区域，加工出的金属化导通孔的金属化内壁与印制电路板内线路层的各内线路没有连接，背钻时钻头切削的仅仅是非金属层而不会切削这些线路层，从而不会产生大量铜屑而造成背钻孔堵孔。

步骤S13：对金属化导通孔进行自动光学检测，并获取金属化导通孔的背钻信息。

具体的，高频通讯设备所要实现的功能越来来越复杂，集成程度越来越高，相应的，高频通讯设备的印制电路板需要更多的层数、更大的厚度满足其功能设计需求。多个相机、光源控制器、光源、可编程逻辑控制器、计算机等设备组成自动光学检测组件，采用多个相机对该印制电路板的多个表面同时进行拍摄，并将拍摄所得的原始图像采集后进行图像处理及孔位检测，然后将孔位检测结果及处理后的图像数据输出，并根据孔位偏差计算出背钻孔的实际背钻信息，得到金属化导通孔的背钻信息。其中，背钻信息包括印制电路板的厚度、印制电路板中相邻内线路层的间距、背钻位置(例如相邻金属化导通孔的孔中心间距、相邻金属化导通孔的孔壁间距)、背钻精度、金属导通孔的孔直径、背钻深度、背钻孔直径(例如金属导通孔的孔直径、背钻孔的孔直径)、钻咀转速或退刀转速中的至少一种。

步骤S14：根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

具体的，在得到背钻信息后，即可对要背钻的金属化导通孔进行背钻可从印制电路板的第一外层金属层，对金属化导通孔进行背钻。背钻的孔直径大于金属化导通孔的孔直径，以便磨掉金属化导通孔的孔壁处的第一铜层。由于背钻信息是自动光学检测组件得到的，误差很小，能够提高背钻的孔位精度。

区别于现有技术，本申请在背钻前采用闪镀铜，降低金属化导通孔处的铜厚，铜厚大幅减少，背钻钻刀不容易磨损，也不容易出现钻偏、断钻的情况。进一步地，利用自动光学检测组件器对金属化导通孔进行量测，以确定背钻孔的背钻位置，再根据背钻位置进行背钻，能够提高背钻的孔位精度，以实现在高频通讯背板上进行背钻，进而避免高频通讯背板出现高速信号传输的反射、散射、延迟等情况。

其中，在步骤S13之前，该方法还包括：

步骤S15：对印制电路板镀锡，在金属化导通孔的内壁上形成一层镀锡保护层，以及，在印制电路板的第一外层金属层和第二外层金属层的线路图形区域形成镀锡保护膜。

具体的，加工出金属化导通孔之后，还可以将印制电路板浸没于电镀锡液中进行电镀，使在金属化导通孔的内壁上形成一层镀锡保护层，以及，在第一外层金属层和第二外层金属层的线路图形区域形成镀锡保护膜。镀锡保护层可以保护金属化导通孔内壁上的第一铜层，防止在后续蚀刻或去铜屑等操作损伤第一铜层，同时，也可用来减少铜屑的产生。镀锡保护膜则可用来作为抗蚀膜。

请参阅图2，图2是本申请微孔背钻的加工方法另一实施例的流程示意图。在根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻之后，加工方法还包括：

步骤S21：去除镀锡保护层。

具体的，采用常规工艺方法去除金属化导通孔的内壁上的镀锡保护层，例如采用酸性溶液去除镀锡保护层或者激光能量烧去镀锡保护层。

步骤S22：在印制电路板进行电镀，以在背钻孔处形成第二铜层。

具体的，根据产品最终需求进行电镀孔铜，通过控制背钻前孔内铜厚，在背钻前后分两次镀铜，有效减少背钻铜丝，降低背钻堵孔风险。

步骤S23：对背钻孔进行树脂塞孔。

具体的，背钻孔后所形成的是阶梯孔，同一个通孔，背钻孔一端孔直径大、金属化导通孔一端孔直径小。将树脂灌注头从金属化导通孔一端伸入背钻孔一端中，树脂灌注头的下缘对齐金属化导通孔与背钻孔之间的端面，先向背钻孔注满树脂，待背钻孔注满树脂后，抬起树脂灌注头，继续向金属化导通孔注满树脂。将完成树脂灌注后的印制电路板放入烤箱中，保持70-75℃烘烤30分钟，之后保持80-85℃烘烤30分钟，然后再保持120-140℃烘烤60分钟，完成印制电路板树脂塞孔。

其中，在一实施例中，背钻孔的孔直径与导通孔的孔直径的差值为0.02-0.1毫米(例如0.02毫米、0.04毫米、0.06毫米、0.08毫米、0.10毫米)。第一铜层的厚度范围为2-8微米(例如2微米、4微米、6微米、8微米)。背钻处理的精度为0.001-0.01毫米(例如0.001毫米、0.004毫米、0.007毫米、0.01毫米)。第二铜层的厚度范围为5-30微米(例如5微米、10微米、20微米、30微米)。

请参阅图3，图3是本申请微孔背钻的加工方法又一实施例的流程示意图。在一实施例中，在步骤S11之前，加工方法还包括：

步骤S31：提供多个子板层。

具体的，多个子板层组成电路板，其中，多个子板层是指两个或者两个以上的子板层，子板层可以是双面覆铜板层。

步骤S32：将多个子板层压合形成印制电路板。

步骤S33：对印制电路板上的预设钻孔区域进行机械钻孔，以形成设置有至少一个导通孔的印制电路板。

具体的，可以理解的是，将多个子板中的至少一个子板上的预设钻孔区域的金属层蚀刻去除，比如在电路板上需要导通的第二子板层和第三子板层上钻导通孔，若第二子板层和第三子板层在改导通孔的区域没有金属层，那么就在该导通孔的区域，将第二子板层和第三子板层以外的其它子板例如第一子板层和第四子板层上的对应于该导通孔的区域的金属层蚀刻去除，第二子板层和第三子板层则正常加工。

请参阅图4，图4是图1中步骤S14的流程示意图。在一实施例中，步骤S14包括：

步骤S41：将背钻信息发送给数控激光钻孔机。

步骤S42：数控激光钻孔机根据背钻信息选择对应的钻孔参数，对金属化导通孔进行背钻处理。

其中，背钻信息包括印制电路板的厚度、印制电路板中相邻内线路层的间距、背钻位置(例如相邻金属化导通孔的孔中心间距、相邻金属化导通孔的孔壁间距)、背钻精度、金属导通孔的孔直径、背钻深度、背钻孔直径(例如金属导通孔的孔直径、背钻孔的孔直径)、钻咀转速或退刀转速中的至少一种。钻孔参数可以包括工作时间、发射位置、激光能量和激光孔直径中的至少一种。在其他实施例中，钻孔参数也可以包括主轴转速、进刀速、刀具孔直径、刀长补偿中的至少一种。

请参阅图5，图5是本申请微孔背钻的加工系统一实施例的结构示意图，该加工系统50用于执行如上述实施例中的微孔背钻的加工方法。

该加工系统50包括：自动光学检测组件51、镀膜机52、处理器53以及数控激光钻孔机54。

处理器53的一端连接自动光学检测组件51，另一端连接数控激光钻孔机54。数控激光钻孔机54用于对印制电路板进行机械钻孔，以形成至少一个导通孔。镀膜机52对用于印制电路板进行闪镀，使导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔。自动光学检测组件51用于对镀膜机52处理得到的金属化导通孔进行自动光学检测。处理器53用于分析自动光学检测的检测结果以得到金属化导通孔的背钻信息。数控激光钻孔机54还用于根据背钻信息对金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

具体的，自动光学检测组件可以包括多个相机、光源控制器、光源、可编程逻辑控制器、计算机等设备，多个相机对该印制电路板的多个表面同时进行拍摄，并将拍摄所得的原始图像采集后进行图像处理及孔位检测。处理器可以将拍摄所得的原始图像采集后进行图像处理及孔位检测，然后将孔位检测结果及处理后的图像数据输出，并根据孔位偏差计算出背钻孔的实际背钻信息，得到金属化导通孔的背钻信息。

镀膜机还用于对印制电路板镀锡，在金属化导通孔的内壁上形成一层镀锡保护层，以及，在印制电路板的第一外层金属层和第二外层金属层的线路图形区域形成镀锡保护膜。

处理器用于将背钻信息发送给数控激光钻孔机。

数控激光钻孔机用于根据背钻信息选择对应的钻孔参数，对金属化导通孔进行背钻处理。

镀膜机还用于在印制电路板进行电镀，以在背钻孔处形成第二铜层。

数控激光钻孔机用于对印制电路板上的预设钻孔区域进行机械钻孔，以形成设置有至少一个导通孔的印制电路板。

区别于现有技术，本申请在背钻前采用闪镀铜，降低金属化导通孔处的铜厚，铜厚大幅减少，背钻钻刀不容易磨损，也不容易出现钻偏、断钻的情况。进一步地，利用自动光学检测组件器对金属化导通孔进行量测，以确定背钻孔的背钻位置，再根据背钻位置进行背钻，能够提高背钻的孔位精度，以实现在高频通讯背板上进行背钻，进而避免高频通讯背板出现高速信号传输的反射、散射、延迟等情况。

请参阅图6，图6是本申请印制电路板一实施例的结构示意图。该印制电路板100使用如上述实施例中的微孔背钻的加工方法制备。

印制电路板100包括：层叠设置的第一外层金属层11、n层内线路层13以及第二外层金属层12。印制电路板100上开设有至少一个导通孔10，导通孔包括从第一外层金属层11抵达截止面14的背钻孔101，以及从截止面14抵达第二外层金属层12的金属化导通孔102。其中，截止面14介于第m层和第m+1层内线路层13之间，m小于n且m和n均为正整数。

具体的，如图6所示，图上各参数分别如下：H：电路板100厚度；H1：背钻孔101深度；H2：第m层和第m+1层内线路层13间距；H3：第m+1层内线路层13距离截止面14的距离；D1：金属化导通孔102的孔直径；D2：背钻孔101的孔直径；L1：外层金属11距离背钻孔101的距离；L2：内线路13距离背钻孔101的距离；L3：相邻背钻孔101的孔壁之间的间距；L：相邻导通孔10的孔中心轴之间的间距。

第1层至第m层内线路层13的背钻孔101区域可以具有环绕背钻孔13的非金属层(图未标示)，第m+1层至第n层内线路层13中需要层间互连的多层内线路层13通过金属化导通孔102相互连接。其中，背钻,101为阶梯通孔中不起连接或传输作用的通孔段，而金属化导通孔102为阶梯通孔中起连接或传输作用的通孔段。

其中，背钻孔101的孔直径D2与金属化导通孔102的孔直径L1的差值为0.02-0.1毫米(例如0.02毫米、0.04毫米、0.06毫米、0.08毫米、0.1毫米)。金属化导通孔102的内壁上设置有第一铜层15，第一铜层15的厚度范围为2-8微米(例如2微米、4微米、6微米、8微米)。

请参阅图7，图7是本申请印制电路板另一实施例的结构示意图。在一实施例中，背钻孔101的内壁上设置有第二铜层16，第二铜层16的厚度范围为5-30微米(例如5微米、10微米、20微米、30微米)，背钻孔内填充有树脂17。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种微孔背钻的加工方法，其特征在于，所述加工方法用于印制电路板，所述加工方法包括：

提供一印制电路板，所述印制电路板上设置有至少一个导通孔；

对所述印制电路板进行闪镀，使所述导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔；

对所述金属化导通孔进行自动光学检测，并获取所述金属化导通孔的背钻信息；

根据所述背钻信息对所述金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述对所述金属化导通孔进行自动光学检测之前，所述加工方法还包括：

对所述印制电路板镀锡，在所述金属化导通孔的内壁上形成一层镀锡保护层，以及，在所述印制电路板的第一外层金属层和第二外层金属层的线路图形区域形成镀锡保护膜。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，在所述根据所述背钻信息对所述金属化导通孔进行背钻之后，所述加工方法还包括：

去除所述镀锡保护层；

在所述印制电路板进行电镀，以在所述背钻孔处形成第二铜层；

对所述背钻孔进行树脂塞孔。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，

所述背钻孔的孔直径与所述导通孔的孔直径的差值为0.02-0.1毫米；

所述第一铜层的厚度范围为0.2-8微米；

所述背钻处理的精度为0.001-0.01毫米；

所述第二铜层的厚度范围为0.5-30微米。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述提供一印制电路板之前，所述加工方法还包括：

提供多个子板层；

将所述多个子板层压合形成所述印制电路板；

对所述印制电路板上的预设钻孔区域进行机械钻孔，以形成设置有至少一个所述导通孔的所述印制电路板。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述根据所述背钻信息对所述金属化导通孔进行背钻处理，包括：

将所述背钻信息发送给数控激光钻孔机；

所述数控激光钻孔机根据所述背钻信息选择对应的钻孔参数，对所述金属化导通孔进行背钻处理；

其中，所述背钻信息包括所述背钻孔的深度、间距、孔直径或位置中的至少一种；

所述钻孔参数包括工作时间、发射位置、激光能量和激光孔直径中的至少一种。

7.一种微孔背钻的加工系统，其特征在于，用于执行如上述权利要求1至6中任一项所述的微孔背钻的加工方法，所述加工系统包括：自动光学检测组件、镀膜机、处理器以及数控激光钻孔机，所述处理器的一端连接所述自动光学检测组件，另一端连接所述数控激光钻孔机；

所述数控激光钻孔机用于对印制电路板进行机械钻孔，以形成至少一个导通孔；

所述镀膜机用于所述印制电路板进行闪镀，使所述导通孔的内壁上形成第一铜层，以得到金属化导通孔；

所述自动光学检测组件用于对所述金属化导通孔进行自动光学检测；

所述处理器用于分析自动光学检测的检测结果以得到所述金属化导通孔的背钻信息；

所述数控激光钻孔机还用于根据所述背钻信息对所述金属化导通孔进行背钻处理，以形成背钻孔。

8.一种印制电路板，其特征在于，采用如上述权利要求1至6中任一项所述的微孔背钻的加工方法制作，所述印制电路板包括：层叠设置的第一外层金属层、n层内线路层以及第二外层金属层；

所述印制电路板上开设有至少一个导通孔，所述导通孔包括从所述第一外层金属层抵达截止面的背钻孔，以及从所述截止面抵达所述第二外层金属层的金属化导通孔，其中，所述截止面介于第m层和第m+1层内线路层之间；m小于n且m和n均为正整数；

所述背钻孔的孔直径与所述导通孔的孔直径的差值为0.02-0.1毫米。

9.根据权利要求8所述的印制电路板，其特征在于，所述金属化导通孔的内壁上设置有第一铜层，所述第一铜层的厚度范围为2-8微米。

10.根据权利要求8所述的印制电路板，其特征在于，所述背钻孔的内壁上设置有第二铜层，所述第二铜层的厚度范围为5-30微米；

所述背钻孔内填充有树脂。

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