CN110933854B - 去除pcb板塞孔内材料的工艺及生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB加工应用技术领域，具体而言，涉及去除PCB板塞孔内材料的工艺及生产系统。该工艺包括将激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2‑7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。该工艺能够高效且快速地去除PCB板塞孔内的材料，提升产品合格率，减少污染物的排放。

Description

去除PCB板塞孔内材料的工艺及生产系统

技术领域

本发明涉及PCB加工应用技术领域，具体而言，涉及去除PCB板塞孔内材料的工艺及生产系统。

背景技术

PCB又称线路板、电路板或印刷电路板，是电子工业的重要部件之一，是电子元器件的支撑体，电气连接的载体。几乎所有电子设备都要使用PCB，不可替代性是PCB行业得以长久稳定发展的重要因素之一。

PCB塞孔是指在PCB制作过程中将部分孔用油墨或者其他材料塞住，以防止在焊接时流锡短路，PCB塞孔还可以防止这些非零件孔被外界环境氧化或腐蚀后造成短路，引起电性不良。

目前大部分采用整板填充的方式，即将PCB板上所有通孔、盲孔全部塞住，当要求只塞部分孔而另一部分孔不塞时，此方式有很大的局限性，需要将不需要塞的孔内的油墨或其他材料去除。另一方面，PCB板在阻焊生产过程中不可避免的会产生不良品，例如塞孔中有裂缝、气泡等品质问题，这种情况下需要将不良塞孔中的材料去除。而现有的工艺方法中，大部分通过除胶药水处理塞孔油墨或其他材料，除胶药水处理不干净时甚至需要连同整块板上的油墨用氢氧化钠全部去除，否则整块板都将报废。用除胶药水处理塞孔油墨显然是不够精确的，并且很容易使药水渐到其他不需要去除油墨的地方。另外，从环境方面考虑，药水处理方式无疑会产生大量废水，直接导致PCB生产企业存在大量污水排放，给环境治理增加压力。因此，急需一种加工方式来去除PCB板塞孔中的材料。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供去除PCB板塞孔内材料的工艺及生产系统。该工艺能够高效且快速地去除PCB板塞孔内的材料，提升产品合格率，减少污染物的排放。

本发明是这样实现的：

第一方面，实施例提供一种去除PCB板塞孔内材料的工艺，其包括将激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

在可选的实施方式中，所述激光作用于含有材料的所述塞孔之前还包括：对所述激光进行预处理；

优选地，预处理包括依次对所述激光进行扩束和偏振。

在可选的实施方式中，所述去除PCB板塞孔内材料的工艺还包括：调整偏振后的激光的焦点的位置，使得所述激光的焦点的位置与后续激光作用的位置重叠，同时，对偏振后的所述激光进行角度调整，使得所述激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔。

在可选的实施方式中，所述激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔包括将激光以螺旋式扫描方式作用于所述含有材料的所述塞孔，且每扫描12-18次降焦，每次降0.15-0.25mm；

优选地，螺旋线填充间距为0.005mm-0.015mm，降焦总共降8-12次。

在可选的实施方式中，所述激光为紫外光；

优选地，所述激光频率为500KHz-800KHz；

优选地，所述激光为非线性偏振光；更优选为圆偏振光或径向偏振光。

在可选的实施方式中，所述塞孔为直孔。

第二方面，实施例提供一种去除PCB板塞孔内材料的生产系统，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统用于实施前述实施方式任一项所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其包括发射激光的激光器和使得激光形成与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度的旋切装置，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

在可选的实施方式中，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括依次设置的扩束装置和偏振装置，所述激光器、所述扩束装置、所述偏振装置和所述旋切装置依次设置，使得所述激光器发射的激光依次经过扩束、偏振和旋切后以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

在可选的实施方式中，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括调整偏振后的激光的方向的折返装置，所述折返装置设于所述偏振装置和所述旋切装置之间；

优选地，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括使得所述激光的焦点位置与后续激光作用的位置重叠的调焦装置，所述调焦装置设置于所述偏振装置和所述旋切装置之间；

优选地，所述调焦装置包括确定焦点位置定焦装置和在加工过程中调节焦距的Z轴自动调焦装置，所述定焦装置对折返后的激光焦点位置进行确定，所述Z轴自动调焦装置依附于旋切装置。

在可选的实施方式中，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括对所述PCB板进行移动的运动装置和确定所述PCB板位置的定位装置，所述运动装置设置于所述旋切装置下方，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于位于所述运动装置上的PCB板，所述定位装置位于所述旋切装置的一侧，确定位于所述运动装置上的PCB板的位置。

本发明具有以下有益效果：本发明实施例通过利用激光并控制其角度能够快速且高效地去除PCB板塞孔内的材料，同时，保证去除效果的准确性和一致性。并且采用该工艺简化了生产流程，且减少了工厂对于环境的污染，提升了企业效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的激光倾斜角的示意图；

图2为本发明实施例1提供的塞孔油墨的去除效果示意图，其中，(a)为实施例1中被去除塞孔的上表面，(b)为实施例1中被去除塞孔的下表面；

图3为本发明实施例2提供的去除PCB板塞孔内材料的生产系统的结构示意图。

图标：100-去除PCB板塞孔内材料的生产系统；101-激光器；102-扩束装置；103-偏振装置；104-折返装置；105-旋切装置；106-调焦装置；107-定焦装置；108-Z轴自动调焦装置；109-运动装置；110-定位装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

现有技术中需要将PCB板内塞孔内的材料去除一般利用除胶药水或者其他液体物质使得塞孔内的材料溶解，但是该方法操作困难，且容易破坏PCB板的结构，或者塞孔内的材料去除不完全，需要重复进行操作，并容易产生废水等废弃物。

因此，本发明实施例提供一种去除PCB板塞孔内材料的工艺，包括：将激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。首先，利用激光能够直接作用与塞孔内的材料，保证塞孔内材料去除的效率，且不会产生废水。而激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔而不是垂直作用于塞孔，保证了塞孔内材料的去除效果，且保证塞孔内材料去除的准确性和一致性。同时，以上述倾斜角能够保证去除材料的塞孔为直孔，继而保证了PCB板的性能。若激光倾斜的角度超过上述范围，则容易导致最后的去除材料后的塞孔不是直孔，而是其他具有一定倾斜角度的非直孔。

直孔指的是：每个区域孔横截面的孔径一样，且孔轴线垂直于板面。

参见图1，需要说明的是倾斜角度为2-7度，指的是以塞孔的孔轴线(该孔轴线为平行于PCB板内塞孔开口朝向的孔轴线)为中心线，激光与该孔轴线的夹角为2-7度，也就是图1中的a1和a2的度数均介于2-7度之间。

具体地，对所述激光进行预处理；进一步地，预处理包括依次对所述激光进行扩束和偏振。由于最初从激光器出来的激光直径小且为线偏振转，为了提升对塞孔内材料的去除的效果，并保证直孔的形成，对激光进行扩束，使得其直径增大，并对进行偏振，使得激光为非线性偏振光；更优选为圆偏振光或径向偏振光。

而后，调整偏振后的焦点的位置，使得所述激光的焦点位置与后续激光作用的位置重叠，利于去除塞孔内的材料，同时，对偏振后的所述激光进行角度调整，使得所述激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔。进一步地，激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔包括将激光以螺旋式扫描方式作用于所述含有材料的所述塞孔，且每扫描12-18次降焦，每次降0.15-0.25mm；优选地，螺旋线填充间距为0.005mm-0.015mm，降焦总共降8-12次，激光扫描速度为960mm/s-1440mm/s。采用上述方式能够彻底将塞孔内的材料去除，不会对产品的后续制作产生不必要的影响。

进一步地，采用的为紫外光；所述激光频率为500KHz-800KHz。

实施例1

本实施例还提供一种去除PCB板塞孔内材料的工艺，该工艺用于去除PCB板的塞孔内的材料，本实施例作用的是直径0.33mm油墨塞孔，具体工艺如下：

将PCB板置于待加工区域，而后将激光依次经过扩束，使得激光直径扩大5倍，而后再进行偏振，使得激光为圆偏振光，再将激光进行方向调整，使得此时的激光方向垂直与PCB板。接着激光进行角度调整，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2.5度的倾斜角度作用于塞孔，同时，对激光进行聚焦，使得激光焦点的位置与后续激光作用的位置重叠，最后根据扫描路径，对塞孔进行扫描，去除塞孔内的油墨。

进一步地，扫描路径呈螺旋式扫描，螺旋线填充间距为0.005mm-0.015mm，每加工15次降焦，共降9次，每次降0.2mm。

本实施例提供的清除效果图参见图2，其中，(a)为本实施例被去除塞孔的上表面，孔外径为346um，(b)为本实施例被去除塞孔的下表面，孔外径为297um。需要说明的是上表面是激光焦点与激光最先作用的表面，而后从该表面进行塞孔内材料的去除，而下表面为上表面相对的表面。

实施例2

参见图3，本实施例提供一种去除PCB板塞孔内材料的生产系统100，该生产系统用于实施例1提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺。具体地，其包括发射激光的激光器101，该激光发射器为30W紫外皮秒激光器101，且调整激光器101发射的激光频率为500KHz-800KHz，调整激光器101发射的激光功率为7-9W，调整激光器101发射的激光脉宽为5-15PS。

其还包括扩束装置102、偏振装置103和折返装置104，激光器101、所述扩束装置102、所述偏振装置103和折返装置104依次设置，使得所述激光器101发射的激光依次经过扩束和偏振，而后折返装置104调整偏振后的激光的方向。

其还包括使得激光形成与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度的旋切装置105，使得激光以2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。具体地，旋切装置105将经过折返装置104调整方向后的激光进行角度调整，保证激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

进一步地，去除PCB板塞孔内材料的生产系统100还包括使得所述激光的焦点位置与后续激光作用的位置重叠的调焦装置106，所述调焦装置106设置于所述偏振装置103和所述旋切装置105之间。具体地，所述调焦装置106包括确定焦点位置的定焦装置107和在加工过程中调节焦距的Z轴自动调焦装置108，所述定焦装置107对折返后的激光进行定焦，所述Z轴自动调焦装置108依附于旋切装置105。

进一步地，去除PCB板塞孔内材料的生产系统100还包括对所述PCB板进行移动的运动装置109和确定所述PCB板位置的定位装置110，所述运动装置109设置于所述旋切装置105下方，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于位于所述运动装置109上的PCB板，所述定位装置110位于所述旋切装置105的一侧，确定位于所述运动装置109上的PCB板的位置。

去除PCB板塞孔内材料的生产系统100还包括调控激光扫描路径的设备(图未示)，使得塞孔内油墨的去除更自动化，且去除效果更好。

需要说明的是，激光器101、扩束装置102、偏振装置103、折返装置104、定焦装置107、Z轴自动调焦装置108、定位装置110以及运动装置109可以采用现有技术中能够实现对应功能的装置，例如扩束装置102可以采用扩束镜，偏振装置103为偏振器等。

具体地，上述去除PCB板塞孔内材料的生产系统100的使用过程是：

将待处理的PCB板放置与运动装置109上，并对其进行固定，而后驱动运动装置109使得其到达定位装置110定位的位置，而后开启激光器101，使得激光器101发生的激光依次经过扩束、偏振、方向和角度调整，同时，调节定焦装置107和Z轴自动调焦装置108使得激光焦点与后续激光作用的位置重叠，也就是激光焦点正好落在待处理的PCB的塞孔上表面，而后根据扫描路径进行扫描去除塞孔内的油墨。

实施例3

本实施例提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺与实施例1提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺操作方法基本一致，区别在于，本实施例中激光的倾斜角度为7度。

实施例4

本实施例提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺与实施例1提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺操作方法基本一致，区别在于，本实施例中激光的倾斜角度为2度。

实施例5

本实施例提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺与实施例1提供的去除PCB板塞孔内材料的工艺操作方法基本一致，区别在于，扫描路径为呈螺旋式扫描，螺旋线填充间距为0.01mm，每加工16次降焦，共降10次，每次降0.2mm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，其包括将激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔；所述塞孔为直孔；所述激光作用于含有材料的所述塞孔之前还包括：对所述激光依次进行扩束和偏振，调整偏振后的激光的焦点的位置，使得所述激光的焦点的位置与后续激光作用的位置重叠，同时，对偏振后的所述激光进行角度调整，使得所述激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔；

所述激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的所述塞孔包括将激光以螺旋式扫描方式作用于所述含有材料的所述塞孔，且每扫描12-18次降焦，每次降0.15-0.25mm。

2.根据权利要求1所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，螺旋线填充间距为0.005mm-0.015mm，降焦总共降8-12次。

3.根据权利要求1所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，激光扫描速度为960mm/s-1440mm/s。

4.根据权利要求1所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，所述激光为紫外光；

所述激光的频率为500KHz-800KHz。

5.根据权利要求1所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，所述激光为非线性偏振光。

6.根据权利要求1所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其特征在于，所述激光为圆偏振光或径向偏振光。

7.一种去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统用于实施权利要求1-6任一项所述的去除PCB板塞孔内材料的工艺，其包括发射激光的激光器和使得激光形成与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度的旋切装置，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

8.根据权利要求7所述的去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括依次设置的扩束装置和偏振装置，所述激光器、所述扩束装置、所述偏振装置和所述旋切装置依次设置，使得所述激光器发射的激光依次经过扩束、偏振和旋切后以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于含有材料的塞孔。

9.根据权利要求8所述的去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括调整偏振后的激光的方向的折返装置，所述折返装置设于所述偏振装置和所述旋切装置之间。

10.根据权利要求9所述的去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括使得所述激光的焦点位置与后续激光作用的位置重叠的调焦装置，所述调焦装置设置于所述偏振装置和所述旋切装置之间。

11.根据权利要求10所述的去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述调焦装置包括确定焦点位置的定焦装置和在加工过程中调节焦距的Z轴自动调焦装置，所述定焦装置对折返后的激光焦点的位置进行确定，所述Z轴自动调焦装置依附于旋切装置。

12.根据权利要求9所述的去除PCB板塞孔内材料的生产系统，其特征在于，所述去除PCB板塞孔内材料的生产系统还包括对所述PCB板进行移动的运动装置和确定所述PCB板的位置的定位装置，所述运动装置设置于所述旋切装置下方，使得激光以与所述塞孔的孔轴线夹角为2-7度的倾斜角度作用于位于所述运动装置上的PCB板，所述定位装置位于所述旋切装置的一侧，确定位于所述运动装置上的PCB板的位置。

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