CN113286449B - 一种具有防呆功能的背钻深度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB技术领域，公开了一种具有防呆功能的背钻深度控制方法，包括：提供多层板；多层板包括：第一金属化通孔，第二金属化通孔以及第三导电层；控制复合钻刀，在第一金属化通孔的位置进行背钻；背钻过程中实时检测第一开关控制回路和第二开关控制回路的状态；在检测到第一回路由开路状态切换为短路状态时，控制复合钻刀停止背钻，并判断第二回路的当前状态，若为开路则判定背钻正常，若为短路则判定背钻异常。本发明实施例通过在识别到开关控制回路的状态发生转换时控制背钻停止的方式，可精准的控制背钻深度，有效提高了钻深控制精度，还可自动识别出在背钻过程中因绝缘膜磨损而导致背钻过浅的异常现象，实现了防呆效果。

Description

一种具有防呆功能的背钻深度控制方法

技术领域

本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印制线路板)技术领域，尤其涉及一种具有防呆功能的背钻深度控制方法。

背景技术

随着无线网络通信技术的发展，信号传输速率越来越高。PCB是信号传输的重要组成部分，其中信号孔的Stub(多余孔铜)长度是关键的指标之一。

Stub在传输线中犹如一条多余的“尾巴”，扮演着凹痕式滤波器的功能；当信号传输线路中有出现两处这种Stub时，将会形成震荡段。不管是滤波或是震荡，都会对高速讯号的传输产生伤害，使信号失真，因此提高背钻精度以缩短Stub的长度非常重要。

目前，通常采用以下两种方法来进行背钻：

第一种背钻方法：先在PCB上制得金属化通孔，再在PCB的背钻面叠放铝片，然后控制位于金属化通孔上方的钻刀下行，并在检测到钻刀的钻头与铝片接触后控制钻刀继续下行预设理论钻深值，即完成背钻。

第二种背钻方法：在将制得金属化通孔的PCB放置于钻台上之后，先根据位于原始位置的钻刀至钻台的实际高度、预设理论钻深以及PCB板厚计算钻刀的所需下行距离，再控制钻刀按此计算结果下行相应距离，即完成背钻。

由于加工精度等原因，不同批次生产的各个PCB之间、同一批次生产的各个PCB之间，以及同一PCB的不同区域，均可能会存在板厚差异。然而，上述两种背钻方法均采用相同指令进行背钻深度控制，以制得具有相同预设理论钻深的背钻孔，未考虑前述的板厚差异现象，从而导致各个背钻孔的Stub存在较大偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背钻深度控制方法，减小板厚差异对背钻的深度控制精度的影响。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有防呆功能的背钻深度控制方法，包括：

提供多层板；所述多层板包括：孔壁具有第一导电层的第一金属化通孔，孔壁具有第二导电层的第二金属化通孔，以及第三导电层；

其中，所述第三导电层，位于所述多层板的其中一个背钻钻穿层，形成于所述第一金属化通孔的外周；所述第一导电层与所述第二导电层，仅通过所述第三导电层电连接，在所述多层板的外层以及除所述第三导电层所在内层之外的其他内层均未电连接；所述第二导电层，还与位于所述多层板外的的第一中间电连接单元和第二中间电连接单元电连接；同时，所述第二中间电连接单元还电连接至所述第一导电层的位于多层板的非背钻面的一端；

控制复合钻刀，在所述第一金属化通孔的位置进行背钻；

其中，所述复合钻刀包括由导电材料一体制成且同轴连接的钻头、刀杆和刀柄；所述钻头的表面镀有绝缘膜；所述刀杆的径向截面直径不小于所述钻头的径向截面直径；所述刀柄与所述第一中间电连接单元电连接；

在所述背钻的过程中，实时检测在所述复合钻刀开始接触所述多层板的背钻面之后，第一开关控制回路和第二开关控制回路的状态；

其中，所述第一开关控制回路，由所述复合钻刀、所述第三导电层、所述第二导电层、所述第一中间电连接单元以及所述复合钻刀依次连接形成；所述第二开关控制回路，由所述第一导电层、所述第三导电层、所述第二导电层、所述第二中间电连接单元以及第一导电层依次连接形成；

在检测到所述第一开关控制回路由开路状态切换为短路状态时，控制所述复合钻刀停止背钻，并判断所述第二开关控制回路的当前状态，若为开路状态则判定背钻正常，若为短路状态则判定背钻异常。

可选的，所述第三导电层位于所述多层板的与背钻非钻穿层相邻的背钻钻穿层；

所述控制所述复合钻刀停止背钻，包括：控制所述复合钻刀立即停止运动或者延时停止运动。

可选的，所述第三导电层位于所述多层板的与背钻非钻穿层不相邻的任一背钻钻穿层；

所述控制所述复合钻刀停止背钻，包括：控制所述复合钻刀延时停止运动。

可选的，所述钻头整体呈锥形结构，或者，所述钻头包括呈锥形结构的尖端部和呈圆柱结构的连接柱。

可选的，所述第二金属化通孔，开设于所述多层板的工具边区域。

可选的，所述第一中间电连接单元和/或所述第二中间电连接单元，包括相互电连接的两个导电夹头。

可选的，所述多层板的制作方法包括：

在叠板压合之前，预先在所述背钻钻穿层上的局部区域铺设所述第三导电层，所述局部区域覆盖并超出待基于所述第一金属化通孔制作的背钻孔的投影区域；

叠板压合得到压合板，在所述压合板上钻孔并金属化，制成所述第一金属化通孔和所述第二金属化通孔；

在所述压合板的背钻面和非背钻面，分别于所述第一金属化通孔或所述第二金属化通孔的外周制作基材圈。

根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第三导电层的制作材料为铜或导电胶。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

由于本发明实施例预先在任一背钻钻穿层设置第三导电层，结合特制的复合钻刀，形成一由复合钻刀和第三导电层等等组成的第一开关控制回路，该第一开关控制回路的状态在复合钻刀钻经第三导电层时会发生转换，因此本发明实施例通过在识别到第一开关控制回路的状态发生转换时控制背钻停止的方式，可精准的控制背钻深度，降低了板厚差异造成的不良影响，有效提高了钻深控制精度。同时，本发明实施例还通过复合钻刀形成第二开关控制回路，可以及时有效的自动识别出在背钻过程中因绝缘膜磨损而导致出现背钻过浅的异常现象，从而对背钻控制实现了有效的防呆效果，有效保证了背钻深度控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使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发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的背钻深度控制方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的多层板的示意图。

图3为本发明实施例提供的复合钻刀的在背钻深度未达到第三导电层时的状态示意图。

图4为本发明实施例提供的复合钻刀的在背钻深度已达到第三导电层、但未到达背钻非钻穿层时的状态示意图。

图5为本发明实施例提供的复合钻刀的结构示意图。

图标说明：

多层板1：第一金属化通孔11、第一导电层12、第二金属化通孔13、第二导电层14、第三导电层15、基材圈16；

复合钻刀2：钻头21、刀杆22、刀柄23、绝缘膜24。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决因板厚差异导致实际钻深与理论钻深产生较大偏差的问题，本发明实施例提供一种背钻深度控制方法，请参阅图1，包括步骤：

步骤101、提供多层板1，该多层板1上制作有第一金属化通孔11、第二金属化通孔13以及第三导电层15，如图2所示。

为便于描述，将第一金属化通孔11的孔壁铜层称为第一导电层12，将第二金属化通孔13的孔壁铜层称为第二导电层14。第一金属化通孔11，将用于制作所需的连接内层线路和外层线路的信号传输孔，为此在后续需要对其进行背钻处理。第二金属化通孔13，将用于制作第一开关控制回路和第二开口控制回路，其中的第一开关控制回路用于对背钻运动的启停进行控制，第二开关控制回路用于判断是否出现背钻异常现象。

通常，按照所需背钻效果，可以将多层板1划分为若干个背钻钻穿层和若干个背钻非钻穿层。第三导电层15，可位于多层板1的任意一个背钻钻穿层上，并且形成于第一金属化通孔11的外周，用于实现第一金属化通孔11的第一导电层12和第二金属化通孔13的第二导电层14之间的电连接。

需要说明的是，第一导电层12与第二导电层14，仅通过第三导电层15电连接，在多层板1的外层以及除第三导电层15所在内层之外的其他内层均未电连接。

具体的，可以在多层板1的背钻面和非背钻面，分别于第一金属化通孔11或第二金属化通孔13的外周制作基材圈16。具体制作时，通过蚀刻去除第一金属化通孔11或第二金属化通孔13的外周的部分面铜，使得位于该部分面铜底部的基材裸露出来，即形成基材圈16。该基材圈16可以阻断第一导电层12与第二导电层14在多层板的外层连接。

第二导电层14，还与位于多层板1外的第一中间电连接单元和第二中间电连接单元电连接。第一中间电连接单元和第二中间电连接单元，主要起到电连接作用，前者将作为第一开关控制回路的一个节点，后者将作为第二开关控制回路的一个节点。第一和第二中间电连接单元的具体类型不限，可以为用于控制复合钻刀2的钻机，也可以为专门设置的连接件，如相互电连接的两个导电夹头，只要能够连接与其相邻的两个节点即可。

示例性的，上述多层板1的具体制作方法，具体包括：

在叠板压合之前，预先在所选择的背钻钻穿层上的局部区域铺设铜或导电胶等导电材料以形成第三导电层15，该局部区域覆盖并超出待基于第一金属化通孔11制作的背钻孔投影区域；

然后叠板压合，之后在压合板上钻孔并金属化，制成第一金属化通孔11和第二金属化通孔13；

最后，在多层板1的背钻面和非背钻面，分别于第一金属化通孔11或第二金属化通孔13的外周制作基材圈16。

在上述多层板1的制作方法中，对于基材圈16，还可以在压合前预先在外层芯板上制成，压合时将该外层芯板直接叠合至外层即可。

另外，在多层板1仅包括一个单板时，第二金属化通孔13需要开设于多层板1的空闲区域，以避免对外层图形或者内层图形产生干涉。在多层板1包括单板和工具边时，优选的，第二金属化通孔13开设于工具边的区域内，以完全避免对单板的有限空间的占用。

步骤102、控制复合钻刀2，在第一金属化通孔11的位置进行背钻。

不同于由导电材料一体制成的整体仅具导电性能的传统钻刀，如图5所示，本实施例采用了特制的具有导电和绝缘两种性能的复合钻刀2，具体包括：由导电材料一体制成且同轴连接的钻头21、刀杆22和刀柄23。其中，钻头21的表面镀有绝缘膜24；刀杆22的径向截面直径不小于钻头21的径向截面直径；刀柄23与第一中间电连接单元电连接。

在此过程中，复合钻刀2、第三导电层15、第二导电层14、第一中间电连接单元以及复合钻刀2将会依次连接形成第一开关控制回路；第一导电层12、第三导电层15、第二导电层14、第二中间电连接单元以及第一导电层12将会依次连接形成第二开关控制回路。

需要注意的是，在整个背钻过程中，第一开关控制回路中，除了复合钻刀2与第三导电层15之间的链路部分，剩余链路部分中的全部相邻两链路节点之间始终保持电连接状态；第二开关控制回路中，除了第一导电层12与第三导电层15之间的链路部分，剩余链路部分中的全部相邻两链路节点之间始终保持电连接状态。

步骤103、在背钻过程中，实时检测在复合钻刀2开始接触背钻面之后第一开关控制回路和第二开关控制回路的状态；在检测到第一开关控制回路由开路状态切换为短路状态时，控制复合钻刀2停止背钻，并判断第二开关控制回路的当前状态，若为开路状态则判定背钻正常，若为短路状态则判定背钻异常。

为便于描述，下述部分中，将复合钻刀2的钻头21开始接触第一金属化通孔11内壁的第一导电层12的时刻，称为第一时刻；将复合钻刀2的刀杆22开始接触第三导电层15的时刻，称为第二时刻。

在正常情况下(即钻头21表面镀有的绝缘膜24覆盖良好，未发生磨损)，可以理解的是，在第一时刻(包括第一时刻)至第二时刻之间(不包括第二时刻)的背钻阶段，复合钻刀2沿第一金属化通孔11的轴向逐步下行，位于切削前端的钻头21逐步切削去除所接触的第一导电层12，形成孔径大于第一金属化通孔11的背钻孔，且该背钻孔的孔壁非金属化。如图3所示，在此背钻阶段，钻头21与第一导电层12始终接触性的绝缘连接，刀杆22和刀柄23与背钻孔的非金属化孔壁始终接触性的绝缘连接、与第三导电层15始终不接触，同时由于刀杆22和刀柄23与第二导电层14不连接(这是由于，第一金属化通孔11的外周制作有基材圈16)，因此刀杆22和刀柄23无法直接的或通过第二导电层14间接的与第三导电层15形成电连接，进而造成由复合钻刀2、第三导电层15、第二导电层14、中间电连接单元、复合钻刀2依次连接形成的开关控制回路始终处于开路状态。

在第二时刻及之后，如图4所示，由于第三导电层15于背钻孔的孔壁的裸露部分能够与复合钻刀2的刀杆22接触性的导电连接，因此开关控制回路由开路状态转换为短路状态。

基于此，在钻头21表面的绝缘膜24覆盖度良好的正常情况下，本实施例在识别到第一开关控制回路由开路状态转换为短路状态时生成停止背钻的控制指令，将会获得与理论钻深基本一致或者特别接近的实际钻深，有效提升背钻深度控制精度。

示例性的，第三导电层15位于多层板1的与背钻非钻穿层相邻的背钻钻穿层。在此情况下，控制复合钻刀2停止背钻的步骤，具体包括：控制复合钻刀2立即停止运动或者延时停止运动。

同时，由于复合钻刀2的钻头21有一定高度且可能具有切削尖角，第三导电层15具有一定厚度，因此在背钻到达第二时刻，即开关控制回路转换为短路状态时，存在以下两种情况：第一种情况，钻头21已完全钻断第三导电层15，此时可控制立即停止背钻，也可以控制延时停止背钻；第二种情况，钻头21尚未完全钻断第三导电层15，此时需要控制延时停止背钻。无论哪种情况，为避免背钻过深或者背钻过浅，均需要保证在停止背钻运动后，第三导电层15已被完全钻断且钻头21未钻至背钻非钻穿层。实际应用中，可通过多次试验，根据试验对比结果来选择最佳的停止控制方式、较优的延时时长以及合理尺寸的复合钻刀2；也可以根据实际环境中复合钻刀2的实际尺寸、第三导电层15的厚度、背钻速度等参数来估算所需要的延时时长，本发明不作限制。

明显的，此示例中，由于第三导电层15位于最底层的背钻钻穿层，本实施例在第一开关控制回路形成短路时立即或者延时停止背钻，可有效保证复合钻刀2既能够完全钻穿最底层的背钻钻穿层、又不会钻到紧邻背钻钻穿层的背钻非钻穿层，因此获得的实际钻深与理论钻深基本一致，完全杜绝了板厚差异现象的不良影响，大大提升了钻深控制精度。

又一示例性的，第三导电层15位于多层板1的与背钻非钻穿层不相邻的任一背钻钻穿层。在此情况下，控制复合钻刀2停止背钻的步骤，具体包括：控制复合钻刀2延时停止运动。同样原理，为避免背钻过深(如钻到紧邻背钻钻穿层的背钻非钻穿层)或者背钻过浅(如未钻到紧邻背钻非钻穿层的背钻钻穿层)，需要保证：停止背钻运动后，钻头21的端部位于相邻的背钻钻穿层和背钻非钻穿层之间。实际应用中，可通过多次试验，根据试验对比结果来选择较优的延时时长以及合理尺寸的复合钻刀2；也可以根据实际环境中复合钻刀2的实际尺寸、第三导电层15的厚度、背钻速度等参数来估算所需要的延时时长，本发明不作限制。

不同于前一示例，本示例将第三导电层15设于非最底层的背钻钻穿层，即在检测到背钻达到稍浅位置(尚未达到理论钻深)时，控制复合钻刀2继续背钻预设时长后停止。相比于现有技术，本示例也能够在一定程度上提升钻深控制精度。

需要说明的是，若在第一时刻(不包括第一时刻)至第二时刻之间(不包括第二时刻)的背钻阶段，钻头21表面镀有的绝缘膜24发生较大程度的磨损，导致钻头21的表面由绝缘性能转变为导电性能，使得在此背钻阶段钻头21与第一导电层12实现接触性的导电连接，这就会导致在背钻深度未到达第三导电层15之前，第一开关控制回路由开路状态转换为短路状态。此时，控制背钻停止，势必会造成背钻过浅的异常现象。

为此，本实施例在检测到第一开关控制回路由开路状态切换为短路状态时，除了控制复合钻刀2停止背钻之外，还同时判断第二开关控制回路的当前状态。

若第二开关控制回路当前为开路状态，表明第一导电层12与第三导电层15之间的链路部分断开，两者相连部分已被切削去除，因此判定背钻正常。此时，不用额外处理，继续下一背钻孔操作即可。

若第二开关控制回路当前为短路状态，表明第一导电层12与第三导电层15之间的链路部分未断开，两者相连部分未被切削去除，因此判定背钻异常。此时可进一步报警，以提醒工作人员对此异常进行相应处理，例如对复合钻刀2的钻头21表面重新镀绝缘膜24之后，再重新对此第一金属化通孔11进行背钻。

因此，通过第二开关控制回路，可以及时有效的自动识别出在背钻过程中因绝缘膜24磨损而导致出现背钻过浅的异常现象，从而对背钻控制实现了有效的防呆效果，有效保证了背钻深度控制精度。

另外，在实际生产过程中，针对上述多层板1还需要完成其他各种常规工艺，如外层图形制作、表面处理等。需要说明的是，其中的外层图形制作工序，可以在本实施例的在对多层板1进行背钻处理之前或之后进行，对背钻处理工序不产生任何影响，此处不再赘述。

以上所述，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 (8)

1.一种具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，包括：

提供多层板；所述多层板包括：孔壁具有第一导电层的第一金属化通孔，孔壁具有第二导电层的第二金属化通孔，以及第三导电层；

其中，所述第三导电层，位于所述多层板的其中一个背钻钻穿层，形成于所述第一金属化通孔的外周；所述第一导电层与所述第二导电层，仅通过所述第三导电层电连接，在所述多层板的外层以及除所述第三导电层所在内层之外的其他内层均未电连接；所述第二导电层，还与位于所述多层板外的第一中间电连接单元和第二中间电连接单元电连接；同时，所述第二中间电连接单元还电连接至所述第一导电层的位于多层板的非背钻面的一端；

控制复合钻刀，在所述第一金属化通孔的位置进行背钻；

其中，所述复合钻刀包括由导电材料一体制成且同轴连接的钻头、刀杆和刀柄；所述钻头的表面镀有绝缘膜；所述刀杆的径向截面直径不小于所述钻头的径向截面直径；所述刀柄与所述第一中间电连接单元电连接；

在所述背钻的过程中，实时检测在所述复合钻刀开始接触所述多层板的背钻面之后，第一开关控制回路和第二开关控制回路的状态；

其中，所述第一开关控制回路，由所述复合钻刀、所述第三导电层、所述第二导电层、所述第一中间电连接单元以及所述复合钻刀依次连接形成；所述第二开关控制回路，由所述第一导电层、所述第三导电层、所述第二导电层、所述第二中间电连接单元以及第一导电层依次连接形成；

在检测到所述第一开关控制回路由开路状态切换为短路状态时，控制所述复合钻刀停止背钻，并判断所述第二开关控制回路的当前状态，若为开路状态则判定背钻正常，若为短路状态则判定背钻异常。

2.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第三导电层位于所述多层板的与背钻非钻穿层相邻的背钻钻穿层；

所述控制所述复合钻刀停止背钻，包括：控制所述复合钻刀立即停止运动或者延时停止运动。

3.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第三导电层位于所述多层板的与背钻非钻穿层不相邻的任一背钻钻穿层；

所述控制所述复合钻刀停止背钻，包括：控制所述复合钻刀延时停止运动。

4.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述钻头整体呈锥形结构，或者，所述钻头包括呈锥形结构的尖端部和呈圆柱结构的连接柱。

5.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第二金属化通孔，开设于所述多层板的工具边区域。

6.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第一中间电连接单元和/或所述第二中间电连接单元，包括相互电连接的两个导电夹头。

7.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述多层板的制作方法包括：

在叠板压合之前，预先在所述背钻钻穿层上的局部区域铺设所述第三导电层，所述局部区域覆盖并超出待基于所述第一金属化通孔制作的背钻孔的投影区域；

叠板压合得到压合板，在所述压合板上钻孔并金属化，制成所述第一金属化通孔和所述第二金属化通孔；

在所述压合板的背钻面和非背钻面，分别于所述第一金属化通孔或所述第二金属化通孔的外周制作基材圈。

8.根据权利要求1所述的具有防呆功能的背钻深度控制方法，其特征在于，所述第三导电层的制作材料为铜或导电胶。

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