CN113543480B - Pcb盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备 - Google Patents

Pcb盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种PCB盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备，属于PCB板设计技术领域。该方法主要包括：利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔，其中PCB由多层相同的PCB板压合构成；在PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗，其中，圆形独立阻焊开窗设置在PCB盘中孔对应位置。本申请通过机械钻孔方式，使得多层PCB板进行一次压合，再在PCB的顶面进行钻孔即可，避免多次压合造成PCB板弯曲和、或翘起的情况；在PCB的底面设置独立阻焊开窗，有效避免正面锡膏过多的外漏到背面并互溢黏连造成器件焊盘点位的虚焊，并节约成本。

Description

PCB盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备
技术领域
本申请涉及PCB板设计技术领域，特别涉及一种PCB盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备。
背景技术
随着电子产品对成本和外观越来越高的要求以及不断向“轻”“薄”“小”转变，PCB本身也在向高密度低成本设计进化，盘中孔设计在这种背景下被广泛应用，常见的设计方式有：(1)4MIL内径的激光盘中孔设计，受限于介质厚度超过3MIL即无法实现；(2)半盲盘中孔设计，需要多次压合增加生产成本；(3)盘中通孔背面阻焊覆盖或采用其他物质填充的设计，有过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险(4)盘中通孔背面阻焊开整窗的设计，会造成背面开窗漏锡过多导致虚焊。
发明内容
针对现有技术存在的介质厚度受限、生产成本高、盘中孔背面的设计存在的过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险等问题，本申请主要提供一种PCB盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备。
为了实现上述目的，本申请采用的一个技术方案是：提供一种PCB盘中孔的优化设计方法，其包括：利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔，其中PCB由多层相同的PCB板压合构成；在PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗，其中，圆形独立阻焊开窗设置在PCB盘中孔对应位置。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种PCB盘中孔的优化设计装置，其包括：用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块，其中PCB由多层相同的PCB板压合构成；用于在PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗的模块，其中，圆形独立阻焊开窗设置在PCB盘中孔对应位置。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该计算机指令被操作以执行方案一中的PCB盘中孔的优化设计方法。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种计算机设备，至少一个处理器；以及与至少一个处理器进行通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机指令，至少一个处理器操作计算机指令以执行方案一中的PCB盘中孔的优化设计方法。
本申请的技术方案可以达到的有益效果是：本申请设计了PCB盘中孔的优化设计方法、装置、介质及设备。该方法通过机械钻孔方式，使得多层PCB板进行一次压合，再在PCB的顶面进行钻孔即可，避免多次压合造成PCB板弯曲和、或翘起的情况；在PCB的底面设置独立阻焊开窗，有效避免正面锡膏过多的外漏到背面并互溢黏连造成器件焊盘点位的虚焊，并节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个现有技术设计方法的示意图；
图2是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个现有技术设计方法的示意图；
图3是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个现有技术设计方法的示意图；
图4是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个具体实施方式的流程图；
图5是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个具体实例的示意图；
图6是本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个具体实例的示意图；
图7是本申请一种PCB盘中孔的优化设计装置的一个具体实施方式的示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
随着电子产品对成本和外观越来越高的要求以及不断向“轻”“薄”“小”转变，PCB本身也在向高密度低成本设计进化，盘中孔设计在这种背景下被广泛应用。在现有技术中，PCB盘中孔结构复杂，其中，盘中通孔背面阻焊覆盖或采用其他物质填充的设计如图1所示，该设计方案不易于实现且会增加额外生产成本、有过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险，盘中通孔背面阻焊开整窗如图2所示，该设计方案会造成盘中孔背面大面积漏锡从而造成器件虚焊，并且受制于PCB厚度不能大范围应用。
目前市面上的钻孔技术路线为激光钻，由于激光钻有厚度和直径比值即厚径比的限制；其厚径比为0.8:1。常规激光盲孔直径为4MIL，即激光钻能够钻穿的厚度最大为3.2MIL，若扣除介质两面的铜皮厚度介质，则使用激光钻能够钻穿的厚度最大为3MIL。而市面上的盘中孔为半盲盘中孔，其设计如图3所示。以一个四层板为例，半盲盘中孔的设计方式为打过孔1-2层，这时就需要先将1-2层生产完成然后钻孔，钻孔后再和制作好的3-4层压合到一起，共需进行3次压合操作；但是压合次数过多，会造成PCB板出现板弯板翘的现象。
本申请的发明构思是：将机械钻孔作为PCB盘中孔的制作方式，并且在多层PCB的底面设置独立阻焊开窗，以避免介质厚度受限、生产成本高、盘中孔背面的设计存在的过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险等问题。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图4示出了本申请一种PCB盘中孔的优化设计方法的一个具体实施方式。
在图4所示的具体实施方式中，PCB盘中孔的优化设计方法主要包括：
步骤S401，利用机械钻孔方式，在PCB的顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔，其中PCB由多层相同的PCB板压合构成。
在该具体实施方式中，机械钻的厚径比为12:1。由于机械钻方式高于激光钻的厚径比，因此使用机械钻能够钻穿的厚度不受制于3MIL。因此本申请使用机械钻作为盘中孔的钻孔方式，使得PCB不受制于3MIL厚度的限制，且PCB的厚度最大为该PCB盘中孔的钻孔内径的12倍。
在本申请的一个具体实例中，可选的，将6MIL、8MIL、10MIL作为PCB盘中孔内径。其中，当选用6MIL作为PCB盘中孔的内径，则该盘中孔的厚度最大为72MIL；当选用8MIL作为PCB盘中孔的钻孔内径，则该盘中孔的厚度最大为96MIL；当选用10MIL作为PCB盘中孔的钻孔内径，则该盘中孔的厚度最大为120MIL。
以及步骤S402，在PCB的底面(BOT面)设置圆形独立阻焊开窗，其中，圆形独立阻焊开窗设置在PCB盘中孔对应位置。
在该具体实施方式中，在PCB的底面(BOT面)特殊开窗设计处理，例如，对过孔所在位置开单边外扩3MIL的圆形独立开窗，圆形独立开窗可有效避免正面锡膏过多的外漏到背面并互溢黏连造成器件焊盘点位的虚焊，并节约生产成本，不需要填充树脂油墨等介质，生产完成成品后为中空结构，可以避免生产过程中的过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险。
在本申请的一个具体实施例中，利用机械钻孔方式，在PCB的顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔，包括：根据预先设定的过孔结构尺寸，在顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔。
在该具体实施例中，根据PCB的大小与过孔结构，预先设定PCB盘中孔的过孔结构尺寸，其中过孔结构尺寸包括钻孔内径尺寸与孔盘外径尺寸，使得PCB板能够得到合理的利用，以免钻孔过少造成浪费，或钻孔过多影响后续底面(BOT面)的设计及制作。
在本申请的一个具体实例中，当PCB焊盘的尺寸为452*405MIL时，预先设定钻孔内径为10MIL，孔盘外径为22MIL。根据预先设定的过孔结构尺寸在PCB的顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔。其中PCB盘中孔的顶面(TOP面)如图5所示。
在本申请的一个具体实施例中，PCB的面积与PCB盘中孔的面积的比例不小于预设比例。
在该具体实施例中，优选的，在钻孔过程中，PCB的面积与PCB盘中孔的面积的预设比例可设置为2:1，以免钻孔过多影响后续底面(BOT面)的圆形独立阻焊开窗的尺寸，以使其避免正面锡膏过多的外漏到背面并互溢黏连造成器件焊盘点位的虚焊的功效降低或丧失。
在本申请的一个具体实施例中，利用机械钻孔方式，在PCB的顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔，还包括：在顶面(TOP面)的焊盘本体上直接进行机械通孔处理，获得PCB盘中孔。
在该具体实施例中，以一个四层板为例，PCB盘中孔打通孔时过孔为1-4层，采用通孔形式的盘中孔则可以将1-4层制作压合好之后再钻孔，即进行一次压合操作。本申请通过盘中孔打通孔避免因压合次数过多，造成PCB板出现板弯板翘的现象。并且在打通孔的同时，直接打孔在焊盘本体上，无须额外填孔工序，并避免填孔后续带来的整平工序。
在本申请的一个具体实施例中，圆形独立阻焊开窗的直径大于或等于预设阈值，圆形独立阻焊开窗与PCB盘中孔为同心孔。
在该具体实施例中，底面(BOT面)圆形独立阻焊开窗与顶面(TOP面)的盘中孔的关系为同心圆，上述两者设置在相对位置。当PCB焊盘的尺寸为452*405MIL时，预先设定钻孔内径为10MIL，孔盘外径为22MIL。最优尺寸为外扩3MIL即直径28MIL，其设计如图6所示。预设阈值在设置时，其最小值可设置为所用过孔结构的孔盘外径，最大值在设置时可根据与周边圆形独立阻焊开窗的间距设置，优选的，间距取值为5MIL。
本申请的一种PCB盘中孔的优化设计方法，通过设计手段解决生产过程中的工序多成本高的痛点和避免潜在的失效风险，本方法结构简单易于实现且不会增加额外的生产加工成本，对后续制板生产和SMT焊接环节都能带来良率提升，并提高产品设计与加工可靠性保证。
图7示出了本申请一种PCB盘中孔的优化设计装置的具体实施方式。
在图7所示的具体实施方式中，PCB盘中孔的优化设计装置主要包括：
用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块701，其中PCB由多层相同的PCB板压合构成。
在该具体实施方式中，机械钻的厚径比为12:1。由于机械钻方式高于激光钻的厚径比，因此使用机械钻能够钻穿的厚度不受制于3MIL。因此本申请使用机械钻作为盘中孔的钻孔方式，使得PCB不受制于3MIL厚度的限制，且PCB的厚度最大为该PCB盘中孔的钻孔内径的12倍。
在本申请的一个具体实例中，可选的，将6MIL、8MIL、10MIL作为PCB盘中孔的内径。其中，当选用6MIL作为PCB盘中孔的钻孔内径，则该盘中孔的厚度最大为72MIL；当选用8MIL作为PCB盘中孔的钻孔内径，则该盘中孔的厚度最大为96MIL；当选用10MIL作为PCB盘中孔的钻孔内径，则该盘中孔的厚度最大为120MIL。
以及用于在PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗的模块702，其中，圆形独立阻焊开窗设置在PCB盘中孔对应位置。
在该具体实施方式中，PCB的底面(BOT面)特殊开窗设计处理，例如，对过孔所在位置开单边外扩3MIL的圆形独立窗，圆形独立开窗可有效避免正面锡膏过多的外漏到背面并互溢黏连造成器件焊盘点位的虚焊，并节约生产成本，不需要填充树脂油墨等介质，生产完成成品后为中空结构，可以避免生产过程中的过孔藏药水、电镀不良、填充物热胀冷缩吸湿对电气连接可靠性带来的潜在失效风险。
在本申请的一个具体实施例中，在用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块中，根据预先设定的过孔结构尺寸，在顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔。
在该具体实施例中，根据PCB的大小与过孔结构，预先设定PCB盘中孔的过孔结构尺寸，其中过孔结构尺寸包括钻孔内径尺寸与孔盘外径尺寸，使得PCB板能够得到合理的利用，以免钻孔过少造成浪费，或钻孔过多影响后续底面(BOT面)的设计及制作。
在本申请的一个具体实例中，当PCB焊盘的尺寸为452*405MIL时，预先设定钻孔内径为10MIL，孔盘外径为22MIL。根据预先设定钻孔尺寸的过孔结构在PCB的顶面(TOP面)进行钻孔，获得PCB盘中孔。
在本申请的一个具体实施例中，在用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块中，在顶层的焊盘本体上直接进行机械通孔处理，获得PCB盘中孔。
在该具体实施例中，以一个四层板为例，PCB盘中孔打通孔时过孔为1-4层，采用通孔形式的盘中孔则可以将1-4层制作压合好之后再钻孔，即进行一次压合操作。本申请通过盘中孔打通孔避免因压合次数过多，造成PCB板出现板弯板翘的现象。并且在打通孔的时，直接打孔在焊盘本体上，无须额外填孔工序，并避免填孔后续带来的整平工序。
在本申请的一个具体实施例中，本申请一种PCB盘中孔的优化设计装置中各功能模块可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中或在两者的组合中。
软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储介质中。示范性存储介质耦合到处理器，使得处理器可从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。
处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(英文：Field Programmable Gate Array，简称：FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其任何组合等。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器或任何其它此类配置。在替代方案中，存储介质可与处理器成一体式。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。
本申请提供的PCB盘中孔的优化设计装置，可用于执行上述任一实施例描述的PCB盘中孔的优化设计方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
在本申请的另一个具体实施方式中，一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，计算机指令被操作以执行上述实施例中描述的PCB盘中孔的优化设计方法。
在本申请的另一个具体实施方案中，本申请提供一种计算机设备，至少一个处理器；以及与至少一个处理器进行通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机指令，至少一个处理器操作计算机指令以执行上述实施例中描述的的PCB盘中孔的优化设计方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，所述单元的划分，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。
所述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。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，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 (7)

1.一种PCB盘中孔的优化设计方法，其特征在于，包括：
利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔，其中所述PCB由多层相同的PCB板一次压合构成；
在所述PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗，其中，所述圆形独立阻焊开窗设置在所述PCB盘中孔对应位置，所述圆形独立阻焊开窗的直径大于或等于预设阈值，所述圆形独立阻焊开窗与所述PCB盘中孔为同心孔，所述预设阈值的最小值为所用过孔结构的孔盘外径，最大值根据与周边所述圆形独立阻焊开窗的间距设置；其中
所述利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔，还包括：在所述顶面的焊盘本体上直接进行机械通孔处理，获得所述PCB盘中孔。
2.根据权利要求1所述的PCB盘中孔的优化设计方法，其特征在于，所述利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔，包括：
根据预先设定的过孔结构尺寸，在所述顶面进行钻孔，获得所述PCB盘中孔。
3.根据权利要求1所述的PCB盘中孔的优化设计方法，其特征在于，
所述PCB的面积与所述PCB盘中孔的面积的比例不小于预设比例。
4.一种PCB盘中孔的优化设计装置，其特征在于，包括：
用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块，其中所述PCB由多层相同的PCB板一次压合构成；
用于在所述PCB的底面设置圆形独立阻焊开窗的模块，其中，所述圆形独立阻焊开窗设置在所述PCB盘中孔对应位置，所述圆形独立阻焊开窗的直径大于或等于预设阈值，所述圆形独立阻焊开窗与所述PCB盘中孔为同心孔，所述预设阈值的最小值为所用过孔结构的孔盘外径，最大值根据与周边所述圆形独立阻焊开窗的间距设置；其中
在所述用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块中，在所述顶面的焊盘本体上直接进行机械通孔处理，获得所述PCB盘中孔。
5.根据权利要求4所述的PCB盘中孔的优化设计装置，其特征在于，
在所述用于利用机械钻孔方式，在PCB的顶面进行钻孔，获得PCB盘中孔的模块中，根据预先设定的过孔结构尺寸，在所述顶面进行钻孔，获得所述PCB盘中孔。
6.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被操作以执行权利要求1-3中任一项所述的PCB盘中孔的优化设计方法。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器进行通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机指令，所述至少一个处理器操作所述计算机指令以执行如权利要求1-3任一项所述的PCB盘中孔的优化设计方法。
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