CN114980528A - 一种背钻对准度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PCB技术领域，公开了一种背钻对准度检测方法，包括：在印制电路板上制作孔壁部分金属化的第一通孔，且第一通孔的孔铜沿其通孔周向划分为相互断开的至少两段孔铜分段；在第一通孔的对应位置制作孔壁未金属化的第二通孔；第一通孔和第二通孔，其中之一按照一钻加工参数制得、另一者按照与一钻对应的背钻加工参数制得，加工参数包括理论钻孔位置和理论钻孔孔径；判断各个孔铜分段的孔铜是否被钻断，据此判断第二通孔的相对偏移方向和/或偏移量。本发明不仅能够完全杜绝工作量大、主观性强以及检查结果较为片面的缺陷，而且能够检测出一钻与背钻的相对偏移情况，而非一钻/背钻的绝对偏移情况，检测结果更加有效且精准。
Description
技术领域
本发明涉及PCB(Printed Circuit Boards，印制电路板)技术领域，尤其涉及一种背钻对准度检测方法。
背景技术
随着信号传输的速度越来越快，频率越来越高，因此信号的完整性成为了PCB越来越重要的核心。但传统设计的导通孔PTH中总是存在部分孔铜不起到任何连接作用，该孔铜被称为残桩，也叫stub，会引起高频高速信号发生反射、散射、延迟等问题。
将stub钻掉的工艺叫背钻，背钻是一种特殊控制钻孔深度的钻孔技术：通过在一钻的基础上，采用较一钻直径大的钻刀将一钻内的无用铜钻掉。在加工过程中由于背钻与一钻的重合度存在偏差，因此会导致一钻的孔壁上存在“挂铜”现象，具体如图1所示。为此，目前主要通过目测法、切片法和电测法进行判断背钻的对准度。
(1)目测法：通过十倍镜从背钻入钻面往内部进行观察，观察一钻是否与背钻发生相切或圆心偏移，但是该方法工作量大；而且随着背钻钻深增加，镜头无法聚焦到一钻位置；
(2)切片法：通过切片进行观察，但是由于切片仅仅只能观察到其中一个垂直/水平的截面的背钻偏移量，因此结果相对片面；
(3)电测法：采用开短路的方式判断背钻的对准度，目前主要根据需要控制的偏移量，通过在背钻附近设计与不同线宽的绕线或不同距离的过孔，当背钻触碰到附近的线或过孔，便会引起绕线或者过孔位置的开短路。
但是，在目前的电测法中，主流对准度coupon只能检测到背钻的绝对偏移量，而实际上需要的是背钻相对于一钻的相对偏移量，也即必须以一钻作为参考系进行背钻的偏移量测量，单独测试背钻的绝对偏移量是无意义的。
如图2所示的两种情况，偏移情况1中一钻的绝对偏移量与背钻的绝对偏移量基本相同，偏移情况2中一钻的绝对偏移量小于背钻的绝对偏移量，因此虽然情况1中背钻的绝对偏移量＞情况2中背钻的绝对偏移量，但是情况1一钻与背钻并没有发生相切；而情况2却发生了一钻与背钻相切，使背钻失效，有“挂铜”的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背钻对准度检测方法，以解决现有技术存在的检测工作量大以及检测不精确等问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种背钻对准度检测方法，包括：
在印制电路板上制作孔壁部分金属化的第一通孔，且所述第一通孔的孔铜沿其通孔周向划分为相互断开的至少两段孔铜分段；
在所述第一通孔的对应位置制作孔壁未金属化的第二通孔；
所述第一通孔和第二通孔，其中之一者按照一钻加工参数制得、另一者按照与一钻对应的背钻加工参数制得，所述一钻加工参数和所述背钻加工参数包括理论钻孔位置和理论钻孔孔径；
判断所述第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断，得到所述第一通孔的孔铜检测结果；
依据所述第一通孔的孔铜检测结果，判断所述第二通孔的相对于所述第一通孔的偏移方向和/或偏移量。
可选的，还包括：
在制作所述第二通孔之前，在所述印制电路板上制作与所述孔铜分段一一对应设置的至少两组测试单元；
每组测试单元包括第一电连接单元和第二电连接单元，所述第一电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的一端电连接，所述第二电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的另一端电连接；
根据各个所述测试单元中第一电连接单元和第二电连接单元之间的电导通状态，来判断所述第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断。
可选的，所述第一通孔为按照一钻加工参数制得，所述第二通孔按照与一钻对应的背钻加工参数制得。
可选的，所述第一电连接单元和所述第二电连接单元，为金属化测试孔或者测试焊盘；
所述金属化测试孔，通过外层图形或者内层图形与对应孔铜分段的端部电连接；
所述测试焊盘制作于印制电路板外层，通过外层图形与对应孔铜分段的端部电连接。
可选的，所述第一通孔和第二通孔的制作数量为多个，且各个所述第一通孔的理论钻孔孔径呈预设梯度设置，各个所述第二通孔的理论钻孔孔径相同；
根据各个第一通孔的所述孔铜检测结果，判断所述第二通孔与所述第一通孔的对准能力。
可选的，所述第一通孔的孔铜沿其通孔周向均匀划分为相互断开的四段孔铜分段。
可选的，所述第一通孔的制作方法包括：
先钻通孔后进行全孔沉铜，再采用激光清除预设位置的沉铜层，最后进行电镀；其中，所述预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置。
可选的，所述第一通孔的制作方法还包括：在激光清除沉铜层之前，在所述第一通孔的激光入钻面制作用于保护印制电路板的保护焊盘。
可选的，所述第一通孔的制作方法包括：
钻通孔，得到孔壁未金属化的第一通孔；
在所述第一通孔内塞入多级阻镀件；其中，所述多级阻镀件包括内管，内管的外壁沿内管周向设有相互断开的至少两段阻镀层分段，在塞孔状态下各个阻镀层分段用于与第一通孔的内壁的预设位置贴合，所述预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置；
对已塞入多级阻镀件的第一通孔进行沉铜电镀，以在第一通孔的未与阻镀层分段贴合的内壁表面形成铜层。
可选的，所述多级阻镀件的表面涂覆有抗电镀油墨层。
可选的，所述硬质内管为中空结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明实施例先采用将第一通孔(一钻/背钻)的孔铜沿孔周分段，再在第一通孔的基础上加工第二通孔(背钻/一钻)，然后根据第一通孔的各孔铜分段的断开情况来识别第二通孔相对于第一通孔的偏移情况。该方法不仅摒弃了目测和切片操作，能够完全杜绝目测检测方式和切片检测方式存在的工作量大、主观性强以及检查结果较为片面的缺陷，而且与常规的电测法相比，能够检测出一钻与背钻的相对偏移情况，而非一钻/背钻的绝对偏移情况，检测结果更加有效且精准。
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(1)和(2)为常规的一钻与背钻在对准情况下和未对准情况下的对比示意图。
图2(1)和(2)为常规的一钻与背钻在未对准时的两种偏移效果对比示意图。
图3为本发明实施例提供的背钻对准度检测方法流程图。
图4为本发明实施例提供的孔壁部分金属化的第一通孔的横截面剖视图。
图5(1)和(2)为本发明实施例提供的两种偏移情况对比示意图。
图6(1)和(2)为本发明实施例提供的激光法实现孔壁部分金属化的示意图。
图7(1)和(2)为本发明实施例提供的多级阻镀件以及应用该多级阻镀件塞孔后的示意图。
附图标记说明：一钻1、背钻2、测试单元3、激光4、多级阻镀件5、内管51、阻镀层分段52。
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。
为实现一钻与背钻的简单且有效的对准度检测，本发明实施例提供了一种背钻对准度检测方法，其先采用将第一通孔(一钻/背钻)的孔铜沿孔周分段，再在第一通孔的基础上加工第二通孔(背钻/一钻)，然后根据第一通孔的各孔铜分段的断开情况来识别第二通孔相对于第一通孔的偏移情况。该方法不仅摒弃了目测和切片操作，能够完全杜绝目测检测方式和切片检测方式存在的工作量大、主观性强以及检查结果较为片面的缺陷，而且与常规的电测法相比，能够检测出一钻与背钻的相对偏移情况，而非一钻/背钻的绝对偏移情况，检测结果更加有效且精准。
请参阅图3，本发明实施例提供的背钻对准度检测方法，包括：
步骤101、在印制电路板上制作孔壁部分金属化的第一通孔，且第一通孔的孔铜沿其通孔周向划分为相互断开的至少两段孔铜分段。
示例性的，如图4所示，第一通孔的孔铜沿其通孔周向均匀划分为相互断开的四段孔铜分段。
需要说明的是，各个孔铜分段可以采用均匀划分方式，即各个孔铜分段的弧长基本相等，也可采用非均匀方式划分，即各个孔铜分段的弧长不一致。
由于各个孔铜分段在后续将会作为单独检测对象，因此理论上孔铜分段的数量越多，则检测结果越为精确，在实际应用中可以根据检测精准度要求来确定第一通孔孔铜的分段数量。
步骤102、在第一通孔的对应位置制作孔壁未金属化的第二通孔。
需要注意的是，第一通孔和第二通孔，其中之一者按照一钻加工参数制得、另一者按照与一钻对应的背钻加工参数制得，一钻加工参数和背钻加工参数包括理论钻孔位置、理论钻孔孔径和理论钻孔深度。
步骤103、判断第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断，得到第一通孔的孔铜检测结果。
具体的，各个孔铜分段的孔铜是否被钻断的判断方法可以为：
如图4所示，在印制电路板上制作与孔铜分段一一对应设置的至少两组测试单元3；
每组测试单元3包括第一电连接单元和第二电连接单元，第一电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的一端电连接，第二电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的另一端电连接；
根据各个测试单元3中第一电连接单元和第二电连接单元之间的电导通状态，来判断第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断。
在电导通测试时，可利用常规的电流检测仪连接于第一电连接单元和第二电连接单元之间后进行测试。
示例性的，第一电连接单元和第二电连接单元，具体可以为金属化测试孔或者测试焊盘。采用金属化测试孔时，可将其通过外层图形或者内层图形与对应孔铜分段的端部电连接；采用测试焊盘时，可将测试焊盘制作于印制电路板外层，并通过外层图形与对应孔铜分段的端部电连接。
步骤104、依据第一通孔的孔铜检测结果，判断第二通孔的相对于第一通孔的偏移方向和/或偏移量。
由于第一通孔和第二通孔，分别按照一钻和背钻加工参数制得，区别在于背钻的钻孔深度与对应的第一通孔/第二通孔的钻孔深度不同，而钻孔深度不影响孔的偏移程度，因此第一通孔和第二通孔的相对偏移情况，可准确反映出一钻和背钻的相对偏移情况。
通常，一钻与背钻为理论同轴设置，因此对应的第一通孔与第二通孔也理论同轴设置。在实际加工过程中，若第一通孔与第二通孔因各种因素影响而发生相对偏移，两者势必会呈现为相交/相切状态，这样会导致第一通孔的在相交/相切位置的孔铜被钻断，因此，根据第一通孔的孔铜状态，可以判断出第二通孔是否相对于第一通孔发生了相对偏移。
进一步的，一方面，由于本发明实施例将第一通孔的孔铜进行了分段处理，并对各个孔铜分段进行单独检测，因此可以识别出孔铜被钻断的大概位置，从而判断出第二通孔的相对于第一通孔的偏移方向。另一方面，根据孔铜被钻断的孔铜分段的数量和位置，结合两个通孔的孔径差值，可以分析出第二通孔的相对于第一通孔的大概偏移量。
需要说明的是，请参阅图5，由于背钻2的孔径大于一钻1的孔径，因此若先按照一钻加工参数制作第一通孔、再按照背钻加工参数制作第二通孔，可能会导致在制作第二通孔时第一通孔的全部孔铜分段被钻断，如图5(1)所示，此时无法判断第二通孔的相对偏移情况。因此，为了避免漏检，可选择先按照背钻加工参数制作第一通孔、再按照一钻加工参数制作第二通孔，如图5(2)所示，此时可以检测出第二通孔的相对偏移情况。
实际上，第一通孔和第二通孔的制作数量可以为多个，且各个第一通孔的理论钻孔孔径呈预设梯度设置，各个第二通孔的理论钻孔孔径相同；根据各个第一通孔的孔铜检测结果，可以判断第二通孔与第一通孔的对准能力。
下面，将详细介绍下上述步骤101中孔壁部分金属化的第一通孔的两种制作方式。
第一种，利用激光选择性去除孔壁沉铜层的方式：
如图6所示，先钻通孔后进行全孔沉铜，再采用激光4清除预设位置的沉铜层，最后进行电镀；其中，预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置。
在激光4清除沉铜层之前，还可在第一通孔的激光入钻面制作保护焊盘，以避免激光4损坏印制电路板的外层基材。
第二种，利用外部塞孔结构实现孔壁选择性沉铜电镀方式：
钻通孔，得到孔壁未金属化的第一通孔；
在第一通孔内塞入多级阻镀件5；
其中，如图7所示，多级阻镀件5包括内管51，内管51的外壁沿内管51周向设有相互断开的至少两段阻镀层分段52，在塞孔状态下各个阻镀层分段52用于与第一通孔的内壁的预设位置贴合，预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置；
对已塞入多级阻镀件5的第一通孔进行沉铜电镀，以在第一通孔的未与阻镀层分段52贴合的内壁表面形成铜层。
该方式中，由于多级阻镀件5在内管51的外壁设置了沿内管51周向间隔设置的多个阻镀层分段52，该阻镀层分段52能够与第一通孔内壁的拟孔铜断开位置贴合，避免第一通孔内壁的拟孔铜断开位置接触沉铜/电镀药水，以实现对该位置的阻镀功能；同时，多级阻镀件5的内管51外壁未设阻镀层分段52的位置与第一通孔内壁之间具有供沉铜/电镀药水流动交换的空隙，因此，该第一通孔内壁的与空隙对应位置能够顺利镀上电镀层。因此在沉铜电镀后，第一通孔的内壁的部分区域形成孔铜、部分区域无法形成孔铜。
在一种可选的实施方式中，内管51为硬性塑胶，指硬度较大的塑胶。由于内管51为硬性塑胶，该硬性塑胶因其硬度较大而使得其具有良好的支撑性能，且在塞孔过程中多级阻镀件5的整体长度能够保持稳定状态，不仅便于将多级阻镀件5快速塞入至第一通孔内，而且可保证多级阻镀件5与第一通孔的对准度，提高塞孔精度。示例性的，硬性塑胶为PC(聚碳酸酯)材质或AS(苯乙烯-丙烯腈共聚物)材质。内管51可以为中空结构，以提高沉铜/药水交换速度。
为实现阻镀效果，各阻镀层分段52可以采用非导电性的塑胶等任意材质制成，只要其不能渗透沉铜/电镀药水以导致沉铜/电镀药水接触至对应位置的通孔内壁即可。
为了提升贴合度，示例性的，各阻镀层分段52具体由热膨胀系数超过预设阈值的材料制成，内管由热膨胀系数低于预设阈值的材料制成；且内管的外侧壁于每段阻镀层分段的轴向两端，分别设有用于阻止阻镀层分段52沿通孔轴向膨胀的阻挡结构，通常情况下在较高温度条件下各阻镀层分段52会出现热膨胀，而内管不会出现热膨胀。基于此，在将多级阻镀件5塞入第一通孔后，可对多级阻镀件5进行加热以使各阻镀层分段52发生沿通孔径向发生热膨胀，从而提升各阻镀层分段52与第一通孔的内壁的贴合度，进一步提升阻镀效果。
又一示例性的，为了提高制作效率，各阻镀层分段52具体可以为干膜层。基于此，为制得多级阻镀件5，可以预先在内管51的整个外侧壁涂覆干膜层，再选择性去除部分区域的干膜层，这样可以简单快速精准的制得具有不同选择性多级阻镀功能的多级阻镀件5。当然，为了确保干膜层与通孔内壁的良好贴合度，可通过调整干膜层的厚度来适配当前尺寸的第一通孔，可选的，干膜层的厚度为100um-500um。
为了进一步提高多级阻镀件5的复用性，多级阻镀件5的表面涂覆有抗电镀油墨层。在浸入沉铜/电镀药水时，该抗电镀油墨层能够避免因多级阻镀件5表面与药水发生化学反应而造成多级阻镀件5受到腐蚀或者形成电镀层实际应用中，若多级阻镀件5可以保留第一通孔内，不进行额外的去除操作，也可以将多级阻镀件5从第一通孔内移除。
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 (10)
1.一种背钻对准度检测方法，其特征在于，包括：
在印制电路板上制作孔壁部分金属化的第一通孔，且所述第一通孔的孔铜沿其通孔周向划分为相互断开的至少两段孔铜分段；
在所述第一通孔的对应位置制作孔壁未金属化的第二通孔；
所述第一通孔和第二通孔，其中之一者按照一钻加工参数制得、另一者按照与一钻对应的背钻加工参数制得，所述一钻加工参数和所述背钻加工参数包括理论钻孔位置、理论钻孔孔径和理论钻孔深度；
判断所述第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断，得到所述第一通孔的孔铜检测结果；
依据所述第一通孔的孔铜检测结果，判断所述第二通孔的相对于所述第一通孔的偏移方向和/或偏移量。
2.根据权利要求1所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，还包括：
在制作所述第二通孔之前，在所述印制电路板上制作与所述孔铜分段一一对应设置的至少两组测试单元；
每组测试单元包括第一电连接单元和第二电连接单元，所述第一电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的一端电连接，所述第二电连接单元与对应孔铜分段在弧长方向上的另一端电连接；
根据各个所述测试单元中第一电连接单元和第二电连接单元之间的电导通状态，来判断所述第一通孔的各个孔铜分段的孔铜是否被钻断。
3.根据权利要求1的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔为按照一钻加工参数制得，所述第二通孔按照与一钻对应的背钻加工参数制得。
4.根据权利要求2所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一电连接单元和所述第二电连接单元，为金属化测试孔或者测试焊盘；
所述金属化测试孔，通过外层图形或者内层图形与对应孔铜分段的端部电连接；
所述测试焊盘制作于印制电路板外层，通过外层图形与对应孔铜分段的端部电连接。
5.根据权利要求1或3所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔的制作数量为多个，且各个所述第一通孔的理论钻孔孔径呈预设梯度设置，各个所述第二通孔的理论钻孔孔径相同；
根据各个第一通孔的所述孔铜检测结果，判断所述第二通孔与所述第一通孔的对准能力。
6.根据权利要求1所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔的孔铜沿其通孔周向均匀划分为相互断开的四段孔铜分段。
7.根据权利要求1所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔的制作方法包括：
先钻通孔后进行全孔沉铜，再采用激光清除预设位置的沉铜层，最后进行电镀；其中，所述预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置。
8.根据权利要求6所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔的制作方法还包括：在激光清除沉铜层之前，在所述第一通孔的激光入钻面制作用于保护印制电路板表面的保护焊盘。
9.根据权利要求1所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述第一通孔的制作方法包括：
钻通孔，得到孔壁未金属化的第一通孔；
在所述第一通孔内塞入多级阻镀件；其中，所述多级阻镀件包括内管，内管的外壁沿内管周向设有相互断开的至少两段阻镀层分段，在塞孔状态下各个阻镀层分段用于与第一通孔的内壁的预设位置贴合，所述预设位置为相邻两段所述孔铜分段之间的断开位置；
对已塞入多级阻镀件的第一通孔进行沉铜电镀，以在第一通孔的未与阻镀层分段贴合的内壁表面形成铜层。
10.根据权利要求9所述的背钻对准度检测方法，其特征在于，所述多级阻镀件的表面涂覆有抗电镀油墨层，所述硬质内管为中空结构。
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