CN115682904A - 一种任意层间介质厚度的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任意层间介质厚度的检测方法，通过使背钻机与需背钻的检测孔之间形成导通回路，从而可利用背钻机上的控制系统检测并得到该回路上的电阻值，在钻头不断下钻钻断板面铜层与孔壁铜层之间的连接时，瞬间阻值会比钻断前大一倍或一倍以上，此时记为基准零点，以此类推，当继续下钻并依次钻断各内层中的导线与检测孔孔铜之间的连接时，瞬间阻值也会比钻断前大一倍或一倍以上，依次记为第二层、第三层的结束点，从而可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度，这样可根据检测得到的介质厚度来设定板上背钻时的背钻深度，实现高精度背钻的目的。

Description

一种任意层间介质厚度的检测方法

技术领域

本发明涉及印制线路板制作技术领域，具体涉及一种任意层间介质厚度的检测方法。

背景技术

随着电子系统的集成度不断提高，电路板越来越集成化和功能化，因此PCB的设计密度也越来越高也就成为必然，而且高速互连的应用也越来越多，对产品的高速信号要求会越来越高，比如5G/6G通信、超算、高性能计算、云计算、大数据等。

由于高频高速产品应用大幅提升，这对高速数字信号完整性提出了新的要求。高速电路的传输线在高频高速情况下，对信号完整性提出了非常高的要求，而信号完整性的控制与实现，与传输线路的阻抗和插损有很强的相关性，当高速速率超过25Gbps时，插损对信号完整性的影响越来越大。高速导通孔处多余的短桩(stub)长短直接影响插损大小，为了获得更好的高速信号完整性，需要控制短桩的长度尽可能小。

为了减小短桩，现有技术是采用背钻工艺，把高速导通孔多余的短桩背钻掉一部分，由于板上的各层间介质厚度都存在公差，当多个层次的介质厚度累加的公差就较大；而且，大尺寸电路板的各个区域的板厚存在较大差异，一般因板厚不同，其板厚极差较大且会超过0.2mm，这对整板背钻精度是有较大影响的，因此需要先确定好板上各个区域处任意层间的介质厚度后才好确定具体的背钻深度控制。

为了提高背钻精度，需要采取分区测板厚进行人工分堆，在背钻时需先进行首件切片来确认各层间介质厚度；在实际生产中，因不好确定板上各处介质厚度的差异，导致很难执行好板厚分堆，且切片为局部切片，仅能看到局部的截面，不能很好的确定各区域处的任意层间的介质厚度，也不能有效区分各区域的板厚差异，而且不能消除板厚公差对背钻深度和背钻短桩的影响，不能实现高精度背钻。

发明内容

本发明针对上述现有的技术缺陷，提供一种可检测任意层间介质厚度的检测方法。

第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种任意层间介质厚度的检测方法，包括以下步骤：

S1、提供一具有若干层内层线路的生产板，其两表面均为铜面，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有至少一个钻孔位，且每一层内层线路上还制作有连通内层线路与钻孔位的导线，所述钻孔位是在后续加工中需要钻孔的位置；

S2、在生产板上钻出导通孔以及在垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔；

S3、而后通过沉铜和电镀使孔金属化，且金属化后的导通孔和检测孔均与生产板的所有线路层连通，以在导通孔与检测孔之间形成多层的并联线路；

S4、再将生产板固定于背钻机的台面上，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，钻头的刃径大于检测孔的孔径，另一根信号线与生产板上的铜面连通；

S5、控制钻头对检测孔进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板与钻头之间通过两根信号线形成一回路，并以此监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

进一步的，步骤S1中，所述钻孔位处制作有外径大于其的焊盘或铜环，所述导线与焊盘或铜环连通；步骤S2中，所述检测孔的孔径小于焊盘的外径或等于铜环的内径，以在检测孔的孔壁上显露出焊盘或铜环。

进一步的，步骤S1中，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有多个钻孔位；步骤S5中，控制钻头对每个钻孔位处的检测孔进行逐一背钻，以此检测得到生产板上各个钻孔位处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

进一步的，步骤S5之后还包括以下步骤：

S6、计算得到所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值。

进一步的，步骤S1中，生产板在长边和/或短边方向上以等分或不等分的方式分为多个部分，且在各个部分处的每一内层中均设有至少一个钻孔位，以此检测得到各个部分每个钻孔位处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

进一步的，步骤S5之后还包括以下步骤：

S6、计算得到各个部分中所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值。

进一步的，步骤S4中，在背钻机上设有可上下移动并与生产板的板面抵接的压脚，信号线通过压脚与生产板的板面铜层连通。

进一步的，步骤S4中，在背钻机上设有可夹持在生产板板面上的夹子，信号线通过夹子与生产板的板面铜层连通。

进一步的，步骤S5中，基准零点到每一结束点的介质厚度s＝v·t-n·h，其中v为钻头的下钻速度，t为基准零点到每一结束点的背钻时间，n为背钻时钻穿的内层线路层数，h为内层线路铜厚。

第二方面，本发明还提供了另一种任意层间介质厚度的检测方法，包括以下步骤：

S10、提供一具有若干层内层线路的生产板，其两表面均为铜面，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有至少一组检测模块，每组检测模块包括两个相邻设置的钻孔位以及连通两个钻孔位的导线，所述钻孔位是在后续加工中需要钻孔的位置；

S20、在生产板上垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔；

S30、而后通过沉铜和电镀使孔金属化，使每组检测模块中的两个检测孔均与各内层中的导线连通，以在每组检测模块的两个检测孔之间形成多层的并联线路；

S40、再将生产板固定于背钻机的台面上，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，钻头的刃径大于检测孔的孔径，另一根信号线与生产板上的铜面连通；

S50、控制钻头逐一对每组检测模块的其中一个检测孔进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板与钻头之间通过两根信号线形成一回路，并以此监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

进一步的，所述生产板为由半固化片将内层芯板和外层铜箔压合为一体的多层板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明方法中，通过使背钻机与需背钻的检测孔之间形成导通回路，从而可利用背钻机上的控制系统检测并得到该回路上的电阻值，在钻头不断下钻钻断板面铜层与孔壁铜层之间的连接时，瞬间阻值会比钻断前大一倍或一倍以上，从而可将这一瞬间的位置记为基准零点，当继续下钻并钻断第二层中的导线与检测孔孔铜之间的连接时，同理钻断时的瞬间阻值会比钻断前大一倍或一倍以上，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度，这样可根据检测得到的介质厚度来设定板上背钻时的背钻深度，实现高精度背钻的目的；同理，在板上的各处位置均设置至少一个检测孔的方式，可检测得到各处的介质厚度，从而可有效区分各区域的板厚差异，一是可实现分区域的背钻，二是可利用各处检测得到的介质厚度来计算均值，再以均值来确定具体的背钻深度，减小生产板背钻时受板厚公差等因素的影响。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为实施例1中在板上电镀后的示意图；

图2为实施例1中将生产板置于背钻机后的示意图；

图3为实施例1中在生产板上的检测孔处进行背钻时的示意图；

图4为实施例2中在板上电镀后的示意图；

图5为实施例2中将生产板置于背钻机后的示意图；

图6为实施例2中在生产板上的检测孔处进行背钻时的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例1

本实施例所示的一种线路板的制作方法，其中包括任意层间介质厚度的检测过程和背钻孔的制作过程，其可实现背钻孔的高精度制作和短桩的高精度控制，以制作十层线路板且背钻孔钻穿七层线路为例，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出四块芯板，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz；根据设计要求，在每一芯板两表面的板边和非线路区域均预留有若干个用于压合后钻孔的位置，该位置称为钻孔位。

(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机在芯板上涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形，且内层线路图形包括外径大于钻孔位的焊盘图形或铜环图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，并在四块芯板的两表面上对应所有钻孔位的位置处均制作出一个焊盘或铜环30，此外该焊盘或铜环通过同一层制作出的导线40与内层线路连通(如图1所示)，利用焊盘或铜环方便后期钻孔位处的孔壁铜层与内层线路连通，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将四块芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，四块芯板上的钻孔位一一对应并上下重合，外层铜箔的厚度优选为0.5oz，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成十层的生产板，该生产板的两表面均为铜面，内部具有八层内层线路，且生产板的一表面为需钻背钻孔的背钻面，即为第一层线路层，另一表面为非背钻面，即为第十层线路层。

在一具体的实施案例中，一般可在芯板的板边和/或非线路区域设置1-100个钻孔位，优选为2-9个，钻孔位一般均匀分布在芯板的各个位置，以方便后期进行背钻检测时可得到板上各个位置从板面至任意层的介质厚度，再通过计算各个位置的介质厚度均值，可尽可能的消除板上各区域的板厚差异以及减小因板厚公差对背钻深度和背钻短桩的影响。

在一具体的实施案例中，为了避免各区域之间的板厚差异较大而不能通过计算得到的介质厚度均值来减小整板在背钻的影响时，可先对生产板进行分区域设计，再在每个区域上设置检测孔和检测得到该区域板面至任一内层的介质厚度和均值，以此作为该区域背钻时的基准值，即整板上进行背钻时各区域的背钻深度可能相同，也可能不相同，会随各区域间的板厚差异进行变化；具体为：生产板在长边和/或短边方向上以等分或不等分的方式分为多个部分，且在每个部分处的任一内层的板边和/或非线路区域均设有1-100个钻孔位，优选为2-9个。

(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工，以此钻出导通内外层线路的导通孔10以及在垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔20，该导通孔通过第七层线路层和导线与焊盘或铜环连通，该检测孔的孔径小于焊盘的外径或与铜环的内径相同，以在检测孔的孔壁上显露出焊盘或铜环30(如图1所示)。

(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm，且金属化后的导通孔和检测孔均与生产板的所有线路层连通，以在导通孔与检测孔之间形成内外多层的并联线路，如图1所示。

(6)全板电镀：以18ASF的电流密度进行全板电镀60min，加厚孔铜和板面铜层的厚度。

(7)介质厚度检测：具体包括以下步骤：

a、如图2所示，先将生产板1固定于背钻机的台面上，其背钻面位于最上侧且作为第一层线路层，非背钻面位于最下侧且作为第十层线路层，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线3，即两根信号线的一端与控制系统2连接，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，即形成电连接，当然其连接关系不能影响钻头的转动，钻头的刃径与背钻孔的设计孔径适配，即钻头的刃径大于检测孔的外径，从而在背钻时可确保去除孔壁铜层，另一根信号线3与生产板1上的铜面连通，即是通过控制系统的传导，使铜面与钻头之间形成导通，但还未进行背钻的初始时未形成回路；该背钻机的控制系统为伺服控制系统。

作为优选的是，在背钻机上设有可上下移动并与生产板1的板面抵接的压脚4，信号线3通过压脚4与生产板1的板面铜层连通，利用压脚的方式方便连接且具有通用性。

在一具体的实施案例中，在背钻机上设有可夹持在生产板板面上的夹子(图中未示出)，信号线通过夹子与生产板的板面铜层连通。

b、如图3所示，控制钻头5对检测孔逐一进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板的检测孔与钻头之间通过两根信号线和生产板上的铜层形成一回路，以此可监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，控制系统记录此时为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

上述中，基准零点到每一结束点的介质厚度s＝v·t-n·h，其中v为钻头的下钻速度，t为基准零点到每一结束点的背钻时间，n为背钻时钻穿的内层线路层数，h为内层线路铜厚；任意相邻两内层间的介质厚度＝基准零点到两个相邻结束点的介质厚度的差值。

上述中，在钻头不断下钻钻断板面铜层与孔壁铜层之间的连接时，相当于板面与背钻的检测孔孔铜之间形成瞬间的开路状态，其电阻近似极大值，但回路因钻头与板面和孔铜接触仍处于连通，这时电阻就不是极大值，且钻头的电阻率一般会大于铜的电阻率，因此钻断时的瞬间阻值会比钻断前大一倍或一倍以上，同理在钻断钻穿层中导线与检测孔孔铜之间的连接时瞬间阻值也会比钻断前大一倍或一倍以上；钻头优选采用钢合金制成。

上述中，背钻机可选择schmoll钻孔机，通过背钻机上的控制系统给钻头背钻时形成的回路提供一恒定电压U，在钻头背钻时，回路上的阻值是不断变化的，因此回路上的电流I也是在不断变化的，而schmoll钻孔机可监测到回路上电流的具体变化，在电压不变的情况下，以此计算出实时的阻值R＝电压U/电流I，进而通过阻值的变化值来确定是否已钻断某层线路层；当然的是，提供的恒定电压U一般为12-24V。

c、在板上所有检测孔均背钻完后，以此得到生产板上各个检测孔处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度，从而确定板上各区域处的介质厚度差异和板厚差异，一是可实现板厚分堆的目的，二是在生产板未分区设计时，可计算得到所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值，再以均值来确定后期的实际背钻深度，可尽量消除各区域处的板厚差异对背钻的影响，三是在生产板进行分区设计时，可计算得到各部分中所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值，再以该部分中计算得到的均值来确定后期的实际背钻深度，以实现分区域并可根据不同的背钻参数进行背钻，彻底消除各区域处的板厚差异对背钻的影响。

(8)背钻：当生产板未分区设计时，以步骤c中计算得到所有检测孔处的外层至第七层的介质厚度的均值加补偿值的方式作为生产板板内背钻孔的实际背钻深度进行背钻，即按得到的实际背钻深度对生产板上需背钻的导通孔进行背钻；同理，当生产板进行分区设计时，以计算得到的各部分中所有检测孔处的外层至第七层的介质厚度的均值加补偿值的方式作为该部分中板内背钻孔的实际背钻深度进行背钻，即按得到的实际背钻深度对各部分中需背钻的导通孔进行背钻；其中，补偿值不大于第七层与第八层之间介质厚度的50％，即背钻时在钻穿第七层线路层后再继续下钻不超过下层介质厚度的一半，以此尽量去除钻穿层与非钻穿层之间的残桩长度。

作为优选的是，补偿值除了按上述的百分比计算方式外，还可根据背钻机的精度、钻穿层与非钻穿层之间介质厚度的公差以及基于线路连接性能可靠性短桩(stub)的最低长度值计算得到；例如，检测得到整板或某部分第七层与第八层之间介质厚度均值为0.14mm，背钻机的精度为±0.025mm,短桩的长度应≥0.05mm，补偿值＝0.14-0.025-0.05＝0.065mm，这样在背钻后短桩(stub)的长度控制在0.05-0.13mm之间，能够在高速传输速率超过50Gbps情况下满足背钻短桩stub尽可能小的需求。

作为优选的是，因板面铜层至第七层的介质厚度是不包括各层铜厚的，为了避免背钻时受铜厚的影响，因此实际背钻深度还可再加上所钻穿的各层的铜厚。

(9)制作外层线路(正片工艺)：外层图形转移，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形；外层图形电镀，然后在生产板上分别镀铜和镀锡，根据要求的完成铜厚设定电镀参数，镀铜是以1.8ASD的电流密度全板电镀60min，镀锡是以1.2ASD的电流密度电镀10min，锡厚3～5μm；然后再依次退膜、蚀刻和退锡，在生产板上蚀刻出外层线路，外层线路铜厚大于或等于70μm；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷。

(10)阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用；阻焊层的制作过程包括以下步骤：

(11)表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(12)电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(13)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。

(14)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(15)FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(16)包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

实施例2

本实施例所示的一种线路板的制作方法，其中包括任意层间介质厚度的检测过程和背钻孔的制作过程，其可实现背钻孔的高精度制作和短桩的高精度控制，以制作十层线路板且背钻孔钻穿七层线路为例，依次包括以下处理工序：

(1)开料：按拼板尺寸520mm×620mm开出四块芯板，芯板的厚度为0.5mm，芯板两表面的铜层厚度均为0.5oz；根据设计要求，在四块芯板两表面的板边和非线路区域均预留有若干组检测模块，每组检测模块包括两个相邻设置的钻孔位以及连通两个钻孔位的导线，所述钻孔位是在压合后需要钻孔的位置。

(2)内层线路制作(负片工艺)：内层图形转移，用垂直涂布机在芯板上涂布感光膜，感光膜的膜厚控制8μm，采用全自动曝光机，以5-6格曝光尺(21格曝光尺)完成内层线路曝光,经显影后形成内层线路图形，且内层线路图形包括外径大于钻孔位的焊盘图形或铜环图形；内层蚀刻，将曝光显影后的芯板蚀刻出内层线路，并在四块芯板的两表面上对应所有钻孔位的位置处均制作出一个焊盘或铜环30，此外每组检测模块中的两个焊盘或铜环通过同一层制作出的导线40连通(如图4所示)，利用焊盘或铜环方便后期同组检测模块两个钻孔位处的孔壁铜层相连通，内层线宽量测为3mil；内层AOI，然后检查内层线路的开短路、线路缺口、线路针孔等缺陷,有缺陷报废处理，无缺陷的产品出到下一流程。

(3)压合：棕化速度按照底铜铜厚棕化，将四块芯板、半固化片、外层铜箔按要求依次叠合，四块芯板上的钻孔位一一对应并上下重合，外层铜箔的厚度优选为0.5oz，然后根据板料Tg选用适当的层压条件将叠合板进行压合，形成十层的生产板，该生产板的两表面均为铜面，内部具有八层内层线路，且生产板的一表面为需钻背钻孔的背钻面，即为第一层线路层，另一表面为非背钻面，即为第十层线路层。

在一具体的实施案例中，一般可在芯板的板边和/或非线路区域设置1-100组检测模块，优选为2-9组，检测模块一般均匀分布在芯板的各个位置，以方便后期进行背钻检测时可得到板上各个位置从板面至任意层的介质厚度，再通过计算各个位置的介质厚度均值，可尽可能的消除板上各区域的板厚差异以及减小因板厚公差对背钻深度和背钻短桩的影响。

在一具体的实施案例中，为了避免各区域之间的板厚差异较大而不能通过计算得到的介质厚度均值来减小整板在背钻的影响时，可先对生产板进行分区域设计，再在每个区域上设置检测模块和计算该区域的介质厚度均值，以此作为该区域的背钻深度的基准值，即整板上进行背钻时各区域的背钻深度可能相同，也可能不相同，会随各区域间的板厚差异进行变化；具体为：生产板在长边和/或短边方向上以等分或不等分的方式分为多个部分，且在每个部分处的任一内层的板边和/或非线路区域均设有1-100组检测模块，优选为2-9组。

(4)钻孔：根据现有的钻孔技术，按照设计要求在生产板上进行钻孔加工，以此钻出板内用于导通内外层线路的通孔以及在垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔20(如图4所示)，该检测孔的孔径小于焊盘的外径或与铜环的内径相同，以在检测孔的孔壁上显露出焊盘或铜环，同一组检测模块中的一个检测孔作为后期进行背钻检测的孔，另一个作为回路的导通孔使用。

(5)沉铜：利用化学镀铜的方法在板面和孔壁沉上一层薄铜，背光测试10级，孔中的沉铜厚度为0.5μm，金属化后的检测孔之间除了在板面上形成连通外，同组检测模块中的两个检测孔还在任一内层线路层处形成连通，以在两孔之间形成内外多层的并联线路，如图5所示。

(6)全板电镀：以18ASF的电流密度进行全板电镀60min，加厚孔铜和板面铜层的厚度。

(7)介质厚度检测：具体包括以下步骤：

a、如图5所示，先将生产板1固定于背钻机的台面上，其背钻面位于最上侧且作为第一层线路层，非背钻面位于最下侧且作为第十层线路层，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线3，即两根信号线的一端与控制系统2连接，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，即形成电连接，当然其连接关系不能影响钻头的转动，钻头的刃径与背钻孔的设计孔径适配，即钻头的刃径大于检测孔的外径，从而在背钻时可确保去除孔壁铜层，另一根信号线3与生产板1上的铜面连通，即是通过控制系统的传导，使铜面与钻头之间形成导通，但还未进行背钻的初始时未形成回路；该背钻机的控制系统为伺服控制系统。

作为优选的是，在背钻机上设有可上下移动并与生产板1的板面抵接的压脚4，信号线3通过压脚4与生产板1的板面铜层连通，利用压脚的方式方便连接且具有通用性。

在一具体的实施案例中，在背钻机上设有可夹持在生产板板面上的夹子(图中未示出)，信号线通过夹子与生产板的板面铜层连通。

b、如图6所示，控制钻头5对每组检测模块的其中一个检测孔进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板的检测孔与钻头之间通过两根信号线和生产板上的铜层形成一回路，以此监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，控制系统记录此时为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

上述中，基准零点到每一结束点的介质厚度s＝v·t-n·h，其中v为钻头的下钻速度，t为基准零点到每一结束点的背钻时间，n为背钻时钻穿的内层线路层数，h为内层线路铜厚；任意相邻两内层间的介质厚度＝基准零点到两个相邻结束点的介质厚度的差值。

c、在板上所有检测模块的其中一个检测孔均背钻完后，以此得到生产板上各个检测模块处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度，从而确定板上各区域处的介质厚度差异和板厚差异，一是可实现板厚分堆的目的，二是在生产板未分区设计时，可计算得到所有检测模块处的外层至同一内层的介质厚度的均值，再以均值来确定后期的实际背钻深度，可尽量消除各区域处的板厚差异对背钻的影响，三是在生产板进行分区设计时，可计算得到各部分中所有检测模块处的外层至同一内层的介质厚度的均值，再以该部分中计算得到的均值来确定后期的实际背钻深度，以实现分区域并可根据不同的背钻参数进行背钻，彻底消除各区域处的板厚差异对背钻的影响

(8)背钻：当生产板未分区设计时，以步骤c中计算得到所有检测模块处的外层至第七层的介质厚度的均值加补偿值的方式作为生产板板内背钻孔的实际背钻深度进行背钻，即按得到的实际背钻深度对生产板上需背钻的导通孔进行背钻；同理，当生产板进行分区设计时，以计算得到的各部分中所有检测孔处的外层至第七层的介质厚度的均值加补偿值的方式作为该部分中板内背钻孔的实际背钻深度进行背钻，即按得到的实际背钻深度对各部分中需背钻的导通孔进行背钻；其中，补偿值不大于第七层与第八层之间介质厚度的50％，即背钻时在钻穿第七层线路层后再继续下钻不超过下层介质厚度的一半，以此尽量去除钻穿层与非钻穿层之间的残桩长度。

作为优选的是，补偿值除了按上述的百分比计算方式外，还可根据背钻机的精度、第七层与第八层之间的介质厚度以及基于线路连接性能可靠性短桩(stub)的最低长度值计算得到；例如，检测得到整板或某部分第七层与第八层之间介质厚度均值为0.14mm，背钻机的精度为±0.025mm,短桩的长度应≥0.05mm，补偿值＝0.14-0.025-0.05＝0.065mm，这样在背钻后短桩(stub)的长度控制在0.05-0.13mm之间，能够在高速传输速率超过50Gbps情况下满足背钻短桩stub尽可能小的需求。

作为优选的是，因板面铜层至第七层的介质厚度是不包括各层铜厚的，为了避免背钻时受铜厚的影响，因此实际背钻深度还可再加上所钻穿的各层的铜厚。

(9)制作外层线路(正片工艺)：外层图形转移，采用全自动曝光机和正片线路菲林，以5～7格曝光尺(21格曝光尺)完成外层线路曝光，经显影，在生产板上形成外层线路图形；外层图形电镀，然后在生产板上分别镀铜和镀锡，根据要求的完成铜厚设定电镀参数，镀铜是以1.8ASD的电流密度全板电镀60min，镀锡是以1.2ASD的电流密度电镀10min，锡厚3～5μm；然后再依次退膜、蚀刻和退锡，在生产板上蚀刻出外层线路，外层线路铜厚大于或等于70μm；外层AOI，使用自动光学检测系统，通过与CAM资料的对比，检测外层线路是否有开路、缺口、蚀刻不净、短路等缺陷。

(10)阻焊、丝印字符：在生产板的表面丝印阻焊油墨后，并依次经过预固化、曝光、显影和热固化处理，使阻焊油墨固化成阻焊层；具体为，在TOP面阻焊油墨，TOP面字符添加"UL标记"，从而在不需焊接的线路和基材上，涂覆一层防止焊接时线路间产生桥接、提供永久性的电气环境和抗化学腐蚀的保护层，同时起美化外观的作用；阻焊层的制作过程包括以下步骤：

(11)表面处理(沉镍金)：阻焊开窗位的焊盘铜面通化学原理，均匀沉积一定要求厚度的镍层和金层，镍层厚度为：3-5μm；金层厚度为：0.05-0.1μm。

(12)电测试：测试成品板的电气导通性能，此板使用测试方法为：飞针测试。

(13)成型：根据现有技术并按设计要求锣外形，外型公差+/-0.05mm，制得线路板。

(14)FQC：根据客户验收标准及我司检验标准，对线路板外观进行检查，如有缺陷及时修理，保证为客户提供优良的品质控制。

(15)FQA：再次抽测线路板的外观、孔铜厚度、介质层厚度、绿油厚度、内层铜厚等是否符合客户的要求。

(16)包装：按照客户要求的包装方式以及包装数量，对线路板进行密封包装，并放干燥剂及湿度卡，然后出货。

上述图1至图6中，线路板上加粗的线条即为铜层。

上述两实施例中用于检测层间介质厚度的方法除了可应用于高精度背钻外，还可应用于高精度阻抗设计，可在阻抗线经过的区域处设计检测孔或检测模块，以检测得到阻抗线处的层间介质厚度是否满足设计要求，从而可根据结果来确定是否调整压合时阻抗线处的层间介质厚度设计，大幅降低介质厚度不准确造成的阻抗设计精度降低。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供一具有若干层内层线路的生产板，其两表面均为铜面，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有至少一个钻孔位，且每一层内层线路上还制作有连通内层线路与钻孔位的导线，所述钻孔位是在后续加工中需要钻孔的位置；

S2、在生产板上钻出导通孔以及在垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔；

S3、而后通过沉铜和电镀使孔金属化，且金属化后的导通孔和检测孔均与生产板的所有线路层连通，以在导通孔与检测孔之间形成多层的并联线路；

S4、再将生产板固定于背钻机的台面上，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，钻头的刃径大于检测孔的孔径，另一根信号线与生产板上的铜面连通；

S5、控制钻头对检测孔进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板与钻头之间通过两根信号线形成一回路，并以此监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

2.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述钻孔位处制作有外径大于其的焊盘或铜环，所述导线与焊盘或铜环连通；步骤S2中，所述检测孔的孔径小于焊盘的外径或等于铜环的内径，以在检测孔的孔壁上显露出焊盘或铜环。

3.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S1中，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有多个钻孔位；步骤S5中，控制钻头对每个钻孔位处的检测孔进行逐一背钻，以此检测得到生产板上各个钻孔位处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

4.根据权利要求3所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S5之后还包括以下步骤：

S6、计算得到所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值。

5.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S1中，生产板在长边和/或短边方向上以等分或不等分的方式分为多个部分，且在各个部分处的每一内层中均设有至少一个钻孔位，以此检测得到各个部分每个钻孔位处的外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

6.根据权利要求5所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S5之后还包括以下步骤：

S6、计算得到各个部分中所有检测孔处的外层至同一内层的介质厚度的均值。

7.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S4中，在背钻机上设有可上下移动并与生产板的板面抵接的压脚，信号线通过压脚与生产板的板面铜层连通。

8.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S4中，在背钻机上设有可夹持在生产板板面上的夹子，信号线通过夹子与生产板的板面铜层连通。

9.根据权利要求1所述的任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，步骤S5中，基准零点到每一结束点的介质厚度s＝v·t-n·h，其中v为钻头的下钻速度，t为基准零点到每一结束点的背钻时间，n为背钻时钻穿的内层线路层数，h为内层线路铜厚。

10.一种任意层间介质厚度的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、提供一具有若干层内层线路的生产板，其两表面均为铜面，在生产板上每一层内层线路的板边和/或非线路区域设有至少一组检测模块，每组检测模块包括两个相邻设置的钻孔位以及连通两个钻孔位的导线，所述钻孔位是在后续加工中需要钻孔的位置；

S20、在生产板上垂直于每一钻孔位的位置处均钻出检测孔；

S30、而后通过沉铜和电镀使孔金属化，使每组检测模块中的两个检测孔均与各内层中的导线连通，以在每组检测模块的两个检测孔之间形成多层的并联线路；

S40、再将生产板固定于背钻机的台面上，在背钻机上引出两根分别连通至其控制系统上的信号线，且其中一根信号线的另一端与背钻机上的钻头连通，钻头的刃径大于检测孔的孔径，另一根信号线与生产板上的铜面连通；

S50、控制钻头逐一对每组检测模块的其中一个检测孔进行背钻，当钻头接触到板面时，生产板与钻头之间通过两根信号线形成一回路，并以此监测钻头背钻时的电阻值变化，当钻头继续下钻并第一次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为基准零点，当钻头继续下钻直至第二次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第二层的结束点，可得到外层至第二层的介质厚度，当钻头继续下钻直至第三次监测到电阻值瞬间变大一倍或一倍以上时，记为第三层的结束点，可得到外层至第三层的介质厚度以及第二层至第三层的介质厚度，以此类推，钻头继续下钻过程中可依次得到外层至任一内层的介质厚度以及任意相邻两内层间的介质厚度。

Images