CN117274254B

CN117274254B - 一种pcb板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法

Info

Publication number: CN117274254B
Application number: CN202311549514.8A
Authority: CN
Inventors: 黄欣; 钟根带; 黎钦源
Original assignee: Guangzhou Guanghe Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Guanghe Technology Co Ltd
Priority date: 2023-11-21
Filing date: 2023-11-21
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2043-11-21
Also published as: CN117274254A

Abstract

本发明涉及PCB板技术领域，具体涉及一种PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法。该方法包括：步骤一：采用X射线获取待测背钻孔的切面图像；步骤二：在切面图像上以背钻孔的入钻面所在表层为基准层，根据目标层的层别及位于目标层与基准层之间的各层理论厚度计算目标层的理论深度，从而初定位目标层；步骤三：以目标层的理论深度为基准，根据目标层的实际偏差范围搜索灰度值突变的层别，并确定为实际目标层；步骤四：在切面图像上识别残桩尖部的尖端L_尖端，并测得残桩尖部的尖端L_尖端与目标层之间的距离获得残桩长度L_残桩，该PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法能够较好地判断深度和判断缺陷。

Description

一种PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法

技术领域

本发明涉及PCB板技术领域，具体涉及一种PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法。

背景技术

多层印制板上通过金属化后的通孔实现层间的信号传输，对于指定层间的信号导通，常通过背钻加工工艺去除通孔的孔壁金属，以针对性切断不需要连接或传输的层间。该加工工艺即利用比通孔直径更大的钻头在原有通孔位置进行控深钻削，去除连接非指定层间的孔壁金属（孔壁铜），使得残留的孔壁金属实现局部层间的电路导通，从而避免高速信号传输的反射、散射和延迟，造成信号“失真”。

目前背钻孔质量的检测主要通过制作背钻孔切片获取半孔截面，先确定目标层的位置，再定位残桩的尖端位置，最后测量获得残桩的实际长度，并与目标残桩长度进行对比，若误差在合理范围内则视为合格。这种磨切片的测量方式需要进行人工打磨和测量，在处理层数较多的多层印制板时，人工数层会存在错漏的可能性，进而导致目标层定位错误，影响到残桩长度测量的结果。

综上所述，亟需一种新的检测方法，既能实现残桩长度的无损检测，又能精确定位目标层以提高检测结果的精确性。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法，该PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法能够计算得到背钻孔深度D_孔深、残桩铜柱长度L_残桩和目标层至表层铜层距离H_目标层，从而根据上述值判定背钻孔的缺陷情况。

为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

提供一种PCB板背钻孔质量无损检测方法，包括以下步骤：

步骤一：采用X射线获取待测背钻孔的切面图像；

步骤二：在切面图像上以背钻孔的入钻面所在表层为基准层，根据目标层的层别及位于目标层与基准层之间的各层理论厚度计算目标层的理论深度，从而初定位目标层；

步骤三：以目标层的理论深度为基准，根据目标层的实际偏差范围搜索灰度值突变的层别，并确定为实际目标层；

步骤四：在切面图像上识别残桩尖部的尖端L_尖端，并测得残桩尖部的尖端L_尖端与目标层之间的距离获得残桩长度L_残桩。

在一些实施方式中，所述步骤三中获得的实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，测得实际目标层铜层铜厚Cu_Lm，残桩长度L_残桩=|L_尖端-L_{m_ct}|-0.5Cu_Lm。

在一些实施方式中，所述目标层的中部位置L_{m_ct}是通过目标层的理论深度*(1±0.08)计算获得。

本发明一种PCB板背钻孔质量无损检测方法的有益效果：

本发明的PCB板背钻孔质量无损检测方法，通过X射线获取待测背钻孔的切面图像，根据切面图像以背钻孔的入钻面所在表层为基准层，根据目标层的层别及位于目标层与基准层之间的各层理论厚度计算目标层的理论深度，从而初定位目标层，然后在切面图像上识别残桩尖部的尖端L_尖端，并测得残桩尖部的尖端L_尖端与目标层之间的距离获得残桩长度L_残桩，其中，各理论厚度则为处于目标层与基准层之间的板层的理论厚度，本无损检测方法结合叠层结构即可精确检测和识别目标层，具有检测速度快和便捷的优点。

为实现上述目的之二，本发明提供以下技术方案：

提供一种PCB板背钻孔缺陷判定方法，结合上述的PCB板背钻孔质量无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据多层印制板的加工要求，设定残桩长度的最大阈值A和最小阈值B；

步骤二：判定残桩长度L_残桩是否在（B，A）之内；

步骤三：测得残桩尖部的尖端与基准层之间的距离为钻深D_孔深，测得实际目标层至基准层的距离H_目标层，计算获得钻深阈值D_阈值为（H_目标层-A，H_目标层-B），再判定钻深D_孔深是否在（H_目标层-A，H_目标层-B）内；

步骤四：

若步骤三中L_残桩在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深也在（H_目标层-A，H_目标层-B）内，判定为合格；

若步骤三中L_残桩不在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深也不在（H_目标层-A，H_目标层-B）内，择判定为不合格，并根据L_残桩大于A或小于B及D_孔深大于H_目标层-B或小于H_目标层-A的情况确定缺陷类型为背钻深度过大或过浅；

若步骤三中L_残桩在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深不在（H_目标层-A ，H_目标层-B）内，则判定为不合格，则缺陷原因为目标层定位错误或入钻面错误；

若步骤三中L_残桩不在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深在（H_目标层-A ，H_目标层-B）内，则判定为不合格，缺陷原因为钻偏。

在一些实施方式中，测得所述基准层的厚度Cu_top，获得的基准层测量基准点为其中部位置L_{top_ct；}背钻孔深度D_孔深=|L_{top_ct}-L_尖端|+Cu_top*0.5。

在一些实施方式中，测得实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，实际目标层至基准层的距离H_目标层=|L_{top_ct}-L_{m_ct}|+ Cu_top*0.5- Cu_Lm*0.5。

在一些实施方式中，当所述PCB的上表面和下表面分别背钻时，同时对上、下表面的PCB板背钻孔进行检测。

本发明一种PCB板背钻孔缺陷判定方法的有益效果：

本发明的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其通过获得的残桩长度L_残桩、残桩尖部的尖端与基准层之间的距离为钻深D_孔深，将D_孔深通过比较阈值，从而判断PCB背钻孔是否存在缺陷，并且能精确判定具体缺陷类型，确定背钻孔具体的缺陷类型。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的PCB板背钻孔质量无损检测与缺陷判定方法的各位置标识图示。

图2是本发明具体实施方式的PCB板双面背钻的结构示意图。

图3是本发明具体实施方式的PCB板背钻前的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式的PCB板单面背钻的合格背钻结构示意图。

图5是本发明具体实施方式的PCB板单面背钻的背钻孔位置钻偏结构示意图。

图6是本发明具体实施方式的PCB板单面背钻的背钻深度过大的结构示意图。

图7是本发明具体实施方式的PCB板单面背钻的背钻深度过小的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1~3，本实施例公开了一种PCB板背钻孔质量无损检测方法，包括以下步骤：

步骤一：采用X射线获取待测背钻孔的切面图像；

根据X射线技术检测待检测背钻孔，重建待检测背钻孔图像切面的灰度值突变位置，确定背钻孔内壁上的残桩铜柱的残桩尖部，记录所述残桩尖部的尖端位置L_尖端；

即，确定目标层并记录所述目标层所在的层数，确定目标层与所述表层铜层之间的板层数量并记录各板层的理论厚度，计算各板层理论厚度总和，得到目标层距离所述表层铜层的理论距离，进一步地，为更准确地确定目标层的厚度，所述目标层的理论距离*(1±0.08)为所述目标层铜层中部位置L_{m_ct}。

示例性地，结合下述表1进行说明，其中，表1是各板层的理论厚度图表。

表1

若目标层为第5层，第1~第5层的板层以及对应的厚度分别为0.6、2.86、1.2、4和1.2，因此计算出第5层的目标层至表层铜的厚度总和为：0.6+2.86+1.2+4+1.2=9.86，因此，目标层距离所述表层铜层的理论距离且该距离为所述目标层的中部位置L_{m_ct}=9.86。

本实施例中，所述步骤三中获得的实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，测得实际目标层铜层铜厚Cu_Lm，残桩长度L_残桩=|L_尖端-L_{m_ct}|-0.5Cu_Lm。

公式L_残桩=|L_尖端-L_{m_ct}|-Cu_Lm的工作原理是：L_尖端与L_{m_ct}之差为目标层至残桩尖端之间的残桩长度距离，再减去铜层厚度则为对应的残桩长度。

本实施例中，所述目标层的中部位置L_{m_ct}是通过目标层的理论深度*(1±0.08)计算获得，这样能更准确地确定目标层的厚度。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例公开了PCB板背钻孔缺陷判定方法，根据背钻孔深度D_孔深、残桩铜柱长度L_残桩和目标层至表层铜层距离H_目标层，判定背钻孔的缺陷情况，包括以下步骤：

步骤二：判定残桩长度L_残桩是否在（B，A）之内；

请参阅图4~图7，为判断残桩铜柱长度是否合格，本实施例公开了设定残桩长度的最大阈值为A，最小阈值为B，当B≤L_残桩≤A，则残桩铜柱长度合格，否则不合格。

具体地，当残桩铜柱长度L_残桩大于等于最小阈值和小于等于最大阈值时，残桩铜柱长度L_残桩在合适范围内，可以确定为合格。

进一步地，若所有L_残桩＜B，则判定背钻孔深度过大，若所有L_残桩＞A，则判定背钻孔深度不足；

若一侧的L_残桩＞A，另一侧的L_残桩＜B，则判定背钻孔存在钻偏的问题。

由于残桩铜柱长度越大，背钻孔孔深越小，因此，以设定的残桩铜柱长度阈值作为参照来确定背钻孔深D_孔深是否合格。

若L_残桩＜B且D_孔深＞H-A，则背钻孔深过大，若L_残桩＞A且D_孔深＜H-B，则背钻孔深过小，通过残桩铜柱长度和背钻孔深度两个参数来确定背钻孔深，避免紧通过一个参数确定不够准确的问题。

步骤四：

由于检测出背钻孔深度D_孔深、残桩铜柱长度L_残桩和目标层至表层铜层距离H_目标层，因此能根据这些数值判断出背钻孔深度是否过大或过小。

请参阅图2，实际生产中，当所述PCB的上表面和下表面分别背钻时，同时对上、下表面的PCB板背钻孔进行检测，即分别检测上、下表面上的背钻孔即可。

上述方法基于三维x-ray无损检测技术，通过识别、计算背钻孔不同的关键数据，自动输出不同背钻孔加工质量及缺陷结果，解决现有无损检测方法对于位置钻偏、背钻深度过大、背钻深度不足等缺陷无法检测和判定的问题，并针对不同缺陷的判定方法输出判定结果。

上述检测方法能实现±15µm以内的无损检测精度。

本实施例中，测得所述基准层的厚度Cu_top，获得的基准层测量基准点为其中部位置L_{top_ct}；背钻孔深度D_孔深=|L_{top_ct}-L_尖端|+Cu_top*0.5。本实施例中，测得所述基准层的厚度Cu_top，获得的基准层测量基准点为其中部位置L_{top_ct}；背钻孔深度D_孔深=|L_{top_ct}-L_尖端|+Cu_top*0.5。

沿着所述残桩尖部的尖端指出方向识别整层灰度值最大的位置并记录该位置，该位置为电路板背钻孔钻入面方向的顶部表层铜层中部位置L_{top_ct}；

即，通过残桩尖部的尖端指出方向则是板层的顶部表层铜层中部位置，该顶部位置为L_{top_ct}，

本实施例中，测得实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，实际目标层_{op_ct}与目标层位置L_{m_ct}之间的距离，加上顶部表层铜的厚度，减去目标层铜层的厚度。

公式H_目标层=|L_{top_ct}-L_{m_ct}|+ Cu_top*0.5- Cu_Lm*0.5的原理：顶部位置L_{top_ct}与目标层位置L_{m_ct}之间的距离，加上顶部表层铜的厚度，减去目标层铜层的厚度。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

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

1.一种PCB板背钻孔缺陷判定方法，包括以下步骤：

步骤一：采用X射线获取待测背钻孔的切面图像；

步骤四：在切面图像上识别残桩尖部的尖端L_尖端，并测得残桩尖部的尖端L_尖端与目标层之间的距离获得残桩长度L_残桩；

步骤五：根据多层印制板的加工要求，设定残桩长度的最大阈值A和最小阈值B；

步骤六：判定残桩长度L_残桩是否在（B，A）之内；

步骤七：测得残桩尖部的尖端与基准层之间的距离为钻深D_孔深，测得实际目标层至基准层的距离H_目标层，计算获得钻深阈值D_阈值为（H_目标层-A，H_目标层-B），再判定钻深D_孔深是否在（H_目标层-A，H_目标层-B）内；

步骤八：

若步骤七中L_残桩在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深也在（H_目标层-A，H_目标层-B）内，判定为合格；

若步骤七中L_残桩不在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深也不在（H_目标层-A，H_目标层-B）内，择判定为不合格，并根据L_残桩大于A或小于B及D_孔深大于H_目标层-B或小于H_目标层-A的情况确定缺陷类型为背钻深度过大或过浅；

若步骤七中L_残桩在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深不在（H_目标层-A ，H_目标层-B）内，则判定为不合格，则缺陷原因为目标层定位错误或入钻面错误；

若步骤七中L_残桩不在（B，A）之内，且步骤四中钻深D_孔深在（H_目标层-A ，H_目标层-B）内，则判定为不合格，缺陷原因为钻偏。

2.根据权利要求1所述的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其特征在于，测得所述基准层的厚度Cu_top，获得的基准层测量基准点为其中部位置L_{top_ct；}背钻孔深度D_孔深=|L_{top_ct}-L_尖端|+Cu_top*0.5。

3.根据权利要求2所述的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其特征在于，测得实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，实际目标层至基准层的距离H_目标层=|L_{top_ct}-L_{m_ct}|+ Cu_top*0.5-Cu_Lm*0.5。

4.根据权利要求1所述的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其特征在于，当所述PCB的上表面和下表面分别背钻时，同时对上、下表面的PCB板背钻孔进行检测。

5.根据权利要求1所述的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其特征在于，所述步骤三中获得的实际目标层测量基准点为其中部位置L_{m_ct}，测得实际目标层铜层铜厚Cu_Lm，残桩长度L_残桩=|L_尖端-L_{m_ct}|-0.5Cu_Lm。

6.根据权利要求5所述的PCB板背钻孔缺陷判定方法，其特征在于，所述目标层的中部位置L_{m_ct}是通过目标层的理论深度*(1±0.08)计算获得。