CN219512131U - 一种钻孔缺陷检测能力的验证板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钻孔缺陷检测能力的验证板，包括基板及在基板上阵列排布的多个测试片，每个测试片包括多组孔径不同的孔，每个孔的外围设有金属孔环，所述孔包括正常孔和缺陷孔，所述缺陷孔数量少于正常孔，分布于不同的测试片上。本实用新型通过在基板上设置了多个设有多种孔径、多种不同种类的镭射钻孔缺陷的测试片，拓宽了验证板可验证的镭射钻孔的孔径范围及缺陷类型；并且通过在外层金属层上应打孔的对应位点保留金属孔环，令缺陷孔更易成像识别，提高了验证板的验证效率和验证能力。

Description

一种钻孔缺陷检测能力的验证板

技术领域

本实用新型涉及PCB制造领域，更具体地，涉及一种钻孔缺陷检测能力的验证板。

背景技术

PCB(Printed Circuit Board)又名印刷电路板，是重要的电子部件，是支撑电子元器件及实现电气互连的载体。随着集成电路的迅速发展及广泛应用，电子设备的种类及应用迅速发展，电子产品也更加智能化、小型化，与之匹配的，PCB的品类也不断更新，对PCB板的精密度和可靠性的要求也越来越高，其中，对PCB可靠性影响最大的就是内层线路的制作质量及联通质量。当前PCB的生产流程通常包括内层线路制作、压合、孔制作、沉金等重要工序，其中，在PCB生产中的内层线路制作及孔制作工序后还会包括对制作板的质量检查工序，质量检查工序通常包括目视检查程序及采用自动光学检测设备(Automatic OpticInspection，AOI)的检查程序，AOI设备的检测原理为：通过高清CCD摄像头自动扫描采集PCB板的图像，并将PCB板所成图像上的检测点数据与数据库中的合格参数进行比较，从而检测出PCB板上的缺陷。AOI设备在检测速度、准确性、重复性、可靠性等方面具有无可替代的优势，特别是随着PCB的精密度越高，PCB上设置的镭射孔越来越多且越来越密集时，靠人工目视检查镭射钻孔缺陷已经无法满足PCB的品质要求，使用AOI对镭射钻孔缺陷进行检测可以快速高效的对PCB上开设的镭射孔的质量做全面检测。

但AOI设备作为PCB生产流程中重要的质量控制设备，需要定期验证其检测能力以防止漏检影响成品良率或令报废品流入到客户端。为了校验AOI设备对镭射钻孔缺陷的检测性能，需要设计带有各类镭射钻孔缺陷的验证板通过AOI设备，检验其对各类镭射钻孔缺陷的检验精度是否在满意范围内，因此，验证板上应包含人为设置的镭射钻孔缺陷，为了提高验证板的验证能力及验证效率，其上设置的镭射钻孔缺陷应尽可能还原实际生产过程中的缺陷状态，同时其上设置的镭射钻孔缺陷的种类也应尽可能囊括实际生产过程中易出现的缺陷种类。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种适用于AOI设备对于镭射钻孔缺陷检测能力验证的、验证能力强、验证效率高的验证板。

本技术方案提供一种镭射钻孔缺陷检测能力的验证板，包括基板及在基板上阵列排布的多个测试片，每个测试片包括多组孔径不同的孔，每个孔的外围设有金属孔环，其特征在于，所述孔包括正常孔和缺陷孔，所述缺陷孔数量少于正常孔，分布于不同的测试片上；进一步地，所述缺陷孔的数量占孔总数的比例不超过1％。

在本技术方案中，基板应为镭射钻孔工序前的制作板，基板上包括阵列排布的多个测试片，用于在基板上形成易于定位及成像的镭射钻孔区域；每个测试片上包括多组孔径不同的孔，拓宽了验证板可验证的孔径范围，提高了验证板的验证能力；同时，在每个孔的外围设置了金属孔环，增强了镭射钻孔成像的对比度，提高了镭射孔在AOI设备中的成像精度，同时，也便于各类缺陷孔的设计与成像，提升了验证板的可靠性、增强了验证板的验证效果。同时，保证每张测试片上的孔包括正常孔和缺陷孔，以形成穿过外层金属层及中间层、恰好到达内层金属层时的盲孔为标准孔，正常制作在所设计的钻孔位点处、且孔形态正常的标准孔为正常孔，未正常制作在所设计的钻孔位点处或形态不良的为缺陷孔，在测试片上设置了镭射钻孔的自体对照，提高了验证板验证能力的可信度。进一步地，验证板上所设置的缺陷孔的数量少于正常孔，模拟了实际生产过程中的镭射钻孔缺陷发生的概率，提高了AOI设备检验镭射钻孔缺陷的难度；令缺陷孔分布在不同的测试片上，避免了缺陷孔之间相互干扰，提高了验证板的验证精度。优选地，令板面上缺陷孔的数量占孔总数的比例不超过1％，尽可能还原实际生产过程中的镭射钻孔缺陷发生的概率，提高了AOI设备检验镭射钻孔缺陷的精度。

进一步地，每个测试片包括2-5组孔径不同的孔，每组包括6-15个孔，所述孔的孔径在4-14mil之间，不同组的孔孔径差在1-3mil之间；所述基板的尺寸在(20-30)inch×(15-22)inch之间，阵列排布的测试片数量在(25-35)×(10-20)之间。

优选地，在每个测试片上设置孔径不同的孔，可以结合不同孔径及不同钻孔缺陷类型设计缺陷孔，提升验证板的验证精度，优选地，每个测试片包括2-5组孔径不同的孔，且每组包括6-15个孔；进一步地，增大测试片上设置的镭射钻孔的孔径分布范围，可以进一步拓宽验证板的孔径验证范围，同时令同一测试片上所设计的不同组孔之间的孔径差减小，可以提升验证板的验证精度及准确度，优选地，测试片上孔的孔径范围设置在4-14mil之间，且不同组的孔孔径差在1-3mil之间，在同一测试片上设置了多组不同小差异孔径的孔，进一步提高了验证板的验证精度。进一步地，令基板的尺寸在(20-30)inch×(15-22)inch之间，阵列排布的测试片数量在(25-35)×(10-20)之间，令基板尺寸与通用的实际生产参数范围保持一致，同时令基板上所设置的测试片的数量较多，提高验证板上所构造的缺陷孔数量及缺陷类型的数量，提高了验证板的验证效率和验证精度。

进一步地，所述基板包括多层结构，至少包括外层金属层、中间层和内层金属层，所述外层金属层的厚度小于内层金属层，所述孔至少贯穿外层金属层和中间层至内层金属层；进一步地，所述外层金属层厚度在0.25-0.5oz之间，内层金属层厚度大于等于0.5oz，所述孔深宽比小于等于0.8。

在本技术方案中，基板为依次叠合的“外层金属层-中间层-内层金属层”的多层压合层板，因此在基板上进行镭射钻孔，且镭射钻孔的深度至少贯穿外层金属层和中间层至内层金属层，不仅模拟了实际生产过程中镭射钻孔的过程及层次，也令所成之孔过AOI设备进行检测时可以就外层金属层、金属环孔及暴露的内层金属面之间的位置关系或对比关系稳定成像进行精准检测，保证了了验证板上镭射钻孔成像的稳定性、提高了验证板的验证效率和验证精度；同时，令外层金属层的厚度小于内层金属层，由于外层金属层较薄，在镭射钻孔时需要在外层金属层及中间层上开窗的能量相应会减少，提高了验证板制作的经济性，而内层金属层上包含有作为缺陷孔判别基准的金属片，保持内层金属层较厚可以保证金属片不易被镭射钻孔穿透，有利于镭射能量的控制，保证镭射钻孔的构造稳定成像，提高验证板的稳定性。优选地，令外层金属层厚度在0.25-0.5oz之间，内层金属层厚度大于等于0.5oz，与通用的实际生产参数范围保持一致的同时也兼顾经济性；同时，令孔深宽比小于等于0.8，在同样的激光能量打孔时尽量令所成镭射孔的孔宽更大，更有利于AOI设备对镭射孔的成像，提升AOI设备的验证精度；

进一步地，所述缺陷孔包括3-12种不同的缺陷，每种缺陷包括2-6个孔。

在本技术方案中，每块验证板上应尽可能多地囊括种不同的缺陷类型，从而保证验证板的验证效率，提高验证板的验证能力，优选地，验证板上的缺陷孔至少包括3-12种不同的类型的缺陷；进一步地，每个缺陷孔仅构造一种缺陷类型，用以避免不同类型的缺陷构造之间相互干扰，保证缺陷孔识别的稳定性，而在每张测试片上包含2-6组不同孔径的镭射钻孔，在同一块验证板上，每张测试片上设置一个缺陷孔，同种缺陷类型的缺陷孔最多每种孔径设置一个，因此在同一块验证板上，同种缺陷类型的缺陷孔可设置2-6个，并且保证同种类缺陷孔的孔径不同，既保证了验证板的验证精度，同时也拓宽了验证板可验证的孔径范围，提高了验证板的验证能力。

进一步地，所述缺陷孔至少包括少孔缺陷，少孔缺陷为外层金属层应开孔位置未开孔；偏位缺陷，偏位缺陷为内层金属层偏离设定位置；和针孔缺陷，针孔缺陷为开孔部分贯穿内层金属层。

在本技术方案中，验证板上应尽可能多地包含常见的钻孔缺陷类型，从而提高验证板的验证能力和验证效率。在基板上进行镭射钻孔时，镭射钻孔的步骤为：先在外层金属层上所设计的钻孔位点处进行菲林镭射开窗(conformal mask)或UV镭射激光开窗，再通过CO₂镭射激光钻透中间层到达内层金属层，完成钻孔。优选地，缺陷孔可能包含由外层金属层、内层金属层的制作误差构造的缺陷类型，包含少孔缺陷、偏位缺陷和针孔缺陷。其中，少孔缺陷为在一测试片上正常应钻孔的位点处未开孔而形成的缺陷孔，即在对应缺陷孔的钻孔位点的外层金属层上未进行菲林镭射开窗；偏位缺陷为镭射钻孔时，外层金属层及中间层上所开孔的位置及大小均正常，而开孔底部对应的内层金属层偏离正常设计开孔位点形成的缺陷孔，即在内层金属层的设计时，在缺陷孔对应位点令其内层金属层偏移位点；针孔缺陷为镭射钻孔时，外层金属层及中间层上所开孔的位置及大小均正常，而开孔底部对应的内层金属层上带有针孔形成的缺陷孔，即在内层金属层的设计时，在缺陷孔对应位点令其内层金属层上出现针孔等贯穿缺陷。

进一步地，所述缺陷孔至少包括偏移缺陷，偏移缺陷为孔偏离设定位置；孔大缺陷，孔大缺陷为孔径大于设定值；和孔小缺陷，孔小缺陷为孔径小于设定值。

在本技术方案中，验证板上所设置的缺陷孔还可能包含由外层金属层菲林开窗位置或大小误差构造的缺陷类型，包括偏移缺陷孔大缺陷和孔小缺陷。其中，偏移缺陷为外层金属层菲林开窗位置偏移原钻孔设计位点，形成的偏离设点位置的缺陷孔；孔大缺陷为外层金属层菲林开窗大小大于原钻孔设计的开窗大小，形成的孔径大于设定值的缺陷孔；孔小缺陷为外层金属层菲林开窗大小小于原钻孔设计的开窗大小，形成的孔径小于设定值的缺陷孔。

进一步地，所述缺陷孔至少包括残胶缺陷，残胶缺陷为孔未能完全贯穿中间层；开窗不良缺陷，开窗不良缺陷孔未能完全贯穿外层金属层；和穿孔缺陷，穿孔缺陷为孔中心部分贯穿内层金属层。

在本技术方案中，验证板上所设置的缺陷孔还可能包含由镭射激光能量控制误差构造的缺陷类型，包括残胶缺陷、开窗不良缺陷和穿孔缺陷。其中，残胶缺陷为镭射钻孔时能量不足未完全除去孔内中间层，成孔的底部未完全暴露所对应的内层金属层形成的缺陷孔；开窗不良缺陷为镭射钻孔时在穿透外层金属层时能量不足未能在对应钻孔位点完整开窗所形成的缺陷孔；穿孔缺陷为在所设计位点正常穿过外层金属层及中间层，再加大镭射激光能量从而部分或全部贯穿成空所对应的内层金属层而形成的缺陷孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、通过在基板上设置多个阵列排布的测试片，测试片上所设置的孔包括正常孔和缺陷孔，且缺陷孔的数量少于正常孔，不仅模拟了实际生产过程中的镭射钻孔缺陷发生的概率，提高了AOI设备检验镭射钻孔缺陷的精度，还通过测试片上的正常孔为缺陷孔设置了自体对照，提高了验证板验证结果的可信度；通过在测试片上每个孔的外围设置了金属孔环，便于各类孔的设计与成像，不仅增强了镭射钻孔成像的对比度，提高了镭射孔在AOI设备中的成像精度，同时也提升了验证板的可靠性、增强了验证板的验证效果。

2、每个测试片上设置有多组孔径不同的孔，并且在不同的测试片上构造了多种不同种类的镭射钻孔缺陷，拓宽了验证板可验证的镭射钻孔的孔径范围及缺陷类型，提高了验证板的验证能力；同时，令缺陷孔分布在不同的测试片上，避免了缺陷孔之间相互干扰，提高了验证板的验证精度。

附图说明

图1为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的结构示意图。

图2为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板中测试片的结构示意图。

图3为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的少孔缺陷结构示意图。

图4为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的偏位缺陷结构示意图。

图5为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的针孔缺陷结构示意图。

图6为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的偏移缺陷结构示意图。

图7为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的孔大缺陷结构示意图。

图8为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的孔小缺陷结构示意图。

图9为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的残胶缺陷结构示意图。

图10为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的开窗不良缺陷结构示意图。

图11为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的穿孔缺陷结构示意图。

图12为本实用新型一种钻孔缺陷检测能力的验证板的制备流程图。

附图说明：基板100、外层金属层110、中间层120、内层金属层130、内层板基层140、测试片200、孔300、正常孔310、缺陷孔320、少孔缺陷321、偏位缺陷322、针孔缺陷323、偏移缺陷324、孔大缺陷325、孔小缺陷326、残胶缺陷327、开窗不良缺陷328、穿孔缺陷329。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1-11所示，本实施例提供一种钻孔缺陷检测能力的验证板，包括基板100及在基板100上阵列排布的多个测试片200，每个测试片200包括多组孔径不同的孔300，每个孔的外围设有金属孔环400，孔300包括正常孔310和缺陷孔320，且缺陷孔320数量少于正常孔310，分布于不同的测试片200上；优选地，缺陷孔320的数量占孔300总数的比例不超过1％；

基板100包括多层结构，至少包括外层金属层110、中间层120和内层金属层130和内层板基层140；外层金属层110的厚度小于内层金属层130，孔300至少贯穿外层金属层110和中间层120至内层金属层130；优选地，外层金属层110厚度在0.25-0.5oz之间，内层金属层130厚度大于等于0.5oz，孔300的深宽比小于等于0.8；

基板100的板面尺寸在(20-30)inch×(15-22)inch之间，阵列排布的测试片200数量在(25-35)×(10-20)之间；每个测试片200包括2-5组孔径不同的孔300，每组包括6-15个孔300，孔300的孔径在4-14mil之间，不同组的孔300孔径差在1-3mil之间；

其中，缺陷孔320包括3-12种不同的缺陷，每种缺陷包括2-6个孔；缺陷孔320可能包含由外层金属层110、内层金属层130的制作误差构造的缺陷类型，包含少孔缺陷321、偏位缺陷322和针孔缺陷323；还可能包含由外层金属层110菲林开窗位置或大小误差构造的缺陷类型，包括偏移缺陷324、孔大缺陷325和孔小缺陷326；还可能包含由镭射激光能量控制误差构造的缺陷类型，包括残胶缺陷327、开窗不良缺陷328和穿孔缺陷329；

结构表现上，少孔缺陷321为外层金属层110应开孔位置未开孔；偏位缺陷322为内层金属层130对应缺陷孔320的金属片偏离设定位置；针孔缺陷323为内层金属层130上存在针孔；偏移缺陷324为缺陷孔320开孔位置偏离设定位置；孔大缺陷325为缺陷孔320的孔径大于设定值；孔小缺陷326为缺陷孔320的孔径小于设定值；残胶缺陷327为缺陷孔320未能完全贯穿中间层120；开窗不良缺陷328为缺陷孔320未能完全贯穿外层金属层110和/或中间层120；穿孔缺陷329为缺陷孔320部分或全部贯穿内层金属层130。

具体的，验证板的整体制作流程包括以下步骤：

S1.内层板制作，在一张至少具有一面覆铜层的芯板上，在铜层上蚀刻出多个阵列排布的金属圆片图案，形成所述内层金属层130；同时，在此步骤中，构造因内层金属层误差产生的缺陷，具体的，包括偏位缺陷及针孔缺陷，构造偏位缺陷时，令内层金属层130对应缺陷孔320的金属圆片偏离设定位置，且至少在缺陷孔320内暴露部分金属圆片边缘；构造针孔缺陷时，令内层金属层130对应缺陷孔320的金属圆片内形成一针孔，且至少在缺陷孔320内暴露部分或整个针孔；

S2.内外层板压合，至少形成“外层金属层-中间层-内层金属层-内层板基层”样式的多层PCB结构；

S3.外层板制作，在基板100上进行开孔，形成包括多组孔径不同的孔300。将外层金属层110上环绕应钻孔位点外金属环孔400进行分区形成多个测试片200，每张测试片200上至少包含对应2-6组金属环孔400，随后在测试片200上进行镭射钻孔，且每张测试片200上包含一个缺陷孔320及若干正常孔310；镭射钻孔的步骤为：在外层金属层上的钻孔位点处进行菲林镭射开窗(conformal mask)或UV镭射激光开窗，形成一个圆形的开窗孔位，再通过CO₂镭射激光穿透中间层到达内层金属层停止，完成钻孔。

同时，在镭射钻孔的步骤中，构造因镭射钻孔误差产生的缺陷，具体地，包括少孔缺陷321、偏移缺陷324、孔大缺陷325、孔小缺陷326、残胶缺陷327、开窗不良缺陷328或穿孔缺陷329的构造。具体地，构造少孔缺陷321时，在应开孔的位置上不进行外层金属层开窗工序；构造偏位缺陷322时，令内层金属层130对应缺陷孔320的金属圆片偏离设定位置，且至少在缺陷孔320内暴露部分金属圆片边缘；构造针孔缺陷323时，令内层金属层130对应缺陷孔320的金属圆片内形成一针孔，且至少在缺陷孔320内暴露部分或整个针孔；构造偏移缺陷324时，令缺陷孔320开孔位置偏离设定位置，且至少在缺陷孔320内暴露部分内层金属层130对应的金属圆片边缘；构造孔大缺陷325时，令缺陷孔320的开孔孔径大于设定值；构造孔小缺陷326时，令缺陷孔320的开孔孔径小于设定值；构造残胶缺陷327时，在中间层120开孔时，激光能量整体或局部降低50-75％形成；构造开窗不良缺陷328时，在外层金属层110开孔时，激光能量整体或局部降低50-75％形成；构造穿孔缺陷329时，在中间层120开孔完成后，继续激光加工孔中央的内层金属层130，直至部分或全部贯穿内层金属层130形成。

使用验证板检验AOI设备对镭射钻孔缺陷的检测能力的方法为：准备两块相同的验证板，其中一块不做标记，用于过AOI设备对其上设置缺陷孔进行检测，另一块用标签将其上设置的缺陷孔位置及类型全部标记出来，用作与AOI设备检测结果的校验对照；验证板每次通过AOI设备时，其上设置的所有缺陷孔都被准确识别即为满意；验证板需至少每周检测一遍，且每2个月需更换验证；验证板每次通过自动光学检测机前需清洁，以保证验证结果可靠。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻孔缺陷检测能力的验证板，包括基板及在基板上阵列排布的多个测试片，每个测试片包括多组孔径不同的孔，每个孔的外围设有金属孔环，其特征在于，所述孔包括正常孔和缺陷孔，所述缺陷孔数量少于正常孔，分布于不同的测试片上。

2.根据权利要求1所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述缺陷孔的数量占孔总数的比例不超过1％。

3.根据权利要求1所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，每个测试片包括2-5组孔径不同的孔，每组包括6-15个孔，所述孔的孔径在4-14mil之间，不同组的孔孔径差在1-3mil之间。

4.根据权利要求1所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述基板的尺寸在(20-30)inch×(15-22)inch之间，阵列排布的测试片数量在(25-35)×(10-20)之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述基板包括多层结构，至少包括外层金属层、中间层和内层金属层，所述外层金属层的厚度小于内层金属层，所述孔至少贯穿外层金属层和中间层至内层金属层。

6.根据权利要求5所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述外层金属层厚度在0.25-0.5oz之间，内层金属层厚度大于等于0.5oz，所述孔深宽比小于等于0.8。

7.根据权利要求5所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述缺陷孔包括3-12种不同的缺陷，每种缺陷包括2-6个孔。

8.根据权利要求7所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述缺陷孔至少包括少孔缺陷，少孔缺陷为外层金属层应开孔位置未开孔；偏位缺陷，偏位缺陷为内层金属层偏离设定位置；和针孔缺陷，针孔缺陷为开孔部分贯穿内层金属层。

9.根据权利要求7所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述缺陷孔至少包括偏移缺陷，偏移缺陷为孔偏离设定位置；孔大缺陷，孔大缺陷为孔径大于设定值；和孔小缺陷，孔小缺陷为孔径小于设定值。

10.根据权利要求7所述的钻孔缺陷检测能力的验证板，其特征在于，所述缺陷孔至少包括残胶缺陷，残胶缺陷为孔未能完全贯穿中间层；开窗不良缺陷，开窗不良缺陷孔未能完全贯穿外层金属层；和穿孔缺陷，穿孔缺陷为孔中心部分贯穿内层金属层。