TW202015499A

TW202015499A - 電路板的背鑽孔方法

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Publication number: TW202015499A
Application number: TW107134640A
Authority: TW
Inventors: 鐘歡歡; 張濤; 范立文; 孫奇; 呂政明
Original assignee: 健鼎科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-16
Also published as: TWI674826B

Abstract

一種電路板的製造方法，包括：提供鑽孔機，其包含工作台、設置於工作台上方的鑽頭、及電性連接鑽頭的控制模組；將第一導電片體設置於工作台上；依據預設背鑽孔區域以鑽頭接觸第一導電片體，以獲得第一高度資訊；移除第一導電片體；將電路板設置於工作台上；將第二導電片體設置於電路板上；依據預設背鑽孔區域以鑽頭接觸第二導電片體，以獲得第二高度資訊；依據第一高度資訊及第二高度資訊計算實際背鑽孔深度值。本發明另提供一種鑽孔機。

Description

電路板的製造方法及鑽孔機

本發明涉及一種電路板的製造方法及鑽孔機，尤其涉及一種能提升背鑽孔深度的加工精度的電路板的製造方法及鑽孔機。

現有的電路板的製造方法在進行背鑽孔作業時，其是以電路板的表面銅面為基準來統一下鑽設定的深度值，其並沒有考量到電路板與電路板之間的板厚差異或板厚均勻性不佳對背鑽孔深度(stub length)的加工精度帶來的影響。因此，當電路板與電路板之間的板厚差異較大或板厚均勻性不佳時，背鑽孔深度的加工精度會隨著背鑽孔的深度越深，其誤差範圍就會越大。舉例來說，當背鑽孔的深度大於90mil時，背鑽孔深度的加工精度的誤差範圍將達到正負5mil。

於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明實施例在於提供一種電路板的製造方法及一種鑽孔機，能有效改善現有的電路板及其製造方法所存在的缺陷。

本發明實施例公開一種電路板的製造方法，包括：提供一鑽孔機；其中，所述鑽孔機包含有一工作台、間隔地設置於所述工作台上方的一鑽頭、及電性連接所述鑽頭的一控制模組；將一第一導電片體設置於所述鑽孔機的所述工作台上；實施一第一檢測作業，包含：依據一預設背鑽孔區域以所述鑽孔機的所述鑽頭接觸所述第一導電片體的一檢測面，以獲得所述第一導電片體的所述檢測面位於所述預設背鑽孔區域的一第一高度資訊；移除所述第一導電片體；將一電路板設置於所述鑽孔機的所述工作台上；將一第二導電片體設置於所述電路板的相反於所述工作台的一側的表面上；實施一第二檢測作業，包含；依據所述預設背鑽孔區域以所述鑽孔機的所述鑽頭接觸所述第二導電片體的一檢測面，以獲得所述第二導電片體的所述檢測面位於所述預設背鑽孔區域的一第二高度資訊；依據所述第一高度資訊及所述第二高度資訊以所述鑽孔機的所述控制模組計算出一實際背鑽孔深度值；以及實施一背鑽孔作業，包含：依據所述實際背鑽孔深度值在所述預設背鑽孔區域處以所述鑽孔機的所述鑽頭對所述電路板進行鑽孔，以使得所述電路板形成有一背鑽孔。

本發明實施例另公開一種鑽孔機，包含：一工作台；其中，所述工作台能於一第一檢測作業中提供一第一導電片體設置於其上、且能於一第二檢測作業中提供一電路板及位於所述電路板上的一第二導電片體設置於其上；一鑽頭，間隔地設置於所述工作台的上方；其中，所述鑽頭能於所述第一檢測作業中依據一預設背鑽孔區域朝所述工作台的方向移動，以接觸所述第一導電片體的一檢測面；其中，所述鑽頭能於所述第二檢測作業中依據所述預設背鑽孔區域朝所述工作台的方向移動，以接觸所述第二導電片體的一檢測面；以及一控制模組，電性連接於所述鑽頭；其中，所述控制模組能於所述第一檢測作業中、發送一第一電流訊號至所述鑽頭，並且當所述鑽頭接觸所述第一導電片體的所述檢測面時，所述控制模組能接收由所述鑽頭及所述第一導電片體所共同產生的一第一回饋訊號、且依據所述第一回饋訊號獲得所述第一高度資訊；其中，所述控制模組能於所述第二檢測作業中、發送一第二電流訊號至所述鑽頭，並且當所述鑽頭接觸所述第二導電片體的所述檢測面時，所述控制模組能接收由所述鑽頭及所述第二導電片體所共同產生的一第二回饋訊號、且依據所述第二回饋訊號獲得所述第二高度資訊；其中，所述控制模組能於一背鑽孔作業中、依據所述第一高度資訊及所述第二高度資訊計算出一實際背鑽孔深度值。

綜上所述，本發明實施例的電路板的製造方法及鑽孔機能通過所述鑽孔機的鑽頭分別於第一及第二檢測作業中對第一及第二導電片體進行檢測、以分別獲得第一及第二高度資訊，並且能依據所述第一及第二高度資訊計算出一實際背鑽孔深度值，從而使得所述背鑽孔深度(stub length)的加工精度被大幅提升。

為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。

100‧‧‧鑽孔機

110‧‧‧工作台

111‧‧‧工作台面

120‧‧‧鑽頭

121‧‧‧主軸

122‧‧‧鑽針

130‧‧‧控制模組

200‧‧‧第一導電片體

210‧‧‧檢測面

220‧‧‧檢測點

300‧‧‧電路板

310‧‧‧通孔

320‧‧‧傳導層

330‧‧‧背鑽孔

400‧‧‧第二導電片體

410‧‧‧檢測面

420‧‧‧檢測點

DR‧‧‧預設背鑽孔區域

D1、D2‧‧‧厚度

H1‧‧‧第一高度資訊

H2‧‧‧第二高度資訊

SL‧‧‧背鑽孔深度

P‧‧‧投影平面

R‧‧‧封閉區域

圖1為本發明實施例鑽孔機的示意圖。

圖2為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S101的示意圖。

圖3為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S102的示意圖。

圖4為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S103的示意圖。

圖5為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S104的示意圖。

圖6為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S105的示意圖。

圖7為本發明實施例電路板的製造方法的步驟S107的示意圖。

圖8為本發明實施例第二導電片體的一個檢測點落在第一導電片體的三個檢測點共同構成的封閉區域的範圍內的示意圖。

圖9為本發明實施例第二導電片體的一個檢測點落在第一導電片體的四個檢測點共同構成的封閉區域的範圍內的示意圖。

請參閱圖1至圖9，為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。

[電路板的製造方法]

本實施例公開一種電路板的製造方法。所述電路板的製造方法包含步驟S101、步驟S102、步驟S103、步驟S104、步驟S105、步驟S106、及步驟S107。必須說明的是，本實施例所載之各步驟的順序與實際的操作方式可視需求而調整，並不限於本實施例所載。

如圖1及圖2，步驟S101為提供一鑽孔機100。所述鑽孔機100包含一工作台110、一鑽頭120、及一控制模組130。其中，所述工作台110具有一工作台面111。所述鑽頭120包含一主軸121及設置於所述主軸121上的一鑽針122。較佳地，所述主軸121是夾置所述鑽針122。進一步地說，所述鑽頭120是間隔地設置於所述工作台110的工作台面111的上方、且能朝所述工作台面111的方向移動、以執行一檢測作業(如下文所述的第一檢測作業及第二檢測作業)或一鑽孔作業(如下文所述的背鑽孔作業)。所述控制模組130包含一電容式感應單元(圖未繪示)、一訊號處理單元(圖未繪示)、及一算術邏輯單元(圖未繪示)，並且所述控制模組130是電性連接於所述鑽頭120。關於上述鑽頭120及控制模組130的操作方式及能執行的功能將於下述步驟中適時地做說明。

如圖3，步驟S102為將一第一導電片體200設置於工作台110的工作台面111上。在本實施例中，所述第一導電片體200較佳地為呈薄片狀且厚度均一的金屬導電片體，並且所述第一導電片體200更佳地為一鋁片蓋板，但本發明不受限於此。更詳細地說，所述第一導電片體200的相反於工作台面111的一側的表面定義為一檢測面210，並且所述檢測面210能用以提供上述鑽頭120的鑽針122接觸，以執行如下所述的第一檢測作業。

如圖4，步驟S103為實施一第一檢測作業。所述第一檢測作業包含：依據一預設背鑽孔區域DR以所述鑽頭120的鑽針122接觸第一導電片體200的檢測面210，以獲得所述第一導電片體200的檢測面210位於預設背鑽孔區域DR的一第一高度資訊H1。

更具體地說，在實施所述第一檢測作業時，上述鑽孔機100的控制模組130的電容式感應單元(如：CBD電容式感應器)能發送一第一電流訊號至鑽頭120的鑽針122，並且當所述鑽頭120的鑽針122接觸第一導電片體200的檢測面210、且與該檢測面210電流導通時，上述鑽孔機100的控制模組130的訊號處理單元能接收由鑽頭120的鑽針122及第一導電片體200所共同產生的第一回饋訊號、且依據所述第一回饋訊號進行訊號處理、以獲得所述第一高度資訊H1。

值得一提的是，在本發明的一實施例中，所述第一導電片體200的檢測面210的面積必須足夠大，以使得當所述鑽頭120的鑽針122接觸所述第一導電片體200的檢測面210時，能順利地啟動檢測作業(如：檢測面210的面積必須大於鑽頭120的主軸121的表面積，以利於形成足夠的電容、且能使得電容值大於標準值)。

接著，在實施所述第一檢測作業且獲得所述第一高度資訊H1後，所述鑽頭120的鑽針122將朝遠離工作台面111的方向移動，並且所述第一導電片體200將被移除(如：利用機械手臂或利用人工搬運等方式移除)，以利於進行後續的製造步驟。

如圖5，步驟S104為將一電路板300設置於工作台110的工作台面111上，並且將一第二導電片體400設置於電路板300的相反於工作台110的工作台面111的一側的表面上。

更詳細地說，所述電路板300具有位於相反側的兩個表面(圖未標號)、且包含有設置於兩個所述表面之間的多個板結構(圖未標號)。另，所述電路板300進一步具有貫穿兩個所述表面的一通孔310、且包含有鍍設於所述通孔310的孔壁上的一傳導層320。其中，當所述電路板300設置於工作台110的工作台面111上時，所述電路板300的通孔310及傳導層320皆是位於預設背鑽孔區域DR的範圍內。其中，在本發明的一實施例中，所述電路板300具有不大於4毫米(mm)的板厚、不大於480毫米的板長、及不大於400毫米的板寬，但本發明不受限於此。

在本實施例中，所述第二導電片體400類似於第一導電片體200、為呈薄片狀且厚度均一的金屬導電片體，並且所述第二導電片體400更佳地為一鋁片蓋板，但本發明不受限於此。更詳細地說，所述第二導電片體400的相反於電路板300的一側的表面定義為一檢測面410，並且所述檢測面410能用以提供上述鑽頭120的鑽針122接觸，以執行如下所述的第二檢測作業。

如圖6，步驟S105為實施一第二檢測作業。所述第二檢測作業包含；依據所述預設背鑽孔區域DR以所述鑽頭120的鑽針122接觸第二導電片體400的檢測面410，以獲得所述第二導電片體400的檢測面410位於預設背鑽孔區域DR的一第二高度資訊H2。

更具體地說，在實施所述第二檢測作業時，上述鑽孔機100的控制模組130的電容式感應單元(如：CBD電容式感應器)能發送一第二電流訊號至鑽頭120的鑽針122，並且當所述鑽頭120的鑽針122接觸第二導電片體400的檢測面410、且與該檢測面410電流導通時，上述鑽孔機100的控制模組130的訊號處理單元能接收由鑽頭120的鑽針122及第二導電片體400所共同產生的第二回饋訊號、且依據所述第二回饋訊號進行訊號處理、以獲得所述第二高度資訊H2。

值得一提的是，在本發明的一實施例中，所述第二導電片體400的檢測面410的面積較佳地是大於所述電路板300的表面(如：上表面)的面積。藉此，所述電路板300的表面的導電面積能被提升(電容值能被提升)，並且當所述鑽頭120的鑽針122接觸所述第二導電片體400的檢測面410時，能順利地啟動檢測作業。

另外值得一提的是，在本發明的一實施例中，所述第一導電片體200在預設背鑽孔區域DR處的厚度D1(如圖4)較佳地是大致等於所述第二導電片體400在預設背鑽孔區域DR處的厚度D2(如圖6)。藉此，在後續計算實際板厚值的步驟中，上述的結構特徵能提升實際板厚值的計算精準度(避免因厚度差異造成的計算誤差)。

進一步地說，當所述第一導電片體200的檢測面210在第一檢測作業中被鑽頭120的鑽針122接觸後，會產生微凹陷針痕。因此，若以相同的導電片體進行第二檢測作業，可能會導致實際板厚值的計算精準度被降低(因相同的檢測點已產生微凹陷針痕，會影響高度資訊的量測)。為了避免上述缺陷，在本發明的一實施例中，所述第一導電片體200在實施第一檢測作業之後即被丟棄，並且在實施第二檢測作業時，所述第二導電片體400是採用與第一導電片體200規格相同(如：尺寸、厚度、材質皆相同)的導電片體，但所述第二導電片體400是未被使用過的導電片體。需說明的是，本發明並不受限於上述實施例所載，舉例來說，在本發明的另一實施例中，所述第二導電片體400也可以是與所述第一導電片體200採用相同一張導電片體，也就是說，所述第一導電片體200在使用完畢後可以被重複使用，並且被當作所述第二導電片體400使用。

步驟S106為依據所述第一高度資訊H1及第二高度資訊H2以上述鑽孔機100的控制模組130的算術邏輯單元計算出一實際背鑽孔深度值，以利於實施後續被鑽孔作業(步驟S107)。

更詳細地說，在本發明的一實施例中，所述實際背鑽孔深度值的計算方式包含：將所述第二高度資訊H2與第一高度資訊H1相減、且取絕對值，以獲得一實際板厚值；將所述實際板厚值與儲存於所述控制模組(的儲存單元)的一理論板厚值相除，以獲得一校正比例值；及將所述校正比例值與儲存於所述控制模組130(的儲存單元)的一背鑽孔深度設定值相乘，以獲得所述實際背鑽孔深度值，但本發明不受限於此。

如圖7，步驟S107為實施一背鑽孔作業。所述背鑽孔作業包含：依據所述實際背鑽孔深度值在預設背鑽孔區域DR處以所述鑽頭120的鑽針122對電路板300進行鑽孔，以使得所述電路板300形成有一背鑽孔330。其中，所述鑽頭120的鑽針122對電路板300進行鑽孔的一下鑽深度即為所述背鑽孔深度值。

更詳細地說，在本實施例中，由於所述鑽頭120的鑽針122是朝位於預設背鑽孔區域DR處的通孔310及傳導層320進行鑽孔，因此在實施所述背鑽孔作業之後，所述電路板300的背鑽孔330是重疊於所述通孔310的至少局部，以使得所述傳導層320的至少局部被移除、且使得所述背鑽孔330的孔壁不具有任何的傳導層320。其中，所述背鑽孔330的孔徑是大於通孔310的孔徑，但本發明不受限於此。

綜上所述，本發明實施例的電路板的製造方法能通過所述鑽孔機100的鑽頭120分別於第一及第二檢測作業中對第一及第二導電片體200、400進行檢測、以分別獲得第一及第二高度資訊H1、H2，並且能依據所述第一及第二高度資訊H1、H2計算出一實際背鑽孔深度值，從而使得所述背鑽孔深度SL(stub length) 的加工精度被大幅提升。

更詳細地說，現有的電路板的製造方法在進行背鑽孔作業時，其是以電路板的表面銅面為基準來統一下鑽設定的深度值，其並沒有考量到電路板與電路板之間的板厚差異或板厚均勻性不佳對背鑽孔深度(stub length)的加工精度帶來的影響。因此，當電路板與電路板之間的板厚差異較大或板厚均勻性不佳時，背鑽孔深度的加工精度會隨著背鑽孔的深度越深，其誤差範圍就會越大。舉例來說，當背鑽孔的深度大於90mil時，背鑽孔深度的加工精度的誤差範圍將達到正負5mil。

相對於上述缺失，本發明實施例的電路板的製造方法能使得被製造出來的電路板300的背鑽孔深度SL(如圖7)的加工精度被大幅地提升。舉例來說，當所述背鑽孔深度SL小於90mil時，所述背鑽孔深度SL的加工精度為正負2mil以內，並且當所述背鑽孔深度SL小於90mil時，所述背鑽孔深度SL的加工精度為正負3mil以內。

另外值得一提的是，由於本發明實施例的測試第一及第二高度資訊H1、H2的區域與實施背鑽孔的區域相同(皆是預設背鑽孔區域DR)，因此本發明實施例的電路板的製造方法能藉由評估電路板300位於預設背鑽孔區域DR的實際板厚值來進一步計算出較合理的實際背鑽孔深度值，從而大幅提升背鑽孔深度SL的加工精度。

如圖8及圖9，進一步地說，在本發明的另一實施例中，為了提升實際板厚值的精準度，在實施所述第一檢測作業時，所述第一導電片體200的檢測面210在預設背鑽孔區域DR處定義有至少三個檢測點220(如：圖8的三個檢測點220或圖9的四個檢測點220)，所述鑽頭120的鑽針122能分別接觸第一導電片體200的至少三個所述檢測點220，以分別獲得所述第一導電片體200的至少三個所述檢測點220的高度資訊，並且所述第一檢測作業進一步包含：依據所述第一導電片體200的至少三個所述檢測點220的高度資訊以所述控制模組130(的算術邏輯單元)計算出所述第一高度資訊H1。更具體地說，上述第一高度資訊H1的計算方式是將至少三個所述檢測點220的高度資訊以最小平方法的方式進行計算，以獲得一台面高度函數(profile)，接著再根據該台面高度函數計算出面補償的第一高度資訊H1，但本發明不受限於此。舉例來說，上述第一高度資訊H1的計算方式也可以例如是利用算數平均數或幾何平均數的方式進行計算。

另，在實施所述第二檢測作業時，所述第二導電片體400的檢測面410在預設背鑽孔區域DR處定義有一個檢測點420，並且所述鑽頭120的鑽針122能接觸第二導電片體400的一個所述檢測點420，以獲得所述第二高度資訊H2。

請繼續圖8及圖9，所述第一導電片體200的至少三個所述檢測點220彼此不共線；其中，當所述第一導電片體200及第二導電片體400各沿其法線方向投影至一投影平面P上時，所述第二導電片體400的一個所述檢測點420是落在第一導電片體200的至少三個所述檢測點220所共同構成的一封閉區域R的範圍內(如：圖8的三角形封閉區域R或圖9的方形封閉區域R)。

[鑽孔機]

以上為本發明實施例的電路板的製造方法的說明，而以下接著說明能用於上述電路板的製造方法的鑽孔機100。必須說明的是，雖然本實施例的鑽孔機100能用於上述電路板的製造方法，但本發明不受限於此。也就是說，本實施例的鑽孔機100也可以用於其它種類的電路板的製造方法。

如圖1及圖2，本實施例另公開一種鑽孔機100。所述鑽孔機100包含工作台110、間隔地設置於所述工作台110上方的一鑽頭 120、及電性連接於所述鑽頭120的一控制模組130。

如圖3及圖5，所述工作台110能於一第一檢測作業中提供一第一導電片體200設置於其上(如圖3)、且能於一第二檢測作業中提供一電路板300及位於所述電路板300上的一第二導電片體400設置於其上(如圖5)。

如圖4及圖6，所述鑽頭120能於第一檢測作業中依據一預設背鑽孔區域DR朝工作台110的方向移動，以接觸所述第一導電片體200的一檢測面210(如圖4)，並且所述鑽頭120能於第二檢測作業中依據所述預設背鑽孔區域DR朝工作台110的方向移動，以接觸所述第二導電片體400的一檢測面410(如圖6)。

所述控制模組130能於第一檢測作業中、發送一第一電流訊號至所述鑽頭120，並且當所述鑽頭120接觸第一導電片體200的檢測面210時，所述控制模組130能接收由鑽頭120及第一導電片體200所共同產生的一第一回饋訊號、且依據所述第一回饋訊號獲得所述第一高度資訊H1。再者，所述控制模組130能於第二檢測作業中、發送一第二電流訊號至所述鑽頭120，並且當所述鑽頭120接觸第二導電片體400的檢測面410時，所述控制模組130能接收由鑽頭120及第二導電片體400所共同產生的一第二回饋訊號、且依據所述第二回饋訊號獲得所述第二高度資訊H2。其中，所述控制模組130能於一背鑽孔作業中、依據所述第一高度資訊H1及所述第二高度資訊H2計算出一實際背鑽孔深度值。

[本發明實施例的技術功效]

綜上所述，本發明實施例的電路板的製造方法及鑽孔機能通過所述鑽孔機100的鑽頭120分別於第一及第二檢測作業中對第一及第二導電片體200、400進行檢測、以分別獲得第一及第二高度資訊H1、H2，並且能依據所述第一及第二高度資訊H1、H2計算出一實際背鑽孔深度值，從而使得所述背鑽孔深度(stub length) 的加工精度被大幅提升。

以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。