TWI792823B

TWI792823B - 印刷電路板內層深度測量光纖系統

Info

Publication number: TWI792823B
Application number: TW110149666A
Authority: TW
Inventors: 簡禎祈
Original assignee: 大量科技股份有限公司
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-02-11
Also published as: TW202326065A

Abstract

一種印刷電路板內層深度測量光纖系統包括控制器、光源發射器、 CCD鏡頭模組、深度測量光纖模組與處理器。深度測量光纖模組包括第一光纖通道結構、光分流模組、反射鏡模組與第二光纖通道結構。光分流模組具有入射光通道模組與反射光通道模組，其中入射光通道模組連接至第一光纖通道結構。反射鏡模組連接至入射光通道模組與反射光通道模組。第二光纖通道結構，其連接至該反射光通道模組，該第二光纖通道結構用以接收且傳送該反射光線至該CCD鏡頭模組，其中該入射光通道模組僅讓該入射光線通過，並且該反射光通道模組僅讓該反射光線通過。

Description

印刷電路板內層深度測量光纖系統

本發明是有關於一種深度量測系統，特別是指一種印刷電路板內層深度測量光纖系統。

按，印刷電路板用於實施許多電子系統，諸如，電腦系統。典型之印刷電路板包括多個導電層，其中導電層由介電材料層彼此分隔。某些導電層可專用於電源或接地，而其他導電層可專用於提供用於連接待在印刷電路板上安裝之各種組件之信號路徑。許多印刷電路板可能最初被製造為具有稱為測試試片(或更簡單地，試片)之結構。試片為在印刷電路板中實施的可用於印刷電路板之製造或製造後(但預先操作)階段期間的某種測試之結構。試片因此就其操作功能而言可與板本身之設計分開。在某些情況中，試片可在印刷電路板自身上實施，而在其他情況中，試片可在面板之分離部分上實施，該部分在製造、組裝及測試已經完成之後被丟棄。可實施試片以用於廣泛多種測試。例如，試片可在印刷電路板(或在製造期間附加至其之分離結構)上實施，以用於阻抗測試、各種電連接測試等。

為將複雜的電路設置於同一塊電路板上，一種多層電路板被開發出來。多層電路板包括交替堆疊的多個介電層以及多個電路層。為使至少兩層電路層彼此電性連接，會先在多層電路板上形成通孔(through hole)，然後於通孔內沈積導電物質(例如：銅)，即形成導電通孔(conductive via)，以電性連接至少兩層電路層。然而，導電通孔具有位於所述至少兩層電路層下方的尾部(stub)，尾部不利於電訊號的傳輸。因此，一種背鑽(back drilling)技術被發展出，以鑽除導電通孔的尾部。

在背鑽技術中，為精準去除導電通孔的尾部並保留導電通孔的導電部，鑽頭的下鑽深度的控制極為重要。在習知技術中，鑽孔系統是根據相同的預設下鑽深度下鑽同一批電路板。然而，同一批電路板的厚度多存在變異，若以相同的預設下鑽深度下鑽所有的電路板往往會造成部份電路板的不良。舉例來說，如圖一與圖二所示，當鑽針110在印刷電路板的表面與外層銅AA開始下鑽時，並無法準確地知道下鑽深度L應該要多少才能把渡銅CC去除掉，以避免成為殘銅而影響到內層銅BB的電訊號效應。是以，如何解決上述現有技術之問題與缺失，即為相關業者所亟欲研發之課題所在。

是以，如何解決上述現有技術之問題與缺失，即為相關業者所亟欲研發之課題所在。

本發明提出一種印刷電路板內層深度測量光纖系統，能夠有效地精準地量測印刷電路板的下鑽臨界長度。

本發明提供一種印刷電路板內層深度測量光纖系統，尤用以量測一印刷電路板之內層深度，印刷電路板內層深度測量光纖系統包括控制器、光源發射器、CCD鏡頭模組、深度測量光纖模組與處理器。光源發射器連接至且受控於控制器，光源發射器用以發射入射光線。CCD鏡頭模組連接至且受控於控制器。深度測量光纖模組連接至該控制器。深度測量光纖模組用以接收光源發射器之入射光線且將反射光線傳送至CCD鏡頭模組。深度測量光纖模組包括第一光纖通道結構、光分流模組、反射鏡模組與第二光纖通道結構。第一光纖通道結構，用以接收且傳送該入射光線。光分流模組具有一入射光通道模組與一反射光通道模組，其中入射光通道模組連接至第一光纖通道結構，並且，入射光通道模組僅能讓入射光線通過，並且反射光通道模組僅能讓反射光線通過。反射鏡模組連接至入射光通道模組與反射光通道模組，其中該反射鏡模組用以將該入射光線與該反射光線折射90度。第二光纖通道結構，其連接至該反射光通道模組，該第二光纖通道結構用以接收且傳送該反射光線至該CCD鏡頭模組。處理器連接至控制器，處理器用以計算相關數據。

在本發明之一實施例中，開始深度測量的時間點為，當入射光線入射到印刷電路板表面銅時會產生第一反射光線，並且其光路為經由該第一光纖通道結構、入射光通道模組與反射鏡模組、印刷電路板表面銅、反射鏡模組、反射光通道模組、第二光纖通道結構而至CCD鏡頭模組。

在本發明之一實施例中，完成深度測量的時間點為，深度測量光纖模組於印刷電路板內部空間開始進行移動直到入射光線入射到印刷電路板內層銅以產生第二反射光線，並且其光路為經由第一光纖通道結構、入射光通道模組、反射鏡模組、印刷電路板內層銅、反射鏡模組、反射光通道模組、第二光纖通道結構而至CCD鏡頭模組。

在本發明之一實施例中，當CCD鏡頭模組接收到第一反射光線時，則表示正要開始進行深度量測，此為初始量測狀態。

在本發明之一實施例中，當CCD鏡頭模組接收到第二反射光線時，則表示已完成深度量測，此為量測完成狀態。

在本發明之一實施例中，深度測量光纖模組於印刷電路板內部空間進行移動直到入射光線入射到印刷電路板內層銅以產生第二反射光線之距離為下鑽臨界長度。

在本發明之一實施例中，控制器控制著光源發射器以發射入射光線，並且根據CCD鏡頭模組所接收到的第一反射光線以讓深度測量光纖模組開始進行量測移動。

在本發明之一實施例中，控制器控制著光源發射器以發射入射光線，並且根據CCD鏡頭模組所接收到的第二反射光線以控制深度測量光纖模組停止量測移動。

綜上所述，本發明所提供之印刷電路板內層深度測量光纖系統能夠達到以下功效：1.能夠有效地精準地量測下鑽臨界長度；2.能夠有效地消除殘銅以解決電訊號之不良效應；3.提高生產效率且節省成本。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

110:鑽針

AA:表面銅

BB:內層銅

CC:渡銅

300:印刷電路板內層深度測量光纖系統

310:控制器

320:光源發射器

330:CCD鏡頭模組

340:深度測量光纖模組

342:第一光纖通道結構

344:第二光纖通道結構

346:光分流模組

346A:入射光通道模組

346B:反射光通道模組

348:反射鏡模組

350:處理器

DK:印刷電路板表面銅

EK:印刷電路板內層銅

LK1、LK3:入射光線

LK2:第一反射光線

LK4:第二反射光線

L:下鑽深度

L1:下鑽臨界長度

第一圖係為習知技術中鑽針與印刷電路板之示意圖。

第二圖係為習知技術中鑽針對印刷電路板進行下鑽之示意圖。

第三圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之區塊示意圖。

第四圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之細部區塊示意圖。

第五圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之開始測量狀態圖。

第六圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之完成測量狀態圖。

第七圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之光分流模組示意圖。

為能解決現有鑽頭的下鑽深度難以拿捏的問題，發明人經過多年的研究及開發，據以改善現有產品的詬病，後續將詳細介紹本發明如何以一種印刷電路板內層深度測量光纖系統來達到最有效率的功能訴求。

請同時參閱第三圖與第四圖，第三圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之區塊示意圖。第四圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之細部區塊示意圖。如圖所示，本發明實施例之印刷電路板內層深度測量光纖系統300包括控制器310、光源發射器320、CCD鏡頭模組330、深度測量光纖模組340與處理器350。光源發射器連接至且受控於控制器，光源發射器320用以發射入射光線LK1、LK3。CCD鏡頭模組330連接至且受控於控制器310。深度測量光纖模組340連接至控制器310。深度測量光纖模組340用以接收光源發射器320之入射光線LK1、LK3且將反射光線(第一反射光線LK2與第二反射光線LK4)傳送至CCD鏡頭模組330(英語：Charge-coupled Device，縮寫：CCD)。

此外，如圖四所示，深度測量光纖模組340包括第一光纖通道結構342、光分流模組346、反射鏡模組348與第二光纖通道結構344。第一光纖通道結構342用以接收且傳送入射光線LK1、LK3。光分流模組346具有入射光通道模組346A與反射光通道模組346B，其中入射光通道模組346A連接至第一光纖通道結構342。反射鏡模組348連接至入射光通道模組346A與反射光通道模組346B，其中反射鏡模組348用以將入射光線LK1、LK3與反射光線(第一反射光線LK2與第二反射光線LK4)折射90度來行進。第二光纖通道結構344連接至反射光通道模組346B，第二光纖通道結構344用以接收且傳送反射光線至CCD鏡頭模組330。需注意的是，在本發明實施例中，入射光通道模組346A僅讓入射光線LK1、LK3通過，並且反射光通道模組346B僅讓反射光線通過，藉此以達到光分流模組346的功能。

再者，處理器350連接至控制器310。處理器350用以計算相關數據，例如透過時間點、時間差、深度測量光纖模組340的移動速度來據此計算出深度。

以下將進一步詳細說明本發明實施例之印刷電路板內層深度測量光纖系統300的工作機制。

請同時參照第三圖至第七圖，第五圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之開始測量狀態圖。第六圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之完成測量狀態圖。第七圖係為本發明的印刷電路板內層深度測量光纖系統之光分流模組示意圖。在本發明實施例中，開始深度測量的時間點為當CCD鏡頭模組330接收到第一反射光線LK2時，則表示正要開始進行深度量測，此為初始量測狀態。進一步來說，當光源發射器320發射出入射光線LK1入射到印刷電路板表面銅時會產生第一反射光線LK2，並且其光路為光源發射器320經由第一光纖通道結構342、入射光通道模組346A與反射鏡模組348、印刷電路板表面銅DK、反射鏡模組348、反射光通道模組346B、第二光纖通道結構344而至CCD鏡頭模組330。

另外，在本發明實施例中，完成深度測量的時間點為當CCD鏡頭模組330接收到第二反射光線LK4時，則表示已完成深度量測，此為量測完成狀態。進一步來說，深度測量光纖模組340於印刷電路板內部空間開始進行移動直到光源發射器320所發射出的入射光線LK3入射到印刷電路板內層銅EK以產生第二反射光線LK4，並且其光路為光源發射器320經由第一光纖通道結構342、入射光通道模組346A、反射鏡模組348、印刷電路板內層銅EK、反射鏡模組348、反射光通道模組346B、第二光纖通道結構344而至CCD鏡頭模組330。簡單來說，控制器310控制著光源發射器320以發射入射光線LK1，並且根據CCD鏡頭模組330所接收到的第一反射光線LK2以讓深度測量光纖模組340開始進行量測移動。之後，控制器310持續控制著光源發射器320以發射入射光線LK3，並且根據CCD鏡頭模組330所接收到的第二反射光線LK4以控制深度測量光纖模組340停止量測移動。只要其中一條入射光線LK1及LK3打到印刷電路板表面銅DK或印刷電路板內層銅EK時，就會再度反射回來。如此一來，可更加精準地量測到印刷電路板到內層深度。

值得一提的是，如第七圖所示，此為光分流模組346的具體實施例之一，但不以第七圖之具體實施例結構作為本發明之限制，第七圖中的斜線小圓圈的部分為入射光通道模組346A，而空白小圓圈的部分為反射光通道模組346B。這相當於單行道的概念，讓入射光線只能通過入射光通道模組346A，而反射光線只能通過反射光通道模組346B，藉此以分流光線。

在本揭露內容中，透過以上所述的印刷電路板內層深度測量光纖系統300的運作機制，並且將數據傳送給處理器350進行處理，可以知道深度測量光纖模組340於印刷電路板內部空間開始進行移動來量測深度(從印刷電路板表面銅DK的位置開始計算起)，直到入射光線(此時的入射光線定義為第二入射光線LK3)入射到印刷電路板內層銅EK以產生第二反射光線LK4之距離為下鑽臨界長度L1。

綜上所述，本發明所提供之印刷電路板內層深度測量光纖系統能夠達到以下功效：1.能夠有效地精準地量測印刷電路板的下鑽臨界長度；2.能夠有效地消除殘銅以解決電訊號之不良效應；3.提高生產效率且節省成本。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。