TWM632100U

TWM632100U - 鑽孔系統

Info

Publication number: TWM632100U
Application number: TW111201909U
Authority: TW
Inventors: 楊承澤
Original assignee: 金像電子股份有限公司
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2022-09-21

Abstract

一種鑽孔系統，用以對一板件進行一鑽孔程序。鑽孔系統包括鑽孔設備及設置於鑽孔設備外的厚度量測設備。鑽孔設備包括工作台、鑽頭、與鑽頭連接的驅動單元以及與驅動單元電性連接的控制單元。控制單元令驅動單元驅動鑽頭下鑽一補償下鑽深度K'，以使板件具有一鑽孔。

Description

鑽孔系統

本新型創作是有關於一種鑽孔系統。

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。此外，電路板本身可能翹曲，翹曲的電路板與工作台之間的空隙也可能導致下鑽深度不正確，導致電路板的鑽孔不良。

本新型創作提供一種鑽孔系統，能提高鑽孔良率。

本新型創作的鑽孔系統用以對板件進行鑽孔程序。鑽孔系統包括鑽孔設備以及厚度量測設備。鑽孔設備包括工作台、鑽頭、與鑽頭連接的驅動單元以及與驅動單元電性連接的控制單元。厚度量測設備設置於鑽孔設備外，且用以量測板件的厚度。控制單元令驅動單元驅動鑽頭下鑽補償下鑽深度K'，以使板件具有一鑽孔，

，T2'為厚度量測設備所測得之板件的厚度，T1為一預設板件厚度，而K為一預設下鑽深度。

在本新型創作的一實施例中，一墊板、上述的預設板件以及蓋板依序堆疊於工作台上，控制單元的兩端分別與鑽頭及工作台電性連接，控制單元輸入電訊號至鑽頭。鑽頭觸碰蓋板的表面時，鑽頭、蓋板、預設板件、墊板、工作台以及控制單元形成一迴路，而控制單元根據電訊號通過蓋板前與通過工作台後的變化量取得墊板、預設板件與蓋板的厚度和H1。

在本新型創作的一實施例中，上述的控制單元根據已取得的墊板與蓋板的厚度和h1以及墊板、預設板件與蓋板的厚度和H1計算出預設板件的厚度T1，其中T1=H1-h1。

在本新型創作的一實施例中，上述的鑽頭在墊板、板件與蓋板依序堆疊於工作台的情況下自蓋板的表面向工作台下鑽補償下鑽深度K'，以使板件具有鑽孔。

在本新型創作的一實施例中，上述的板件為電路板。

基於上述，在本新型創作一實施例的鑽孔系統是先對第一板件進行鑽孔程序，待確認具有第一板件的第一鑽孔合格後，根據第一板件的厚度、鑽出合格之第一鑽孔時所設定的預設下鑽深度以及待鑽的第二板件的厚度計算出補償下鑽深度，之後才根據補償下鑽深度對第二板件進行鑽孔程序，以使第二板件具有第二鑽孔。藉此，即便第二板件的厚度有所變異，仍可在第二板件上鑽出合格的第二鑽孔。

更重要的是，本新型創作一實施例的鑽孔系統是使用另外的厚度量測設備量測第二板件的厚度，再令鑽孔設備根據將另外量測到的第二板件的厚度決定第二板件的補償下鑽深度。由於厚度量測設備量測到的厚度，不易受到第二板件本身是否翹曲的影響，而能取得正確之第二板件的厚度，進而以正確計算出補償下鑽深度，以對第二板件進行下鑽程序。藉此，即便第二板件翹曲，鑽孔設備仍可根據正確的補償下鑽深度在第二板件上鑽出合格的第二鑽孔。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

1:鑽孔系統

10:墊板

11:第一蓋板

11a、12a:表面

12:第二蓋板

100:鑽孔設備

110:工作台

120:鑽頭

130:驅動單元

132:馬達

134:螺桿

136:主軸

140:控制單元

200:厚度量測設備

C1:第一鑽孔

C2:第二鑽孔

E:電訊號

h1、H1:厚度和

K:預設下鑽深度

K':補償下鑽深度

PCB1:第一板件

PCB2:第二板件

PCB2a:上表面

PCB2b:下表面

R1、R2:待測區

S112、S114、S116、S120、S130、S144、S200:步驟

T1、T2’:厚度

圖1A~圖1E示出本新型創作一實施例的鑽孔系統。

圖2為本新型創作一實施例的鑽孔方法的流程示意圖。

圖3示出本新型創作一實施例的驅動單元。

圖4為圖1A之墊板及第一蓋板的堆疊結構的示意圖。

圖1A~圖1E示出本新型創作一實施例的鑽孔系統。圖2為本新型創作一實施例的鑽孔方法的流程示意圖。以下配合圖1A~圖1E及圖2說明本新型創作一實施例的鑽孔方法及鑽孔系統1。

請參照圖1A至圖1E，鑽孔系統1用以對第一板件PCB1及第二板件PCB2進行鑽孔程序。在本實施例中，第一板件PCB1及第二板件PCB2可為印刷電路板(printed circuit board，PCB)。更進一步地說，第一板件PCB1及第二板件PCB2可為多層電路板，而鑽孔系統1可對第一板件PCB1及第二板件PCB2進行背鑽(back drill)程序，但本新型創作不以此為限。

請參照圖1A至圖1E，鑽孔系統1包括鑽孔設備100及設置於鑽孔設備100外的厚度量測設備200(繪於圖1D及圖1E)。鑽孔設備100包括工作台110、鑽頭120、與鑽頭120連接的驅動單元130以及與驅動單元130電性連接的控制單元140。工作台110用以承載第一板件PCB1及第二板件PCB2。控制單元140(例如：電腦)用以控制驅動單元130。驅動單元130用以驅動鑽頭 120。鑽頭120適於被驅動而下鑽第一板件PCB1及第二板件PCB2。

圖3示出本新型創作一實施例的驅動單元。請參照圖3，舉例而言，在本實施例中，驅動單元130可包括馬達132、與馬達132連接的螺桿134以及與螺桿134連接的主軸136。鑽頭120安裝於主軸136下方。馬達132能帶動螺桿134及主軸136，以使鑽頭120下鑽第一板件PCB1及第二板件PCB2。

請參照圖1D，厚度量測設備200用以量測第二板件PCB2的厚度T2’。更進一步地說，在本實施例中，厚度量測設備200是根據第二板件PCB2的上表面PCB2a及下表面PCB2b的位置來量測厚度T2’。舉例而言，在本實施例中，厚度量測設備200可包括影像擷取元件(未繪示)及軟件(未繪示)，影像擷取元件可取得具有第二板件PCB2之上表面PCB2a及下表面PCB2b的一圖像，軟件可根據上述圖像計算出第二板件PCB2之上表面PCB2a與下表面PCB2b的距離(即，第二板件PCB2的厚度T2’)。然而，本新型創作不以此為限，在其它實施例中，厚度量測設備200也可以是其它種類的厚度量測設備，例如但不限於：光學尺。

請參照圖1A~圖1C，首先，控制單元140根據使用者輸入至控制單元140的預設下鑽深度K控制驅動單元130，以使鑽頭120對具有厚度T1的第一板件PCB1進行鑽孔程序，進而使第一板件PCB1具有第一鑽孔C1。請參照圖1A及圖1B，在本實施例中，可先量測第一板件PCB1的厚度T1(即進行圖2的步驟S112及步驟S114)。請參照圖1C，接著，再對第一板件PCB1進行鑽孔程序(即進行圖2的步驟S116)。

請參照圖1A及圖2，詳言之，可先在工作台110上依序放置墊板10與第一蓋板11，並量測墊板10與第一蓋板11的厚度和h1(即進行步驟S112)。第一蓋板11為導電板，例如：鋁板。墊板10及第一蓋板11依序堆疊於工作台110上。控制單元140的兩端分別與鑽頭120及工作台110電性連接。控制單元140輸入電訊號E至鑽頭120，鑽頭120觸碰第一蓋板11的表面11a時，鑽頭120、第一蓋板11、墊板10、工作台110及控制單元140形成迴路，而控制單元140能根據電訊號E通過第一蓋板11前與通過工作台110後的變化量取得墊板10與第一蓋板11的厚度和h1。舉例而言，控制單元140可根據所述變化量計算出第一蓋板11與工作台110之間的電容值，然後，利用內建的查找表(look up table)找出與所述電容值對應的厚度值(即厚度和h1)。

圖4為圖1A之墊板10及第一蓋板11的堆疊結構的示意圖。請參照圖1A及圖4，墊板10及第一蓋板11的堆疊結構具有多個待測區R1。在本實施例中，可利用上段所述的方法，令鑽頭120分別觸碰墊板10及第一蓋板11的堆疊結構的多個待測區R1，以分別量測墊板10及第一蓋板11的堆疊結構在多個待測區R1的多個厚度和。控制單元140令所述多個厚度和的平均值為墊板10與第一蓋板11的厚度和h1。簡言之，墊板10與第一蓋板11的厚度和h1可為多點量測的平均值。在本實施例中，待測區R1例如為400平方釐米(mm²)的正方形區域，但本新型創作不限於此，待測區R1的形狀及大小均可視實際的需求而定。

請參照圖1B及圖2，接著，可進行步驟S114：在工作台110上依序放置墊板10、第一板件PCB1及第一蓋板11，並量測墊板10、第一板件PCB1與第一蓋板11的厚度和H1。類似地，控制單元140輸入電訊號E至鑽頭120，鑽頭120觸碰第一蓋板11的表面11a時，鑽頭120、第一蓋板11、第一板件PCB1、墊板10、工作台110及控制單元140形成迴路，而控制單元140能根據電訊號E通過第一蓋板11前與通過工作台110後的變化量取得墊板10、第一板件PCB1與第一蓋板11的厚度和H1。舉例而言，控制單元140可根據所述變化量計算出第一蓋板11與工作台110之間的電容值，然後，利用內建的查找表(look up table)找出與所述電容值對應的厚度值(即厚度和H1)。控制單元140分別取得厚度和h1與厚度和H1後，將厚度和H1減去厚度和h1便能獲得第一板件PCB1的厚度T1。意即，T1=H1-h1。需說明的是，上述量測厚度T1的方法是用以舉例說明本新型創作而非用以限制本新型創作，在其他實施例中，也可用其他適當方法量測厚度T1，例如：利用光學尺(optical ruler)量測厚度T1。

然而，本新型創作並不限制僅能在上述時間點及使用上述方法取得第一板件PCB1的厚度T1。在另一實施例中，也可在解析具有第一鑽孔C1的第一板件PCB1(即進行圖2的步驟S120)時，取得第一板件PCB1的厚度T1。

請參照圖1C及圖2，接著，可進行步驟S116：在墊板 10、第一板件PCB1與第一蓋板11依序堆疊於工作台110的情況下，控制單元140令驅動單元130驅動鑽頭120，以使鑽頭120自第一蓋板11的表面11a向工作台110下鑽預設下鑽深度K，進而使第一板件PCB1具有第一鑽孔C1。接著，取出第一板件PCB1，並解析具有第一鑽孔C1的第一板件PCB1(即進行步驟S120)。然後，進行步驟S130：判斷第一鑽孔C1的是否合格。舉例而言，可沿著第一鑽孔C1剖開的第一板件PCB1，並觀察第一板件PCB1在第一鑽孔C1處的剖面。根據觀察所述剖面的結果，可判斷第一鑽孔C1是否合格。若判斷第一鑽孔C1合格，則將上述的預設下鑽深度K以及上述的第一板件PCB1的厚度T1輸入至控制單元140(例如：電腦)，以利鑽孔設備100根據下式(1)：

，對第二板件PCB2進行具有厚度補償功能的鑽孔程序(即進行步驟S144)。若判斷第一鑽孔C1不合格，則使用者需重新輸入另一預設下鑽深度K至控制單元140，並重複進行步驟S116、步驟S120及步驟S130，直到於步驟S130判斷第一鑽孔C1合格後，方可進行後續的步驟S144。

請參照圖1D、圖1E及圖2，接著，使用厚度量測設備200量測第二板件PCB2的厚度T2’(即進行步驟S200)，且將量測到的厚度T2’輸入至控制單元140(例如：電腦)。舉例而言，在本實施例中，可在判斷第一鑽孔C1合格(即步驟S130)後及對第二板件PCB2進行鑽孔程序(即步驟S144)前，使用厚度量測設備200量測第二板件PCB2的厚度T2’(即進行步驟S200)。然而，本新型創作不以此為限，在其它實施例中，也可在對第二板件PCB2進行鑽孔程序(即步驟S144)前的其它時間點進行步驟S200，以取得另外量測之第二板件PCB2的厚度T2’。

請參照圖1D~圖1E及圖2，在判斷第一鑽孔C1合格後及取得另外量測之第二板件PCB2的厚度T2’後，根據補償下鑽深度K'對具有厚度T2’的第二板件PCB2進行鑽孔程序，以使第二板件PCB2具有第二鑽孔C2，其中

，其中T2’為量測設備200所測得之第二板件PCB2的厚度，T1為第一板件PCB1的厚度T1，而K為預設下鑽深度。

詳細而言，在本實施例中，可在墊板10、第二板件PCB2與第二蓋板12依序堆疊於工作台110的情況下，控制單元140令驅動單元130驅動鑽頭120，以使鑽頭120自第二蓋板12的表面12a向工作台110下鑽補償下鑽深度K'，進而使第二板件PCB2具有第二鑽孔C2。特別是，

，其中T2’為厚度量測設備200所測得之第二板件PCB2的厚度，T1為第一板件PCB1的厚度T1，而K為預設下鑽深度。

綜上所述，在本新型創作一實施例的鑽孔系統是先對第一板件進行鑽孔程序，待確認第一板件的第一鑽孔合格後，根據第一板件的厚度、鑽出合格之第一鑽孔時所設定的預設下鑽深度以及待鑽的第二板件的厚度計算出補償下鑽深度，之後才根據補償下鑽深度對第二板件進行鑽孔程序，以使第二板件具有第二鑽孔。藉此，即便第二板件的厚度有所變異，仍可在第二板件上鑽出合格的第二鑽孔。

更重要的是，本新型創作一實施例的鑽孔系統是使用另外的厚度量測設備量測第二板件的厚度，再令鑽孔設備根據將另外量測到的第二板件的厚度決定第二板件的補償下鑽深度。由於厚度量測設備量測到的厚度，不易受到第二板件本身是否翹曲的影響，而能取得精確之第二板件的厚度，進而以正確地計算出補償下鑽深度，以對第二板件進行下鑽程序。藉此，即便第二板件翹曲，鑽孔設備仍可根據正確的補償下鑽深度在第二板件上鑽出合格的第二鑽孔。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。