WO2023122851A1

WO2023122851A1 - 印刷电路板内层深度测量光纤系统

Info

Publication number: WO2023122851A1
Application number: PCT/CN2021/000247
Authority: WO
Inventors: 简祯祈
Original assignee: 南京大量数控科技有限公司
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-07-06

Abstract

一种印刷电路板内层深度测量光纤系统（300），其包括控制器（310）、光源发射器（320）、CCD镜头模块（330）、深度测量光纤模块（340）与处理器（350）。深度测量光纤模块（340）包括第一光纤通道结构（342）、光分流模块（346）、反射镜模块（348）与第二光纤通道结构（344），光分流模块（346）具有入射光通道模块（346A）与反射光通道模块（346B），其中入射光通道模块（346A）连接至第一光纤通道结构（342），反射镜模块（348）连接至入射光通道模块（346A）与反射光通道模块（346B），第二光纤通道结构（344），其连接至反射光通道模块（346B），第二光纤通道结构（344）用以接收且传送反射光线（LK2、LK4）至CCD镜头模块（330），其中入射光通道模块（346A）仅让入射光线（LK1、LK3）通过，并且反射光通道模块（346B）仅让反射光线（LK2、LK4）通过。

Description

印刷电路板内层深度测量光纤系统

技术领域

本发明是有关于一种深度测量系统，特别是指一种印刷电路板内层深度测量光纤系统。

背景技术

印刷电路板用于实施许多电子系统，诸如，计算机系统。典型的印刷电路板包括多个导电层，其中导电层由介电材料层彼此分隔。某些导电层可专用于电源或接地，而其他导电层可专用于提供用于连接待在印刷电路板上安装的各种组件的信号路径。许多印刷电路板可能最初被制造为具有称为测试试片(或更简单地，试片)的结构。试片为在印刷电路板中实施的可用于印刷电路板的制造或制造后(但预先操作)阶段期间的某种测试的结构。试片因此就其操作功能而言可与板本身的设计分开。在某些情况中，试片可在印刷电路板自身上实施，而在其他情况中，试片可在面板的分离部分上实施，该部分在制造、组装及测试已经完成之后被丢弃。可实施试片以用于广泛多种测试。例如，试片可在印刷电路板(或在制造期间附加至其的分离结构)上实施，以用于阻抗测试、各种电连接测试等。

为将复杂的电路设置于同一块电路板上，一种多层电路板被开发出来。多层电路板包括交替堆叠的多个介电层以及多个电路层。为使至少两层电路层彼此电性连接，会先在多层电路板上形成通孔(through hole)，然后于通孔内沉积导电物质(例如：铜)，即形成导电通孔(conductive via)，以电性连接至少两层电路层。然而，导电通孔具有位于所述至少两层电路层下方的尾部(stub)，尾部不利于电信号的传输。因此，一种背钻(back drilling)技术被发展出，以钻除导电通孔的尾部。

在背钻技术中，为精准去除导电通孔的尾部并保留导电通孔的导电部，钻头的下钻深度的控制极为重要。在现有技术中，钻孔系统是根据相同的预设下钻深度下钻同一批电路板。然而，同一批电路板的厚度多存在变异，若以相同的预设下钻深度下钻所有的电路板往往会造成部分电路板的不良。举例来说，如图1与图2所示，当钻针110在印刷电路板的表面与外层铜AA开始下钻时，并无法准确地知道下钻深度L应该要多少才能把渡铜CC去除掉，以避免成为残铜而影响到内层铜BB的电信号效应。是以，如何解决上述现有技术的问题与缺失，即为相关业者所亟欲研发的课题所在。

发明内容

本发明提出一种印刷电路板内层深度测量光纤系统，能够有效地精准地测量印刷电路板的下钻临界长度。

本发明提供一种印刷电路板内层深度测量光纤系统，尤用以测量一印刷电路板的内层深度，印刷电路板内层深度测量光纤系统包括控制器、光源发射器、CCD镜头模块、深度测量光纤模块与处理器。光源发射器连接至且受控于控制器，光源发射器用以发射入射光线。CCD镜头模块连接至且受控于控制器。深度测量光纤模块连接至该控制器。深度测量光纤模块用以接收光源发射器的入射光线且将反射光线传送至CCD镜头模块。深度测量光纤模块包括第一光纤通道结构、光分流模块、反射镜模块与第二光纤通道结构。第一光纤通道结构，用以接收且传送该入射光线。光分流模块具有一入射光通道模块与一反射光通道模块，其中入射光通道模块连接至第一光纤通道结构，并且，入射光通道模块仅能让入射光线通过，并且反射光通道模块仅能让反射光线通过。反射镜模块连接至入射光通道模块与反射光通道模块，其中该反射镜模块用以将该入射光线与该反射光线折射90度。第二光纤通道结构，其连接至该反射光通道模块，该第二光纤通道结构用以接收且传送该反射光线至该CCD镜头模块。处理器连接至控制器，处理器用以计算相关数据。

在本发明的一实施例中，开始深度测量的时间点为，当入射光线入射到印刷电路板表面铜时会产生第一反射光线，并且其光路为经由该第一光纤通道结构、入射光通道模块与反射镜模块、印刷电路板表面铜、反射镜模块、反射光通道模块、第二光纤通道结构而至CCD镜头模块。

在本发明的一实施例中，完成深度测量的时间点为，深度测量光纤模块于印刷电路板内部空间开始进行移动直到入射光线入射到印刷电路板内层铜以产生第二反射光线，并且其光路为经由第一光纤通道结构、入射光通道模块、反射镜模块、印刷电路板内层铜、反射镜模块、反射光通道模块、第二光纤通道结构而至CCD镜头模块。

在本发明的一实施例中，当CCD镜头模块接收到第一反射光线时，则表示正要开始进行深度测量，此为初始测量状态。

在本发明的一实施例中，当CCD镜头模块接收到第二反射光线时，则表示已完成深度测量，此为测量完成状态。

在本发明的一实施例中，深度测量光纤模块于印刷电路板内部空间进行移动直到入射光线入射到印刷电路板内层铜以产生第二反射光线的距离为下钻临界长度。

在本发明的一实施例中，控制器控制着光源发射器以发射入射光线，并且根据CCD镜头模块所接收到的第一反射光线以让深度测量光纤模块开始进行测量移动。

在本发明的一实施例中，控制器控制着光源发射器以发射入射光线，并且根据CCD镜头模块所接收到的第二反射光线以控制深度测量光纤模块停止测量移动。

综上所述，本发明所提供的印刷电路板内层深度测量光纤系统能够达到以下功效：

1.能够有效地精准地测量下钻临界长度；

2.能够有效地消除残铜以解决电信号的不良效应；

3.提高生产效率且节省成本。

以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为现有技术中钻针与印刷电路板的示意图。

图2为现有技术中钻针对印刷电路板进行下钻的示意图。

图3为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的区块示意图。

图4为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的细部区块示意图。

图5为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的开始测量状态图。

图6为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的完成测量状态图。

图7为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的光分流模块示意图。

附图标记说明：110-钻针；AA--表面铜；BB-内层铜；CC-渡铜；300-印刷电路板内层深度测量光纤系统；310-控制器；320-光源发射器；330-CCD镜头模块；340-深度测量光纤模块；342-第一光纤通道结构；344-第二光纤通道结构；346-光分流模块；346A-入射光通道模块；346B-反射光通道模块；348-反射镜模块；350-处理器；DK-印刷电路板表面铜；EK-印刷电路板内层铜；LK1、LK3-入射光线；LK2-第一反射光线；LK4-第二反射光线；L-下钻深度；L1-下钻临界长度。

具体实施方式

为能解决现有钻头的下钻深度难以拿捏的问题，本发明经过多年的研究及开发，据以改善现有产品的诟病，后续将详细介绍本发明如何以一种印刷电路板内层深度测量光纤系统来达到最有效率的功能要求。

请同时参阅图3与图4，图3为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的区块示意图。图4为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的细部区块示意图。如图所示，本发明实施例的印刷电路板内层深度测量光纤系统300包括控制器310、光源发射器320、CCD镜头模块330、深度测量光纤模块340与处理器350。光源发射器连接至且受控于控制器，光源发射器320用以发射入射光线LK1、LK3。CCD镜头模块330连接至且受控于控制器310。深度测量光纤模块340连接至控制器310。深度测量光纤模块340用以接收光源发射器320的入射光线LK1、LK3且将反射光线(第一反射光线LK2与第二反射光线LK4)传送至CCD镜头模块330(英语：Charge-coupled Device，缩写：CCD)。

此外，如图4所示，深度测量光纤模块340包括第一光纤通道结构342、光分流模块346、反射镜模块348与第二光纤通道结构344。第一光纤通道结构342用以接收且传送入射光线LK1、LK3。光分流模块346具有入射光通道模块346A与反射光通道模块346B，其中入射光通道模块346A连接至第一光纤通道结构342。反射镜模块348连接至入射光通道模块346A与反射光通道模块346B，其中反射镜模块348用以将入射光线LK1、LK3与反射光线(第一反射光线LK2与第二反射光线LK4)折射90度来行进。第二光纤通道结构344连接至反射光通道模块346B，第二光纤通道结构344用以接收且传送反射光线至CCD镜头模块330。需注意的是，在本发明实施例中，入射光通道模块346A仅让入射光线LK1、LK3通过，并且反射光通道模块346B仅让反射光线通过，以此以达到光分流模块346的功能。

再者，处理器350连接至控制器310。处理器350用以计算相关数据，例如通过时间点、时间差、深度测量光纤模块340的移动速度来据此计算出深度。

以下将进一步详细说明本发明实施例的印刷电路板内层深度测量光纤系统300的工作机制。

请同时参照图3至图7，图5为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的开始测量状态图。图6为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的完成测量状态图。图7为本发明的印刷电路板内层深度测量光纤系统的光分流模块示意图。在本发明实施例中，开始深度测量的时间点为当CCD镜头模块330接收到第一反射光线LK2时，则表示正要开始进行深度测量，此为初始测量状态。进一步来说，当光源发射器320发射出入射光线LK1入射到印刷电路板表面铜时会产生第一反射光线LK2，并且其光路为光源发射器320经由第一光纤通道结构342、入射光通道模块346A与反射镜模块348、印刷电路板表面铜DK、反射镜模块348、反射光通道模块346B、第二光纤通道结构344而至CCD镜头模块330。

另外，在本发明实施例中，完成深度测量的时间点为当CCD镜头模块330接收到第二反射光线LK4时，则表示已完成深度测量，此为测量完成状态。进一步来说，深度测量光纤模块340于印刷电路板内部空间开始进行移动直到光源发射器320所发射出的入射光线LK3入射到印刷电路板内层铜EK以产生第二反射光线LK4，并且其光路为光源发射器320经由第一光纤通道结构342、入射光通道模块343A、反射镜模块348、印刷电路板内层铜EK、反射镜模块348、反射光通道模块346B、第二光纤通道结构344而至CCD镜头模块330。简单来说，控制器310控制着光源发射器320以发射入射光线LK1，并且根据CCD镜头模块330所接收到的第一反射光线LK2以让深度测量光纤模块340开始进行测量移动。之后，控制器310持续控制着光源发射器320以发射入射光线LK3，并且根据CCD镜头模块330所接收到的第二反射光线LK4以控制深度测量光纤模块340停止测量移动。只要其中一条入射光线LK1及LK3打到印刷电路板表面铜DK或印刷电路板内层铜EK时，就会再度反射回来。如此一来，可更加精准地测量到印刷电路板到内层深度。

值得一提的是，如图7所示，此为光分流模块346的具体实施例之一，但不以图7的具体实施例结构作为本发明的限制，图7中的斜线小圆圈的部分为入射光通道模块346A，而空白小圆圈的部分为反射光通道模块346B。这相当于单行道的概念，让入射光线只能通过入射光通道模块346A，而反射光线只能通过反射光通道模块346B，以此以分流光线。

在本发明内容中，通过以上所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统300的运作机制，并且将数据传送给处理器350进行处理，可以知道深度测量光纤模块340于印刷电路板内部空间开始进行移动来测量深度(从印刷电路板内层铜DK的位置开始计算起)，直到入射光线(此时的入射光线定义为第二入射光线LK3)入射到印刷电路板内层铜EK以产生第二反射光线LK4的距离为下钻临界长度L1。

1.能够有效地精准地测量印刷电路板的下钻临界长度；

2.能够有效地消除残铜以解决电信号的不良效应；

3.提高生产效率且节省成本。

以上所述仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims

一种印刷电路板内层深度测量光纤系统，尤用以测量一印刷电路板的内层深度，其特征在于，该印刷电路板内层深度测量光纤系统包括：

一控制器；

一光源发射器，连接至且受控于该控制器，该光源发射器用以发射一入射光线；

一CCD镜头模块，连接至且受控于该控制器；

一深度测量光纤模块，连接至该控制器，该深度测量光纤模块用以接收该光源发射器的该入射光线且将一反射光线传送至该CCD镜头模块，该深度测量光纤模块包括：

一第一光纤通道结构，用以接收且传送该入射光线；

一光分流模块，其具有一入射光通道模块与一反射光通道模块，其中该入射光通道模块连接至该第一光纤通道结构，并且该入射光通道模块仅让该入射光线通过，并且该反射光通道模块仅让该反射光线通过；

一反射镜模块，其连接至该入射光通道模块与该反射光通道模块，其中该反射镜模块用以将该入射光线与该反射光线折射90度；以及

一第二光纤通道结构，其连接至该反射光通道模块，该第二光纤通道结构用以接收且传送该反射光线至该CCD镜头模块；以及

一处理器，连接至该控制器，该处理器用以计算相关数据。
如权利要求1所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，开始深度测量的时间点为，该入射光线入射到一印刷电路板表面铜时产生一第一反射光线，并且其光路为经由该第一光纤通道结构、该入射光通道模块与该反射镜模块、该印刷电路板表面铜、该反射镜模块、该反射光通道模块、该第二光纤通道结构而至该CCD镜头模块。
如权利要求1所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，完成深度测量的时间点为，该深度测量光纤模块于印刷电路板内部空间开始进行移动直到该入射光线入射到一印刷电路板内层铜以产生一第二反射光线，并且其光路为经由该第一光纤通道结构、该入射光通道模块、该反射镜模块、该印刷电路板内层铜、该反射镜模块、该反射光通道模块、该第二光纤通道结构而至该CCD镜头模块。
如权利要求2所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，当该 CCD镜头模块接收到该第一反射光线时，则表示正要开始进行深度测量，此为初始测量状态。
如权利要求3所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，当该CCD镜头模块接收到该第二反射光线时，则表示已完成深度测量，此为测量完成状态。
如权利要求3所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，该深度测量光纤模块于印刷电路板内部空间进行移动，直到该入射光线入射到该印刷电路板内层铜以产生该第二反射光线的距离为下钻临界长度。
如权利要求1所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，该控制器控制着该光源发射器以发射该入射光线，并且根据该CCD镜头模块所接收到的该第一反射光线以让该深度测量光纤模块开始进行测量移动。
如权利要求1所述的印刷电路板内层深度测量光纤系统，其特征在于，该控制器控制着该光源发射器以发射该入射光线，并且根据该CCD镜头模块所接收到的该第二反射光线以控制该深度测量光纤模块停止测量移动。