一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法
2023-05-27 16:57:56 2
專利名稱：一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法
技術領域：
本發明屬於印製電路板製作技術領域，涉及一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法。
背景技術：
在印製電路板(PCB板)的加工過程中，涉及開料-內層製作-層壓-鑽孔-沉銅-外層製作-表面塗覆-外形加工等多個工藝步驟，在每一道工序完成之後都需要進行相應的檢測，以保證每一工藝步驟的質量合格。其中，鑽孔的工藝步驟包括疊板銷釘-上PCB板-鑽孔-下PCB板-檢測等步驟，現有技術的鑽孔工藝步驟中，先在工件的邊沿區域(即工件線路圖形之外的的區域)鑽出定位孔，然後利用定位孔進行定位，接著再在工件的有效區域(即線路圖形區域)鑽出圖形線路中的圖形孔，圖形孔是設置在線路板層間相應位置的通孔，使層間相互連通，圖形孔質量的好壞對後續的加工工藝步驟的質量起著決定作用，並影響印製電路板的性能。因此，在圖形孔加工完成之後，通常還設置有對鑽孔質量進行檢測的步驟。目前，對鑽孔質量檢測採用的方式一般是，在工件有效區域內所有圖形孔全部加工完成之後或至少加工10-20個圖形孔後，將工件從鑽機上取下來，並使用X-Ray設備或其他設備對所加工的圖形孔的質量進行檢測:若圖形孔的質量達到設定標準，即未出現圖形孔偏移，則認為該工件的鑽孔質量合格，該工件可以進行下一工藝步驟以完成後續加工，或利用同一定位孔將工件重新定位在鑽機上繼續加工完成剩餘的圖形孔；若出現圖形孔偏移，甚至因圖形孔偏移而產生線路間短路或斷路的現象，則將該工件直接報廢，操作人員根據該工件中圖形孔的偏差情況重新調整鑽機的鑽帶程序，以利於加工同一工序中的下一個工件，然後對工件重新打定位孔，並重複上述鑽孔和鑽孔質量檢測。可見，目前採用的這種鑽孔方式在加工過程中常常會造成PCB板的報廢。當然，為了降低報廢率，在進行批量生產時，一般是先選用一個工件(下面簡稱首板)進行鑽孔並進行圖形孔質量檢測，然後依據首板的鑽孔質量決定是否繼續對具有同一設計圖案的其他工件進行鑽孔。但是，對於一些成批製作量小的印製電路板(包括單片印製電路板)而言，如果首板出現鑽孔偏移，則意味著報廢率必然居高不下；而對於那些材料成本較高的高頻印製電路板來說，如果檢測中發現首板出現鑽孔偏移，則意味著原材料的極大浪費，則意味著生產成本會大幅上升。從上可知，由於現有技術中對鑽孔質量的檢測是在工件有效區域的所有圖形孔或部分圖形孔加工完成之後才進行的，一旦出現鑽孔質量問題，必然直接導致該工件的報廢，造成鑽孔產品良率降低，生產成本增高；同時，也影響後續加工步驟，使得PCB板加工周期增長，生產效率降低。而造成圖形孔質量不合格的原因主要是，多層板的各層之間漲縮異常或者內層芯板錯位
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中鑽孔工藝中存在的上述不足，提供一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法，該方法既能保證工件上的圖形孔的鑽孔質量，同時又能有效降低印製電路板的報廢率，從而降低生產成本。解決本發明技術問題所採用的技術方案是該印製電路板上鑽孔質量的檢測方法包括以下步驟:SI)在工件的邊沿區域設置一個或一個以上的測試區域，所述測試區域內設置有測試孔圖案；S2)工件定位後，對所述測試孔圖案進行鑽孔，以形成測試孔；S3)對所形成的測試孔的質量進行檢測，當檢測所述測試孔的質量合格後，對工件的有效區域的圖形孔進行鑽孔。優選的是，所述步驟SI)中設置測試孔圖案包括，將所述測試孔圖案設置為由內向外依次包含有銅胚以及使所述銅胚與所述工件的邊沿區域的其他部分的銅箔隔離的隔離區；所述步驟S2)中的對所述測試孔圖案進行鑽孔包括，在所述銅胚區域內鑽所述內孔，形成由內向外依次包括內孔、測試環以及隔離區的測試孔。進一步優選，所述步驟SI)中設置測試孔圖案包括:採用所述工件的有效區域中最小的圖形孔的孔徑尺寸來設置所述內孔的孔徑。優選所述測試孔圖案中，所述銅胚採用圓形，所述銅胚的直徑等於內孔的孔徑與兩倍第一允許值之和；所述隔離區採用圓環，所述圓環的外徑為所述內孔的孔徑與兩倍第二允許值之和。所述第一允許值範圍為2-4mil,所述第二允許值範圍為5_7mil。其中，在步驟S2)中，對所述測試孔圖案進行鑽孔的步驟是:按照內孔的孔徑大小選擇與之尺寸相應的鑽嘴，使用該鑽嘴對內孔進行鑽孔後即形成測試孔；步驟S3)中，對所形成的測試孔的質量檢測的方法具體包括，根據測試孔中鑽內孔所形成的測試環在其圓周方向的環寬來判斷測試孔是否合格:如果所形成的測試孔的內孔與所述隔離區相交或者相切，則表示測試孔質量不合格。優選的是，所述測試孔圖案所在位置即為測試區域，所述一個或一個以上的測試區域分別分布在工件的邊沿區域的兩個以上的側邊上。進一步優選，所述測試區域對稱分布在工件的四個邊沿位置，每個測試區域中包括有多個測試孔，所述每個測試區域中的多個測試孔沿其所在工件的邊沿平行排列。其中，所述測試孔圖案是在工件進行加工之前形成的。優選所述測試孔圖案與工件的有效區域中的線路圖形一起形成。本發明的有益效果是:該印製電路板上鑽孔質量的檢測方法能有效的降低鑽孔報廢率，提高鑽孔產品加工良率，降低生產成本。
圖1為本發明印製電路板上鑽孔質量的檢測方法的流程圖；圖2為本發明實施例1中工件的單個測試區域的局部放大示意圖；圖3為本發明實施例1測試孔圖案的結構示意圖；圖4為本發明實施例1測試孔的結構示意圖5為本發明實施例1中工件上測試區域的分布示意圖；圖6為本發明實施例2中工件上測試區域的分布示意圖。圖中:10_測試孔；20_測試區域；11_內孔；12_測試環；13_隔離區；14_邊沿區域；15-有效區域；16-銅胚。
具體實施例方式為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明印製電路板上鑽孔質量的檢測方法作進一步詳細描述。一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法，其包括以下步驟:SI)在工件的邊沿區域設置一個或一個以上的測試區域，所述測試區域內設置有測試孔圖案；S2)工件定位後，對所述測試孔圖案進行鑽孔，以形成測試孔；S3)對所形成的測試孔的質量進行檢測，當檢測所述測試孔的質量合格後，再對工件的有效區域的圖形孔進行鑽孔。實施例1:如圖1所示，本實施例中，印製電路板上鑽孔質量的檢測方法包括以下步驟:SI)在工件的邊沿區域設置一個或一個以上的測試區域，所述測試區域內設置有測試孔圖案。如圖5所示，所述工件包括邊沿區域14和有效區域15。測試區域為一個或多個，所述各個測試區域分布在工件的邊沿區域的兩個以上的側邊上。本實施例中，工件的形狀為矩形板狀，在工件的邊沿區域的四個板角位置處分別設置一個測試區域20，該四個測試區域20兩兩相對設置在工件的四個側邊，分立在兩個相對側邊的兩測試區域的位置互相對應，以保證對工件整個板面的鑽孔質量都能進行檢測。為便於對鑽孔質量進行檢測，在印製電路板上的圖案設計完畢後，在對工件加工之前，先在工件的邊沿區域上形成測試孔圖案。其中，每個測試區域中的測試孔圖案可以為一個，也可以為多個。當每個測試區域中的測試孔圖案為多個時，所述多個測試孔圖案可以排列為一列，也可以排列為多列，所述每相鄰兩個測試孔圖案之間的間隔可以相等，也可以不相等。如圖2和圖5所示，在本實施例中，每個測試區域中分別設置有6個測試孔圖案，在保證鑽孔取樣具有代表性的前提下，又能保證既不浪費鑽孔資源，還能節約鑽孔工藝時間。所述每個測試區域20中，6個測試孔圖案呈一字型排列，且其排列方向與工件該側邊的邊沿平行。如圖3所示,測試孔圖案由內向外依次包括有銅胚16以及使銅胚16與工件的邊沿區域的其他部分的銅箔隔離的隔離區13。其中，銅胚16採用圓形，銅胚的直徑為待測鑽孔(即內孔)的孔徑+2*第一允許值，一般的，第一允許值採用3mil(39.37mil = lmm),因此，優選銅胚的直徑為待測鑽孔的孔徑+6mil，即銅胚的半徑為待測鑽孔的半徑+3mil。隔離區13採用圓環，圓環的內徑即為所述銅胚的直徑，圓環的外徑為待測鑽孔的孔徑+2*第二允許值，一般的，第二允許值採用6mil，因此，優選圓環的外徑為待測鑽孔的孔徑+12mil，即圓環的外圓的半徑為待測鑽孔的半徑+6mil，也即圓環的外圓的半徑為銅胚的半徑+6mil。這裡，銅胚的直徑與隔離區的內徑和外徑可根據具體鑽孔加工質量中的允許值要求來確定。本實施例中，所述測試孔圖案是與工件的有效區域中的線路圖形同時形成在工件上的，隔離區13通過曝光、顯影、蝕刻步驟形成，從而使得銅胚16形成並與所述工件的邊沿區域的其他部分的銅箔隔離開。在PCB板圖形設計完成並對PCB板完成開料-內層製作-層壓步驟後，測試區域和測試區域中的測試孔圖案已經加工出來。其中，儘量保證工件的邊沿區域的漲縮量與工件的有效區域的漲縮量一致。在現有技術中，在將工件的內層芯板和半固化片進行層壓時，對工件的有效區域內的漲縮量要求嚴格一致，而對於工件的邊沿區域，由於其在後續的加工步驟中會被去除，所以一般不要求其與工件的有效區域的漲縮量保持嚴格一致。在本發明中，為使得工件的有效區域中的圖形孔的質量檢測準確，應儘量保證工件的邊沿區域的漲縮量與工件的有效區域的漲縮量一致。S2)在工件定位後，對所述測試孔圖案進行鑽孔，以形成測試孔。在步驟S2)中，對所述測試孔圖案進行鑽孔的步驟是:按照內孔的孔徑大小選擇與之尺寸相應的鑽嘴，使用該鑽嘴對內孔進行鑽孔後即形成測試孔。在對工件的測試區域中的測試孔圖案進行鑽孔前，先選擇數控鑽機中鑽測試孔所使用的鑽嘴，所選用的鑽嘴的尺寸應該與工件的有效區域中最小圖形孔所使用的鑽嘴的尺寸相等。同時，使數控鑽機中測試孔的鑽帶程序與圖形孔的鑽帶程序獨立編制，測試孔鑽帶程序調試完畢後將之導入數控鑽機中，而鑽圖形孔鑽帶程序可沿用原工件中所採用的圖形孔鑽帶程序，圖形孔鑽帶程序一般在設計之初就調試好了，此時直接調用即可。在數控鑽機中調用測試孔鑽帶程序對工件的邊沿區域的各個測試區域中的多個測試孔圖案進行鑽孔加工，即依次對如圖5所示PCB板邊沿區域的四個板角位置處的測試區域中的測試孔圖案進行鑽工。在鑽孔過程中，是根據測試孔圖案中內孔11的所在位置採用所述鑽嘴進行鑽孔，直至形成多個測試孔。圖4中示出了測試區域中單個測試孔10的結構圖。如圖4所示，在該步驟中的對測試孔圖案進行鑽孔包括，在銅胚16區域內鑽內孔11，形成由內向外依次包括內孔11、測試環12以及隔離區13的測試孔。其中，測試環12的作用在於便捷地檢測鑽孔是否發生偏移。本實施例中，採用工件的有效區域中最小的圖形孔的孔徑尺寸來設置所述內孔11的孔徑，這樣做的原因是因為在PCB板的鑽孔步驟中，由於工件的有效區域中一般具有很多孔徑不同的圖形孔，而孔徑越小的孔的質量越難保證，只要稍微出現一點偏移就可能影響鑽孔的質量，而只要使最小圖形孔的質量得到保證，則孔徑大於最小圖形孔的其他圖形孔的質量必然也能得到保證，因此通過將測試孔的孔徑設置為與圖形孔中最小孔徑的圖形孔孔徑一致，就能保證PCB板上所有圖形孔的質量。針對圖形孔孔徑設計要求，尤其對於厚度為20z(10z = 35 μ m)及以下的PCB板而言，一旦根據工藝條件確定了第二允許值和第一允許值，則由在銅胚16區域中鑽內孔11而形成的測試環12的環寬、以及測試環12的環寬與隔離區13的環寬之和就是確定的，即測試環12的環寬等於第一允許值，而測試環12的環寬與隔離區13的環寬之和等於第一允許值與第二允許值之和。換言之，在本實施例中，不論工件的有效區域中最小圖形孔的孔徑是多少，即不論測試孔中內孔11的孔徑是多少，對應步驟S2)中，測試環12的環寬即其寬度為3mil,測試環12的環寬與隔離區13的環寬之和為9mil。
S3)對所形成的多個測試孔的質量進行檢測，當檢測所述測試孔的質量合格後，再對工件的有效區域的圖形孔進行鑽孔。在步驟S3)中，按設定的質量標準對各個測試區域中的測試孔進行鑽孔質量檢測。如果數控鑽孔設備上配有X-ray檢測功能，即可在測試區域得到測試孔之後，直接使用X-ray檢測測試孔和內孔的重合程度。如果X_ray設備與鑽孔設備分離，該檢測步驟同樣需要將工件從鑽機上取下來進行檢測。通過檢測測試孔質量即可很便捷的檢測到該工件中鑽孔質量是否合格，進而決定是否能繼續下一步的圖形孔鑽孔。這裡，對所形成的測試孔的質量檢測的方法是，根據所形成的測試孔中鑽內孔11所形成的測試環12在其圓周方向上的環寬來判斷測試孔是否合格:如果所形成的測試孔的內孔與所述隔離區相交或者相切，則表示測試孔質量不合格。在本實施例中，由於銅胚
16、隔離區13是同心設計的，因此，可通過銅胚16與內孔11的重合度來判斷測試孔是否合格。測試孔質量不合格的主要表現是測試孔中的內孔出現偏移，此時，可以明顯的檢測到測試孔中的內孔與隔離區相交或者相切。出現這種情況的原因可能是定位孔定位不準確造成的；也可能是在製作多層板時，因層壓出現各層間漲縮異常或者內層芯板錯位造成的。在具體測試過程中，測試孔和內孔的重合程度主要包括如下幾種狀況:(I)鑽內孔11之後所形成的測試環12在圓周方向上的環寬一致，說明內孔11的圓心與銅胚16的圓心完全重合，鑽孔質量非常優秀；(2)鑽內孔11之後所形成的測試環12在圓周方向上的環寬不一致，即環寬一側偏大而另一側偏小(包括測試環12的一側環寬為零)，說明內孔11的圓心與銅胚16的圓心發生了偏移，即內孔11的圓心與銅胚16的圓心基本重合，但只要內孔11仍保持在銅胚16所在範圍內，則表示鑽孔質量合格；以上兩種狀況為測試孔中內孔圓心與銅胚圓心的重合度為完全重合或者基本重合，表示所鑽的測試孔質量合格。其中，基本重合即允許一定的偏差，在測試環12的環寬範圍內的偏移，即測試孔中銅胚圓心雖未與內孔圓心完全重合，但偏移度不至使之與隔離區相交。(3)內孔11與隔離區13的內圓相交，但內孔11仍保持在隔離區13的外圓所在範圍之內，包括內孔11與隔尚區13的外圓內相切的情況，則表不鑽孔質量有待提聞，但仍處於可接受的允許範圍內，此時，操作人員可根據該PCB板對於鑽孔質量的要求嚴格與否來判定鑽孔合格或鑽孔質量不合格；(4)內孔11與隔離區13的外圓相交，則說明鑽孔質量完全不合格，該測試區域的測試孔直接報廢。但是，此時雖然檢測到測試孔中內孔11出現了偏移，由於測試孔僅分布在工件的邊沿區域，並不會造成該工件的報廢，相應的，操作人員可以根據測試孔的偏差情況重新調整鑽機定位，或者重新對工件打定位孔，或者調整測試孔鑽帶程序和圖形孔鑽帶程序，或者調整內層芯板漲縮超差值的措施來對工件進行調整，然後重複步驟SI)-S3)，直至酬試孔的鑽孔質量合格後，再對工件的有效區域內的圖形孔進行加工。最後，在數控鑽機中調用圖形孔鑽帶程序對工件的有效區域內的圖形孔進行加工，並對圖形孔的質量進行檢測。在應用本實施例所述檢測方法對測試孔的質量進行檢測時，當因層壓步驟出現內層芯板漲縮超過誤差範圍而需要更改工件的有效區域中圖形孔鑽帶程序時，需要將該工件的測試區域中測試孔鑽帶程序的更改與圖形孔鑽帶程序的更改保持一致，以避免因內層芯板漲縮更改影響測試孔的鑽孔加工效率。由於測試區域在有效區域外，因此，在工件後續的外形加工步驟中，其可能將通過銑床被銑去，或者仍保留在邊沿區域，因而該測試區域的設置對PCB板成品不會造成任何影響。實施例2:如圖6所示，本實施例與實施例1的區別在於，本實施例中工件的邊沿區域中的測試區域為2個，其分布在工件的對角位置，所述每個測試區域中分別設置有4個測試孔10。本實施例相對實施例1而言，適用於工件的有效區域內圖形線路較簡單，圖形孔較少的PCB板的鑽孔質量檢測。本實施例中測試孔圖案及其測試孔的設置以及檢測方法均與實施例1相同，這裡不再贅述。在實施例1、2中，利用該鑽孔質量的檢測方法對工件的邊沿區域的測試孔進行鑽孔不同於對工件的有效區域的圖形孔鑽孔，即使在鑽測試孔的過程出現了孔偏移或者因員工操作不當，人為更改內層芯板數據出錯等其他原因導致測試孔質量不合格，由於測試區域設置在工件的邊沿區域，而不會影響到該工件的有效區域，因此能夠有效地避免因鑽孔造成的工件報廢，提高鑽孔工藝過程中產品良率，降低生產成本。可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法，包括以下步驟: 51)在工件的邊沿區域設置一個或一個以上的測試區域，所述測試區域內設置有測試孔圖案； 52)工件定位後，對所述測試孔圖案進行鑽孔，以形成測試孔； 53)對所形成的測試孔的質量進行檢測，當檢測所述測試孔的質量合格後，對工件的有效區域的圖形孔進行鑽孔。
2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特徵在於，所述步驟SI)中設置測試孔圖案包括，將所述測試孔圖案設置為由內向外依次包含有銅胚(16)以及使所述銅胚(16)與所述工件的邊沿區域的其他部分的銅箔隔離的隔離區(13);所述步驟S2)中的對所述測試孔圖案進行鑽孔包括，在所述銅胚(16)區域內鑽所述內孔(11)，形成由內向外依次包括內孔(11)、測試環(12)以及隔離區(13)的測試孔。
3.根據權利要求2所述的檢測方法，其特徵在於，所述步驟SI)中設置測試孔圖案包括:採用所述工件的有效區域中最小的圖形孔的孔徑尺寸來設置所述內孔(11)的孔徑。
4.根據權利要求3所述的檢測方法，其特徵在於，所述測試孔圖案中，所述銅胚(16)採用圓形，所述銅胚的直徑等於內孔(11)的孔徑與兩倍第一允許值之和；所述隔離區(13)採用圓環，所述圓環的外徑為所述內孔(11)的孔徑與兩倍第二允許值之和。
5.根據權利要求4所述的檢測方法，其特徵在於，所述第一允許值範圍為2-4mil，所述第二允許值範圍為5-7mil。
6.根據權利要求5所述的檢測方法，其特徵在於， 步驟S2)中，對所述測試孔圖案進行鑽孔的步驟中，按照內孔(11)的孔徑大小選擇與之尺寸相應的鑽嘴進行鑽孔； 步驟S3)中，對所形成的測試孔的質量檢測的方法具體包括，根據測試孔中鑽內孔(11)所形成的測試環(12)在其圓周方向的環寬來判斷測試孔是否合格:如果所形成的測試孔的內孔與所述隔離區相交或者相切，則表示測試孔質量不合格。
7.根據權利要求1-6之一所述的檢測方法，其特徵在於，所述一個或一個以上的測試區域分別分布在工件的邊沿區域的兩個以上的側邊上。
8.根據權利要求7所述的檢測方法，其特徵在於，所述測試區域對稱分布在工件的四個邊沿位置，每個測試區域中包括有多個測試孔，所述每個測試區域中的多個測試孔沿其所在工件的邊沿平行排列。
9.根據權利要求8所述的檢測方法，其特徵在於，所述測試孔圖案與工件的有效區域中的線路圖形一起形成。
全文摘要
本發明提供一種印製電路板上鑽孔質量的檢測方法，包括以下步驟S1)在工件的邊沿區域設置一個或一個以上的測試區域，所述測試區域內設置有測試孔圖案；2)工件定位後，對所述測試孔圖案進行鑽孔，以形成測試孔；3)對所形成的測試孔的質量進行檢測，當檢測所述測試孔的質量合格後，對工件的有效區域的圖形孔進行鑽孔。採用該鑽孔質量檢測方法能有效降低工件的鑽孔報廢率，提高鑽孔工藝中產品加工良率，降低生產成本。
文檔編號G01N23/00GK103185733SQ201110456400
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者陳顯任, 黃承明 申請人:北大方正集團有限公司, 珠海方正科技高密電子有限公司