CN113079638A - Pcb的背钻方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种PCB的背钻方法及设备。该方法包括：机台根据印制电路板PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层，目标层为PCB的第一表面上导通孔的到达层，PCB的第一表面为PCB的待钻面的相对面；控深传感器在钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给机台；当根据计数值确定钻刀已钻至停钻层，则机台控制钻刀停止下钻。本申请的方法，使背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

Description

PCB的背钻方法及设备

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种PCB的背钻方法及设备。

背景技术

通信产业持续高速增长，数字信号传输速度和频率不断增长，使得信号传输完整性问题日益尖锐。当电路信号的频率增加到一定高度后，PCB中的导通孔中无用的孔铜部分，其多余的镀铜就相当于天线一样，产生信号辐射对周围的其他信号造成干扰，严重时将影响到线路***的正常工作，因而需要将多余的镀铜用背钻的方式钻掉，从而提升信号的完整性。

现有技术中，背钻方法是测量PCB板的厚度，并根据PCB板的厚度、导通孔的长度和背钻深度冗余计算出下钻深度，并按照下钻深度控制钻刀工作。然而，PCB板因工艺、温度等影响存在厚度不均、翘板弯曲的现象，使得测量得到的PCB板的厚度不够精确，从而使得背钻精度不高。

发明内容

本申请提供一种PCB的背钻方法及设备，用以提高背钻精度。

一方面，本申请提供一种PCB的背钻方法，该方法应用于PCB的背钻设备，机台、钻刀、导体、控深传感器，机台的上表面可放置印制电路板PCB，PCB为多层板，每层设置有焊盘，机台与导体连接，控深传感器的两端与导体、钻刀连接，导体和PCB接触设置，钻刀的刀尖角度应大于预设阈值；该方法包括：机台根据印制电路板PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层，目标层为PCB的第一表面上导通孔的到达层，PCB的第一表面为PCB的待钻面的相对面；控深传感器在钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给机台；当根据计数值确定钻刀已钻至停钻层，则机台控制钻刀停止下钻。

该方法通过确定钻刀在PCB中的停钻层和获取钻刀刀柄接触到的焊盘所在层的层数，控制钻刀工作，当根据该层数确定钻刀已钻至停钻层，则机台控钻刀停止下钻，使背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

可选的，机台根据印制电路板PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层，包括：机台根据PCB中的目标层的位置和PCB的层间距，确定距离目标层最近，且与目标层的距离大于惯性距离与钻刀刀尖长度之和的层，并将该层确定为停钻层。通过该方法能够确定出停钻层。

另一方面，本申请还提供了一种PCB的背钻设备，包括：机台、钻刀、导体、控深传感器，机台的上表面可放置PCB，PCB为多层板，每层设置有焊盘，机台与导体连接，控深传感器的两端与导体、钻刀连接，导体和PCB接触设置；钻刀的刀尖角度应大于预设阈值；机台用于根据PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层，目标层为PCB的第一表面上导通孔的到达层，PCB的第一表面为PCB的待钻面的相对面；控深传感器用于在钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给机台；机台还用于当根据计数值确定钻刀已钻至停钻层，则控制钻刀停止下钻。

该设备的机台根据PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，能够确定钻刀在PCB中的停钻层；控深传感器在钻刀刀柄接触到焊盘时，能够进行一次计数，并将计数值发送给机台，使机台获取该焊盘所在层的层数；当机台根据该层数确定钻刀已钻至停钻层，则控制钻刀停止下钻。从而使得背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

可选的，背钻设备还包括：盖板，盖板包括导电面，导体通过导电面与PCB接触设置。基于此，当钻刀下钻时，盖板能够防止钻刀打滑，进一步提高背钻的精度。

可选的，导电面为盖板的下表面。从而能够减少了盖板与PCB之间的空隙，能够使盖板与PCB更加紧密的贴合。

可选的，导体包括：卡接部和导电部，导电部和导电面接触，卡接部用于将导电部固定在盖板与PCB之间。从而能够防止盖板、导电部和PCB板滑动，提高背钻的精度，当钻刀下钻时，能够防止因盖板滑动而导致钻刀打滑，减少钻刀损坏，进一步提高背钻的精度。

可选的，导电面为盖板的至少一个侧面和下表面。从而能够通过盖板的侧面与导体接触，使盖板的底面与PCB紧密贴合。

可选的，导体包括：卡接部和导电部，导电部和导电面接触，卡接部用于固定盖板。从而能够防止盖板、PCB板滑动，提高背钻的精度，当钻刀下钻时，能够防止因盖板滑动而导致钻刀打滑，减少钻刀损坏，进一步提高背钻的精度。

可选的，机台的上表面和PCB的第一表面之间设置有绝缘板。一方面能够使PCB板与机台之间绝缘，提高PCB的背钻装置的安全性；另一方面，在钻刀下钻时能够起到减震的作用，用于保护PCB，提高背钻的可靠性。

可选的，机台具体用于：根据PCB中的目标层的位置和PCB的层间距，确定距离目标层最近，且与目标层的距离大于惯性距离与钻刀刀尖长度之和的层，并将该层确定为停钻层。从而能够防止背钻长度过长影响PCB的特性，进而防止因钻刀停钻后的惯性距离过长与钻刀刀尖长度过长等导致导通孔被破坏。

本发明提供的PCB的背钻方法及设备，根据PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层；当钻刀接触到第一焊盘时，则获取第一焊盘所在层的层数；若根据该层数确定钻刀已钻至停钻层，则控制钻刀停止下钻，使背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本申请一实施例提供的镀铜后的通孔示意图；

图2为本申请一实施例提供的背钻孔和导通孔的示意图；

图3为本申请一实施例提供的一种PCB的背钻方法的流程图；

图4为本申请一实施例提供的一种PCB的背钻设备的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的一种PCB的背钻设备的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种带有盖板的PCB的背钻设备的结构示意图；

图7为本申请另一实施例提供的一种带有盖板的PCB的背钻设备的结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的一种导体包括卡接部和导电部的PCB的背钻设备的结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的一种机台的上表面和PCB的第一表面之间设置有绝缘板的PCB的背钻设备的结构示意图；

图10为图4至图9所示任一实施例提供的PCB的背钻设备的钻刀与PCB的局部放大图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

背钻是一种特殊的控制钻孔深度的钻孔技术，在多层印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)的制作中。例如在8层PCB中制作第1层到第3层的导通孔，通常首先钻出通孔，即从PCB的第1层钻至PCB的第8层，然后在通孔中电镀或者沉积金属形成金属层，例如镀铜或者沉铜，这样使得PCB的第1层到第8层依次通过通孔中的金属层连接，图1为本申请一实施例提供的镀铜后的通孔示意图，PCB的第1层11到第8层18依次通过通孔10中的金属层连接。然而实际上我们只需要PCB的第1层11连到第3层13，无需连接第4层14和第8层18。如图1所示，在PCB的第4层14和第8层18通孔没有与其连接的信号线，因而通常被称为镀铜短线柱(STUB)。在高频高速电路设计中，STUB会导致信号传输的反射、散射、延迟等，影响信号的完整性。因此需要将STUB从PCB的背面钻除掉，这一过程通常称为背钻。图2为本申请一实施例提供的背钻孔和导通孔的示意图，通过背钻，钻除了PCB的第8层18至第4层14通孔中的覆铜，形成了导通孔22和孔径大于通孔孔径的背钻孔21。

现有的背钻方法是通过测量得到PCB板的厚度，并根据PCB板的厚度、导通孔长度和背钻深度冗余计算出下钻深度，并按照下钻深度控制钻刀工作。然而，PCB板因工艺、温度等影响存在厚度不均、翘板弯曲的现象，测量得到的PCB板的厚度和钻孔处的实际板厚存在偏差，导致背钻精度不高。

本申请的主旨思想是：通过PCB层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离、导通孔长度和钻刀刀尖长度确定停钻层，并根据钻刀刀柄接触到的焊盘所在层的层数和停钻层的位置关系控制钻刀工作。

下面结合几个具体的实施例，对本发明的技术方案进行描述，其中，相同或相似的概念可以相互参照不一一赘述。

图3为本申请一实施例提供的一种PCB的背钻方法的流程图，该方法可以由PCB的背钻设备执行，如图3所示，该方法包括如下步骤：

S301：机台根据印制电路板PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层。

其中，PCB为多层板，每层设置有焊盘。可以在PCB设计阶段，在背钻孔需要钻穿的位置铺设焊盘。

目标层为PCB的第一表面上的导通孔的到达层。例如，导通孔为PCB的第一表面至PCB的第三层，则该导通孔的到达层则为PCB的第三层。

PCB的第一表面为PCB的待钻面的相对面。

钻刀在停止下钻之后由于惯性，运行一段距离后才能够彻底停止运行，因而钻刀在停止下钻之后存在惯性距离。

根据PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定钻刀在PCB中的停钻层的一种实现方式：根据PCB中的目标层的位置和PCB的层间距，确定距离目标层最近，且与目标层的距离大于钻刀在停止下钻之后的惯性距离与钻刀刀尖长度之和的层，并将该层确定为停钻层。该方法能够防止背钻STUB长度过长影响PCB的特性，能够防止因钻刀停钻后的惯性距离过长与钻刀刀尖长度过长等导致导通孔被破坏。

例如，如图2所示，在8层PCB中制作第1层11到第3层13的导通孔，即PCB中的目标层的位置为第3层13，假设，钻刀在停止下钻之后的惯性距离为n和钻刀刀尖长度为l，若第4层14与第3层13之间的层间距大于n+l，PCB的背钻设备则确定第4层14为停钻层；若第4层14与第3层13之间的层间距小于或等于n+l，PCB的背钻设备则计算新的第5层15与第3层13之间的层间距是否大于n+l，直至确定出距离目标层最近，且与目标层的距离大于n+l的停钻层。

S302：控深传感器在钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给机台。

其中，焊盘可以是PCB每层需要背钻的位置设置的焊盘；与可以是PCB每层需要钻孔的位置设置的焊盘。

S303：当机台根据计数值确定钻刀已钻至停钻层，则控制钻刀停止下钻。

若机台根据钻刀刀柄接触到的焊盘所在层的层数确定钻刀未钻至停钻层，机台则控制钻刀继续下钻。

本申请通过确定钻刀在PCB中的停钻层和获取钻刀刀柄接触到的焊盘所在层的层数，控制钻刀工作，当根据该层数确定钻刀已钻至停钻层，则机台控钻刀停止下钻，使背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

图4为本申请一实施例提供的一种PCB的背钻设备的结构示意图，如图4所示，包括：机台41、钻刀42、导体43、控深传感器44。

机台41的上表面可放置PCB45，PCB45为多层板，每层设置有焊盘；机台41与导体43连接；控深传感器44的两端分别与导体43、钻刀42连接；导体43和PCB45接触设置；钻刀42包括刀柄421和刀尖422，刀尖422角度应大于预设阈值，刀柄421导电，刀尖422不导电。预设阈值可以根据实际情况设置，对此本申请不做限制。

PCB为多层板，每层设置有焊盘。可选的，可以在PCB每层需要背钻的区域设置焊盘，也可以在PCB上所有需要钻孔的区域设置焊盘。焊盘的直径大于背钻孔的直径。

机台41可以用于根据PCB45中的目标层的位置、PCB45的层间距、钻刀42在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖422的长度，确定钻刀42在PCB45中的停钻层。机台41也可以用于获取停钻层的层数，例如，机台通过输入界面获取用户输入的PCB的停钻层的层数；或者通过存储设备获取其所存储的PCB的停钻层的层数。停钻层的确定方法可以参照上述实施例，在此不做赘述。目标层为PCB45的第一表面452上导通孔的到达层，PCB45的第一表面452为PCB45的待钻面451的相对面。

机台41与导体43连接，用于使导体43带电。控深传感器44的两端分别与导体43、钻刀42连接，使得导体43、控深传感器44、钻刀42导通。导体43和PCB45接触设置，用于为PCB和钻刀之间提供导电通路。如图4所示，上述导体43可以是一个平面导体。当然，该导体43还可以是其他形状的导体，比如：图5为本申请另一实施例提供的一种PCB的背钻设备的结构示意图，如图5所示，导体43为倒置的L形导体。导体43一方面用于为PCB45和钻刀42之间提供导电通路，另一方面用于固定PCB45，防止背钻时，由于振动等使得PCB45发生偏移。

控深传感器44用于在钻刀刀柄421接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给机台41。相应的，机台41还用于，当根据计数值确定钻刀42已钻至停钻层，则控制钻刀42停止下钻。

可选的，PCB的背钻装置还包括：盖板，盖板包括导电面，导体通过导电面与PCB接触设置。

盖板的导电面可以是盖板的底面。图6为本申请一实施例提供的一种带有盖板的PCB的背钻设备的结构示意图，示例性的，图6在图4所示实施例的基础上，如图6所示，进一步的，还包括：盖板61。盖板61包括导电面611，导电面611为盖板的底面。导电面611与导体43、PCB45接触设置。导电面611可以是金属面，例如铜面。盖板顶面可以是树脂面，钻刀下钻时，能够防止钻刀打滑，进一步提高背钻的精度。

盖板的导电面也可以是盖板的底面和至少一个侧面。示例性的，图7为本申请另一实施例提供的一种带有盖板的PCB的背钻设备的结构示意图，如图7所示，盖板61的导电面为盖板的底面611a和盖板的侧面611b，盖板的底面611a与PCB45接触设置，盖板的侧面611b与导体43接触设置。盖板顶面可以是树脂面，钻刀下钻时，能够防止钻刀打滑，进一步提高背钻的精度。导体43与盖板的侧面611b、PCB的侧面接触设置，减少了盖板与PCB之间的空隙，能够使盖板与PCB更加紧密的贴合。

可选的，PCB的背钻装置的导体包括：卡接部和导电部，导电部和导电面接触，卡接部用于将导电部固定在盖板上。图8为本申请一实施例提供的一种导体包括卡接部和导电部的PCB的背钻设备的结构示意图，示例性的，图8在图6所示实施例的基础上，如图8所示，导体43包括：卡接部431和导电部432。卡接部431用于固定盖板，防止盖板、PCB板滑动，提高背钻的精度。进一步的，当钻刀下钻时，还能够防止因盖板滑动而导致钻刀打滑，减少钻刀损坏，进一步提高背钻的精度。卡接部431可以是金属材质也可以是非金属材质，可以是方形、半圆形、多边形等，对于卡接部431的材质和形状本申请不做限制。

可选的，PCB的背钻装置的机台的上表面和PCB的第一表面之间设置有绝缘板。例如，图9为本申请一实施例提供的一种机台的上表面和PCB的第一表面之间设置有绝缘板的PCB的背钻设备的结构示意图，示例性的，图9在图8所示实施例的基础上，进一步的，还包括绝缘板91。绝缘板91设置在机台的上表面和PCB的第一表面之间，一方面用于使PCB板与机台之间绝缘，提高PCB的背钻装置的安全性；另一方面，在钻刀下钻时起到减震的作用，用于保护PCB，提高背钻的可靠性。例如，绝缘板91为一块方形模板，具体对于绝缘板91的材质和形状本申请不做限制。

图10为图4至图9所示任一实施例提供的PCB的背钻设备的钻刀与PCB的局部放大图，如图10所示，PCB为8层板，分别为第一层101、第二层102、第三层103、第四层104、第五层105、第6层106、第七层107和第八层108，每层与待钻面的背钻孔相对应的位置均设置有直径大于钻刀的焊盘109。图10所示焊盘109位于PCB每一层与待钻面相同的表面，可以理解的是，焊盘109也可以位于PCB每一层与待钻面的相对面。图10还示出了PCB上镀有金属的通孔1010、待钻孔1011和钻刀42，其中钻刀42包括刀柄421和刀尖422。

本实施例的工作原理：对由于钻刀42带有电荷，且刀柄422导电，若刀柄422接触到焊盘109，刀柄422、焊盘109、带钻孔1011、通孔1010、导体43以及控深传感器44形成导电回路，控深传感器检测到电流，则进行一次计数，并将计数值传送给机台；若刀柄422没有接触到焊盘59，刀柄422、焊盘109、带钻孔1011、通1010、导体43以及控深传感器44则不能形成导电回路，控深传感器检测不到电流，因为不进行计数。机台根据接收到的计数值，判断是否钻至停钻层，若钻至停钻层则控制钻刀停止下钻。

本申请提供的PCB的背钻设备的机台根据PCB中的目标层的位置、PCB的层间距、钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，能够确定钻刀在PCB中的停钻层；控深传感器在钻刀刀柄接触到焊盘时，能够进行一次计数，并将计数值发送给机台，使机台获取该焊盘所在层的层数；当机台根据该层数确定钻刀已钻至停钻层，则控制钻刀停止下钻。从而使得背钻长度不受PCB板的厚度不均、翘板等的影响，提高了背钻精度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种PCB的背钻方法，其特征在于，所述方法应用于印制电路板PCB的背钻设备，机台、钻刀、导体、控深传感器，所述机台的上表面可放置印制电路板PCB，所述PCB为多层板，每层设置有焊盘，所述机台与所述导体连接，所述控深传感器的两端与所述导体、所述钻刀连接，所述导体和所述PCB接触设置，所述钻刀的刀尖角度应大于预设阈值；所述方法包括：

所述机台根据PCB中的目标层的位置、所述PCB的层间距、所述钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定所述钻刀在所述PCB中的停钻层，所述目标层为所述PCB的第一表面上导通孔的到达层，所述PCB的第一表面为所述PCB的待钻面的相对面；

所述控深传感器在所述钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给所述机台；

当根据所述计数值确定所述钻刀已钻至所述停钻层，则所述机台控制所述钻刀停止下钻。

2.根据权利要求1所述的背钻方法，其特征在于，所述机台根据印制电路板PCB中的目标层的位置、所述PCB的层间距、所述钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定所述钻刀在所述PCB中的停钻层，包括：

所述机台根据所述PCB中的目标层的位置和所述PCB的层间距，确定距离所述目标层最近，且与所述目标层的距离大于所述惯性距离与所述钻刀刀尖长度之和的层，并将该层确定为所述停钻层。

3.一种PCB的背钻设备，其特征在于，包括：机台、钻刀、导体、控深传感器，所述机台的上表面可放置印制电路板PCB，所述PCB为多层板，每层设置有焊盘，所述机台与所述导体连接，所述控深传感器的两端与所述导体、所述钻刀连接，所述导体和所述PCB接触设置，所述钻刀的刀尖角度应大于预设阈值；

所述机台用于根据所述PCB中的目标层的位置、所述PCB的层间距、所述钻刀在停止下钻之后的惯性距离和钻刀刀尖长度，确定所述钻刀在所述PCB中的停钻层，所述目标层为所述PCB的第一表面上导通孔的到达层，所述PCB的第一表面为所述PCB的待钻面的相对面；

所述控深传感器用于在所述钻刀刀柄接触到焊盘时，进行一次计数，并将计数值发送给所述机台；

所述机台还用于当根据所述计数值确定所述钻刀已钻至所述停钻层，则控制所述钻刀停止下钻。

4.根据权利要求3所述的背钻设备，其特征在于，所述背钻设备还包括：盖板，所述盖板包括导电面，所述导体通过所述导电面与所述PCB接触设置。

5.根据权利要求4所述的背钻设备，其特征在于，所述导电面为所述盖板的下表面。

6.根据权利要求5所述的背钻设备，其特征在于，所述导体包括：卡接部和导电部，所述导电部和所述导电面接触，所述卡接部用于将所述导电部固定在所述盖板与所述PCB之间。

7.根据权利要求4所述的背钻设备，其特征在于，所述导电面为所述盖板的至少一个侧面和下表面。

8.根据权利要求7所述的背钻设备，其特征在于，所述导体包括：卡接部和导电部，所述导电部和所述导电面接触，所述卡接部用于固定所述盖板。

9.根据权利要求3-8任一所述的背钻设备，其特征在于，所述机台的上表面和所述PCB的第一表面之间设置有绝缘板。

10.根据权利要求3-8任一所述的背钻设备，其特征在于，所述机台具体用于：根据所述PCB中的目标层的位置和所述PCB的层间距，确定距离所述目标层最近，且与所述目标层的距离大于所述惯性距离与所述钻刀刀尖长度之和的层，并将该层确定为所述停钻层。

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