线路板、线路板钻孔装置及线路板钻孔方法

技术领域

本申请涉及线路板加工技术领域，具体涉及一种线路板、线路板钻孔装置及线路板钻孔方法。

背景技术

印制线路板（Printed Circuit Board，PCB）行业，随着全球通讯业的发展，更高频数字信号传输对高频电路板制造提出了更高要求。普通多层线路板在信号经过时在过孔处有不连续触发信号通路，容易引起阻抗不连续，带来诸多信号完整性问题。为了解决此问题，需要采用背钻工艺将多余的过孔沉铜钻除。背钻后信号层上方多余的过孔沉铜（stub）越短越好，以减轻多余过孔沉铜对PCB板的信号传输影响。

现有技术中，通常是基于钻孔刀在钻孔时产生的触发信号获取线路板各预设导电层间的厚度，再基于线路板预设导电层间的厚度计算出背钻深度，然后基于计算出的背钻深度对线路板进行背钻，通常钻孔时候都是从正面向反面钻孔，背钻大部分时候由反面向正面钻孔，也有背钻从正面向反面钻孔的情况。但是，在钻孔过程中由于铜屑的影响，可能会产生非预期触发信号，从而影响背钻深度的计算结果，进而影响背钻效果。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够提高背钻精度线路板、线路板钻孔方法及装置。

为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：

本申请提供了一种线路板，所述线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，至少部分所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区。

在一些实施例中，所述目标层位于所述线路板的内部，所述目标层的上下两侧分别设为所述线路板的第一侧和第二侧，多层所述导电层分别分布于所述第一侧和所述第二侧；

位于所述第一侧的所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区，和/或

位于所述第二侧的所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区。

相应地，本申请还提供了一种线路板钻孔装置,用于对以上任一实施例所述的线路板执行钻孔操作，所述线路板钻孔装置包括：

钻孔刀，用于对线路板执行钻孔操作，其中，所述线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，至少部分所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区；

信号发生器，与所述钻孔刀相连，用于基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生触发信号；

光栅尺，与所述钻孔刀相连，用于检测所述钻孔刀的钻孔深度；

控制器，与所述信号发生器及光栅尺相连，用于基于所述信号发生器产生的触发信号采集所述光栅尺读数头的读数，并基于所述光栅尺读数头的读数计算出背钻深度，及用于基于所述背钻深度控制所述钻孔刀对所述线路板执行背钻操作。

在一些实施例中，所述钻孔刀由导电材料制成，且所述钻孔刀包括刀尖和侧部，所述侧部涂敷有不导电材料层。

相应地，本申请还提供了一种线路板钻孔方法，应用于以上任一实施例所述的线钻孔装置，所述线路板钻孔方法包括：

控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，其中，所述线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，至少部分所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区；

基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生的触发信号确定所述线路板的背钻深度；

基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，且背钻方向与钻孔方向相反。

在一些实施例中，所述控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，包括：

控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作，其中，所述目标层位于所述线路板的内部，所述目标层的上下两侧分别为所述线路板的所述第一侧和所述第二侧，多层所述导电层分别分布于所述第一侧和所述第二侧，且位于所述第一侧的所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区；

所述基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，具体为：

基于所述背钻深度控制所述钻孔刀由所述第二侧朝向所述第一侧对所述线路板执行背钻操作。

在一些实施例中，基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生的触发信号确定所述线路板的背钻深度，包括：

基于所述钻孔刀触碰到位于所述第二侧的所述导电层产生的触发信号确认位于所述第二侧的各所述导电层间的相对距离值；

获取位于所述第二侧的所述导电层至所述目标层的理论距离值；基于所述理论距离值和所述相对距离值确认所述背钻深度。

在一些实施例中，所述基于所述理论距离值和所述相对距离值确认所述背钻深度，包括：

基于所述理论距离值和所述相对距离值计算出所述目标层至所述第二侧表面的第一距离值；

将所述第一距离值减去预设残桩值得到所述背钻深度。

在一些实施例中，在所述钻孔刀钻通所述目标层时，控制所述钻孔刀空钻至少一圈之后，再控制所述钻孔刀继续钻孔。

对应地，本申请还提供了一种线路板钻孔方法，该线路板钻孔方法包括：

控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，其中，所述线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，所述目标层位于所述线路板的内部，所述目标层的上下两侧分别为所述线路板的第一侧和第二侧，多层所述导电层分别分布于所述第一侧和所述第二侧；

基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生的触发信号确定所述线路板的背钻深度；

基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，且背钻方向与钻孔方向相同。

在一些实施例中，所述控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，包括：

控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作；

所述基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，具体为：

基于所述背钻深度控制所述钻孔刀由所述第一侧朝向所述第二侧对所述线路板执行背钻操作。

在一些实施例中，所述基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生的触发信号确定所述线路板的背钻深度，包括：

基于所述钻孔刀触碰到位于所述第一侧的所述导电层产生的触发信号确认位于所述第一侧的各所述导电层间的相对距离值；

获取位于所述第一侧的所述导电层至所述目标层的理论距离值；

基于所述理论距离值和所述相对距离值确认所述背钻深度。

在一些实施例中，所述控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，包括：

控制钻孔刀由线路板的第二侧朝向第一侧对线路板执行钻孔操作；

所述基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，具体为：

基于所述背钻深度控制所述钻孔刀由所述第二侧朝向所述第一侧对所述线路板执行背钻操作。

在一些实施例中，所述基于所述钻孔刀触碰到所述导电层产生的触发信号确定所述线路板的背钻深度，包括：

基于所述钻孔刀触碰到位于所述第二侧的所述导电层产生的触发信号确认位于所述第二侧的各所述导电层间的相对距离值；

获取位于所述第二侧的所述导电层至所述目标层的理论距离值；

基于所述理论距离值和所述相对距离值确认所述背钻深度。

在一些实施例中，所述控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，包括：

控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作；

控制钻孔刀由线路板的第二侧朝向第一侧对线路板执行钻孔操作；

所述基于所述背钻深度对所述线路板执行背钻操作，具体为：

基于所述背钻深度控制所述钻孔刀由所述第一侧朝向所述第二侧对所述线路板执行背钻操作；

基于所述背钻深度控制所述钻孔刀由所述第二侧朝向所述第一侧对所述线路板执行背钻操作。

相比于现有技术，本申请的线路板钻孔方法是通过控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作，再基于钻孔刀触碰到导电层产生的触发信号确认线路板的背钻深度，然后基于背钻深度对线路板进行背钻，其中，线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，至少部分所述导电层中与所述钻孔区对应的区域设为非布线区，从而在钻孔刀钻孔的过程中，即使钻孔刀上附有金属屑，金属屑也不会与位于线路板上的导电层导通，从而不会产生非预期触发信号，保证了背钻深度计算结果的准确认性，进而提高了背钻效果。

附图说明

图1为现有的线路板结构图。

图2为本申请实施例提供的线路板钻孔方法流程图。

图3为本申请实施例提供的线路板截面图。

图4为现有的钻孔过程结构示意图。

图5为现有的钻孔过程另一结构示意图。

图6为本申请实施例提供的线路板钻孔装置结构图。

图7本申请另一实施例提供的线路板钻孔方法流程图。

附图标识：

2、刀具；

100、PCB板；101、顶部导电层；102、底部导电层；

200、线路板；201、导电层；202、目标层；

300、线路板钻孔装置；301、主轴；302、钻孔刀；303、光栅尺；304、加工平台。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上，术语“多种”是指两种或两种以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

现有技术通常根据不同的PCB板按照预设背钻深度，从背钻面作为预设深度起点对电镀孔（Plate Through Hole，PTH）进行背钻加工，实际工作中，由于PCB板材压合后的精度不同，如图1所示，即使同一个PCB料号同一批次的PCB板在同一位置的厚度都不相同，存在厚度公差。所以对同一种PCB板的同一位置采用同一个预设深度进行背钻，因为PCB板的厚度公差问题，会引起背钻精度不良。过深则钻穿目标层造成目标层断路，过浅则留下的沉铜（Stub）过长，影响触发信号传输，因此需要提高背钻深度值的计算结果的准确性，以提高背钻精度。

现有技术中，有一种背钻深度值的计算方法为：在刀尖碰到大面积铜层时，均可以判断出此刻刀尖在垂直方向（也就是图1中的深度方向或者Z方向）的位置。在第一次钻孔的时候，记录PCB板覆盖大铜皮层的顶层和底层铜皮位置，从而推算出各背钻孔所在PCB板的实际厚度D，计算理论厚度D'和实际厚度D的比值按比例修正背钻深度值，从而得到更加准确的背钻钻孔精度。

但是，通常由于线路板比较厚，各压合层的厚度不是同时变薄或者同时变厚，那么按照上述方法计算得到的背钻深度值并不准确，使得背钻效果不理想甚至适得其反。本申请可以解决通过一次钻时记录的PCB板厚度D和理论厚度D'的比值修正背钻深度值的方案存在PCB压制过程中不是均匀变厚或者变薄而使精度仍然不理想的问题。

举例说明，参照图1所示，PCB板100包括顶部导电层101和底部导电层102，第一表面a、第二表面b和第三表面c分别为PCB板100顶部导电层101的三处位置，第一底面a2、第二底面b2和第三底面c2分别为PCB板底部导电层102的三处位置，第一位置a1、第二位置b1和第三位置c1为理想背钻深度位置。从图1中可以看中，通过刀具2从第一底面a2、第二底面b2和第三底面c2往第一表面a、第二表面b及第三表面c方向做背钻加工时，背钻深度Zc>Za>Zb。其中，刀具2可以为钻孔刀。

若在一次钻孔时采集PCB顶部导电层101的第一表面a、第二表面b及第三表面c三处位置及底部导电层102的第一底面a2、第二底面b2及第三底面c2三处位置的数据，得到Da=|a-a2|;Db=|b-b2|;Dc=|c-c2|;以判定第一表面a、第二表面b及第三表面c的背钻位置的实际板厚度。图1示中，第一表面a处对应的线路板厚度Da和第三表面c处对应的线路板厚度Dc与理论厚度D'一致，而第二表面b处对应的厚度Db比理论厚度D'厚度大,那么根据现有技术，需要背钻的深度Za=Zc

参照图2所示，本申请的实施例公开了一种线路板钻孔方法，该线路板钻孔方法包括以下步骤：

S11、控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作。

具体地，控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作。参照图3所示，线路板200设有钻孔区、目标层202和多层导电层201，目标层202可以为信号层，导电层201可以为电源层、地层或者其他大面积覆铜层。目标层202位于线路板200的内部，目标层202的上下两侧分别为线路板200的第一侧和第二侧，多层导电层201分别布于线路板的第一侧和第二侧，且位于线路板第一侧的导电层201中与钻孔区对应的区域设为非布线区，即，非布线区为位于线路板第一侧的导电层201处于钻孔区的部分不布局线路。

S12、基于钻孔刀触碰到线路板的导电层产生的触发信号确认线路板的背钻深度。

具体地，基于钻孔刀触碰到位于线路板第二侧的导电层产生的触发信号确认位于线路板第二侧的各导电层间的相对距离值，获取位于线路板第二侧导电层到目标层的理论距离值，基于理论距离值和相对距离值计算出目标层至第二侧表面的第一距离值，将第一距离值减去预设残桩值得到背钻深度，其中，预设残桩值是指预留的信号层上方多余的过孔沉铜。当然，在一些实施例中，若线路板上覆盖有金属片，则将第一距离值减去预设残桩值再加上其他例如铝片厚度等叠厚得到背钻深度。

参照图4所示，第一层a0、第二层am、第三层am+1和第四层an均是大面积铜层，第五层b1是信号层也是禁止钻穿层，第二层am和第三层am+1是与第五层b1距离最近的两个大面积覆铜层。在钻孔刀从第一层a0至第四层an钻孔过程中，在钻孔刀触碰到第三层am+1、第四层an产生触发信号时根据该触发信号确认第三层am+1至第四层an间的相对距离值H1，同时获取第五层b1至第三层am+1的理论距离值H2，将相对距离值H1加上理论距离值H2再加上第四层an的厚度得到第五层b1至线路板第二侧表面的第一距离值H3，然后将第一距离值H3减去预设残桩值得到背钻深度。

S13、基于背钻深度对线路板执行背钻操作。

具体地，基于背钻深度控制钻孔刀由线路板第二侧朝向第一侧对线路板执行背钻操作，即，钻孔方向与背钻方向相反。

举例说明，参照图4所示，第一层a0、第二层am、第三层am+1和第四层an均是大面积铜层，第五层b1是信号层也是禁止钻穿层，第二层am和第三层am+1是与第五层b1距离最近的两个大面积覆铜层。当钻孔刀从线路板反面背钻（即从第四层an至第一层a0方向执行背钻操作）时，背钻孔只和第四层an和第三层am+1相连，其余大面积覆铜层均避开该背钻孔布线。图4举例了只需要反面背钻的情况，第一层a0和第二层am在布线时避开背钻孔，第三层am+1和第四an连在该背钻孔。将一次钻需要识别的层位置减到最少。避免多个层干扰第一次钻孔对目标层的识别。

参照图5所示，在钻孔刀向下执行钻孔操作的过程中，钻孔刀钻穿第二层am和第一层a0，与第二层am和第一层a0之间形成狭小缝隙，并断开连接。当钻孔刀钻到第五层b1时，第五层b1的金属屑顺着排屑槽c0通过第二层am或第一层a0时可能会与第二层am或第一层a0发生短路。如果刀具先到达第三层am+1，那么第三层am+1位置记录正确，如果第五层b1的金属屑先到达第二层am或第一层a0,那么系统错误把第五层b1的金属屑先到达第二层am或者第一层a0的时间对应的深度位置判断为第三层am+1位置。

本申请通过将导电层中与钻孔区对应的区域设为非布线区，从而在钻孔刀钻孔的过程中，即使钻孔刀上附有金属屑，金属屑也不会与线路板内的导电层导通，从而不会产生非预期触发信号，保证了背钻深度计算结果的准确认性，进而提高了背钻效果。例如，可以将第一层a0和第二层am的钻钻孔区对应的区域设为非布线区，当钻孔刀钻到第五层b1时，第五层b1的金属屑顺着排屑槽c1通过第二层am或第一层a0时不会与第一层a0、第二层am发生短路的情况，则即使第五层b1的金属屑先到达第二层am或第一层a0,那么系统也不会错误地把第五层b1的金属屑先到达第二层am或者第一层a0的时间对应的深度位置判断为第三层am+1位置。

进一步地，在钻孔刀钻通目标层时，控制钻孔刀不下钻，而是空钻至少一圈之后，再控制钻孔刀继续钻孔，从而通过钻空刀的空钻将第五层b1产生的金属屑排出第二层am和第一层a0，进而可以顺利解决金属屑引起的第三层am+1位置识别错误问题。同时，钻孔刀由导电材料制成，且钻孔刀包括刀尖和侧部，优选地，钻孔刀的侧部涂敷有不导电材料层。本实施例最优情况使钻孔刀只有刀尖导电，而侧部不导电，进而可以减少金属屑引起的第三层am+1位置识别错误问题。当然，在其他实施例中，钻孔刀的侧部和尖部也可以均导电。

相应地，本申请的实施例还公开了一种线路板钻孔装置，该线路板钻孔装置采用以上任一实施例所述的线路板钻孔方法进行钻孔，参照图6所示，该线路板钻孔装置300包括主轴301、钻孔刀302、光栅尺303、加工平台304、信号发生器（图中未示出）和控制器（图中未示出）。加工平台304用于承载线路板200，主轴301用于夹持钻孔刀302，以通过主轴301带动钻孔刀302移动，从而实现对线路板的钻孔操作。信号发生器与钻孔刀302相连，用于基于钻孔刀302触碰到线路板的导电层或者线路板上盖金属盖板（金属盖板可以为例如铝片）产生触发信号。光栅尺303与钻孔刀302相连，用于检测钻孔刀302的钻孔深度。控制器与信号发生器及光栅尺303相连，用于基于信号发生器产生的触发信号采集光栅尺303读数头的读数，并基于光栅尺303读数头的读数计算出背钻深度，及用于基于背钻深度控制钻孔刀302对线路板200执行背钻操作。

实际应用场景中，在对线路板执行背钻操作的过程中，将线路板200置于加工平台304上，将钻孔刀302安装于主轴301上，然后通过控制器控制主轴301运动，以带动钻孔刀302对线路板执行钻孔操作。在钻孔完成之后，再通过控制器控制钻孔刀302对线路板进行背钻操作。

本申请通过将线路板的导电层中与钻孔区对应的区域设为非布线区，从而在钻孔刀钻孔的过程中，即使钻孔刀上附有金属屑，金属屑也不会与线路板内的导电层导通，从而不会产生非预期触发信号，保证了背钻深度计算结果的准确认性，进而提高了背钻效果。

参照图7所示，相应地，本申请的实施例还公开了一种线路板钻孔方法，线路板钻孔方法包括步骤：

S21、控制钻孔刀对线路板执行钻孔操作。

具体地，线路板设有钻孔区、目标层和多层导电层，目标层位于线路板的内部，目标层的上下两侧分别为线路板的第一侧和第二侧，多层导电层分别分布于第一侧和第二侧。

S22、基于钻孔刀触碰到线路板导电层产生的触发信号确定线路板的背钻深度。

S23、基于背钻深度对线路板执行背钻操作，且背钻方向与钻孔方向相同。

在一些实施例中，控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作，再基于钻孔刀触碰到位于线路板第一侧的导电层产生的触发信号确认位于线路板第一侧的各导电层间的相对距离值，获取位于线路板第一侧的导电层至目标层的理论距离值，然后基于理论距离和相对距离值确认背钻深度，最后基于算得的背钻深度控制钻孔刀由线路板第一侧朝向第二侧对所述线路板执行背钻操作。

在另一些实施例中，控制钻孔刀由线路板的第二侧朝向第一侧对线路板执行钻孔操作，再基于钻孔刀触碰到位于线路板第二侧的导电层产生的触发信号确认位于线路板第二侧的各导电层间的相对距离值，获取位于线路板第二侧的导电层至目标层的理论距离值，然后基于理论距离和相对距离值确认背钻深度，最后基于算得的背钻深度控制钻孔刀由线路板第二侧朝向第一侧对所述线路板执行背钻操作。当然，还可以由线路板的两侧分别对线路板执行背钻操作，具体地，控制钻孔刀由线路板的第一侧朝向第二侧对线路板执行钻孔操作，再基于钻孔刀触碰到位于线路板第一侧的导电层产生的触发信号确认位于线路板第一侧的各导电层间的第一相对距离值，获取位于线路板第一侧的导电层至目标层的第一理论距离值，然后基于理论距离和相对距离值确认第一背钻深度；再控制钻孔刀由线路板的第二侧朝向第一侧对线路板执行钻孔操作，基于钻孔刀触碰到位于线路板第二侧的导电层产生的触发信号确认位于线路板第二侧的各导电层间的第二相对距离值，获取位于线路板第二侧的导电层至目标层的第二理论距离值，然后基于第二理论距离和第二相对距离值确认第二背钻深度；最后基于算得的第一背钻深度控制钻孔刀由线路板第一侧朝向第二侧对所述线路板执行背钻操作，并基于算得的第二背钻深度控制钻孔刀由线路板第二侧朝向第一侧对所述线路板执行背钻操作。其中，若同一个通孔两面都需要背钻，那么这个通孔一钻时可以分两面钻孔，只需要后钻的那把刀把孔钻通即可。

本实施例使一次和二次钻（背钻）同向，即，若背钻方向是由线路板的第一侧朝向第二侧，则一次钻的方向也是由线路板的第一侧朝向第二侧，若背钻方向是由线路板的第二侧朝向第一侧，则一次钻的方向也是由线路板的第二侧朝向第一侧，从而使有效的两个金属面（导电层）先被探测到，进而避免有效的两个金属面被钻孔刀排出的金属屑短路而产生异常信号。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。