专利名称：印刷电路板制造控制器中用以决定定位孔位置的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷电路板(Printed Circuit Board；简称PCB)制造流程，特别是涉及在印刷电路板的制造控制器中的用以决定定位孔(Pin Holes)位置的系统。
背景技术：
印刷电路板是依电路设计，将连接电路零件的电气布线绘制成布线图形，然后再以设计所指定的机械加工、表面处理等方式，在绝缘体上使电气导体重现所构成的电路板。换言之，印刷电路板即是指搭配电子零件之前的基板而言。
印刷电路板的主要功能是提供上面各项零件的相互电流连接，以发挥各项电子零组件的功能，而实现信号处理的目的。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集。因此，印刷电路板设计品质的高低，不但直接影响电子产品的可靠度，亦可左右系统产品整体的性能及竞争力。
一般印刷电路板的制造流程可依序包括多层板内层线路、多层板压合、钻孔、通孔镀铜、外层线路、二次镀铜、防焊绿漆、文字印刷、镀金、喷锡、成型以及终检等制造流程。其中例如钻孔以及成型制造流程之前，必须先利用插梢(Pin)穿透印刷电路板，以将印刷电路板固定在床台或模具的背板上，才进行钻孔或成型程序。
图1所示为背板与印刷电路板示意图，一般定位孔钻孔与插梢固定步骤如下所述。请参照图1，首先，将印刷电路板20置放在钻孔机台或成型机台的背板10上。接着，控制器会根据设定的位置在印刷电路板20与背板上同时形成定位孔22。之后，再将插梢(未图示)穿过定位孔22，以将印刷电路板20固定在背板10上。
一般背板10可由电木材质构成，并且由于印刷电路板通过插梢贯穿印刷电路板20与背板10来保持其固定位置，所以背板10上已形成旧定位孔的使用过的位置是无法重复使用的。举例来说，背板10上如果具有前次制造流程所留下来数个定位孔12的旧痕迹，则印刷电路板20上每一个定位孔22的位置均不能与旧的定位孔12的位置重复，否则后续固定的插梢可能会移动而使得印刷电路板20的位置固定不良，并且造成后续钻孔或成型程序的错误。
背板的尺寸一般大于印刷电路板，现有技术都利用试误法与人工检测来决定印刷电路板在背板上的位置，以避免印刷电路板上的新定位孔位置与背板上的旧定位孔位置产生重叠。所谓试误法与人工检测，举例来说，先在不放置印刷电路板的背板上，机台会依照预先设定的新定位孔位置在背板上进行一试钻步骤，如此，使得背板10上留下痕迹极浅但肉眼可辨识的新定位孔位置。
接着，再利用人工以肉眼来判别背板上新定位孔的位置是否重叠在背板10上的旧定位孔上。如果上述新定位孔位置与旧定位孔位置重叠，则再选择另外的印刷电路板偏移距离值以获得另外的新定位孔位置，之后再重复进行上述的试钻与检查步骤，直到确定背板上的新定位孔位置不与旧定位孔位置重叠，才进行正式的定位孔钻孔步骤。
一般未经使用或使用次数极少的背板会很容易避开其上旧定位孔位置而迅速决定印刷电路板。但是，当背板经过一定次数的使用后，由于其上具有太多已使用位置，以利用人工不能轻易决定出适合的偏移距离，而必须经过多次的试钻测试，才能使所有的新定位孔不与旧定位孔重叠。或者，因为人工操作人员的操作经验不同，当背板上具有太多浅定位孔痕迹时，较无经验的操作人员不但容易浪费太多时间在判别定位孔位置上，并且无法决定出正确的偏移距离。另外，虽然背板上仍有未使用位置，但是当人工无法进行定位孔位置判别时，就必须进行背板的更换，如此会使得背板的使用率降低而增加印刷电路板的制造成本。
在上述的现有技术中，以人工操作与试误法来避开背板上已使用过的位置，并不能获得有效的时间控制以及背板的高使用比例，如此而导致印刷电路板的制造成本增加。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的为提供一种用以决定定位孔位置的系统，应用在印刷电路板的制造控制器中，利用判断模块与运算装置，透过储存装置所储存的已加工与将加工的定位孔位置数据，而自动避开背板上已使用过的位置，而获得新的偏移距离。如此，背板的使用受到自动化的控制，以缩短印刷电路板的前置作业时间以及获得较高的背板使用率。
根据上述目的，本发明用以决定定位孔位置的系统包括一储存装置，用以储存新定位孔与位于背板上的旧定位孔资料；一运算装置与一判断模块，其中运算装置由储存装置中取得新定位孔与旧定位孔资料，且由判断模块利用一定位孔比对法进行一第一比对步骤，用以检视新定位孔的位置，若判断模块判定新定位孔的任一位置不符合第一比对步骤的条件，则由运算装置进行一重新计算步骤，得到一偏移距离值并仿真新定位孔在背板上的位置，以代入判断模块中重复进行第一比对步骤，若判断模块判定所有新定位孔的位置均符合第一比对步骤的条件，则完成比对。
上述的定位孔比对法包括先利用运算装置计算旧定位孔圆心与新定位孔圆心的距离，并计算一限制距离，其中限制距离为旧定位孔的半径加上新定位孔的半径；接着，利用判别模块判断旧定位孔圆心与新定位孔圆心的距离是否小于限制距离，若旧定位孔圆心与新定位孔圆心的距离小于限制距离，则判定新定位孔位置不符合定位孔比对法的条件。为缩短比对时间，可先设定在一有效比对范围内的旧定位孔才进行上述定位孔比对法。此有效比对范围定义为边长等于背板上最大旧定位孔的半径加上所比对的新定位孔半径，或者再加上允许误差值而构成的正方形区域。
另外，也是为了缩短比对时间，可在上述定位孔比对法前进行另一较粗略的比对步骤，例如本发明的区块密度比对法。若判断模块判定新定位孔的任一位置不符合上述另一比对步骤的条件，则运算装置会进行重新计算步骤并由判断模块重复进行上述另一比对步骤。而且，如果判断模块判定新定位孔的位置都符合上述另一比对步骤的条件，则才继续进行前述的定位孔比对法。并且，由于上述另一比对步骤的加入，则不符合定位孔比对法而进行重新计算步骤的新定位孔，也需先由上述另一比对步骤开始重新比对。
本发明区块密度比对法包括运算装置先将背板虚拟分割为数个区块，并计算这些区块的各自区块密度；接着，运算装置定义一限制区块密度；若包含有新定位孔的任一区块的区块密度大于限制区块密度，则判断模块判定新定位孔的位置不符合区块密度比对法的条件；而且，若包含新定位孔的所有区块的区块密度均小于限制区块密度，则判断模块判定新定位孔的位置符合区块密度比对法的条件。其中，上述的区块密度代表单一区块中，所有旧定位孔的总和面积比上单一区块面积的比例。
应用本发明的系统，可自动管理背板上所决定的定位孔位置，操作人员只须依照系统所建议的偏移位置进行加工，而不需如现有技术进行例如试钻等试误法过程，即可避开背板上的已使用位置。并且透过控制器的有效管理，可以避免操作人员疏忽或经验不足而造成背板使用率下降的缺点。根据上述优点，本发明的系统可同时降低印刷电路板制造的时间与耗材成本。
附图的简要说明下面结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，图1所示为现有技术的背板与印刷电路板示意图；图2所示为本发明印刷电路板制造控制器中用以决定定位孔位置的系统的较佳实施例流程图；图3所示为应用区块密度比对法的背板、旧定位孔与新定位孔的示意图；图4所示为将图3中包含定位孔最大分布范围的区域示意图；图5所示为应用定位孔比对法的有效比对范围示意图；以及图6所示为应用螺旋法来决定新定位孔偏移方向的示意图。
具体实施例方式
本发明揭露一种印刷电路板制造控制器中用以决定定位孔位置的系统，为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图2至图6的图示。
图2所示为本发明印刷电路板制造控制器中用以决定定位孔位置的系统的较佳实施例流程图，本发明的系统至少包括一储存装置、一运算装置与一判断模块，在此本发明以这一较佳实施与操作流程来进行本发明系统的说明。请参照图2，首先开启控制器中定位孔工件程序50，由储存装置中取出数个数据，这些数据中记载已进行钻孔的旧定位孔资料以及将要进行钻孔的新定位孔资料。接着，运算装置会读取上述数据，来找出要进行钻孔步骤的定位孔位置，这就是所谓的程序仿真52。并且，运算装置除了找出进行钻孔的定位孔位置外，还计算出定位孔的最大分布范围54以及取得定位孔工件程序中原先所设定的偏移距离值56。
其中，上述最大分布范围54是指定位孔的最大分布区，不一定等于印刷电路板的面积大小。另外，运算装置所计算的偏移距离值56原本就记录在上述定位孔工件程序50中，由程序设计者所指定。而在本发明中所指的偏移距离值，指印刷电路板上某一点位置与背板的另一点位置的相隔距离，而这些印刷电路板与背板上的指定基准点均可由操作人员自行定义，本发明不限于此。并且，本发明并不限定一开始就一定要给予运算装置一偏移距离值。
上述步骤50至步骤56为一般控制器取得定位孔资料的过程，且应为熟悉该技术的人员所熟知，故本发明并不针对上述各步骤的方法与计算做赘述。并且，增加或删减上述步骤、或者利用其它流程而得到最大分布范围与第一个偏移距离值等定位孔相关资料，均可继续应用在本发明后述的方法中，本发明并不限于此。
当运算装置得到定位孔的最大分布范围以及新旧定位孔资料后，接着，判断模块将进行新定位孔位置与旧定位孔位置的比对。如果新定位孔位置与旧定位孔位置重复，则系统就创建一回路，以依照规定的规则使运算装置重新计算另外的偏移距离值以代入判别步骤中，直到新定位孔的位置符合条件为止。在本发明较佳实施例中，使判断模块先进行较粗略的区块密度比对法58来判断新定位孔位置是否符合条件。如果新定位孔位置不符合区块密度比对法58所定的条件，则运算装置会重新计算新偏移距离值60，再进行区块密度比对法58的比对步骤。
如果新定位孔位置符合区块密度比对法58所定的条件，则判断模块会再依较精密的定位孔比对法62进行比对。同样地，如果新定位孔位置不符合定位孔比对法62所定的条件，则运算装置会重新计算新偏移距离值60，再重新回到区块密度比对法58的比对步骤。又如果新定位孔位置符合定位孔比对法62所定的条件，即完成定位孔比对64，代表新定位孔位置不与旧定位孔位置重叠，可使机台进行正式的钻孔步骤。
一般判断模块利用定位孔比对法即可确认两定位孔间的位置是否重叠，但是由于新定位孔与旧定位孔的数目众多而会增加系统的处理时间，因此，在本发明上述较佳实施例中，在定位孔比对法之前增加一道区块密对比对法，可先粗略删除无效区块的范围，而增快判系统的判别速度。值得注意的是，操作人员可视制造流程需要而在定位孔比对法之前，在判断模块中增加其它比对方法或步骤，本发明不限于此。
如图3所示为应用区块密度比对法的背板、旧定位孔与新定位孔的示意图。请参照图3，背板100上具有许多旧定位孔102位置，如图3中的空心圆点所示。首先，运算装置将背板100的面积依据特定尺寸，虚拟分割为数个方形小区块。另外，印刷电路板的数个新定位孔112位置也会依原偏移位置由运算装置仿真在背板100上，如图3中具有斜线的圆点所示，而包围着所有新定位孔112位置的方块代表数个新定位孔112位置的最大分布范围110。
而所谓区块密度比对法，就是假设单一区块面积为AC，而此区块中新旧定位孔所占的总和面积为AH，而运算装置会计算出每一区块的区块密度AH/AC值，并设定AH/AC的一限制比例，例如约70％。接着，判断模块会逐一比对新定位孔112所在区块的AH/AC比例，检测所有新定位孔112所在区块的AH/AC比例是否小于70％。
请再参照图4，本发明将包含最大分布范围110的5*5的区块面积放大来看。其中新定位孔112a位于四个区块的交接处，因此判断模块必须针对所有包含新定位孔112a位置的区块，亦即如图4中2*2区块的点状范围所示，进行AH/AC比例的确认。如果图4中5*5区块的AH/AC比例均小于70％，则代表新定位孔112位置通过区块密度比对法，可继续进行下一比对步骤。
但是在上述区块密度比对法的过程中，判断模块一旦发现有任一定位孔112所在区块的AH/AC比例大于70％，则代表新定位孔112的分布范围有落在无法应用的区块中，不需再进行其它新定位孔的区块密度比对，必须由运算装置另外寻找新偏移距离并仿真位置，再由判断模块重新进行位置比对。或者，操作人员可设定在判断模块完成有所包含新定位孔位置的区块比对后，再判别是否有无效区块(区块密度大于70％)的存在，以进行后续计算新偏移距离或进行下一比对步骤，本发明不限于此。
其中上述70％的最大AH/AC限制比例仅为举例，操作人员可视需要而自行定义，并且操作人员更可自行定义区块密度的定义规则，本发明不限于此。
判断模块进行完区块密度比对法后，接着进行定位孔比对法。图5所示为应用定位孔比对法的有效比对范围示意图。请参照图5，所谓定位孔比对法先由运算装置以新定位孔112b为中心，以整个背板上存在最大旧定位孔孔径L1，加上上述中心的新定位孔112b的半径L2，再加上比对允许误差值q1，设定这样的所形成的方形区域范围作为有效比对范围130。接着，将所有落在有效比对范围130中的旧定位孔位置，与中心的定位孔112b进行重叠比对。
而所谓重叠比对，先利用运算装置计算旧定位孔与新定位孔的两圆心距离与一限定距离，其中若假设位于有效比对范围130中的旧定位孔的半径为L3，则限定距离值为旧定位孔的半径为L3加上中心新定位孔112b半径L2再加上允许误差值q2。接着，再利用判断模块来判定旧定位孔与新定位孔的两圆心距离，是否小于上述的限定距离值(L3+L2+q2)。如果旧定位孔与新定位孔的两圆心距离小于(L3+L2+q2)的限定距离值，则判定上述新定位孔112b的位置与旧定位孔重叠，亦即新定位孔位置不符合条件，必须由运算装置重新计算新偏移距离，再由判断模块进行区块密度比对法。
其中，上述允许误差值q1与允许误差值q2均可由操作人员视制造流程或产品需要而自行设定。
另外，请参照图6，图6所示为应用螺旋法来决定新定位孔偏移方向的示意图。在本发明一较佳实施例中，以螺旋法来作为计算偏移距离的参考。其中位置X1代表前述印刷电路板的基准点的原先位置，当判断模块判定新定位孔位置不符合前述比对法的条件时，则运算装置会先将新定位孔往右偏移一距离至位置X2并进行数据计算，再由判断模块重新进行条件比对。如果又一次不符合条件，则依照如图6所示的方向依序偏移位置X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9与X10等等，进行重新比对。值得注意的是，图6中各位置及其距离仅为举例，操作人员可自行应用顺时钟或逆时钟方向的螺旋法，来重新计算偏移距离。
另外，各位置之间的距离可依照新定位孔所不符合的条件，而有不同的计算方式，操作人员可自行定义运算装置的计算规则，本发明并不限于此。
依本发明一较佳实施例来说，如果新定位孔不符合区块密度比对法的条件，则运算装置会依据螺旋法定出偏移方向，并计算在所有无效区块中可使新定位孔移出无效区块的最大偏移量，此即为上述螺旋法中两位置之间的距离。但运算装置会将上述最大偏移量再加上之前的原偏移距离作为新的偏移距离值，再重新进行比对过程。
或者，如果新定位孔是不符合定位孔比对法的条件，则运算装置除了依据螺旋法定出偏移方向外，并会计算可使重叠的新定位孔移到安全范围外所需要移动量，此即为上述螺旋法中两位置之间的距离。但运算装置也会自动将上述移动量再加上之前的原偏移距离，以作为新的偏移距离值重新进行比对过程。
经过上述比对方法后，如果所有新定位孔位置不但符合区块密度比对法且符合定位孔比对法，则可确认新定位孔位置不与背板上所有旧定位孔位置重叠，到此已完成比对步骤。接着，可利用运算装置所建议的最终偏移距离值来进行钻孔程序。并且除了正式钻孔程序中的定位孔位置会储存在储存装置中，运算装置更会重新计算各区块密度，并同步储存在储存装置中，以作为下次定位孔位置仿真时的参考数据。
由于上述一般定位孔制造流程进行在钻孔步骤或成型步骤之前，因此可将本发明用以决定定位孔位置的系统应用在钻孔机或成型机的控制器中，但本发明并不限于上述钻孔机或成型机的控制器。
利用本发明的系统与控制器，可自动管理定位孔而不须使用试误法与人工来寻找适合的偏移距离值，而由系统自动依照新旧定位孔资料进行比对，如有新旧定位孔重叠，则系统会自动产生适合的偏移距离值。并且，系统也可自动管理定位孔资料，可统计背板所使用过的定位孔数，这些资料可由操作人员自行决定保留或清除。
由于所有的过程均由控制器的系统自动管理，因此可缩短印刷电路板的制造时间。并且，背板的使用与偏移距离值均可由系统来统一管理，因此可提高背板的使用率而降低耗材成本。如此一来，将有利于印刷电路板的制造，而提高电子产品的竞争力。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种用以决定定位孔位置的系统，其应用在印刷电路板的一制造控制器中，其特征在于，该用以决定定位孔位置的系统至少包括一储存装置，用以储存若干个新定位孔的资料以及位于一背板上的若干个旧定位孔资料；以及一运算装置与一判断模块，其中该运算装置从该储存装置中取得这些新定位孔资料与这些旧定位孔资料，且由该判断模块利用一定位孔比对法进行一第一比对步骤，用以检视这些新定位孔的位置，若该判断模块判定这些新定位孔的任一位置不符合该第一比对步骤的条件，则由该运算装置进行一重新计算步骤，得到一偏移距离值并仿真这些新定位孔在该背板上的位置，以代入该判断模块中重复进行该第一比对步骤，若该判断模块判定所有这些新定位孔的位置均符合该第一比对步骤的条件，则完成比对。
2.如权利要求1所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的定位孔比对法至少包括利用该运算装置计算这些旧定位孔的某一孔的圆心与这些新定位孔的某一孔的圆心距离，并计算一限制距离，其中该限制距离为该旧定位孔的半径加上这些新定位孔的半径；以及利用该判别模块判断这些旧定位孔的某一孔的圆心与这些新定位孔的某一孔的圆心的距离是否小于该限制距离，若这些旧定位孔的该孔的圆心与这些新定位孔的该孔的圆心的距离小于该限制距离，则判定这些新定位孔的该孔位置不符合该定位孔比对法的条件。
3.如权利要求2所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的限制距离更包括一允许误差值。
4.如权利要求2所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的这些旧定位孔的该孔位于一有效比对范围内，该有效比对范围为一正方形，且该正方形的边长为位于该背板上的这些旧定位孔的最大孔的半径加上这些新定位孔的半径。
5.如权利要求4所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的该正方形的边长更包括一允许误差值。
6.如权利要求1所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的运算装置所进行的重新计算步骤应用一螺旋法。
7.如权利要求1所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，该运算装置与该判断模块还包括在该第一比对步骤之前进行一第二比对步骤，且上述重新计算步骤后需先由该第二比对步骤开始重新比对，其中该第二比对步骤比该第一比对步骤粗略，该第二比对步骤中至少包括若该判断模块判定这些新定位孔的任一位置不符合该第二比对步骤的条件，则该运算装置进行该重新计算步骤，并由该判断模块重复进行该第二比对步骤；以及若该判断模块判定这些新定位孔的任一位置符合该第二比对步骤的条件，则该判断模块继续进行该第一比对步骤。
8.如权利要求7所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的判断模块进行的第二比对步骤利用一区块密度比对法来检视这些新定位孔的位置。
9.如权利要求8所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的区块密度比对法至少包括利用该运算装置将该背板虚拟分割为若干个区块，并计算这些区块的区块密度；利用该运算装置定义一限制区块密度；若包含有这些新定位孔的任一这些区块的区块密度大于该限制区块密度，则该判断模块判定这些新定位孔的位置不符合该区块密度比对法的条件；以及若包含所有这些新定位孔的所有这些区块的区块密度均小于该限制区块密度，则该判断模块判定这些新定位孔的位置符合该区块密度比对法的条件。
10.如权利要求8所述的用以决定定位孔位置的系统，其特征在于，上述的区块密度代表在单一区块中，所有这些新定位孔与这些旧定位孔的总和面积比上单一区块面积的比例。
全文摘要
本发明提供一种用以决定定位孔位置的系统，其应用在印刷电路板制造控制器中。首先，控制器中的运算装置从储存装置中取得所储存的新旧定位孔资料。接着，由判断模块进行例如区块密度比对法与定位孔比对法等比对步骤。其中，若判断模块判定新定位孔位置不符合上述任一比对法的条件，则运算装置即自动计算新偏移距离值，再由判断模块重新进行新旧定位孔位置的最初比对步骤。而且，若判断模块判定所有新定位孔均符合上述比对法的条件，就表明所有新定位孔位置与背板上的旧定位孔不重复，因此可激活机台进行正式钻孔步骤。
文档编号G05B19/19GK1512283SQ0216053
公开日2004年7月14日 申请日期2002年12月30日 优先权日2002年12月30日
发明者蔡振扬, 邱志豪 申请人:财团法人工业技术研究院