一种控制背钻深度的方法与流程

本发明涉及控制方法，尤其涉及一种控制背钻深度的方法。

背景技术：

随着信息化产业的不断推动，对于数字信号传输的速度要求越来越快，及其传输频率要求也越来越高。尤其在大功率供放器的运用中，传统PCB板高速信号传输线路设计已经不能满足上述对高速信号传输的要求。因此，在PCB板设计上需要从减小金属过孔无用铜孔长度、减少器件间互连长度、改善网络拓扑结构等方面来提成高速信号质量，达到提高高速信号完整性的目的。

考虑加工成本和信号传输效果，目前多采用背钻技术来减小金属过孔无用铜孔长度以提高高速信号的传输质量。

背钻是利用钻机的深度控制功能实现背钻孔的加工，以去除金属过孔的无用铜孔部分。在背钻过程中，由于采用的钻刀具有不同锥角的刀尖，该刀尖在与铜丝的接触上会存在一定的误差；而且目前背钻用的钻机绝大多数为高频电子感应原理钻机，其加工精度虽然较高，但该精度容易受外界影响，例如钻刀刀尖与铜丝的接触情况、钻刀本身的电阻大小、和板厚公差等。因此，现有的背钻技术只能减小金属过孔无用铜孔长度，无法完全去除金属过孔的无用铜孔，使金属过孔存在一定残桩，即金属过孔上仍存在部分无用铜孔，该残桩会严重影响高速信号完整性。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种控制背钻深度的方法，该方法可以降低残桩长度，从而提升高速信号的完整性。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种控制背钻深度的方法，包括以下步骤：

S1、在PCB板边制作测试模块，并使测试模块的各层结构布局均与PCB板中的待背钻金属过孔周围区域的各层结构布局相同；

S2、在测试模块上制作与待背钻金属过孔结构一致的测试孔；

S3、根据工程资料确定待背钻金属过孔的无用铜孔长度、以及该无用铜孔远离PCB板表面的端部位于PCB板内的第m层，并将与第m层相邻的两层间的距离定为有效深度范围；

S4、在PCB板的上下表面分别增设第一导电片和第二导电片，并使平底钻刀、测试孔、第一导电片、第二导电片、以及信号检测装置之间电连接；

S5、控制平底钻刀沿测试孔轴向匀速下钻，并使平底钻刀从测试孔的无用铜孔一侧开始下钻；

S6、根据信号检测装置获得的测试孔的信号值制作波形图表，并根据无用铜孔长度和平底钻刀的下钻速度计算平底钻刀进入第m层对应的有效深度范围时的下钻时间，所述波形图表的横坐标为下钻深度、纵坐标为不同下钻深度对应的信号值；

S7、在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的曲线中选取一点，并将该点所对应的信号值作为预设值，所述第一大波峰或第一大波谷为第m层对应的有效深度范围内的曲线中的最大波峰或最大波谷；

S8、控制平底钻刀按步骤S4中的速度沿待背钻金属过孔的轴向进行下钻，当超过所述步骤S5中的下钻时间，且待背钻金属过孔上的信号值大于或等于预设值时，停止下钻。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述信号检测装置可以自动输出所述波形图表和下钻时间。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述步骤S7中将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的各波峰或波谷中选取一波峰或波谷，并将该波峰或波谷所对应的信号值作为预设值。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述信号检测装置可以自动输出所述在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的各波峰或波谷所对应的信号值。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法所采用的信号检测装置为电流检测装置，相应的波形图表为电流-深度图表，该电流-深度图表上对应的曲线沿下钻深度方向呈递增趋势，所述曲线上在第m层对应的有效深度范围内存在所述第一大波峰和所述在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰前的各波峰。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述步骤S7中将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的第二大波峰或第二大波谷所对应的信号值作为预设值，所述第二大波峰或第二大波谷为在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的其他波峰或波谷中的最大波峰或最大波谷。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述信号检测装置自动输出所述第二大波峰或第二大波谷对应的信号值以及下钻时间。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述步骤S7中将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的第二大波峰或第二大波谷所对应的信号值作为下限值，将第一大波峰或第一大波谷所对应的信号值作为上限值，所述预设值在下限值与上限值之间，所述第二大波峰或第二大波谷为在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第二大波谷前的其他波峰或波谷中的最大波峰或最大波谷。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法的所述信号检测装置自动输出所述第一大波峰或第一大波谷对应的信号值、第二大波峰或第二大波谷对应的信号值以及下钻时间。

优选的，上述的一种控制背钻深度的方法所采用的信号检测装置为电流检测装置，相应的波形图表为电流-深度图表，该电流-深度图表上对应的曲线沿下钻深度方向呈递增趋势，所述曲线上在第m层对应的有效深度范围内存在所述第一大波峰和第二大波峰。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、通过在PCB板边制作测试模块，可以将PCB板边利用起来，以节省成本；同时使测试模块的各层结构布局均与PCB板中的待背钻金属过孔周围区域的各层结构布局相同，并在测试模块上制作与待背钻金属过孔结构一致的测试孔，并通过在测试孔下钻以模拟在待背钻金属过孔上背钻时的情形，以便于获取用于背钻过程中控深钻的相关参数；

2、在测试孔下钻过程中与平底钻刀连接的信号检测装置可以将获得的测试孔的信号值作为波形图表，以便于工作人员选取第m层对应的有效深度范围内的相关信号值；而平底钻刀在下钻过程中，可以保证其与各层的铜面或焊盘接触良好，以使获得的波形图表可以准确反应下钻过程中测试孔性能的改变情况；

3、通过控制平底钻刀在测试孔和控深钻过程中均以同一速度匀速下钻，可以使在测试孔下钻过程中获得的平底钻刀进入第m层时的下钻时间，可以作为一个预设值，以判定控深钻过程中平底钻刀是否进入待背钻金属过孔的第m层；

4、将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的曲线中选取的一点所对应的信号值作为预设值，而当平底钻刀在待背钻金属过孔轴向下钻过程中，其下钻时间超过预设值，且待背钻金属过孔上的信号值大于或等于预设值时，停止下钻，如此，可以将平底钻刀的下钻截止位置控制在第m层和与第m层紧邻的一层之间，从而可以大大减小残桩长度，以提升信号的完整性；

5、将第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的各波峰或波谷中选取一波峰或波谷，并将该波峰或波谷所对应的信号值作为预设值，可以防止微小的电流波动造成平底钻刀停止下钻，并尽可能降低背钻后的残桩长度，从而进一步提升信号的完整性；

6、将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的第二大波峰或第二大波谷所对应的信号值作为下限值，将第一大波峰或第一大波谷所对应的信号值作为上限值，所述预设值在下限值与上限值之间，如此，既可以防止微小电流波动造成的停止钻孔，使残桩长度尽可能降低，又不会出现钻过第m层的问题，以进一步提升高速信号的完整性。

附图说明

图1为本发明在试钻时所采用的设备的整体结构示意图，其中的箭头方向为电流方向；

图2为本发明的电流-深度图表所展现的波形曲线示意图，其中，H轴为平底钻刀的下钻深度，I为平底钻刀下钻过程中产生的电流，A为焊盘所在位置；

图中：1、测试孔；2、平底钻刀；3、焊盘；4、第二导电片；5、电流检测装置；6、测试板。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本实施例提供了一种控制背钻深度的方法，包括以下步骤：

S1、在PCB板6边制作测试模块，并使测试模块的各层结构布局均与PCB板中的待背钻金属过孔周围区域的各层结构布局相同，而PCB板中的待背钻金属过孔周围区域的各层布局可以根据设计PCB板时的工程资料获得；

S2、在测试模块上制作与待背钻金属过孔结构一致的测试孔1，如此可以在测试孔1上下钻以模拟在待背钻金属过孔上背钻时的情形，以便于获取用于背钻过程中控深钻的相关参数；

S3、根据工程资料确定待背钻金属过孔的无用铜孔长度、以及该无用铜孔远离PCB板表面的端部位于PCB板内的第m层，并将与第m层相邻的两层间的距离定为有效深度范围，由于焊盘3通常是布置于PCB板部分内层的表面，且第m层是背钻截止层，因此，在上述第m层对应的有效深度范围内只会存在一个焊盘3，且该焊盘3位于第m层表面；

S4、在PCB板的上下表面分别增设第一导电片和第二导电片4，并使平底钻刀2、测试孔1、第一导电片、第二导电片4、以及信号检测装置之间电连接，而第一导电片和第二导电片4可以是铝片也可以是其他金属片。

S5、控制平底钻刀2沿测试孔1轴向匀速下钻，并使平底钻刀2从测试孔1的无用铜孔一侧开始下钻，上述的信号检测装置可以检测流经测试孔1的电流信号、测试孔1两端的电压信号或电阻信号，还可以检测测试孔1所在线路的电流信号、电压信号或电阻信号。

S6、根据信号检测装置获得的测试孔1的信号值制作波形图表，该波形图表的横坐标为下钻深度、纵坐标为不同下钻深度对应的信号值，由于从工程资料中可以获取无用铜孔长度，而平底钻刀2的下钻速度又是恒定的，因此可以根据无用铜孔长度和平底钻刀2的下钻速度计算出平底钻刀2进入第m层对应的有效深度范围时的下钻时间，该下钻时间可以作为后续背钻过程中控制下钻深度的一个参数，用来判定平底钻刀2是否进入了第m层对应的有效深度范围，待判定平底钻刀2进入上述有效深度范围后，再通过其他参数控制平底钻刀2在第m层对应的有效深度范围内的下钻深度；

S7、根据上述步骤S3的介绍，在第m层对应的有效深度范围内会存在一焊盘3，且该焊盘3位于第m层表面，因此，平底钻刀2在下钻过程中，随着下钻深度的增加，测试孔1的无用铜孔长度逐渐缩短，相应的测试孔1的整体长度缩短，其本身的电阻会逐渐下降，因此对应的，在信号检测装置检测到的信号值中，若是电流信号，其相应的电流深度图表中的曲线随深度的增加呈递增趋势；若是电压信号或电阻信号，其相应的电压深度图表或电阻深度图表中的曲线随深度的增加呈递减趋势。由于随下钻深度的增加，测试孔1的整体电阻会下降，但该电阻下降受到工艺和PCB板内个结构的影响，测试孔1的电阻在下降过程中的幅度会存在差异，其对应的曲线会存在较小的波动；特别的，当平底钻刀2在下钻过程中若与测试孔1上的焊盘3发生接触，由于平底钻刀2与焊盘3的接触面积突然增大，因此会使该部分的信号值出现很大的波动，而在第m层对应的有效深度范围内仅存一个焊盘3，因此当信号检测装置检测的是电流信号时，将第m层对应的有效深度范围内的曲线中的最大波峰固定为第一大波峰；当信号检测装置检测的是电压信号或电阻信号时，将第m层对应的有效深度范围内的曲线中的最大波谷规定为第一大波谷；待第一大波峰或第一大波谷确定后将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰或第一大波谷前的曲线中选取一点，并将该点所对应的信号值作为预设值；

请参见图1和图2，本实施例中信号检测装置采用的是电流检测装置5，用于检测电流信号，相应的电流深度图表中的曲线随下钻深度的增加，该曲线呈递增趋势，而在第m层对应的有效深度范围内也存在第一大波峰，当然也可以是其他信号检测装置，如电压检测装置或电阻检测装置，以获取呈递减趋势的曲线和相应的第一大波谷。

S8、确定了下钻时间和预设值后，可以将这两个参数输入与平底钻刀2电连接的控制器中，之后控制平底钻刀2按步骤S4中的速度沿待背钻金属过孔的轴向进行下钻，由于待背钻金属过孔的结构与测试孔1的一致，因此当平底钻刀2的下钻时间与所述步骤S5中的下钻时间相同时，可以判定平底钻刀2正进入待背钻金属过孔的第m层对应的有效深度范围，而平底钻刀2进入上述有效深度范围后，且当信号检测装置检测的信号值大于或等于预设值时，可以控制平底钻刀2停止下钻，此时就可以将平底钻刀2的下钻截止位置控制在第m层和与第m层紧邻的一层之间，从而可以大大减小残桩长度，以提升信号的完整性。

为了防止微小的电流波动造成平底钻刀2停止下钻，并尽可能降低背钻后的残桩长度，以本实施例采用的电流检测装置5对相关预设值的选取进行介绍，但也不限于本实施例中的。如上述步骤S6中所述，本实施例中的波形图表对应的为电流-深度图表，如图2所示在电流-深度图表中的波形曲线在沿深度增加方向递增的过程中会存在不同程度的波动，因此，在第m层对应的有效深度范围内除了第一大波峰外，还存在多个不同大小的波峰，此时可以从第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰前的各波峰选取一波峰，并将该波峰或波谷所对应的电流值作为预设值；当然为了进一步提高控制精度，并进一步降低残桩长度，也可以选取第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰前的其他波峰中的最大波峰，即第二大波峰，所对应的电流值作为预设值。此外，当信号检测装置为电压检测装置或电阻检测装置时，对应的可以在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波谷前的各波谷选取一波谷，并将该波谷所对应的电压值或电阻值作为预设值；进一步的，还可以将第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波谷前的其他波谷中的最大波谷，即第二大波谷，所对应的电压值或电阻值作为预设值。

进一步的，为了防止平底钻刀2在钻到第m层后还继续下钻，本实施例中还可以将上述的第m层对应的有效深度范围内的第一大波峰所对应的电流值作为预设值。而最佳的，还可以将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰前的第二大波峰所对应的电流值作为下限值，将第一大波峰所对应的电流值作为上限值，并使预设值在下限值与上限值之间，从而既可以防止微小电流波动造成的停止钻孔，使残桩长度尽可能降低，又不会出现钻过第m层的问题，以进一步提升高速信号的完整性。考虑到信号检测装置检测到的信号除了电流信号外，也可以是电压信号或电阻信号，因此，可以将上述的第m层对应的有效深度范围内的第一大波谷所对应的电压值或电阻值作为预设值，而最佳的，还可以将在第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波谷前的第二大波谷所对应的电压值或电阻值作为下限值，将第一大波峰所对应的电压值或电阻值作为上限值，并使预设值在下限值与上限值之间。

本实施例中的电流检测装置5可以自动输出电流-深度图表，如图2所示，使用者可以从该电流-深度图表输出的电流波表中手动获取相关的电流值，从而进行预设值的设定；此外，该电流检测装置5还可以计算平底钻刀2进入所述第m层对应的有效深度范围时所用的下钻时间。为了提高效率，还可以在电流检测装置5中内置程序，以使平底钻刀2在PCB板6上下钻结束后，电流检测装置5可以自动将平底钻刀2进入所述第m层对应的有效深度范围时所用的下钻时间、第一大波峰或第二大波峰所对应的电流值，或者位于第m层对应的有效深度范围内且位于第一大波峰前的各波峰或曲线上的各点所对应的的电流值，以提高工作效率。当然上述的方式也可以应用于电压检测装置或者电阻检测装置以获取相应的参数。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。