背钻加工方法及刀具与流程

1.本发明涉及印制线路板制造技术领域，特别是涉及背钻加工方法及刀具。


背景技术：

2.背钻是一种特殊的控制钻孔深度的钻孔技术，在多层板的制作中，例如八层板的制作，当需要将第一层连到第六层时，通常首先钻出通孔(一次钻)，然后镀导电材料，这样第一层直接连到第八层，而实际上我们仅需要将第一层连到第六层，此时第七层到第八层由于没有线路相连，像一个多余的镀导电材料柱子，这个柱子在高频高速电路设计中，会导致信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来完整性方面的问题，所以将这个多余的柱子从反面钻掉(二次钻)，并将此叫做背钻。
3.印制电路板多层板制造工艺中，由于多层印制电路板和绝缘制品一起进行压合后，会呈现厚度不均匀，从而导致按照印制电路板常规加工方法进行背钻的深度，与印制电路板上实际背钻位置的深度存在偏差，从而出现走线被钻断或者过孔沉导电材料长度较大，影响信号传输。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对按照印制电路板常规加工方法进行背钻的深度，与印制电路板上实际背钻位置的深度存在偏差，从而出现走线被钻断或者过孔沉导电材料长度较大，影响信号传输的技术问题，提供一种背钻加工方法。
5.一种背钻加工方法，包括如下步骤：
6.沿板料的厚度方向，在所述板料上钻出通孔，钻孔过程中，刀具的导电区与所述板料上目标位置的导电层接触导通时，根据所述刀具的运动距离确定所述导电层的位置；
7.将所述通孔的孔壁进行镀导电材料处理；
8.确定需要去除过孔沉导电材料的所述导电层的区域；
9.根据所述导电层的位置，去除所述导电层的过孔沉导电材料。
10.在其中一个实施例中，所述导电区设置于所述刀具的刀尖，且所述刀具的刀身绝缘。
11.在其中一个实施例中，所述导电区设置于刀尖的尖点区域，且所述刀尖上所述尖点区域以外的区域和所述刀具的刀身绝缘。
12.在其中一个实施例中，所述尖点区域与所述刀具的刀柄导通，所述刀柄电性连接电单元。
13.在其中一个实施例中，在步骤“沿板料的厚度方向，在所述板料上钻出通孔，钻孔过程中，刀具的导电区与所述板料上目标位置的导电层接触导通时，根据所述刀具的运动距离确定所述导电层的位置”之中，所述方法还包括：
14.当所述刀具的所述导电区与所述目标位置的所述导电层接触导通时，所述采集板输出脉冲信号，通过检测器反馈出所述刀具的运动距离以确定当前所述导电层的位置信
息。
15.在其中一个实施例中，通过所述检测器反馈出所述刀具的运动距离以确定当前所述导电层的位置信息的方法为：通过所述检测器反馈所述刀具的初始位置的位置信息，及所述检测器反馈产生所述脉冲信号时所述刀具的位置信息，获得当前所述导电层的位置信息。
16.在其中一个实施例中，在步骤“去除所述导电层的过孔沉导电材料后”之中，所述方法还包括：
17.所述刀具运动至距离需要进行电连接的镀铜区域最近的导电层。
18.在其中一个实施例中，所述刀具的刀身外周设有若干螺旋状的容屑槽。
19.本发明还提供一种刀具，能够解决上述至少一个技术问题。
20.一种刀具，用于实现上述的背钻加工方法，所述刀具的外周面包裹有绝缘涂层，所述绝缘涂层之外的区域形成所述导电区。
21.在其中一个实施例中，所述刀具包括呈锥形结构的刀尖和呈圆柱结构的刀身。
22.有益效果：
23.本发明实施例提供的一种背钻加工方法，包括如下步骤：
24.沿板料的厚度方向，在板料上钻出通孔，钻孔过程中，刀具的导电区与板料上目标位置的导电层接触导通时，根据刀具的运动距离确定导电层的位置；
25.将通孔的孔壁进行镀导电材料处理；
26.确定需要去除过孔沉导电材料的导电层的区域；
27.根据导电层的位置，去除导电层的过孔沉导电材料。
28.本技术中通过刀具在钻孔过程中与板料中的导电层接触，从而与导电层导通形成回路时，能够获得刀具的运动距离以确定导电层的位置信息，然后对板料进行背钻时，能够根据已知的导电层位置信息，确定钻头背钻时的移动深度，从而能够准确钻除多余的过孔沉导电材料，及避免通孔内的走线被钻断，提高信号传输质量。
29.本发明实施例还提供一种刀具，刀具用于实现上述的背钻加工方法，刀具的外周面包裹有绝缘涂层，绝缘涂层之外的区域形成导电区。该刀具能够实现上述至少一个技术效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
31.图1为本发明提供的背钻加工方法的流程图；
32.图2为本发明提供的背钻加工方法中刀具对多层板加工的第一示意图；
33.图3为本发明提供的刀具的示意图；
34.图4为本发明提供的背钻加工方法中刀尖与导电层刀形成回路时形成的第一波形图；
35.图5为本发明提供的背钻加工方法中刀具对多层板加工的第二示意图；
36.图6为本发明提供的背钻加工方法中刀尖与导电层刀形成回路时形成的第二波形图；
37.图7为本发明提供的背钻加工方法中刀尖与导电层刀形成回路时形成的第三波形图。
38.附图标号：100-刀具；110-刀尖；111-刀尖顶点；120-刀身；130-刀柄；140-容屑槽；200-板料；210-顶层导电层；220-底层导电层；230-第一导电层；240-第二导电层；250-通孔；310-金属屑。
具体实施方式
39.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
45.参阅图1、图2和图3，图1为本发明提供的背钻加工方法的流程图；图2为本发明提供的背钻加工方法中刀具对多层板加工的第一示意图；图3为本发明提供的刀具的示意图。
本发明一实施例提供了的背钻加工方法，包括如下步骤：
46.s100沿板料200的厚度方向，在板料200上钻出通孔250，钻孔过程中，刀具100的导电区与板料200上目标位置的导电层接触导通时，根据刀具100的运动距离确定导电层的位置。
47.具体地，板料200是由多层印制电路板压合而成，由于板料200内需要连接内层线路和外层线路，因此需要在板料200内设置信号传输孔。在钻孔过程中，当刀具100的导电区与板料200上目标位置的当前导电层接触，刀具100能够与当前导电层导通形成回路时，能够获得当前导电层的位置信息。通过刀具100在板料200上钻通孔250，从而准确测得板料200上目标位置的导电层的位置信息，即一边钻孔，一边测量导电层位置，整个测量过程简便，且提高了背钻效率。其中，目标位置的导电层指的是所需要获得位置信息的导电层，其他导电层可以忽略。
48.进一步地，由于刀具100在钻孔过程中，沿板料200的厚度方向移动，则测得的所有导电层的水平位置相同，因此只需要测得导电层的纵坐标位置即可。
49.s200将通孔250的孔壁进行镀导电材料处理。
50.具体地，钻孔结束之后，需要将通孔250的内壁进行镀导电材料处理，从而使得通孔250能够作为所需的连接内层线路和外层线路的信号传输孔。优选地，导电材料为铜，在其他实施例中，导电材料也可以为银等其他导电材料。需要说明的是，由于工艺原因，使得通孔的整个内壁全部镀上铜。
51.s300确定需要去除过孔沉导电材料的导电层的区域。
52.具体地，通孔250内一部分设有连接导线，另一部分不设有导线，为了便于区分，定义设有导线的通孔250部分为非钻区域，不设有导线的通孔250部分定义为背钻区域。由于背钻区域内的过孔沉铜过长，影响了信号传递的完整性，因此需要将背钻区域内的过孔沉铜钻掉。由于已知非钻区域，从而能够确定过孔沉铜的导电层的区域。需要说明的是，通孔中背钻区域和非钻区域是通过现有技术中的常规方法测量的，不再赘述。
53.s400根据导电层的位置，去除导电层的过孔沉导电材料。
54.具体地，确定去除的导电层区域中的过孔沉铜后，根据s100中获得的目标位置的的导电层的位置信息，控制刀具100从背钻区域伸入通孔250，对通孔250进行去除过孔沉铜处理，当刀具100将需要去除的导电层区域内的过孔沉铜全部去除后，刀具100停止运动，并退刀。由于刀具100将需要去除的导电层区域中的过孔沉铜全部去除完，从而减短了残留的过孔沉铜，提高了背钻深度的精度，且避免了刀具100对通孔250内导线的损伤，提高了信号传输质量。
55.继续参阅图1、图2和图3，在其中一个实施例中，在步骤“去除导电层的过孔沉导电材料后”之中，该方法还包括：
56.刀具100运动至距离需要进行电连接的镀铜区域最近的导电层。
57.具体地，由于只需要将位于背钻区域内且离非钻区域最近的导电层远离非钻区域一侧的所有过孔沉铜全部去除完，就能够使得残留的过孔沉铜最短，则终钻位置位于背钻区域内且离非钻区域最近的导电层的位置，即只需要确定终钻位置的位置信息，即可以确定刀具100从初始位置移动至该导电层的深度，从更加简洁，完全杜绝了多层板压合过程中的对板料200厚度的不良影响，大大提升了背钻深度精度。需要说明的是，终钻位置为板料
200上刀具100进行背钻加工完毕时的位置。
58.本实施例以说明书图2为例，目标位置的导电层包括第一导电层230和第二导电层240，定义背钻区域与非钻区域的过渡位置位于第一导电层230和第二导电层240之间，当背钻区域位于下方时，第一导电层230为靠近位于非钻区域最近的导电层，当背钻区域位于上方时，第二导电层240为靠近位于背钻区域最近的导电层。通过s100中的测量，已知第一导电层230和第二导电层240的位置信息，当进行背钻时，假设背钻区域位于下方，通过第一导电层230的位置信息，及测量刀具100位于初始位置的位置信息，即可确定刀具100在背钻区域内移动至第一导电层230的距离，即准确的确定背钻深度，使得过孔沉铜更短，提高信号传输效率。
59.进一步地，由于过渡位置与第一导电层230之间还存在一定距离，则可以根据过渡位置与第一导电层230之间的理论距离值，和第一导电层230和第二导电层240之间的实际距离值与理论距离值之比，获得过渡位置与第一导电层230的修正距离值，即终钻位置的纵坐标值为第一导电层230的纵坐标值与修正距离值之和，从而使得终钻位置更加靠近过渡位置，使得残留的过孔沉铜更短，信号传输效率越高。需要说明的是，第一导电层230和第二导电层240之间的距离值越小，过渡位置与第一导电层230的修正距离值与过渡位置与第一导电层230的实际距离值越接近。
60.参阅图1、图2和图3，在其中一个实施例中，在步骤“沿板料的厚度方向，在板料上钻出通孔，钻孔过程中，刀具的导电区与板料上目标位置的导电层接触导通时，根据刀具的运动距离确定导电层的位置”之中，该方法还包括：
61.当刀具100的导电区与目标位置的导电层接触导通时，采集板输出脉冲信号，通过检测器反馈出刀具的运动距离以确定当前导电层的位置信息。
62.具体地，刀具100的导电区与检测器电性连接，当导电区与导电层接触导通时，检测器能够获取产生对应脉冲信号时刀具100的位置信息，从而便捷、准确的获得板料200上目标位置的导电层的位置信息。优选地，检测器为光栅尺。
63.在另一个实施例中，当刀具100的导电区与导电层接触导通时，采集板能够发送脉冲信号，通过初始位置至脉冲信号触发之间的时刻之间的时间和刀具100的运动速度，确定刀具100从初始位置运动至当前导电层的距离。
64.参阅图2、图3和图4，图4为本发明提供的背钻加工方法中刀尖110与导电层刀形成回路时形成的第一波形图。在其中一个实施例中，通过检测器反馈出刀具的运动距离以确定当前导电层的位置信息的方法为：通过检测器反馈刀具的初始位置以及目标位置的导电层的位置，获得当前导电层的位置信息。
65.具体地，当刀具100的导电区与导电层接触导通时，形成回路，此时采集板输出脉冲信号，则会给出一个高电位的方波，即采集板的输出信号从0翻转到1，直到刀具100的导电区与当前导电层脱离引起回路的断开，导致采集板的输出信号从1翻转到0，当刀具100穿过几个导电层后完成钻孔，就会得到图4所示的波形图。当采集板输出脉冲信号，就能够通过检测器获取产生对应信号时刀具100的位置信息，然后通过检测器反馈刀具100初始位置的信息，就能够获得当前导电层与刀具100初始位置的距离值，进而获得当前导电层的位置信息。
66.进一步地，参阅说明书附图2，目标位置的导电层还包括顶层导电层210和底层导
电层220，顶层导电层210和底层导电层220分别位于板料200的顶层和底层，则刀具100在运动过程中，就能够以顶层导电层210或底层导电层220为基准，直接获得当前导电层与顶层导电层210或底层导电层220的距离值。当需要进行背钻加工时，将板料200翻转后，能够直接根据第一导电层230与底层导电层220的距离值对板料200进行加工，从而不需要测量刀具100运动的初始位置，使得测量过程更加简洁，效率更高。
67.需要说明的是，在背钻加工过程中，由于顶层导电层210和底层导电层220已经被钻掉，因此需要在板料200的上方盖设一个铝板，定义刀具100与铝板导通时的位置为基准点，则终钻位置的纵坐标值为第一导电层230与底层导电层220之间的距离值，与修正距离值(过渡位置与第一导电层230的修正距离值)和铝板的厚度之和。
68.其中，由于导电层具有一定的厚度，则导电区与导电层的导通会持续一段时间，从而能够通过高电位的持续时间和刀具100的运动速度确定目标位置的导电层的厚度，即根据第一导电层230的厚度，能够获得更加准确的终钻位置信息，从而使得过孔沉铜更短，信号传递质量更高。
69.参阅图3、图4、图5和图6，图5为本发明提供的背钻加工方法中刀具对多层板加工的第二示意图；图6为本发明提供的背钻加工方法中刀尖与导电层刀形成回路时形成的第二波形图。在其中一个实施例中，刀具100的刀身120外周设有若干螺旋状的容屑槽140。
70.具体地，当刀具100对导电层进行钻孔时，导电层产生的金属屑310因无法及时排出去会堆积于刀具100与孔壁之间，当金属屑310的一端抵接于刀具100的导电区，另一端抵接于导电层时，会使得刀具100与该导电层导通，使得采集板输出高电位，如附图6所示的波形图，由于该情况的发生是随机的，则使得波形异常，无法确定高电位的触发是刀具100在钻孔过程中与当前导电层接触，还是刀具100的导电区通过金属屑310与其他层的导电层导通形成的回路，从而难以准确判断目标位置的导电层的位置。由于刀具100的刀身120外周设有若干螺旋状的容屑槽140，从而能够将钻孔过程中导电层产生的金属屑310尽快排出去，在一定程度上提高导电层位置获取的准确性。
71.参阅图3、图4、图5和图6，在其中一个实施例中，导电区设置于刀具100的刀尖110，且刀具100的刀身120绝缘。
72.具体地，当刀具100上的容屑槽140排屑不良时，仍然会有刀具100的导电区通过金属屑310与其他导电层连接的可能。本技术中由于导电区设置于刀具100的刀尖110，刀具100的刀身120绝缘，则当金属屑310通过容屑槽140排出的过程中与刀具100的刀身120和其他导电层接触时，刀具100不会与其他导电层形成回路，只与刀尖110当前接触的导电层接触导通形成回路，从而能够实现附图4所示的理想波形，准确的测量导电层的位置信息，从而很好解决了背钻一次钻孔时候，用刀具100探测当前导电层位置信息由于金属屑310随机排出而引起的位置信号比较杂乱，难以判断需要的铜层位置问题。需要说明的是，刀具100的刀尖110，指的是刀具100下端锥形部分。
73.参阅图3、图4、图5和图7，图7为本发明提供的背钻加工方法中刀尖110与导电层刀形成回路时形成的第三波形图。在其中一个实施例中，导电区设置于刀尖110的尖点区域111，且刀尖110上尖点区域111以外的区域和刀具100的刀身120绝缘。
74.具体地，由于刀具100的刀尖110具有钻尖角，所以当钻尖碰到导电层到刀尖110完全穿破金属层并且脱离金属层需要一定时间，当两个导电层层间距不够的时候会丢失一个
层信号，如附图7所示的波形图，刀尖110还没有与当前导电层断开，就已经跟当前导电层的下一层导电层接触，这样下一层的导电层与刀尖110的触发时刻就无法确定，那么下一层导电层就无法相对当前导电层分出，则无法准确确定目标位置的导电层的位置信息。
75.由于导电区设置在刀尖110的尖点区域111，且刀尖110上尖点区域111以外的区域和刀具100的刀身120绝缘，则刀尖110的尖点区域111只有在钻当前导电层的时候会与当前导电层接触，一旦当前导电层被钻穿，刀尖110的尖点区域111就会脱离当前导电层，从而能够减少刀具100还没有与当前导电层断开，就已经跟当前导电层的下一层导电层接触的可能性，提高了对导电层位置信息测量的准确性。其中，定义刀尖110顶点区域的轴向高度不大于0.5mm。
76.参阅图2、图3和图5，在其中一个实施例中，刀尖110与刀具100的刀柄130导通，刀柄130电性连接电单元。
77.具体地，电单元代指电路中的其他部件，采集板通过电单元与刀柄130电性连接，当刀尖110与导电层接触时，由于刀尖110与刀柄130导通，从而能够形成回路，使得采集板能够采集信号，本实施例对电单元不做限制。
78.进一步地,刀具100为金属材料，且一体成型，对刀柄130与刀尖110的尖点区域111以外的区域进行绝缘处理，例如镀绝缘材料等。在其他实施例中，刀具100也可以由导电材料和非导电材料拼接而成，其只要能够实现刀具100的刀柄130与刀尖110的尖点区域111导电导通且导电即可。
79.参阅图2和图3，本发明一实施例还提供刀具100，该刀具100用于实现上述的背钻加工方法，刀具100的外周面包裹有绝缘涂层，绝缘涂层之外的区域形成导电区。
80.具体地，由于刀具100具有导电区，从而使得刀具100在钻孔过程中，刀具100与板料200中的导电层导通形成回路时，能够获得板料200内目标位置的导电层位置信息。本技术中通过在一次钻过程中，即实现了对钻通孔250，又实现了目标位置导电层的位置信息的测量，使得整个测量过程简便，且提高了背钻效率。同时，本技术中的刀具100能够准确与当前层导电层导通，并通过电信号确定目标位置的导电层的位置信息，使得背钻时，能够准确控制刀具100钻孔深度，从而能够准确钻除多余的过孔沉铜，及避免通孔250内的走线被钻断，提高信号传输质量。
81.参阅图3，在其中一个实施例中，刀具100包括呈锥形结构的刀尖110和呈圆柱结构的刀身120。
82.具体地，导电区位于呈锥形结构的刀尖110的尖点区域111，从而能够减少刀具100还没有与当前导电层断开，就已经跟当前导电层的下一层导电层接触的可能性，提高了对导电层位置信息测量的准确性。
83.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
84.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。