[發明專利]考慮微鉆磨損量特征的印制電路板孔壁粗糙度預測方法

在審

• 申請號: 202110880792.6
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113724199A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 劉志亮;李鍵辰;左明健
• 申請（專利權）人: 青島明思為科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06T7/90;G06T7/13;G06T7/187;G06T5/00;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 四川鼎韜律師事務所 51332
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種考慮微鉆磨損量特征的印制電路板孔壁粗糙度預測方法，先通過PCB鉆孔機上的光學顯微拍照設備得到微鉆的PCB正面圖像和PCB底面圖像，并讀取此時的鉆孔上的進給速度和轉速加工參數；再分別對PCB正面圖像和PCB底面圖像進行機器視覺的處理，具體的講，對PCB正面圖像應用輪廓疊加、關鍵點選擇算法和測量得到微鉆的實際直徑；對PCB底面圖像應用區域生長算法得到微鉆刃面的磨損圖像，通過多磨損帶像素點的識別得到微鉆的刃面磨損面積以及微鉆刃面的缺口深度；最后將微鉆的實際直徑、刃面磨損面積及缺口深度和進給速度、轉速兩個加工參數特征為輸入特征帶入訓練好的GBDT網絡中，完成PCB孔壁粗糙度的預測。

技術領域

本發明屬于印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)機械鉆孔加工質量預測技術領域，更為具體地講，涉及一種考慮微鉆磨損量特征的印制電路板孔壁粗糙度預測方法。

背景技術

在PCB機械鉆孔形成微孔表面以后，需要在微孔表面鍍銅以完成線路之間的連接。鍍銅是從離子狀態的銅通過電化學反應到固體狀態的銅的一個過程，需要電鍍液與微孔表面進行接觸。在電鍍過程中，電鍍液本身也要不斷循環交換以補充轉成固體的銅離子，因此鍍銅的填坑能力是有限的。如果鍍銅的微孔表面有突起或凹陷，尤其是形成局部又小又深的凹陷，就會導致凹陷內鍍銅困難，形成孔壁粗糙。在孔壁粗糙度過大的部位，銅薄且應力大長期使用會有斷裂風險導致開路失效,而且孔壁粗糙度過大容易造成導電電陽極絲失效和回流焊后PCB板分層等問題。此外，孔壁粗糙度過大會使信號經過微孔時有微小的損失影響電路的傳輸性能。因此，開展PCB孔壁粗糙度預測來控制孔壁粗糙度對提高PCB產品的質量和可靠性至關重要。

然而，在PCB機械鉆孔工藝環節，目前使用的鉆頭直徑大多在0.5mm以下，稱為PCB微鉆，PCB微鉆會隨著鉆削過程的進行不可避免的發生磨損。如果不能及時地對磨損或者損壞的微鉆進行更換將會引起微孔孔壁粗糙度的嚴重惡化。因此，開展PCB微鉆磨損量的檢測提取并探究考慮微鉆磨損量特征的孔壁粗糙度預測方法可以為實際的PCB機械鉆孔生產環節中微鉆的換鉆時機提供指導，保證在孔壁粗糙度超標之前進行換鉆，這對控制PCB機械鉆孔孔壁粗糙度具有重大意義。

在現有的PCB微孔孔壁粗糙度評估預測模型的研究中，多以鉆削機理出發進行定性評估研究。常見的有切削機理參數有鉆頭的特征、振動信號、切削參數。通過分析鉆削機理將切削力、振動和切削熱等機理特征作為條件屬性進行建模研究。但這種從機理上的研究屬于定性研究，研究只能對孔壁粗糙度是否合格進行分類，不能得出孔壁粗糙度的具體量化數值。

目前實際的PCB鉆孔生產過程中，PCB孔壁粗糙度的判斷則是基于鉆孔次數這個固定的經驗值設定。這種以生產經驗設置的方式，通常情況下當鉆孔達到設定值時實際上并沒有反應鉆頭磨損程度的真實情況。這會在實際的機械鉆孔環節出現兩種現象。一種是有些未超過鉆孔次數的鉆頭實際上已經超過了微鉆磨損標準，進而導致微孔孔壁粗糙度不達標，另一種則是有些超過鉆孔次數的鉆頭實際上并沒有產生較大的磨損，這類鉆頭換下或者丟棄會減少微鉆的實際利用率。

從以上分析可以看出，目前實際生產中通常只是依據鉆孔次數的經驗值對微鉆磨損和孔壁粗糙度進行合格與否的判斷，并缺乏嚴格準確的量化預測方法。因此，實現PCB孔壁粗糙度準確控制的關鍵是如何提取微鉆磨損量特征的值，并在該特征值基礎上建立有效的孔壁粗糙度預測方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種考慮微鉆磨損量特征的印制電路板孔壁粗糙度預測方法，使PCB孔壁粗糙度的預測根據磨損量特征等直接因素得出具體的粗糙度數值，同時具有可擴展性、實時性以及低成本的性能。

為實現上述發明目的，本發明一種考慮微鉆磨損量特征的印制電路板孔壁粗糙度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、采集PCB微鉆的光學圖像及PCB機械鉆孔機床上的進給速度和轉速；