[发明专利]考虑微钻磨损量特征的印制电路板孔壁粗糙度预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑微钻磨损量特征的印制电路板孔壁粗糙度预测方法，先通过PCB钻孔机上的光学显微拍照设备得到微钻的PCB正面图像和PCB底面图像，并读取此时的钻孔上的进给速度和转速加工参数；再分别对PCB正面图像和PCB底面图像进行机器视觉的处理，具体的讲，对PCB正面图像应用轮廓叠加、关键点选择算法和测量得到微钻的实际直径；对PCB底面图像应用区域生长算法得到微钻刃面的磨损图像，通过多磨损带像素点的识别得到微钻的刃面磨损面积以及微钻刃面的缺口深度；最后将微钻的实际直径、刃面磨损面积及缺口深度和进给速度、转速两个加工参数特征为输入特征带入训练好的GBDT网络中，完成PCB孔壁粗糙度的预测。

技术领域

本发明属于印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)机械钻孔加工质量预测技术领域，更为具体地讲，涉及一种考虑微钻磨损量特征的印制电路板孔壁粗糙度预测方法。

背景技术

在PCB机械钻孔形成微孔表面以后，需要在微孔表面镀铜以完成线路之间的连接。镀铜是从离子状态的铜通过电化学反应到固体状态的铜的一个过程，需要电镀液与微孔表面进行接触。在电镀过程中，电镀液本身也要不断循环交换以补充转成固体的铜离子，因此镀铜的填坑能力是有限的。如果镀铜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，就会导致凹陷内镀铜困难，形成孔壁粗糙。在孔壁粗糙度过大的部位，铜薄且应力大长期使用会有断裂风险导致开路失效,而且孔壁粗糙度过大容易造成导电电阳极丝失效和回流焊后PCB板分层等问题。此外，孔壁粗糙度过大会使信号经过微孔时有微小的损失影响电路的传输性能。因此，开展PCB孔壁粗糙度预测来控制孔壁粗糙度对提高PCB产品的质量和可靠性至关重要。

然而，在PCB机械钻孔工艺环节，目前使用的钻头直径大多在0.5mm以下，称为PCB微钻，PCB微钻会随着钻削过程的进行不可避免的发生磨损。如果不能及时地对磨损或者损坏的微钻进行更换将会引起微孔孔壁粗糙度的严重恶化。因此，开展PCB微钻磨损量的检测提取并探究考虑微钻磨损量特征的孔壁粗糙度预测方法可以为实际的PCB机械钻孔生产环节中微钻的换钻时机提供指导，保证在孔壁粗糙度超标之前进行换钻，这对控制PCB机械钻孔孔壁粗糙度具有重大意义。

在现有的PCB微孔孔壁粗糙度评估预测模型的研究中，多以钻削机理出发进行定性评估研究。常见的有切削机理参数有钻头的特征、振动信号、切削参数。通过分析钻削机理将切削力、振动和切削热等机理特征作为条件属性进行建模研究。但这种从机理上的研究属于定性研究，研究只能对孔壁粗糙度是否合格进行分类，不能得出孔壁粗糙度的具体量化数值。

目前实际的PCB钻孔生产过程中，PCB孔壁粗糙度的判断则是基于钻孔次数这个固定的经验值设定。这种以生产经验设置的方式，通常情况下当钻孔达到设定值时实际上并没有反应钻头磨损程度的真实情况。这会在实际的机械钻孔环节出现两种现象。一种是有些未超过钻孔次数的钻头实际上已经超过了微钻磨损标准，进而导致微孔孔壁粗糙度不达标，另一种则是有些超过钻孔次数的钻头实际上并没有产生较大的磨损，这类钻头换下或者丢弃会减少微钻的实际利用率。

从以上分析可以看出，目前实际生产中通常只是依据钻孔次数的经验值对微钻磨损和孔壁粗糙度进行合格与否的判断，并缺乏严格准确的量化预测方法。因此，实现PCB孔壁粗糙度准确控制的关键是如何提取微钻磨损量特征的值，并在该特征值基础上建立有效的孔壁粗糙度预测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑微钻磨损量特征的印制电路板孔壁粗糙度预测方法，使PCB孔壁粗糙度的预测根据磨损量特征等直接因素得出具体的粗糙度数值，同时具有可扩展性、实时性以及低成本的性能。

为实现上述发明目的，本发明一种考虑微钻磨损量特征的印制电路板孔壁粗糙度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采集PCB微钻的光学图像及PCB机械钻孔机床上的进给速度和转速；