[发明专利]用于PCB应用的在空气悬浮上的在线计量

说明书

一种测量系统，其测量各种PCB面板特性，诸如PCB面板厚度、表面特征厚度(高度)、表面特征宽度和长度以及翘曲。还描述了各种技术来稳定PCB面板以用于测量，而不论PCB面板是水平定位还是竖直定位。Z高度测量以及光强度测量可用于确定各种PCB面板特性。所确定的光强度值、所确定的Z高度值中的任一者或二者可被用于确定从一个区域或材料类型到另一区域或材料类型的像素过渡。技术还被提供以降低PCT面板振动和/或自动调节传感器的Z高度以确保在PCB面板上的采样点在可允许的Z高度范围内。

相关申请

本专利申请根据35U.S.C.119(e)要求于2016年11月17日提交的名称为“InlineMetrology on Air Floating for PCB Applications”的共同未决美国临时专利申请案第62/423,654号的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及检查和测量装置。更具体地，本发明涉及用于测量印刷电路板(PCB)面板的厚度和PCB面板上的表面特征厚度的装置和系统。

背景技术

电路板和电路板面板被设计成具有特定特性，例如特定的电路板厚度和电路特征尺寸。通常，电路板面板必须从制造线上移除并被放置在振动隔离表面上以用于测试。目前，电路板制造期间的在线测试是缺乏和不足的。已经使用激光器和检测器装置来测量施加到电路板表面的焊膏的厚度，但是这样的装置和测量技术不能解决对电路板厚度和电路特征尺寸的测量。

发明内容

一种测量系统，其自动执行厚度测量功能，用于确定PCB面板的厚度、PCB表面上的表面特征的厚度以及PCB面板表面上特定点处的材料类型。测量系统提供用于稳定PCB面板的器件，以使得能够采用真实的在线测量。测量系统可以包括一个或多个光发射器和检测器装置，用于定位PCB面板的可移动平台，用于移动每个光发射器和检测器装置的可移动平台，以及用于控制平台的移动和计算PCB面板厚度、表面特征厚度和材料类型的控制器。每个光发射器和检测器装置包括用于将光束发射到PCB面板上的光发射器和用于接收对应的反射光的传感器。所感测的数据由控制器使用以确定PCB面板的厚度、表面特征厚度和表面材料类型。

在一个方面中，公开了一种测量系统。测量系统包括印刷电路板面板、光发射器和检测器装置、移动和对准设备、和控制器。印刷电路板面板包括具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧的基板，其中，述第一侧包括绝缘层，该绝缘层具有定位在该绝缘层上的导电表面特征。光发射器和检测器装置包括光源和传感器。光发射器和检测器装置相对于印刷电路板面板定位为使得从光源输出的光束撞击在基板的第一侧上的一个或多个采样点。传感器被配置为接收对应于光束的反射光。移动和对准设备联接到印刷电路板面板及光发射器和检测器装置。移动和对准设备配置为提供光发射器和检测器装置与印刷电路板面板之间的相对移动，并且配置为在印刷电路板面板的第一侧的至少一部分之上扫描光束。控制器配置为从传感器接收对应于所接收到的反射光的数据，并且配置为确定对应于每个采样点的距离测量结果、及确定印刷电路板面板的相对厚度和表面特征的高度。