[发明专利]一种基于白光干涉的背钻孔深度测量装置和方法

说明书

本发明提供一种基于白光干涉的背钻孔深度测量装置和方法，包括宽谱段光源，光源整形镜片组，分光器，第一成像镜片组，光强衰减装置，第二成像镜片组，参考面，镜片组，相机，位移台。宽谱段光源发出的光经过镜片组整形后，经过分光器分成两束，一束经由光强衰减装置、第一成像镜片组和参考面的反射，返回分光器，另一束通过第二成像镜片组照射到样品表面，经由样品表面反射，返回分光器；返回分光器的两束光再经过汇聚镜片组由相机接收。本发明采用白光干涉原理实现背钻孔深度测量。在传统白光干涉基础上，加入分光调节单元，增强PCB的背钻孔反射的光信号，从而达到提高测量精度的效果。

技术领域

本发明涉及PCB背钻孔深度检测领域，尤其是一种基于白光干涉的背钻孔深度测量装置和方法。

背景技术

传统的PCB背钻孔深度检测方法主要依靠切片方法，将待测背钻孔进行切片、研磨后，运用读数显微镜对背钻孔剖面进行测量，从而得到深度信息。该方法是破坏性检测方法，且只能得到剖面深度信息，同时测量速度很慢。

光学检测方法是重要的非接触无损检测手段。已公开的技术中，一种基于背钻孔反射光脉冲时间差的深度测量方法和装置，实现了光学无损检测。但目前的光脉冲飞行时间检测精度不够，很难达到微米级分辨率。而且该方法不具备空间分辨能力，无法获取孔内不同位置的深度信息。再就是该方法很难实现多个孔同时测量，从而限制了检测速度。

白光干涉方法是一种典型的高精度光学检测方法，在表面形貌检测中得到广泛应用。白光干涉具有测量精度高，不受表面台阶形状影响的特点，且可以实现视场内所有孔洞的同时测量。但由于PCB的背钻孔的深度比较大，且有绿油、树脂、覆铜等多种不同材料，使得反射的光信号很弱，传统白光干涉方法在背钻孔测量中难以获得可靠的干涉信号，从而降低了测量精度。

背钻孔深度测量需要实现高速、高精度的无损深度测量，现有技术均难以达到这些要求。切片方法可以实现高精度深度测量，但该方法是一种破坏性测量方法，只能得到切面深度信息，同时测量速度很慢。目前的光学检测方法可实现高速和无损检测，但测量精度难以满足要求。

传统白光干涉采用等比例分光方式，即光源发出的光功率按照1：1分为参考面照明光和样品照明光。样品照明光从样品表面返回后，和参考面返回光(简称参考光)汇集到一起发生干涉，由探测器记录干涉信号，从而获得样品形貌数据。样品表面返回光的光功率和参考光的光功率为1：1时，可获得最佳干涉信号。但PCB的背钻孔作为样品时，返回的光信号很弱，采用上述方式获得干涉信号也很微弱，从而降低了测量精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用白光干涉原理实现背钻孔深度测量。在传统白光干涉基础上，加入分光调节单元，增强PCB的背钻孔反射的光信号，从而达到提高测量精度的效果。

所增加的分光调节单元包括两种类型：一种只减弱参考光，从而达到维持参考光与样品返回光的功率比的效果；另外一种是改变参考光和样品照明光的功率比，在减弱参考光的同时增强样品照明光，同样实现维持参考光与样品返回光的功率比的效果。

本发明的实施例是这样实现的：

一种基于白光干涉的背钻孔深度测量装置，包括宽谱段光源，光源整形镜片组，分光器，第一成像镜片组，光强衰减装置，第二成像镜片组，参考面，镜片组，相机，位移台。宽谱段光源发出的光经过镜片组整形后，经过等比例分光器等比例分为参考面照明光和样品照明光两部分。参考面照明光经过光强衰减装置后，再经过第一成像镜片组照射到参考面上。从参考面返回后经原光路返回到分光器。样品照明光通过第二成像镜片组照射到样品表面，从样品表面返回后经原光路返回到分光器。参考光和样品返回光经过分光器，再经过汇聚镜片组，由相机接收。当参考光和样品返回光的光程差在一定范围内时，相机可接收到干涉信号。整个装置安装于位移台上，使得装置相对于样品上下移动扫描，获得干涉强度随高度的变化信号，从而可根据干涉信号数据计算出样品表面的高度。