[发明专利]用于PCB应用的在空气悬浮上的在线计量

摘要

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。

主权项

1.一种测量系统，包括：

a.印刷电路板面板，其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，所述第一侧包括绝缘层，所述绝缘层具有定位在所述绝缘层上的导电表面特征；

b.光发射器和检测器装置，其包括光源和传感器，其中，所述光发射器和检测器装置相对于所述印刷电路板面板定位为使得从所述光源输出的光束撞击在所述基板的所述第一侧上的一个或多个采样点，进一步地，其中，所述传感器被配置为接收对应于所述光束的反射光；

c.移动和对准设备，其联接到所述印刷电路板面板及所述光发射器和检测器装置，其中，所述移动和对准设备配置为提供所述光发射器和检测器装置及所述印刷电路板面板之间的相对移动，并在所述印刷电路板面板的所述第一侧的至少一部分之上扫描所述光束；以及

d.控制器，其配置为从传感器接收对应于所接收到的反射光的数据、并确定对应于每个采样点的距离测量结果、并确定所述印刷电路板面板的相对厚度和表面特征的高度。

2.如权利要求1所述的测量系统，其中，每个采样点对应于撞击所述印刷电路板面板的所述第一侧的光束的像素。

3.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述光发射器和检测器装置被配置为发射聚焦为点的光束，其中，光束点作为单个像素撞击所述印刷电路板面板的所述第一侧。

4.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述光发射器和检测器装置被配置为发射聚焦为线的光束，其中，光束线作为像素的线性系列撞击所述印刷电路板面板的所述第一侧。

5.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述光发射器和检测器装置被配置为发射光束，该光束被聚焦为作为二维像素阵列撞击所述印刷电路板面板的所述第一侧。

6.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述传感器配置为根据每个采样点感测像素数据。

7.如权利要求6所述的测量系统，其中，所述光发射器和检测器装置被配置为确定与撞击所述印刷电路板面板的光束的每个像素对应的距离测量结果。

8.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述传感器被配置为感测每个像素的光强度值，并且所述光发射器和检测器装置被配置为确定每个像素的光强度测量结果。

9.如权利要求8所述的测量系统，其中，所述控制器被配置为接收每个像素的光强度测量结果，并且确定与每个像素对应的采样点是否是所述印刷电路板面板的所述第一侧上的、与绝缘层或表面特征对应的点。

10.如权利要求9所述的测量系统，其中，所述控制器被配置为通过将光强度测量结果与已知材料类型的光强度测量结果比较，以确定与每个像素对应的材料类型，并以将所确定的与所述像素对应的材料类型与已知的绝缘层和表面特征材料比较，来确定与所述像素对应的采样点是否是所述印刷电路板面板的所述第一侧上的、与绝缘层或表面特征对应的点。

11.如权利要求10所述的测量系统，其中，所述控制器进一步被配置为通过比较所确定的相邻像素的材料类型，来确定沿着所述第一侧从绝缘层到表面特征以及从表面特征到绝缘层的过渡点；并且被配置为确定沿着被测量的采样点的线分离相继的过渡点的像素的数量，其中，所确定的分离相继的过渡点的像素的数量对应于表面特征尺寸。

12.如权利要求11所述的测量系统，其中，所述控制器进一步被配置为通过比较所确定的相邻像素的距离测量结果，来确定沿着所述第一侧从绝缘层到表面特征以及从表面特征到绝缘层的过渡点；并且被配置为通过比较使用所确定的距离测量结果而确定的和使用所确定的光强度测量结果而确定的过渡点，来确定验证所确定的过渡点的准确度。

13.如权利要求2所述的测量系统，其中，所述控制器进一步被配置为通过比较所确定的相邻像素的距离测量结果来确定沿着所述第一侧从绝缘层到表面特征以及从表面特征到绝缘层的过渡点；并且被配置为确定沿着被测量的采样点的线分离相继的过渡点的像素的数量，其中，所确定的分离相继的过渡点的像素的数量对应于表面特征尺寸。

14.如权利要求1所述的测量系统，其中，所述印刷电路板面板的所述第二侧包括第二绝缘层，并且所述光发射器和检测器装置是具有第一光源和第一传感器的第一光发射器和检测器装置，并且所述测量系统还包括具有第二光源和第二传感器的第二光发射器和检测器装置，其中，所述第二光发射器和检测器装置相对于所述印刷电路板面板被定位为使得从所述第二光源输出的第二光束撞击在所述基板的所述第二侧上的一个或多个采样点，进一步地，其中，所述第二传感器配置成接收对应于所述第二光束的第二反射光，进一步地，其中，所述移动和对准设备联接到所述第二光发射器和检测器装置，其中，所述移动和对准设备还配置为提供所述第二光发射器和检测器装置与所述印刷电路板面板之间的相对移动、并在所述印刷电路板面板的所述第二侧的至少一部分之上扫描所述第二光束，其中，所述控制器还配置为从所述第二传感器接收对应于所接收到的第二反射光的数据、并确定对应于所述第二侧上的每个采样点的距离测量结果、并确定所述印刷电路板面板的相对厚度。

15.如权利要求14所述的测量系统，其中，所述移动和对准设备配置为独立于所述第二光发射器和检测器装置而移动和对准所述第一光发射器和检测器装置。

16.如权利要求14所述的测量系统，其中，所述移动和对准设备配置为协调所述第一光发射器和检测器装置及所述第二光发射器和检测器装置的移动和对准，使得所述第一光发射器和检测器装置及所述第二光发射器和检测器装置同时扫描印刷电路板组件的第一侧和第二侧上的所对准的样品点。

17.如权利要求16所述的测量系统，其中，所述控制器被配置为当特定采样点在所述第一光发射器和检测器装置及所述第二光发射器和检测器装置上与绝缘层对准时，使用在所述特定采样点处的来自所述第一光发射器和检测器装置的所确定的距离测量结果和在所述特定采样点处的来自所述第二光发射器和检测器装置的所确定的距离测量结果，来确定在所述特定采样点处的所述印刷电路板面板的厚度，所述特定采样点在所述第一侧和所述第二侧上都被对准。

18.如权利要求17所述的测量系统，其中，所述控制器进一步被配置为当另一特定采样点在所述第一光发射器和检测器装置上与第一表面特征对准并且在所述第二光发射器和检测器装置上与绝缘层对准时，使用在所述另一特定采样点处的来自所述第一光发射器和检测器装置的所确定的距离测量结果和在所述另一特定采样点处的来自所述第二光发射器和检测器装置的所确定的距离测量结果，来确定在所述另一特定采样点处的第一表面特征的高度，所述另一特定采样点在所述第一侧和所述第二侧上都被对准。