[發(fā)明專(zhuān)利]一種表面高反薄板材厚度測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310345965.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103398664A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏發(fā)平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山允可精密工業(yè)技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/06
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/06
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 謝偉

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置，尤其涉及一種表面高反薄板材厚度測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體、太陽(yáng)能、光學(xué)玻璃等行業(yè)中，有大量產(chǎn)品表面具有高亮度反光特性。如半導(dǎo)體行業(yè)中的芯片基材，厚度一般在0.3mm以下，材料為不銹鋼片、鎳片、鎳合金片、電鑄片等。根據(jù)性能要求不同，需要經(jīng)過(guò)電鑄、電鍍、拋光、蝕刻等工序，最后才能加工成成品，無(wú)論是原材料、半成品或是成品，其表面均呈高亮反光特性。而太陽(yáng)能行業(yè)中的晶圓，本身由4層材料構(gòu)成，第1層為晶圓層、第2層為粘合劑、第3層為玻璃、第4層為膠帶，各層之間通過(guò)壓合工藝制作成晶圓成品，要保證最終成品厚度均勻性，就需要控制各層相互壓合后的厚度均勻性，尤其是晶圓層和玻璃層，表面均具有高亮度反光甚至透明特性。光學(xué)玻璃行業(yè)中的各類(lèi)鏡片，除自身為透明材質(zhì)外，同樣具有高亮度反光特性。隨著市場(chǎng)對(duì)該行業(yè)產(chǎn)品性能提出越來(lái)越高的要求，這些基礎(chǔ)材料的厚度等重要特征的質(zhì)量控制越來(lái)越嚴(yán)格，以確保最終成品的性能和可靠性。???

?針對(duì)這些具有高亮度反光特性的材料，傳統(tǒng)厚度測(cè)量設(shè)備一般采用非接觸式測(cè)量方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通常通過(guò)激光位移傳感器發(fā)出一束光，打在材料表面，以與入射光束呈一定角度反射，被激光位移傳感器信號(hào)接收窗口接收，如果材料表面凸凹不平，則會(huì)直接反映到接收窗口，并通過(guò)內(nèi)部標(biāo)尺，實(shí)時(shí)測(cè)量所反饋光束因材料表面高低不平所產(chǎn)生的位移變化量，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)和圖像處理技術(shù)，即可計(jì)算出這個(gè)變化量的具體數(shù)值，最終計(jì)算出薄板材厚度，測(cè)量時(shí)，先將厚度為A的標(biāo)準(zhǔn)塊放置在測(cè)量工位上、下測(cè)頭之間的支撐平臺(tái)上，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)塊的厚度，以對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校零操作，假定被測(cè)薄鋼板厚度為δ，則實(shí)際被測(cè)物厚度為δ=A-（x-a）-（y-b），這種測(cè)量方法在針對(duì)具有高亮度反光特性的材料厚度測(cè)量時(shí)，材料表面微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為類(lèi)似“皺紋”狀特性，這種微觀結(jié)構(gòu)尺寸往往在10um甚至更小范圍內(nèi)，但足以對(duì)激光光束反射角度造成較大影響，直接導(dǎo)致測(cè)量精度下降，另外，由于機(jī)器視覺(jué)和圖像處理技術(shù)發(fā)展到今天，最小分辨率還只能到亞微米級(jí)，使得最終精密薄材的測(cè)量精度難有突破，而高端電子產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品性能越來(lái)越高，從而對(duì)用于電路基材的各類(lèi)薄板材也提出了更高的質(zhì)量要求。傳統(tǒng)厚度測(cè)量方法難以滿(mǎn)足高精度測(cè)量需求。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明旨在提供一種在測(cè)量過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)、測(cè)量精度和測(cè)量效率高的表面高反薄板材厚度測(cè)量裝置。

????本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種表面高反薄板材厚度測(cè)量裝置，包括鋼架底座、平臺(tái)、工件承載臺(tái)、X軸、橫梁、上接觸式測(cè)頭、Z軸、Y軸、下接觸式測(cè)頭和下測(cè)頭安裝座，所述的平臺(tái)設(shè)在鋼架底座上，工件承載臺(tái)設(shè)在平臺(tái)上，Y軸固定在工件承載臺(tái)與平臺(tái)之間，橫梁固定在平臺(tái)上、與Y軸運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，X軸固定在橫梁上，Z軸及其動(dòng)板設(shè)在橫梁的上橫條上，上接觸式測(cè)頭固定在Z軸動(dòng)板上，下接觸式測(cè)頭通過(guò)下測(cè)頭安裝座固定在橫梁的下橫條上；所述的接觸式測(cè)頭包括探針、彈性裝置、方形空氣導(dǎo)軌、空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座、激光位移傳感器、頂板、光柵尺、空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯供氣接頭、測(cè)頭安裝座、測(cè)頭安裝底板和底板，所述的方形空氣導(dǎo)軌安裝在測(cè)頭安裝底板上，探針連接方形空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯的下端、貫穿底板，導(dǎo)芯下端與底板之間設(shè)有彈性裝置，空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座設(shè)在方形空氣導(dǎo)軌的上方，激光位移傳感器設(shè)在空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座的上方，與傳感器相連接的數(shù)據(jù)線貫穿頂板，光柵尺設(shè)置在激光位移傳感器的左側(cè)，空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯供氣接頭設(shè)在空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座的左側(cè)、連接進(jìn)氣座，測(cè)頭安裝座設(shè)在測(cè)頭安裝底板的左側(cè)。

????作為優(yōu)選，所述的光柵尺平行安裝于激光位移傳感器。

????作為優(yōu)選，所述的彈性裝置為精密彈簧。

????作為優(yōu)選，所述方形空氣導(dǎo)軌的導(dǎo)芯內(nèi)部為空芯結(jié)構(gòu)，頂部連接方形導(dǎo)軌進(jìn)氣座。

作為優(yōu)選，所述的方形導(dǎo)軌進(jìn)氣座側(cè)面連接方形空氣導(dǎo)軌供氣接頭。

本發(fā)明提出一種表面高反薄板材厚度測(cè)量裝置，采用測(cè)量力精確可控的高精度接觸式測(cè)頭來(lái)進(jìn)行高反材料厚度測(cè)量，很好地規(guī)避了非接觸式測(cè)量因不同材料表面反光特性及圖像處理技術(shù)難以滿(mǎn)足該行業(yè)高精度、高穩(wěn)定性厚度測(cè)量需求，除采取接觸式測(cè)量方式外，該測(cè)量裝置采取固定梁式結(jié)構(gòu)布局，由相互垂直安裝的X軸、Y軸和Z軸，配合專(zhuān)為薄板材設(shè)計(jì)的工件承載臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量功能。僅需測(cè)量員上料和下料，測(cè)量過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度和測(cè)量效率，該測(cè)量裝置專(zhuān)為薄板材厚度測(cè)量而設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性?xún)r(jià)比高，為半導(dǎo)體、太陽(yáng)能、光學(xué)玻璃等行業(yè)中材料表面具有高亮度反光特性的高端產(chǎn)品厚度測(cè)量提供優(yōu)化解決方法。