一種pcb板內外層線路量測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種PCB板內外層線路量測儀，包括偏振干涉共焦顯微裝置、工業相機、FPGA相位卡和計算機，工業相機用于捕捉偏振干涉共焦顯微裝置產生的測量信號并傳送至FPGA相位卡，FPGA相位卡用于對測量信號進行相位測量，將含有PCB板內層或外層線路中待測線條臺階邊緣位置信息的相位變化數據傳送至計算機；由于采用了偏振干涉共焦顯微裝置，利用不同偏振方向的線偏振光照射到臺階邊緣反射后產生的相位變化特性，對PCB板內層或外層線路的線條邊緣進行定位，其精度可達0.1°，設置十字線也非常簡單快捷，由此提高了對PCB板內外層線路線寬線距量測的精度和效率，在降低系統成本的同時也降低了人力成本。
【專利說明】—種PCB板內外層線路量測儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及PCB板內、外層線路的量測設備領域，尤其涉及的是一種可提高量測精度和效率、并降低人力成本的PCB板內外層線路量測儀。
【背景技術】
[0002]PCB板內、外層線路的寬度以及相鄰線路之間的間距，稱為線寬/間距，線寬/間距作為PCB板的重要技術指標，其數值范圍在逐年縮小，目前的線寬/間距已發展到了 75 μ m，甚至達到了 50 μ m,而且線寬/間距為50 μ m /50 μ m的精細導線，已逐漸成為目前PCB板微細導線的主流，由此可見線寬的測量和控制在生產過程中也就顯得更加重要。
[0003]但是，傳統的放大鏡加熒光燈的線寬量測儀依靠的是操作人員手搖移動坐標臺，通過肉眼的視線對準誤差，焦距調整過程繁瑣，對技術的熟練程度要求較高，不僅人員勞動強度大、費時費力，而且還無法批量檢測，量測的精度和效率非常低。
[0004]同時，人力成本不斷上升，客戶對產品質量要求越來越高，抽檢已提升為全檢，降低人力成本，提高檢測效率是市場的大勢所趨，傳統測量儀器難以滿足要求。
[0005]因此，現有技術尚有待改進和發展。
實用新型內容
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種PCB板內外層線路量測儀，可提高量測的精度和效率，并降低人力成本。
[0007]本實用新型的技術方案如下:一種PCB板內外層線路量測儀，包括帶有光源的偏振干涉共焦顯微裝置、具有量測功能的工業相機、FPGA相位卡和計算機，所述工業相機用于捕捉所述偏振干涉共焦顯微裝置產生的測量信號并傳送至所述FPGA相位卡，所述FPGA相位卡用于對所述測量信號進行相位測量，將含有PCB板內層或外層線路中待測線條臺階邊緣位置信息的相位變化數據傳送至所述計算機。
[0008]所述的PCB板內外層線路量測儀，其中:所述偏振干涉共焦顯微裝置包括橫向塞曼激光器、分束器、第一探測器、第一透鏡、第一針孔、第二透鏡、反射棱鏡、顯微物鏡、半透半反鏡、檢偏器、聚光透鏡、第三探測器、第三透鏡、第二針孔和第二探測器；其中，所述橫向塞曼激光器作為光源發出的一對正交線偏振光，通過所述分束器后分成反射光和透射光，反射光進入所述第一探測器作為參考信號，透射光經過所述第一透鏡匯聚到所述第一針孔上，并通過所述第二透鏡變成平行光束，平行光束經所述反射棱鏡反射后經所述顯微物鏡被聚焦在所述PCB板上，被聚焦后的光線被所述PCB板反射后再次經所述顯微物鏡變回平行光，并被所述半透半反鏡分成兩部分:透射部分通過所述反射棱鏡在所述檢偏器上發生干涉，干涉光經所述聚光透鏡聚焦后進入所述第三探測器產生測量信號，通過與所述第一探測器產生的參考信號進行比相位測量，得到臺階邊緣相位變化信息；反射部分由所述第三透鏡匯聚到所述第二針孔上，由所述第二探測器接收得到光強信號。
[0009]所述的PCB板內外層線路量測儀，其中:所述橫向塞曼激光器為低頻差橫向塞曼He-Ne激光器。
[0010]所述的PCB板內外層線路量測儀，其中:所述反射棱鏡為半孔徑反射棱鏡。
[0011]所述的PCB板內外層線路量測儀，其中:所述第二探測器產生的光強信號經由一鎖相放大器放大后傳送至所述計算機。
[0012]本實用新型所提供的一種PCB板內外層線路量測儀，由于采用了偏振干涉共焦顯微裝置，利用不同偏振方向(平行和垂直臺階邊緣)的線偏振光照射到臺階邊緣反射后產生的相位變化特性，對PCB板內層或外層線路的線條邊緣進行定位，其精度可達0.1°，設置十字線也非常簡單快捷，由此提高了對PCB板內外層線路線寬線距量測的精度和效率，在降低系統成本的同時也降低了人力成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型PCB板內外層線路量測儀的工作原理結構框圖。
[0014]圖2是本實用新型PCB板內外層線路量測儀所用偏振干涉共焦顯微系統的光路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合附圖，對本實用新型的【具體實施方式】和實施例加以詳細說明，所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的【具體實施方式】。
[0016]進行線寬測量其核心的內容是對線寬邊緣進行準確的定位及量測，邊界定位量測構成了用光學測微法測量線寬的基本任務
[0017]如圖1所示，圖1是本實用新型PCB板內外層線路量測儀的工作原理結構框圖，該PCB板內外層線路量測儀包括偏振干涉共焦顯微裝置120和工業相機110，所述偏振干涉共焦顯微裝置120的光學干涉測量系統是一種偏振外差干涉共焦顯微線寬測量系統200，該偏振外差干涉共焦顯微線寬測量系統200的光源采用的是(雙頻)橫向塞曼激光器121 ；通過計算機130控制PZT微動工作臺140進行測量掃描，所述計算機130發出的控制信號控制Z軸掃描150的移動行程，對焦點進行定位，以獲得最佳的測量光斑，測量系統利用共焦光路對PCB板(即待測樣品160)進行光強測量，其光強值經鎖相放大器(圖未示出)獲得并送入所述計算機130 ;同時，干涉系統產生的干涉信號(即測量信號)經具有量測功能的工業相機110捕捉后送至FPGA相位卡170進行相位測量，得到含有PCB板內層或外層線路中待測線條臺階邊緣位置信息的相位變化曲線(即相位變化數據)，利用所述計算機130對該曲線進行分析，確定臺階邊緣的位置，從而計算出PCB板內外層線路的線條寬度。
[0018]結合圖2所示，圖2是本實用新型PCB板內外層線路量測儀所用偏振干涉共焦顯微系統的光路原理圖，在本實用新型PCB板內外層線路量測儀的優選實施方式中，所述雙頻橫向塞曼激光器121可米用低頻差橫向塞曼He-Ne激光器,其輸出的一對正交線偏振光首先通過一個分束器204將入射光分成反射光和透射光兩束，反射光束直接進入第一探測器201作為參考信號，透射光束首先經過第一透鏡211匯聚到第一針孔205上，然后通過第二透鏡212變成平行光束，該平行光束經半孔徑反射棱鏡207反射后經顯微物鏡210被聚焦在PCB板(即待測樣品160)上，被聚焦后的光線被PCB板(即待測樣品160)反射后再次經該顯微物鏡210變回平行光，并被半透半反鏡214分成兩部分:透射部分先通過半孔徑反射棱鏡207在檢偏器208上發生干涉，干涉光經聚光透鏡209聚焦后進入第三探測器203產生測量信號，再通過與所述第一探測器201產生的參考信號進行比相位測量，得到臺階邊緣相位變化信息；反射部分先由第三透鏡213匯聚于尺寸與所述第一針孔205相同的第二針孔206上，然后由第二探測器202接收得到光強信號，該光強信號最好由鎖相放大器進行測量，由此可保證測量精度并可抑制雜散光的影響；而且由于采用了半孔徑反射棱鏡207，減少了沿原路返回雙頻橫向塞曼激光器121的光，減少了對激光器的光回授，保證了激光器的穩頻精度。
[0019]粗看起來在圖2的光路上并不存在明顯的參考光路和測量光路，參與干涉的兩束線偏振光的相位變化是在待測樣品的線條臺階邊緣產生的，PCB板上內層或外層線路的線條臺階邊緣會對入射的不同偏振方向的線偏振光產生不同的附加相位，當兩束相互垂直的線偏振光照射PCB板后返回(即進入像空間)時變有了不同的附加相位，并在檢偏器208上發生干涉，然后利用外差相位測量技術就可以精確地測出這一相位變化；而且這一相位變化直接反映了 PCB板內層或外層線路的線條臺階邊緣的位置信息，因此通過對這一相位變化的分析即可對PCB板內層或外層線路的線條臺階邊緣進行定位，從而求出其線條寬度。
[0020]本實用新型PCB板內外層線路量測儀利用不同偏振方向的線偏振光照射到待測樣品上反射后產生的相位變化特性進行邊緣定位，如將平行和垂直待測樣品(即PCB板內層或外層線路的線條)臺階邊緣的一對線偏振光照射到該待測樣品上，利用其反射后產生的相位變化特性進行臺階邊緣定位，結合具有能夠功能的工業相機，直接與電腦顯示器或投影儀相連就能實現高清圖像預覽、測量和拍照功能，且與PC能非常便利第交換采集到的圖像，可直接替代基于PC的測量相機，能大大降低測量系統成本和節省空間，廣泛應用于生產檢驗量測、材料研究、PCB和SMT檢查量測分析、印刷、紡織檢查、醫療檢測等應用領域，例如，對PCB板內層或外層線路上的線條進行直線長度的測量，對圓形、橢圓形線條進行周長和面積的測量，對矩形線條的面積進行測量，對斜線線條的角度進行測量等等。
[0021]而且，實用新型PCB板內外層線路量測儀還具有以下優點:速度快、效率高，設置十字線及測量操作非常簡單方便；具有高幀率、高畫質、智能化特征；大視野成像，全視野獲取工件的平面信息，可連續性批量作業；高像素、高精度的量測功能，測量誤差小；可依據軟件的修改，調整工件測量的參數，節省硬件成本，增強靈活性；可自動保存所有參數，靈活設置數據輸出格式，可用于數據SPC統計與分析，利于產品質量管控等等。
[0022]應當理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不足以限制本實用新型的技術方案，對本領域普通技術人員來說，在本實用新型的精神和原則之內，可以根據上述說明加以增減、替換、變換或改進，而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術方案，都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種PCB板內外層線路量測儀，其特征在于，包括帶有光源的偏振干涉共焦顯微裝置、具有量測功能的工業相機、FPGA相位卡和計算機，所述工業相機用于捕捉所述偏振干涉共焦顯微裝置產生的測量信號并傳送至所述FPGA相位卡，所述FPGA相位卡用于對所述測量信號進行相位測量，將含有PCB板內層或外層線路中待測線條臺階邊緣位置信息的相位變化數據傳送至所述計算機。
2.根據權利要求1所述的PCB板內外層線路量測儀，其特征在于:所述偏振干涉共焦顯微裝置包括橫向塞曼激光器、分束器、第一探測器、第一透鏡、第一針孔、第二透鏡、反射棱鏡、顯微物鏡、半透半反鏡、檢偏器、聚光透鏡、第三探測器、第三透鏡、第二針孔和第二探測器；其中，所述橫向塞曼激光器作為光源發出的一對正交線偏振光，通過所述分束器后分成反射光和透射光，反射光進入所述第一探測器作為參考信號，透射光經過所述第一透鏡匯聚到所述第一針孔上，并通過所述第二透鏡變成平行光束，平行光束經所述反射棱鏡反射后經所述顯微物鏡被聚焦在所述PCB板上，被聚焦后的光線被所述PCB板反射后再次經所述顯微物鏡變回平行光，并被所述半透半反鏡分成兩部分:透射部分通過所述反射棱鏡在所述檢偏器上發生干涉，干涉光經所述聚光透鏡聚焦后進入所述第三探測器產生測量信號，通過與所述第一探測器產生的參考信號進行比相位測量，得到臺階邊緣相位變化信息；反射部分由所述第三透鏡匯聚到所述第二針孔上，由所述第二探測器接收得到光強信號。
3.根據權利要求2所述的PCB板內外層線路量測儀，其特征在于:所述橫向塞曼激光器為低頻差橫向塞曼He-Ne激光器。
4.根據權利要求2所述的PCB板內外層線路量測儀，其特征在于:所述反射棱鏡為半孔徑反射棱鏡。
5.根據權利要求2所述的PCB板內外層線路量測儀，其特征在于:所述第二探測器產生的光強信號經由一鎖相放大器放大后傳送至所述計算機。
【文檔編號】G01B11/14GK203405180SQ201320479837
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2013年8月7日
【發明者】陳忠一 申請人:昱鑫科技(蘇州)有限公司