引言

在電子制造領域，元器件引腳的共面性對PCB焊盤的接觸良好性及組裝焊接性能至關重要。然而，由于制造和運輸過程中的各種因素，引腳往往存在一定的共面誤差。為了滿足高精度貼片系統的需求，必須在貼片前對元器件引腳進行自動檢測。本文將詳細介紹如何利用激光光譜共焦傳感器，在隔著一層薄玻璃片的情況下，對引腳共面度進行高精度測量，并驗證其公差值是否合格。

測量背景與挑戰

測量對象

本次測量的對象為芯片上的元器件針腳引腳，這些引腳非常細小，直徑大約在10微米到20微米之間。

測量挑戰

1. 精度要求高：由于引腳直徑極小，要求測量精度極高。

2. 隔層測量：測量需在隔著一層薄玻璃片的情況下進行，增加了測量難度。

3. 光斑覆蓋面積：傳統激光位移傳感器的光斑覆蓋面積過大，無法滿足測量需求。

測量原理與方法

光譜共焦傳感器原理

光譜共焦傳感器基于光學色散原理，利用寬光譜光源（如白光LED）發射復色光，經過色散物鏡后，不同波長的光聚焦在不同的位置上。只有聚焦在待測物體表面的波長光線能夠通過檢測孔并被光譜儀檢測到，從而提取峰值波長，實現對物體表面位置的精確測量。

測量步驟

1. 準備階段：

• 將元器件放置在測量平臺上，確保隔層玻璃片位置固定。

• 調整光譜共焦傳感器至適當位置，確保光斑能夠覆蓋到引腳區域。

2. 校準階段：

• 使用標準樣品進行校準，確保測量系統的準確性和穩定性。

• 記錄校準數據，為后續測量提供參考。

3. 測量階段：

• 啟動測量程序，光譜共焦傳感器開始掃描引腳區域。

• 通過調整頻率與步距，獲取引腳表面的高度數據。

• 利用算法處理數據，計算引腳共面性的公差值。

算法與公式

在測量過程中，關鍵算法包括光譜分析算法和共焦定位算法。光譜分析算法用于提取峰值波長，共焦定位算法則根據峰值波長計算物體表面位置。具體公式如下：

• 光程差公式：ΔL = (n - 1) * d，其中ΔL表示光程差，n是介質的折射率，d是測量的距離。

• 共焦定位公式：通過測量反射光的波長λ，結合光程差公式，可以計算出物體表面到傳感器的距離。

測量數據與結果

測量數據

• 光斑大小：最小可達3微米左右。

• 橫向分辨率：小于2微米。

• 測量頻率與步距：根據實際需求進行調整，以確保測量精度和效率。

測量結果

通過測量，我們獲得了引腳表面的高度數據，并計算出了引腳共面性的公差值。結果表明，所有引腳的共面性均在允許范圍內，符合客戶要求。

結論與展望

本次測量成功驗證了激光光譜共焦傳感器在引腳共面性檢測中的高精度應用。通過優化測量方法和算法，我們克服了傳統測量方法的局限性，實現了對細小引腳的高精度測量。未來，隨著技術的不斷發展，光譜共焦傳感器將在更多領域發揮重要作用，為精密制造和科研提供有力支持。

參考文獻

• [資料1] 解決共面性檢測課題的測量方法

• [資料2] 光譜共焦原理公式

• [資料3] 光譜共焦傳感器原理詳解:從點到線的精度革命

• [資料4] 激光對焦和光譜共焦傳感器哪款測高差異化

• [資料5] 光譜共焦傳感器光強值intensity數據的含義說明

• [資料6] 光譜共焦傳感器的測量方法