一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，包括調(diào)整墊腳、鋼架底座、平臺(tái)、固定橫梁、工件承載臺(tái)、Y軸、X軸、Z軸、上接觸式測(cè)頭和下接觸式測(cè)頭。本實(shí)用新型專(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。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量設(shè)備，尤其涉及一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x。
【背景技術(shù)】
[0002]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0.3_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I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。
[0003]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=Α- (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(guān)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為類(lèi)似“皺紋”狀特性，這種微觀(guān)結(jié)構(gòu)尺寸往往在IOum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。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案，一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，包括調(diào)整墊腳；鋼架底座，所述的鋼架底座設(shè)在調(diào)整墊腳上；平臺(tái)，所述的平臺(tái)設(shè)在鋼架底座上；固定橫梁，所述的固定橫梁設(shè)在平臺(tái)上；工件承載臺(tái)，所述的工件承載臺(tái)設(shè)在固定橫梁的上方，軸，所述的Y軸及其動(dòng)板固定在平臺(tái)上且其運(yùn)動(dòng)方向與固定橫梁相互垂直，Y軸動(dòng)板連接工件承載臺(tái)；x軸，所述的X軸及其動(dòng)板固定在固定橫梁上、與Y軸相互垂直；z軸，所述的Z軸及其動(dòng)板通過(guò)Z軸安裝座設(shè)在橫梁的上方、垂直于平臺(tái)；上接觸式測(cè)頭，所述的上接觸式測(cè)頭固定在Z軸動(dòng)板上；下接觸式測(cè)頭，所述的下接觸式測(cè)頭通過(guò)安裝座固定在橫梁的上橫條上。
[0006]作為優(yōu)選，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(xiàn)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)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的光柵尺平行安裝于激光位移傳感器。
[0008]作為優(yōu)選，所述的彈性裝置為精密彈簧。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]作為優(yōu)選，所述的鋼架底座內(nèi)設(shè)有工控機(jī)、電控系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)。
[0012]本實(shí)用新型提供了一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，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?jī)x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。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為接觸式測(cè)頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為接觸式測(cè)頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為方形空氣導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1.測(cè)量員；2.顯示器；3.顯示器支架；4.薄板材；5.Z軸；6.Z軸安裝座；
7.上接觸式測(cè)頭；8.上測(cè)頭安裝座；9.X軸；10.固定橫梁；11.工件承載臺(tái)；12.平臺(tái)；13.Y軸；14.測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊；15.工控機(jī)；16.鋼架底座；17.調(diào)整墊腳；18.停止按鈕；19.啟動(dòng)按鈕；20.緊急停止按鈕；21.鍵盤(pán)；22.電控系統(tǒng)；23.氣動(dòng)系統(tǒng)；24.下測(cè)頭安裝座；25.下接觸式測(cè)頭；26.鼠標(biāo)；27.探針；28.精密彈簧；29.方形空氣導(dǎo)軌；30.空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座；31.激光位移傳感器；32.頂板；33.光柵尺；34.空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯供氣接頭；35.測(cè)頭安裝座；36.測(cè)頭安裝底板；37.底板；38.空氣導(dǎo)軌供氣接頭；39.導(dǎo)芯；40、數(shù)據(jù)線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0020]參見(jiàn)圖1至圖5所示，一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，包括調(diào)整墊腳17 ;鋼架底座16，所述的鋼架底座16設(shè)在調(diào)整墊腳17上，所述的鋼架底座16內(nèi)設(shè)有工控機(jī)15、電控系統(tǒng)22和氣動(dòng)系統(tǒng)23 ;平臺(tái)12，所述的平臺(tái)12設(shè)在鋼架底座16上；固定橫梁10，所述的固定橫梁10設(shè)在平臺(tái)12上；工件承載臺(tái)11，所述的工件承載臺(tái)11設(shè)在固定橫梁10的上方；Y軸13，所述的Y軸13及其動(dòng)板固定在平臺(tái)12上且其運(yùn)動(dòng)方向與固定橫梁10相互垂直，Y軸動(dòng)板連接工件承載臺(tái)11 ;Χ軸9，所述的X軸9及其動(dòng)板固定在固定橫梁10上、與Y軸13相互垂直；Ζ軸5，所述的Z軸5及其動(dòng)板通過(guò)Z軸安裝座6設(shè)在橫梁10的上方、垂直于平臺(tái)12 ;上接觸式測(cè)頭7，所述的上接觸式測(cè)頭7固定在Z軸動(dòng)板上；下接觸式測(cè)頭25，所述的下接觸式測(cè)頭25通過(guò)安裝座24固定在橫梁10的上橫條上。
[0021]測(cè)量?jī)x中X軸9、Υ軸13、Ζ軸5動(dòng)力線(xiàn)纜從各自直線(xiàn)軸的電機(jī)連接到電控系統(tǒng)22的驅(qū)動(dòng)器上，而軸系信號(hào)反饋線(xiàn)纜則連接到電控系統(tǒng)22上后再與工控機(jī)15連接，上、下測(cè)頭測(cè)量數(shù)據(jù)線(xiàn)纜直接連接到測(cè)量數(shù)據(jù)采集模塊，再通過(guò)線(xiàn)纜連接到工控機(jī)15上，工控機(jī)15作為測(cè)量?jī)x的控制系統(tǒng)，連接整個(gè)測(cè)量?jī)x的軸系、測(cè)頭及外部的緊急停止按鈕20、啟動(dòng)按鈕19、停止按鈕18，由測(cè)量?jī)x所配置的顯示器2中的軟件來(lái)進(jìn)行測(cè)量操作。
[0022]所述的測(cè)頭包括探針27、精密彈簧28、方形空氣導(dǎo)軌29、空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座30、激光位移傳感器31、頂板32、光柵尺33、空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯供氣接頭34、測(cè)頭安裝座35、測(cè)頭安裝底板36和底板37，所述的方形空氣導(dǎo)軌29安裝在測(cè)頭安裝底板36上，所述方形空氣導(dǎo)軌29的導(dǎo)芯39內(nèi)部為空芯結(jié)構(gòu)，頂部連接方形導(dǎo)軌進(jìn)氣座30，方形導(dǎo)軌進(jìn)氣座30側(cè)面連接方形空氣導(dǎo)軌供氣接頭38，探針27連接方形空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯39的下端、貫穿底板37，導(dǎo)芯39下端與底板37之間設(shè)有精密彈簧28，空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座30設(shè)在方形空氣導(dǎo)軌29的上方，激光位移傳感器31設(shè)在空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座30的上方，與傳感器31相連接的數(shù)據(jù)線(xiàn)40貫穿頂板，光柵尺33平行安裝于激光位移傳感器31的左側(cè)，空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯供氣接頭34設(shè)在空氣導(dǎo)軌進(jìn)氣座30的左側(cè)、連接進(jìn)氣座30，測(cè)頭安裝座35設(shè)在測(cè)頭安裝底板36的左側(cè)。
[0023]當(dāng)向方形空氣導(dǎo)軌29供氣時(shí)，則壓縮空氣會(huì)通過(guò)氣流孔傳遞到方形導(dǎo)軌29 “ 口 ”字形的各內(nèi)導(dǎo)向面，這些導(dǎo)向面上分布有導(dǎo)氣槽，通過(guò)導(dǎo)氣槽將具有一定氣壓的壓縮空氣供應(yīng)到導(dǎo)芯39與方形導(dǎo)軌29“口”字形的各內(nèi)導(dǎo)向面之間，形成具有一定壓力的氣膜層，從而形成空氣導(dǎo)軌，導(dǎo)芯39僅能在方形導(dǎo)軌29中上下精確運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)芯39內(nèi)部為空芯結(jié)構(gòu)，頂部連接著方形導(dǎo)軌進(jìn)氣座30，該進(jìn)氣座30側(cè)方安裝有供氣接頭38，頂部安裝有光柵尺33，通過(guò)與光柵尺33平行安裝的激光位移傳感器31來(lái)測(cè)定探針27隨工件表面形貌變化而導(dǎo)致導(dǎo)芯39上下垂直運(yùn)動(dòng)的位移量，從激光位移傳感器31讀到的位移量值通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)40實(shí)時(shí)傳輸?shù)綔y(cè)量系統(tǒng)，并及時(shí)在測(cè)量軟件中顯示測(cè)量結(jié)果。
[0024]本實(shí)用新型提供了一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，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?jī)x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。
【權(quán)利要求】
1.一種表面高反薄板材厚度測(cè)量?jī)x，其特征在于，包括: 調(diào)整墊腳； 鋼架底座，所述的鋼架底座設(shè)在調(diào)整墊腳上； 平臺(tái)，所述的平臺(tái)設(shè)在鋼架底座上； 固定橫梁，所述的固定橫梁設(shè)在平臺(tái)上； 工件承載臺(tái)，所述的工件承載臺(tái)設(shè)在固定橫梁的上方； Y軸，所述的Y軸及其動(dòng)板固定在平臺(tái)上且其運(yùn)動(dòng)方向與固定橫梁相互垂直，Y軸動(dòng)板連接工件承載臺(tái)； X軸，所述的X軸及其動(dòng)板固定在固定橫梁上、與Y軸相互垂直； Z軸，所述的Z軸及其動(dòng)板通過(guò)Z軸安裝座設(shè)在橫梁的上方、垂直于平臺(tái)； 上接觸式測(cè)頭，所述的上接觸式測(cè)頭固定在Z軸動(dòng)板上； 下接觸式測(cè)頭，所述的下接觸式測(cè)頭通過(guò)安裝座固定在橫梁的上橫條上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，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(xiàn)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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的光柵尺平行安裝于激光位移傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的彈性裝置為精密彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述的鋼架底座內(nèi)設(shè)有工控機(jī)、電控系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G01B11/06GK203375938SQ201320485940
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】夏發(fā)平 申請(qǐng)人:昆山允可精密工業(yè)技術(shù)有限公司