專利名稱:一種smt網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于測(cè)量工具技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭。
背景技術(shù):
在SMT加工制程工藝中,針對(duì)來料網(wǎng)板測(cè)量成為確保SMT后續(xù)加工質(zhì)量的關(guān)鍵工序。SMT來料網(wǎng)板由于厚度一般在0.3mm以下、幅面通常在300mmX 300mm以上,這種網(wǎng)板均具有材料薄、精度高、幅面大、高柔性、材料種類多等特點(diǎn)。隨著市場(chǎng)對(duì)SMT網(wǎng)板加工效率和成本的要求逐漸提高,SMT網(wǎng)板的幅面越來越大,對(duì)其配套的專業(yè)測(cè)量設(shè)備,要求保證足夠測(cè)量精度前提下,盡可能降低設(shè)備自身成本。SMT來料網(wǎng)板一般均未進(jìn)行后續(xù)的激光加工,整幅網(wǎng)板無(wú)任何鏤空加工特征,表面平整無(wú)明顯起皺現(xiàn)象。在進(jìn)行厚度測(cè)量時(shí),僅需要在同一張網(wǎng)板上測(cè)量若干點(diǎn)處厚度以初步判斷該網(wǎng)板厚度均勻性及實(shí)際厚度是否相對(duì)名義值有超差等情況即可。以往SMT領(lǐng)域網(wǎng)板厚度測(cè)量設(shè)備,一般均采用非接觸式測(cè)頭來進(jìn)行測(cè)量,該測(cè)頭內(nèi)部安裝有精密激光位移傳感器,測(cè)量時(shí)先將厚度為A的標(biāo)準(zhǔn)塊放置在測(cè)量平臺(tái)上,測(cè)得激光位移傳感器出光口距離標(biāo)準(zhǔn)塊上表面的高度值為hl,將該值設(shè)定為零點(diǎn)。再將標(biāo)準(zhǔn)塊移開,將SMT網(wǎng)板放置在測(cè)量平臺(tái)上,測(cè)得激光位移傳感器出光口距離SMT網(wǎng)板高度值為h2,則被測(cè)量SMT網(wǎng)板的厚度D=A+hl-h2。采用這種測(cè)量方法對(duì)SMT網(wǎng)板厚度進(jìn)行測(cè)量時(shí),原理上固然可行,但存在如下問題:一、SMT網(wǎng)板原材料表面往往并不潔凈,無(wú)規(guī)則地存在一些灰塵,此時(shí)如采用激光位移傳感器對(duì)其進(jìn)行測(cè)量,這些灰塵會(huì)對(duì)激光光束發(fā)射方向造成影響,從而影響測(cè)量精度的穩(wěn)定性;二、測(cè)量設(shè)備所處環(huán)境燈光會(huì)對(duì)測(cè)量點(diǎn)處材料表面亮度產(chǎn)生影響,從而間接影響測(cè)量精度。三、SMT網(wǎng)板原材料種類凡多,除以往最常見的不銹鋼外,還有鎳片、鎳合金片、電鑄片等多種不同種類材料。而且,SMT行業(yè)中網(wǎng)板在不同加工工序中均需要進(jìn)行厚度的測(cè)量,以提高對(duì)網(wǎng)板加工過程中質(zhì)量監(jiān)控。而SMT網(wǎng)板不同工序可能產(chǎn)生不同表面特性的網(wǎng)板,如電鑄表面、電鍍表面、拋光表面、蝕刻表面等。材料表面特性多樣化,在微觀結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為類似“皺紋”狀表面,這種微觀結(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,難以滿足SMT網(wǎng)板厚度高精度測(cè)量需求。四、激光位移傳感器多為精密部件,尤其是高精度激光位移位移傳感器幾乎全是依賴進(jìn)口,價(jià)格昂貴。由于上述問題的影響,導(dǎo)致對(duì)SMT網(wǎng)板厚度測(cè)量精度難以控制在Ium以內(nèi),一般僅能穩(wěn)定在5um甚至更大,否則某些網(wǎng)板材表面整體較為光潔,可能測(cè)量精度會(huì)較好,但整體測(cè)量精度及穩(wěn)定性均不能滿足SMT網(wǎng)板厚度測(cè)量精度Ium的要求。另外,在滿足測(cè)量精度前提下降低測(cè)頭自身成本,是SMT網(wǎng)板厚度測(cè)量領(lǐng)域的普遍期望。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所公開的SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,很好地解決了采用以往非接觸式測(cè)頭中激光位移傳感器測(cè)量光束因SMT網(wǎng)板表面不潔凈及微觀結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量精度及測(cè)量穩(wěn)定性等方面的影響,并避免采用高精密激光位移傳感器,降低了測(cè)頭成本,為SMT網(wǎng)板厚度測(cè)量設(shè)備提供了一款性價(jià)比更高的精密測(cè)頭。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,包括殼體、空氣導(dǎo)軌、探針、連接件、高分辨率鐳射尺、位移傳感器、氣管接頭和數(shù)據(jù)線纜;其中,殼體由頂蓋、安裝蓋和底蓋組成,所述安裝蓋的頂端和底端分別垂直安裝頂蓋和底蓋,在所述頂蓋和底蓋上均開有通孔;所述空氣導(dǎo)軌由空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯和空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套組成,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套垂直位置開有安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯為方形結(jié)構(gòu);其連接關(guān)系在于:所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套固定安裝在所述安裝蓋上,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯穿過空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套的安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯通過氣管接頭通氣,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯的下端與探針連接,所述探針的端部穿過所述底蓋的通孔并伸出,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯的上端通過連接件與高分辨率鐳射尺連接,在所述頂蓋下端安裝有位移傳感器,所述數(shù)據(jù)線纜與位移傳感器連接并伸出頂蓋的通孔將數(shù)據(jù)傳輸入控制系統(tǒng)。還包括設(shè)有精密彈簧,采用精密彈簧穿過探針分別固定在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯下部和底蓋上部。在所述安裝蓋后端設(shè)有安裝座用于固定。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:本實(shí)用新型公開一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,該測(cè)頭采用接觸式測(cè)量原理,即通過垂直與SMT網(wǎng)板表面的探針端部探球與SMT網(wǎng)板表面接觸,探針僅具有唯一的上下運(yùn)動(dòng)自由度,即其僅能上下運(yùn)動(dòng),自身重量通過內(nèi)部精密彈簧抵消,而探針的另一端連接著與探針垂直方向平行安裝的高分辨率鐳射尺,通過其內(nèi)部小型激光位移傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)探針在垂直方向上的位移變化。測(cè)量過程中,探針端部的探球一直與SMT網(wǎng)板表面接觸,從而確保測(cè)量過程中,在垂直方向上位移變化完全由SMT網(wǎng)板厚度決定,因此能非常精確、真實(shí)地反映出SMT網(wǎng)板自身的厚度,而不會(huì)受SMT網(wǎng)板表面灰塵影響。且無(wú)論環(huán)境燈關(guān)如何照射,測(cè)量值均是從測(cè)頭內(nèi)部的傳感器內(nèi)讀取,不會(huì)受環(huán)境燈關(guān)影響。另外,由于探針端部的探球直徑一般在500um以上,其與SMT網(wǎng)板表面接觸僅能接觸上微觀結(jié)構(gòu)的最高點(diǎn),而不會(huì)手微觀結(jié)構(gòu)自身的影響,真實(shí)反映出SMT網(wǎng)板的厚度及均勻變化值。,通過采用該測(cè)頭確保了對(duì)來料網(wǎng)板厚度測(cè)量的高精度要求,重復(fù)測(cè)量精度達(dá)到± Ium甚至更??;在保證測(cè)量精度前提下,避免了傳統(tǒng)方式中采用非接觸式測(cè)量方法因SMT網(wǎng)板表面灰塵、環(huán)境燈光及表面微觀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致發(fā)射光束誤差,直接影響到測(cè)量精度和穩(wěn)定性等問題。充分考慮到SMT行業(yè)對(duì)來料網(wǎng)板的檢測(cè)需求,即要求保證高精度條件下,盡可能降低設(shè)備成本,設(shè)備操作方便等,為SMT網(wǎng)板厚度測(cè)量領(lǐng)域所用精密測(cè)頭提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比更高、更能滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本實(shí)用新型的安裝蓋和安裝座裝配圖;圖3為本實(shí)用新型工作原理圖。其中,1-頂蓋;2_安裝蓋;3-底蓋;4_空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套;5-空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯;6-探針;7-連接件;8_高分辨率鐳射尺;9_位移傳感器;10-氣管接頭;11-數(shù)據(jù)線纜;12-安裝座;
13-精密彈簧。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述,以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1至圖3所示,本實(shí)用新型具體實(shí)施的技術(shù)方案是:一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,包括殼體、空氣導(dǎo)軌、探針6、連接件7、高分辨率鐳射尺8、位移傳感器9、氣管接頭10和數(shù)據(jù)線纜11;其中,殼體由頂蓋1、安裝蓋2和底蓋3組成,所述安裝蓋2的頂端和底端分別垂直安裝頂蓋I和底蓋3,在所述頂蓋I和底蓋3上均開有通孔;所述空氣導(dǎo)軌由空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5和空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套4組成,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套4垂直位置開有安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5為方形結(jié)構(gòu);其連接關(guān)系在于:所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套4固定安裝在所述安裝蓋2上,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5穿過空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套4的安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5通過氣管接頭10通氣,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5的下端與探針6連接,所述探針6的端部穿過所述底蓋3的通孔并伸出,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5的上端通過連接件7與高分辨率鐳射尺8連接,在所述頂蓋I下端安裝有位移傳感器9,所述數(shù)據(jù)線纜11與位移傳感器9連接并伸出頂蓋I的通孔將數(shù)據(jù)傳輸入控制系統(tǒng)。還包括設(shè)有精密彈簧13,采用精密彈簧13穿過探針6分別固定在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5下部和底蓋3上部。在所述安裝蓋2后端設(shè)有安裝座12用于固定。隨著空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套4內(nèi)無(wú)摩擦上下運(yùn)動(dòng),同時(shí)通過內(nèi)置小型激光位移傳感器9實(shí)時(shí)讀取探針6在垂直方向上的位移變化。在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5和底蓋3之間,采用精密彈簧13穿過探針6分別固定在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5下部和底蓋3上部,空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5因重力向下運(yùn)動(dòng)時(shí),精密彈簧13能抵消空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5的重力影響,而多余重力會(huì)保持探針6端部探球與SMT網(wǎng)板測(cè)量表面接觸。測(cè)量時(shí),將測(cè)頭立式安裝在測(cè)量設(shè)備的Z軸上,讓Z軸垂直向下運(yùn)動(dòng),直到測(cè)頭底部的探針6端部的探球與被測(cè)SMT網(wǎng)板表面接觸,此時(shí)記錄Z軸位移量和探針6垂直方向的位移量,測(cè)量原理如圖3所示,SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭被固定在Z軸上,測(cè)量步驟如下:I)先在測(cè)量平臺(tái)對(duì)應(yīng)的測(cè)頭正下方放置一塊具有標(biāo)準(zhǔn)高度的標(biāo)準(zhǔn)塊,其高度值為XOo2)Z軸帶動(dòng)測(cè)頭在垂直方向上的起始位ZO開始向下運(yùn)動(dòng),測(cè)量中安裝有探針6和高分辨率鐳射尺8的空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯5在重力作用下垂直向下運(yùn)動(dòng),下向運(yùn)動(dòng)的同時(shí),壓縮其正下方的精密彈簧13,從而抵消一部分重力作用,但由于其總重力比彈簧反作用力略大,因此在探針6端部探球未接觸到標(biāo)準(zhǔn)塊前,探針6 —直處于最小下方不動(dòng),此時(shí)小型激光位移傳感器9對(duì)應(yīng)的讀數(shù)值為HO。3)當(dāng)探針6端部碰到標(biāo)準(zhǔn)塊后,向上的反作用增大,探針6會(huì)向上運(yùn)動(dòng)到H1,此時(shí)Z軸下將到Zl位置。將此時(shí)Hl設(shè)置為測(cè)量零點(diǎn),對(duì)應(yīng)的是標(biāo)準(zhǔn)塊厚度為X0,控制系統(tǒng)記下該數(shù)值。4)將Z軸從Zl運(yùn)動(dòng)回ZO位置,將標(biāo)準(zhǔn)塊移開,放置上Xl厚度SMT網(wǎng)板,讓Z軸重新從ZO位置帶動(dòng)測(cè)頭向下運(yùn)動(dòng),直到探針6接觸到SMT網(wǎng)板,并讓測(cè)頭中的小型激光位移傳感器9讀數(shù)正好處于HTl位置時(shí),則Z軸立即停止運(yùn)動(dòng),此時(shí)Z軸向下運(yùn)動(dòng)到Z2位置。5)通過上述數(shù)據(jù),則可計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)塊厚度后SMT網(wǎng)板厚度之間的高度差Λ Z= IΖ2-Ζ1 I,而被測(cè)量的SMT網(wǎng)板厚度L= I XO-Λ Z I。當(dāng)SMT網(wǎng)板比標(biāo)準(zhǔn)塊高度XO大時(shí),則Ζ2〈Ζ1 ;當(dāng)SMT網(wǎng)板比標(biāo)準(zhǔn)塊高度XO小時(shí),則 Ζ2>Ζ1 ;以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)先實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,其特征在于:包括殼體、空氣導(dǎo)軌、探針(6)、連接件(7 )、高分辨率鐳射尺(8 )、位移傳感器(9 )、氣管接頭(10 )和數(shù)據(jù)線纜(11); 其中,殼體由頂蓋(I)、安裝蓋(2)和底蓋(3)組成,所述安裝蓋(2)的頂端和底端分別垂直安裝頂蓋(I)和底蓋(3 ),在所述頂蓋(I)和底蓋(3 )上均開有通孔; 所述空氣導(dǎo)軌由空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)和空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套(4)組成,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套(4)垂直位置開有安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)為方形結(jié)構(gòu); 其連接關(guān)系在于:所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套(4)固定安裝在所述安裝蓋(2)上,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)穿過空氣導(dǎo)軌導(dǎo)套(4)的安裝孔,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)通過氣管接頭(10)通氣,所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)的下端與探針(6)連接,所述探針(6)的端部穿過所述底蓋(3)的通孔并伸出,在所述空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)的上端通過連接件(7)與高分辨率鐳射尺(8)連接,在所述頂蓋(I)下端安裝有位移傳感器(9 ),所述數(shù)據(jù)線纜(11)與位移傳感器(9 )連接并伸出頂蓋(I)的通孔將數(shù)據(jù)傳輸入控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,其特征在于:還包括設(shè)有精密彈簧(13),采用精密彈簧(13)穿過探針(6)分別固定在空氣導(dǎo)軌導(dǎo)芯(5)下部和底蓋(3)上部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭,其特征在于:在所述安裝蓋(2)后端設(shè)有安裝座(12)用于固定。
專利摘要本實(shí)用新型屬于測(cè)量工具技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種SMT網(wǎng)板測(cè)厚用接觸式測(cè)頭。包括殼體、空氣導(dǎo)軌、探針、連接件、高分辨率鐳射尺、位移傳感器、氣管接頭和數(shù)據(jù)線纜;該測(cè)頭采用接觸式測(cè)量原理,即通過垂直與SMT網(wǎng)板表面的探針端部探球與SMT網(wǎng)板表面接觸,探針僅具有唯一的上下運(yùn)動(dòng)自由度,即其僅能上下運(yùn)動(dòng),自身重量通過內(nèi)部精密彈簧抵消,而探針的另一端連接著與探針垂直方向平行安裝的高分辨率鐳射尺,通過其內(nèi)部小型激光位移傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)探針在垂直方向上的位移變化。
文檔編號(hào)G01B11/06GK202928528SQ20122058428
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8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