[发明专利]一种表面高反薄板材厚度测量仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量设备，尤其涉及一种表面高反薄板材厚度测量仪。

背景技术

在半导体、太阳能、光学玻璃等行业中，有大量产品表面具有高亮度反光特性，如半导体行业中的芯片基材，厚度一般在0.3mm以下，材料为不锈钢片、镍片、镍合金片、电铸片等，根据性能要求不同，需要经过电铸、电镀、抛光、蚀刻等工序，最后才能加工成成品，无论是原材料、半成品或是成品，其表面均呈高亮反光特性，而太阳能行业中的晶圆，本身由4层材料构成，第1层为晶圆层、第2层为粘合剂、第3层为玻璃、第4层为胶带，各层之间通过压合工艺制作成晶圆成品，要保证最终成品厚度均匀性，就需要控制各层相互压合后的厚度均匀性，尤其是晶圆层和玻璃层，表面均具有高亮度反光甚至透明特性。光学玻璃行业中的各类镜片，除自身为透明材质外，同样具有高亮度反光特性。随着市场对该行业产品性能提出越来越高的要求，这些基础材料的厚度等重要特征的质量控制越来越严格，以确保最终成品的性能和可靠性。   

针对这些具有高亮度反光特性的材料，传统厚度测量设备一般采用非接触式测量方法来进行测量，通过激光位移传感器发出一束光，打在材料表面，以与入射光束呈一定角度反射，被激光位移传感器信号接收窗口接收，如果材料表面凸凹不平，则会直接反映到接收窗口，并通过内部标尺，实时测量所反馈光束因材料表面高低不平所产生的位移变化量，通过机器视觉和图像处理技术，即可计算出这个变化量的具体数值，最终计算出薄板材厚度；测量时，先将厚度为A的标准块放置在测量工位上、下测头之间的支撑平台上，测量标准块的厚度，以对测量系统进行校零操作，假定被测薄钢板厚度为δ，则实际被测物厚度为δ=A-（x-a）-（y-b），这种测量方法在针对具有高亮度反光特性的材料厚度测量时，材料表面微观结构表现为类似“皱纹”状特性，这种微观结构尺寸往往在10um甚至更小范围内，但足以对激光光束反射角度造成较大影响，直接导致测量精度下降；另外，由于机器视觉和图像处理技术发展到今天，最小分辨率还只能到亚微米级，使得最终精密薄材的测量精度难有突破，而高端电子产品市场对产品性能越来越高，从而对用于电路基材的各类薄板材也提出了更高的质量要求，传统厚度测量方法难以满足高精度测量需求。

发明内容

本发明旨在提供一种表面高反薄板材厚度测量仪。

    为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种表面高反薄板材厚度测量仪，包括调整垫脚；钢架底座，所述的钢架底座设在调整垫脚上；平台，所述的平台设在钢架底座上；固定横梁，所述的固定横梁设在平台上；工件承载台，所述的工件承载台设在固定横梁的上方；Y轴，所述的Y轴及其动板固定在平台上且其运动方向与固定横梁相互垂直，Y轴动板连接工件承载台；X轴，所述的X轴及其动板固定在固定横梁上、与Y轴相互垂直；Z轴，所述的Z轴及其动板通过Z轴安装座设在横梁的上方、垂直于平台；上接触式测头，所述的上接触式测头固定在Z轴动板上；下接触式测头，所述的下接触式测头通过安装座固定在横梁的上横条上。

    作为优选，所述的接触式测头包括探针、弹性装置、方形空气导轨、空气导轨进气座、激光位移传感器、顶板、光栅尺、空气导轨导芯供气接头、测头安装座、测头安装底板和底板，所述的方形空气导轨安装在测头安装底板上，探针连接方形空气导轨导芯的下端、贯穿底板，导芯下端与底板之间设有弹性装置，空气导轨进气座设在方形空气导轨的上方，激光位移传感器设在空气导轨进气座的上方，与传感器相连接的数据线贯穿顶板，光栅尺设置在激光位移传感器的左侧，空气导轨导芯供气接头设在空气导轨进气座的左侧、连接进气座，测头安装座设在测头安装底板的左侧。

    作为优选，所述的光栅尺平行安装于激光位移传感器。

    作为优选，所述的弹性装置为精密弹簧。

    作为优选，所述方形空气导轨的导芯内部为空芯结构，顶部连接方形导轨进气座。

作为优选，所述的方形导轨进气座侧面连接方形空气导轨供气接头。

作为优选，所述的钢架底座内设有工控机、电控系统和气动系统。