CCL/铜泊基钢板薄厚的测量

铜泊基钢板品质伴随着电子控制系统轻巧简短、高作用、密度高的化及可靠性高的发展趋势，规定愈趋严苛。铜泊基钢板生产制造，从原原材料玻璃纤维纱入料检测规格型号，胶卷烤制标准、胶成分、胶总流量、胶化時间、转换水平与贮存标准等，基钢板压合标准的设置，均会危害铜泊基钢板薄厚品质，薄厚品质的监管，需反省所有制性质程下手，在制造工作能力层面做一定程度上的提高，非一味选择，提升费用开支。现阶段铜泊基钢板生产厂早已逐渐改成非接触式镭射测厚全检替代以人力用分厘卡抽检薄厚，控制系统设计风格迥异，镭射涂层测厚仪感应器组织 大多数必须相互配合当场设计施工，测试标准各不相同，维护保养及其提升新作用都需通过机器设备生产厂，中国台湾德联高科之镭射涂层测厚仪自架构模式起均有参与与核心，更有着手机软件使用权，故之后都能够自主提升统计分析、警示及网络视频监控等作用，如今吾人将此操作实务心得分享出去，尝试剖析其构架与常见故障出现缘故。

关键字：统计分析制造管控，制造精确度，制造工作能力指数值，镭射涂层测厚仪，仿真模拟数据转换

1. 起缘

铜泊基钢板给予电子器件零组件在组装与互联的支承体，伴随着电子控制系统轻巧简短、高作用、密度高的化、及可靠性高的发展趋势，铜泊基钢板品质将同时影响到电子设备的信任度。

铜泊基钢板之生产制造在薄厚的品质管控就会有很多要留意，大致说来有胶卷半成品加工的品质工程师及其压合标准的相互配合，因而薄厚結果是所有制性质程操纵的综合性結果主要表现。

过去PCB 商家针对基钢板薄厚仅规定做到IPC-4101[1] CLASS B的水准，但自2000 年逐渐即规定CLASS C或更多的要求，以顺应印刷线路板高层住宅数、密度高的的市场前景，殊不知这种规定PCB 商家或是感觉不足，逐渐引入统计分析制造管控(SPC,StaTIsTIcal Process Control)[2]，最常见到的为制造精确度(Ca, Capability of accuracy，愈趋于于0 越好)及制造工作能力指数值(Cpk，数据愈高越好)。其计算方法为：

Ca = (评测均值-规格型号核心值)/规格型号尺寸公差之半* 100%
Cpk = Min(规格型号限制-均值, 均值-规格型号低限) / 3 个相对标准偏差

统计分析制造管控的引入，不单单是规定商品在规格型号界线内，更规定汇集在规格型号核心值，殊不知这一方式 主要是用以厂内制造改进，若一味规定Cpk 做到高质量，而无论所拟定的规格型号上低限，很有可能会闹笑话，或是将商品悉数再次选别，提升费用开支。比如6mil 1/1 之铜泊基钢板，假定含铜薄厚8.5mil 为规格型号平均值并且薄厚遍布曲线图归属于常态化遍布， 评测均值是8.5 (Ca=0) ， 薄厚遍布在8.08~8.92， Class C 的规格型号上低限，Cpk 可以达到1.67，但在Class D 的尺寸则降低至1.33。请参照表一及图一。

因而Cpk 和规格型号需一起经过供应商及生产商共同商定。

表一. 规格型号上低限与Cpk

图一. 规格型号上低限与Cpk 关联

Cpk 是一成批数据信息算出，若Cpk 不过关，理论上是成批退换货，判断力上感觉不科学，由于都生产制造符合规格型号的商品怎能退呢。因而能够掌握即使制造上能够 都生产制造达标的商品，但有可能由于一些制造不稳定或均值没有规格型号核心值，而造成 Cpk 不过关，表明制造也有改善室内空间。为了更好地Cpk能达标，因而能够采用筛检除掉贴近规格型号上低限商品，以求取以后较高Cpk，但会减少合格率，在对于合格率制订奖励金的加工厂，很有可能会引起当场职工的反跳。

2. 方式

初期以人为方法用分厘卡(micrometer)测量板外，但会出现印痕，无法全检，因而选用非接触式之镭射角位移传感器制成的镭射涂层测厚仪。

等级分类需依照IPC 要求，等级分类方式 可选用标签打印机的方法，Class A 用红卷标，Class B 用深蓝色卷标，若顾客有更严格管理则可做子站解决，分成四级别四个木栈板。以象二为在线测厚仪测试步骤平面图[3]。

图二. 测厚步骤

3. 构架

运用镭射角位移传感器所进步的涂层测厚仪为光机电融合， 光设计方案部分早已设计方案为镭射角位移传感器单独部件， 因此只需做机电工程融合，再配搭手机软件扩大作用。图三为涂层测厚仪构架步骤。

各处份零组件的选取及其各部件的联接极其重要，不然偏差与不稳定必伴随着而成。

图三. 涂层测厚仪构架 (ADC:仿真模拟数据转换，DI:数据信号键入，D数据信号輸出)

3.1 角位移传感器

角位移传感器的选用需要考虑到铜泊基钢板特点、可允许尺寸公差屏幕分辨率，一般可较为其量测距离、屏幕分辨率、线性与抽样周期时间。量测距离需包括全部被测铜泊基钢板之薄厚；屏幕分辨率需相互配合感应器样册注释，同样屏幕分辨率其抽样数小，表明比较好；线性越小越好，比如量测距离为 /-5mm，线性为1% F.S. & 0.1% F.S.，较大 偏差各自为0.1mm &0.01mm (5mm*2*0.1%)；抽样周期时间若比较慢，起伏会较小，如图所示四所显示。

图四. 屏幕分辨率提示

3.2 仿真模拟数据转换卡

仿真模拟数据转换卡(ADC card)的挑选，快递首重屏幕分辨率，以现阶段金属薄板居多的销售市场，务必应用到16bit，12 bit 在金属薄板的允许尺寸公差不是充足的。如表二：

表二. 仿真模拟数据转换卡之屏幕分辨率

下面要考虑到键入无线信道与输进电流电压范畴，一般业内设计方案大多数用三个模型，必须六个角位移传感器，也就是六个键入无线信道，仿真模拟数据转换卡大多数有高达16 个安全通道；角位移传感器輸出信号有两类一为工作电压，另一为电流量，一般范畴各自为 -5V ~ 5V & 4 ~ 20 mA，电流量可以用适度电阻器变换为工作电压( /-10V 内)，便于键入仿真模拟数据转换卡。

3.3 多位卡

数据就是0 与1，数字卡(Digital I/O card)只分低电位差与高电位，大部分0V 意味着低电位差也就是0，5V 意味着高电位即是1，数据信号键入(DI)包括电子计数器、光电开关等，可用作通告铜泊基钢板根据与仪器设备附近情况的表明，数据信号輸出(DO)用在操纵或报警，操纵包括质量检查数据显示，主要表现方式 可能是电子计算机屏幕上显示OK/NG、报警或等级分类(连回程序结构控制板, PLC)。

仿真模拟数据转换卡与数字卡早已合而为一，称之为多用途卡(MulTIfuncTIon I/O card)，除非是数据信号过多，不然一张卡就可以。

3.4 汽车继电器

数据輸出信号没法立即到加工厂机器设备，比如PLC、继电器、警报器等，根本原因这种设施必须12、24V 才可以推动，一般数字卡所输出电压仅有5V，因而必须汽车继电器，汽车继电器的选用要留意其应用頻率、反应速度，磁簧开关早已充足，但持续迅速应用，会造成 弹性疲乏，反映时间变慢，可改成电子式汽车继电器，但是在某种情况有损耗的情况，但这也是此外一项课题研究。

3.5 电子计算机

电子计算机早已非常广泛，但一般桌面计算机不宜用在现场，务必考虑到使用工作人员的素养与自然环境，最好是选用工业生产级计算机，较为能够 忍受很大的温度与温度范围，及其一年不断的运行。

3.6 手机软件

图五为镭射涂层测厚仪主界面，可同时将三个模型做详细的表明，实际操作员工大部分只需键入锅号及料号，手机软件会查验键入是不是恰当，并根据料号之编号标准测算全部级别上低限，以防止人为因素不正确，主界面也表明等级分类机器设备情况并适度提示，也可测算上一锅之Cp (Capability of precision, 制造精度)、Cpk 与均值，此外实际操作工作人员需要在订单上标明电子计算机上表明Class A & B 之总数给品质工程师检测工作人员参照，双向确定薄厚欠佳品不容易流到用户手上。

图五. 涂层测厚仪手机软件主界面

除此之外，除将結果存盘该设备电子计算机，也通过互联网存盘至网络服务器给有关技术人员参照，若要在里面互联网实时监控系统全部涂层测厚仪情况还可以办得到，现阶段商家涂层测厚仪判断Class C，Cpk 低于1.33 时，全自动传出E-mail 通告有关工作人员。

3.7 测量部位

IPC-4101 仅要求薄厚级别，沒有规定量测仪器、部位与数据信息数，产生每家有每家的要求。薄厚数据信息该是全模型，因而要用是多少点都能够，一张基钢板有效取27 点归档(距板外3, 5, 10 ,15,center, -15, -10, -5, -3 inches)，薄厚30 mil 之上基钢板，能加测板外1 inch(共33 点)做等级分类(图六)，一切一点都不能超过规格型号，Cpk 之测算应是27 点分别单独。

图六. 等级分类部位

3.8 校准

涂层测厚仪不可以确保免校检，因而要有校准的方式 ，一般运用规范试品做校检。校准需分组织 归零与手机软件归零，此外每一年要按时检测其反复与重现性(Gage R&R, 如图所示七)。若有很有可能，应做镭射角位移传感器线性检测。

图七. Gage R&R

4. 基础理论

薄厚的检测推行一段时间后，测厚机器设备很有可能因零组件脆化、毁坏或客户满意度，务必不断的维护保养与改善，此刻一定要从基础理论下手，才可以做出现异常缘故分辨。

4.1 镭射角位移传感器

一般业内所应用镭射角位移传感器为三角量检测系统，即是搞出特殊光波长镭射光，遇到物件有反射面、透过、透射等，感应器接受此特殊光波长漫射光，由视角获得间距，图8 为平面图。

图八. 三角量检测系统平面图

角位移传感器要转化成薄厚必须上边与下边各一个感应器，各自获得铜泊基钢板上边与上边感应器间距及铜泊基钢板下边与下边感应器间距，与2个传感头间距求差获得薄厚(图九)。

图九. 薄厚获得方法

因为输送皮带与铜泊基钢板漫射光量不一样因而角位移传感器之控制回路检验出光线光斑对每一清晰度(pixel, 有愈多清晰度意味着硬件配置屏幕分辨率越好)视度遍布值，会自行调节敏感度便于测量(图十)，故薄厚测量在板外会出现不稳定状况。

图十. 感应器全自动调节敏感度

镭射角位移传感器，采样频率比较慢，图4 之凹痕会被忽视，而凹痕是不是便是关键缺陷。有一些感应器会给最立即的数据信息，也是有的感应器控制回路会以阶梯性转变(图十一)。

图十一. 反映水平

4.2 偏差

偏差的有可能缘故，零组件自身要素有镭射角位移传感器、仿真模拟数字卡与联网，外在要素有温度与工作自然环境。就镭射角位移传感器与仿真模拟数字卡做一较为(表三)，发觉镭射角位移传感器的线性是偏差较大 来源于。

表三. 镭射角位移传感器与仿真模拟数字卡之偏差

噪音是是非非形状知觉的信号，很有可能由连接头、扁平电缆造成，信号以工作电压传送相比电流量传送，噪音的危害相比较高。噪音之清除可以用图十一方法解决，会获得比较轻缓数据信息，如图所示十二。

图十二. 噪音除去

若角位移传感器不给予这类作用，可由手机软件解决，可以用時间平均法、加权平均法等(图十三，根据图四初始材料)。

图十三. 手机软件光滑化

初始材料
X1, X2, X3 … Xn-1, Xn, Xn 1, …
三点均值
Xn = (Xn-1 Xn Xn 1) ÷ 3
五点均值
Xn = (Xn-2 Xn-1 Xn Xn 1 Xn 2) ÷ 5
加权平均值
Xn = (c*Xn-2 b*Xn-1 a*Xn b*Xn 1 c*Xn 2) ÷(a 2b 2c)

4.3 常见故障清除

若出现机器设备出现异常，在掌握图3 之涂层测厚仪构架后，可判定出键入或輸出信号产生难题从而维修。比如：

1. 无薄厚数据信息-查验信号键入扁平电缆、镭射角位移传感器是不是打开、感应器开关电源供给是不是一切正常。

2. 没法等级分类-查验数据信号輸出，供货汽车继电器工作电压是不是出现异常。

5. 结果

全部铜泊基钢板镭射测厚系统软件，包括镭射角位移传感器(光)、组织 设计方案(机)、电源电路、光电开关、布线(电)与手机软件一同融合，每一项零组件都联系到整体系统软件优劣，如不了解构架步骤，一旦常见故障没法即时处理，当场工作人员将不信任，全部系统软件变成负累，品质没什么管控可谈，因而要秉持着戒慎恐惧的心态来运用该项机器设备。

论文参考文献

1. IPC-4101, “Specification for base materials for rigid and multilayer printed boards,” December (1997).
2. 张国栋，「统计分析制造管控技术性指南」，我国生产主力核心 (1992)。
3. 杨长峰，「1-UP 镭射测厚程序流程书」，中国台湾德联高科股权有限责任公司 (2001)。
4. KEYENCE，「半导体材料及电子器件部件Handbook」，中国台湾基恩斯股权有限责任公司 (2001)。
5. MICRO-OPTRONIC, “Product datasheet,” MICROOPTRONIC (2001).
6. National Instruments, “The measurement and automation catalog 2002,” National Instruments (2002).

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