锡膏测厚仪校准方法V2.1

锡膏测厚仪校准方法探讨

引言

锡膏测厚仪是一种较新型的仪器，在电子组装行业里应用较普遍，是SMT（表面组装技术）中不可或缺的仪器。生产者通过该仪器检查锡膏的印刷质量，故其准确性尤为重要。但作为该行业应用广泛的仪器，到目前为止还没有相应的规程规范或标准。

不少校准人员常用的校准方法是用不同高度的量块研合在平面平晶上，组成特定的高度差作为标准来校准该仪器。但实际校准过程中，校准人员常常会遇到锡膏测厚仪无法识别量块的表面或者数据严重偏离等情况。为何会出现这种情况？以下通过了解锡膏测厚仪的原理等方面进行分析，并给出解决方案。

1. 锡膏测厚仪原理

锡膏测厚仪主要用来测量线路板上焊锡层的厚度，其原理是由激光器发射一条很细的激光束以一定的角度照射到线路板上,然后用摄像头观测激光束在线路板形成的细直线。锡膏的高度会与其底面(线路板)形成一定的高度差，从而使激光线形成的一定的断差。根据激光形成的断差，以三角函数关系就可以计算出锡膏与线路板之间的高度差。原理图见图1。

图1锡膏测厚仪原理图

2.使用量块常常无法校准锡膏测厚仪的原因

使用量块无法校准锡膏测厚仪通常是以下几方面的原因：

2.1量块表面无法成像

锡膏与线路板表面都是比较粗糙的表面，在激光的照射下会形成漫反射现象，从而使摄像头极易观测到。如图2所示。

而量块在制造时最后一道工序是精密研磨，其表面加工成镜面一样。量块对激光的反射形成镜面反射现象，而激光方向性强的特点使得摄像头无法观测到激光束或即使观测到其光亮度也很低。从而无法顺利在电脑中成像。如图3所示。

2.2有些仪器无法测量单边台阶

另外有些仪器由于程序设定的原因，无法测量单边台阶。仪器只能测量两边低、中间突出的台阶。而且大部分的仪器的视场不大，从而用三个量块研合成中间高两边低的组合也无法测量及校准。

2.3高度限制

由于研合量块是使用较厚的平面平晶为底面进行研合，而锡膏测厚仪主要用来测量较薄的线路板的。当把较厚的平面平晶及研合在其上的的量块放在工作台时，务必要把摄像头提升，否则无法聚焦。但许多仪器的调整距离是有限的，常常调到极限位置也无法聚焦。这样也就根本无法测量及校准了。

3 解决方案

3.1方案1：使用仪器所附带的厚度标准块校正

由仪器制造商根据锡膏测厚仪的特点制造出的单一高度专用标准块，可形成漫反射表面，从而使仪器能够观测得到。而且制作出的标准块较薄，可方便地对焦。在日常点检时应用方便。

但该方案有两方面不足：

其一是这种标准块通常只有一个值，也只能校准一个校准点。这样认证机构及仪器用户的客户就不一定认可，并且用户本身也不一定认可。因为单点校准不能表征其仪器的线性特征，只能证明该测量点是准确的，但其他测量点就无法判断了。

其二是其价格较为昂贵，如果不是在购买仪器时选配，且要配多几个不同的

高度，购买价格不菲。

3.2方案2：使用专用的锡膏测厚仪标准块

现市面上有专门为校准锡膏测厚仪而研制的锡膏测厚仪标准块CJS-HS03，该种标准块具有漫反射表面特征，并且对平面度、平行度及表面粗糙度有较好的控制。该标准块具有6种不同的高度，适用于激光非接触扫描形式的锡膏测厚仪。该标准块高度值的不确定度U=2.0μm，校准时按实际值使用。

该产品解决了仪器无法识别量块等问题。产品基本覆盖大部分仪器的测量范围。是目前为止校准该仪器的最佳解决方案。

图4 锡膏测厚仪标准块应用实例1

图5 锡膏测厚仪标准块应用实例2

4 结论

使用量块研合的方法不适合校准或核查锡膏测厚仪。在日常点检或期间核查该仪器的准确度时，可使用仪器制造商制造出的单一高度专用标准块。在计量机构校准该仪器时应使用具有多种高度的锡膏测厚仪标准块。

V2.1-2015