3.4.2 测量结果与分析
使用接触式三坐标仪测量公司埋嵌铜块产品的测量和分析结果如表3、表4.测量效率分析如表5.
3.4.3 小结
(1)采用接触式三坐标仪测量埋嵌铜块共面度,可对大尺寸的PCB板进行无损在线测量;(2)采用接触式三坐标仪测量埋嵌铜块共面度,其Z向测量结果不受影像测量方法的聚焦能力影响,但在测量微小尺寸的埋嵌铜块(2 mm或更小)时,存在较大的定位误差;(3)采用接触式三坐标仪测量公司埋嵌铜块的共面度,其测量结果准确度和可重复性较好,且可实现编程测量,在测量样品数量较多时,其测量效率较高。
3.5 各测量方法对比汇总
汇总上述四种测量方法的对比结果,如表6所示。
公司前期常用的方法为金相切片分析法和三坐标测量法,两种方法各有优缺点,均需要做针对性的改进。
4 测量方法改良
4.1 改良思路
对比共面度定义以及PCBA贴装和焊接过程对器件引脚共面度值的测量方法,结合公司前期共面度测量、分析经验,公司现有的埋嵌铜块共面度的测量方法有如下待改进之处(表7)。
4.2 改良方法
从表7的分析可知,使用三维坐标仪测量公司埋嵌铜块的共面度,需要在参考平面选取、测量数据量、计算方法和结果评价方法方面进行优化,以使其更加符合共面度原始定义,测量结果更能与客户需求呼应。
4.2.1 参考平面选取
根据共面度定义,被测点的共面度值反映该点与基准面之间的偏移量,对于PCB上的埋嵌铜块而言,其基准面应是铜块所在的PCB局部区域,而非整个PCB板面。而为便于区分埋嵌铜块不同位置的共面度值,我们仍测量器件的四角与中央共五个点,同时测量PCB板面对应铜块四角位置的四个点(板面上点与铜块的距离一般为0.5 mm ~ 1.0 mm),铜块对应的基准面由PCB板面的这四个点构造。
三维坐标仪输出的各点测量结果是三个数字一组的数据(如(5.012,10.251,-0.026)),分别代表测量点所在的X、Y、Z坐标,这一个个点在一个三维空间内。
在高等数学内有如下定义和定理:
定理一:空间内任意两个点之间的连线,以及其连接方向,可以确定一个向量;
定理二:不在同一直线上的三个点,可以确定一个平面;
定理三:过一点做点外一个平面的垂线,则点与垂足组成的线段的长度即为该点到平面的距离。
基于上述定义和定理,我们可以把PCB板面的各测量点组成向量,并构造出平面,然后计算铜块表面各测量点到平面的距离,就可以得到测量点的共面度值。
测量PCB板面呈方形的四个点A1、B1、C1、D1,对于每个测量点,选取与其直角相邻的2个点构造一个平面,则可构造四个平面,如图9所示。定义A1、B1、C1、D1对应的平面为α1、α2、α3、α4.
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