铜箔基板厚度的量测

文章摘要： 图二. 测厚流程3. 架构利用雷射位移传感器所发展的测厚仪为光机电整合， 光设计部份已经设计为雷射位移传感器独立组件， 因而只需做机电整合，再搭配软件扩充功能。图三为测厚仪架构流程。各部份零组件的选择以及各组件的连接极为重要，否则误差与不稳定必随着而来。 图三. 测厚仪架构 (ADC:模拟数字转换，DI:数字讯号输入，DO:数字讯号输出)3.1 位移传感器位移传感器的选择必须考虑铜箔基板特性、可容许公差分辨率，通常可比较其量测距离、分辨率、线性度与取样周期。量测距离需包含所有待测铜箔基板之厚度；分辨率需配合传感器型录批注，相同分辨率其取样数少，表示比较好；线性度愈小愈好，例如量测距离为+/-

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图二. 测厚流程

3. 架构

利用雷射位移传感器所发展的测厚仪为光机电整合， 光设计部份已经设计为雷射位移传感器独立组件， 因而只需做机电整合，再搭配软件扩充功能。图三为测厚仪架构流程。

各部份零组件的选择以及各组件的连接极为重要，否则误差与不稳定必随着而来。

图三. 测厚仪架构 (ADC:模拟数字转换，DI:数字讯号输入，DO:数字讯号输出)

3.1 位移传感器

位移传感器的选择必须考虑铜箔基板特性、可容许公差分辨率，通常可比较其量测距离、分辨率、线性度与取样周期。量测距离需包含所有待测铜箔基板之厚度；分辨率需配合传感器型录批注，相同分辨率其取样数少，表示比较好；线性度愈小愈好，例如量测距离为+/-5mm，线性度为1% F.S. & 0.1% F.S.，最大误差分别为0.1mm &0.01mm (5mm*2*0.1%)；取样周期若较慢，波动会较小，如图四所示。

图四. 分辨率示意

3.2 模拟数字转换卡

模拟数字转换卡(ADC card)的选择，首重分辨率，以目前薄板占多数的市场，必须使用到16bit，12 bit 在薄板的容许公差是不足够的。如表二：

表二. 模拟数字转换卡之分辨率

接下来要考虑输入信道与输入电压范围，一般业界设计大多用三个剖面，需要六个位移传感器，也就是六个输入信道，模拟数字转换卡大多有多达16 个通道；位移传感器输出讯号有两大类一为电压，另一为电流，一般范围分别为 -5V ~+5V & 4 ~ 20 mA，电流可用适当电阻转换为电压(+/-10V 内)，以便输入模拟数字转换卡。

3.3 数位卡

数字就是0 与1，数字卡(Digital I/O card)只分低电位与高电位，基本上0V 代表低电位也就是0，5V 代表高电位即为1，数字讯号输入(DI)包含计数器、光电开关等，可用于通知铜箔基板通过与仪器周边状况的显示，数字讯号输出(DO)用在控制或警报，控制包含质量分析结果显示，表现方法可能是计算机屏幕显示OK/NG、警报或分级(连回程序逻辑控制器, PLC)。

模拟数字转换卡与数字卡已经合而为一，称为多功能卡(Multifunction I/O card)，除非数字讯号太多，否则一张卡即可。

3.4 继电器

数字输出讯号无法直接到工厂设备，例如PLC、电磁阀、警铃等，主因这些设备需要12、24V 才能驱动，一般数字卡所输出电压只有5V，因此需要继电器，继电器的选择要注意其使用频率、反应时间，磁簧开关已经足够，但连续快速使用，会导致弹性疲乏，反应时间变慢，可改用电子式继电器，不过在某些状况有压降的情形，但这是另外一项课题。

3.5 计算机

计算机已经相当普遍，但一般桌面计算机不适合用在现场，必须考虑操作人员的素质与环境，最好采用工业级计算机，比较可以容忍较大的湿度与温度范围，以及一年不停的运转。

3.6 软件

图五为雷射测厚仪主画面，可直接将三个剖面做完整的显示，操作人员基本上只要输入锅号及料号，软件会检查输入是否正确，并依据料号之编码原则计算所有等级上下限，以避免人为错误，主画面也显示分级设备状况并适时提醒，也可计算上一锅之Cp (Capability of precision, 制程精密度)、Cpk 与平均值，另外操作人员需在工单上注明计算机上显示Class A & B 之数量给品管检验人员参考，双重确认厚度不良品不会流到客户手中。

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