1. 引言

隨著PCB線路精細(xì)化（線寬≤0.1mm）與階梯結(jié)構(gòu)增多（如HDI盲埋孔、軟硬結(jié)合板臺(tái)階），傳統(tǒng)2D光學(xué)檢測(cè)無法獲取高度信息，導(dǎo)致線路厚度偏差、臺(tái)階高度超差等問題頻發(fā)——某PCB廠商曾因未檢測(cè)出線路厚度不足（設(shè)計(jì)35μm，實(shí)測(cè)28μm），導(dǎo)致5萬片PCB電流承載不足，報(bào)廢損失超200萬元。3D光學(xué)成像憑借“非接觸式+納米級(jí)精度”優(yōu)勢(shì)，成為PCB形貌測(cè)量核心技術(shù)。捷配PCB制程實(shí)驗(yàn)室配備6臺(tái)3D光學(xué)輪廓儀（基恩士VK-X1000、泰勒霍普森CCI HD），累計(jì)測(cè)量PCB形貌數(shù)據(jù)超100萬組，本文拆解3D光學(xué)成像原理、參數(shù)設(shè)置、誤差控制方案，助力制程管控。

2. 核心技術(shù)解析

3. 實(shí)操方案

3.1 3D 光學(xué)成像測(cè)量五步流程

1. 設(shè)備準(zhǔn)備：選用基恩士 VK-X1000 3D 輪廓儀（橫向分辨率 0.1μm/pixel，縱向分辨率 5nm），開機(jī)后預(yù)熱 30min，確保光源穩(wěn)定（亮度波動(dòng)≤±2%）；
2. 基準(zhǔn)校準(zhǔn)：放置標(biāo)準(zhǔn)高度樣板（捷配定制，含 5μm/10μm/35μm 標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階），執(zhí)行六軸校準(zhǔn)：① 調(diào)整 X/Y 軸水平（傾斜度≤0.01°）；② 校準(zhǔn) Z 軸高度（誤差≤±1μm）；③ 設(shè)定光源角度（45° 投射，垂直接收），校準(zhǔn)后樣板測(cè)量誤差需≤±2μm；
3. 樣品固定：將 PCB 固定在真空吸附臺(tái)上（吸附壓力 - 0.08MPa），確保測(cè)量區(qū)域無翹曲（翹曲度≤0.1mm/m），HDI 板需額外使用定位銷（精度 ±0.01mm）；
4. 參數(shù)設(shè)置：按測(cè)量目標(biāo)差異化設(shè)置：① 線路厚度測(cè)量：掃描范圍覆蓋 3 條線路（每條長(zhǎng)度≥5mm），采樣密度 100 點(diǎn) /mm；② 臺(tái)階高度測(cè)量（如盲埋孔）：掃描范圍包含臺(tái)階區(qū)域（直徑≥2mm），縱向分辨率設(shè)為 5nm；③ 表面粗糙度測(cè)量：采用 ISO 4287 標(biāo)準(zhǔn)，取樣長(zhǎng)度 0.8mm；
5. 數(shù)據(jù)處理：用捷配 JPE-3D 2.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合：① 去除異常點(diǎn)（偏離均值 3σ 以上）；② 計(jì)算平均厚度 / 臺(tái)階高度（誤差≤±3μm）；③ 生成 3D 形貌圖（彩色渲染，高度差用不同顏色區(qū)分）。

3.2 誤差控制措施

1. 反光抑制：對(duì)高反光線路（如沉金 PCB），加裝偏振光濾鏡（捷配定制型號(hào) JPE-PF-02），降低反光強(qiáng)度（反光率從 60% 降至 20%），相位分析誤差下降 70%；
2. 基準(zhǔn)面優(yōu)化：采用 “多點(diǎn)擬合基準(zhǔn)面”，在測(cè)量區(qū)域周邊選取 10 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，擬合平面傾斜度≤0.005°，全局誤差控制在 ±2μm；
3. 環(huán)境控制：測(cè)量環(huán)境溫度保持 23℃±2℃，濕度 45%±5%，避免溫度波動(dòng)導(dǎo)致設(shè)備熱脹冷縮（溫度每變化 1℃，測(cè)量誤差增加 1.5μm），捷配實(shí)驗(yàn)室配備恒溫恒濕系統(tǒng)，環(huán)境波動(dòng)≤±1℃。