一种模块胶高自动测量设备及其测量方法与流程

1.本发明涉及一种模块胶高自动测量设备及其测量方法，属于自动化测量装置技术领域。


背景技术：

2.在模块封装工艺中，继ic贴附和焊线工序后，包封机完成模块的最后封装。但是由于多种因素的影响，包封后的模块胶面厚度往往不一致，需要对其进行厚度测量。而传统的人工检测方式存在效率低、劳动强度大等劣势，自动化检测设备必将逐步取代人工检测。被测试的模块为智能卡模块，基材厚度约0.15mm，其在加工制造和测试时都是连续的，且中间的大部分不允许与设备有摩擦而造成产品损伤，故其在许多生产工序加工时，一般沿着轨道运动，两侧边缘在可与轨道有接触。现有技术中采用手动式千分尺对其进行高度测试，测试过程时间较长，效率低下；气动接触式测高传感器去实现模块厚度的测量功能是比较有效的技术手段，但是现有技术中缺少专用于模块胶高进行测量的传感器，同时，使用现有技术中的测高传感器直接对模块胶高测量时存在以下问题：1、接触的底板为金属材料（一般用铜和不锈钢），硬度高，弹性差，由于产品金属面相对柔软，且表面硬度较低，当测高传感器测头下压后，容易造成产品金属面的压伤，直接造成产品报废。
3.2、现有技术中的测量测头下压时冲击力较大，造成ic裂片、产品电测ng的可能性较大。
4.3、待测模块缺少有效的固定部件，同时外部无法安装有效的防护部件，现有技术中使用贴附胶带对待测模块进行固定后防止模块损伤，由于胶带有一定厚度且材质柔软，测高传感器下压时，胶带会有一定程度的变形，导致测量结果不准确。
5.4、因加工及安装误差，加之避免划磨伤的产生，底板上表面水平高度会低于产品轨道的下表面，这样在吸附模块时，模块中间部分被吸附牢固而下凹，模块两侧边缘则位于产品轨道内而高于模块中间部分；在测头下压测量时，必然造成系统性的测量误差。
6.5、现有技术中测高传感器无法统一进行调压，故测高传感器的下压压力是有差别的，导致不同测高传感器对同一个模块的测量结果不同。
7.基于现有技术中存在的上述问题，怎样降低胶高自动化设备在测量过程中对模块造成的损伤以及有效提高测量精度成为目前的迫切需求。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种模块胶高自动测量设备及其测量方法，解决了现有技术中出现的问题。
9.本发明所述的模块胶高自动测量设备，包括测量装置本体，所述测量装置本体包括承托底板、上轨道板和下轨道板，所述下轨道板上开设有孔槽，所述承托底板放置于孔槽内，承托底板的上平面和下轨道板的上平面平齐，所述上轨道板与下轨道板相配合形成产
品轨道，承托底板的上方设有模块，所述模块的上面设有测量胶面，所述模块外部的上方设有测高传感器，所述测高传感器正对模块放置，测高传感器与模块为一一对应关系，所述测高传感器下方的测头下压至测量胶面，完成测量后测高传感器的测头缩回，所述测高传感器连接有压力控制部件实现测高传感器测量时的压力控制。
10.进一步的，承托底板上设有负压吸附装置，所述负压吸附装置用于吸附固定所述模块。
11.进一步的，承托底板上还设有吹气孔，所述吹气孔的位置靠近承托底板的边缘。
12.进一步的，测高传感器中测头的下方设有压力传感器。
13.进一步的，压力控制部件为气路调压控制部件，所述气路调压控制部件中设置多个气路调压器件，每个气路调压器件分别单独连接一个测高传感器，各个测高传感器之间气路分离，实现单独气压控制。
14.进一步的，气路调压器件包括电磁阀和调压阀，多个气路调压器件进行并联后连接有气源。
15.进一步的，测高传感器连接有传感器夹持装置，所述测高传感器通过传感器夹持装置夹紧定位，实现测高传感器安装高度的调节。
16.本发明所述的一种模块胶高自动测量方法，包括以下步骤：s1：调整测高传感器的压力值和高度值，使得所有测高传感器测头下压压力相同；s2：将待测模块沿着产品轨道移动到测量位置后，承托底板通过负压吸附装置将产品吸附在承托底板上；s3：所有测高传感器测头下压至测量胶面，完成测量后测头缩回；s4：承托底板上的吹气孔成正压吹气，将产品吹离承托底板表面；s5：模块向前移动，未测试的模块移动至测量位置，重复步骤s2-s4。
17.进一步的，步骤s1中测高传感器压力值调整的步骤具体包括以下：将压力传感器放置于测头下方，控制打开对应测高传感器的电磁阀，使测头下压到压力传感器表面，调整调压阀，使压力传感器显示数值为设定的数值，依此步骤，将所有测高传感器调整到压力一致。
18.进一步的，步骤s1中测高传感器高度值调整的步骤具体包括以下：各个测高传感器放置在传感器夹持装置中进行夹紧定位，在测高传感器测头缩回状态下，在基础平面和测头中间用标准量规将各个测高传感器的安装高度调整一致。
19.进一步的，测高传感器压力值设定范围为：0.3n-0.5n。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明所述的一种模块胶高自动测量设备及其测量方法，能够实现模块胶高的测量，大大减少因自动化测高装置而造成的产品不良。承托底板选用pom材料，其强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。经过大量测试表明，其他测试条件相同时，金属底板会造成产品金属面压伤，而pom底板不会造成压伤，也不需要贴附胶带。将吹吸气孔的位置靠近底板的边缘，防止模块在移动时与底板边缘摩擦而导致划磨伤的产生。
21.底板兼具下轨道的功能。将底板加宽，将下轨道在相应位置开大孔槽，底板可放于孔槽内，与上轨道一起形成了产品轨道，这样底板就具有了下轨道的功能。这样设计的益处在于，在底板小孔有负压进行模块吸附时，可以将整个模块底面都吸附在底板上，避免了系
统性的测量误差。因使用原装置时，在不贴附胶带的情况下，产品表面产生划伤的比率约5%-20%。本发明装置在使用时，可以几乎避免了划伤的产生。
22.维护时间降低。通常，10卷产品测试完成后需更换一次胶带，每次更换胶带的时间约为30-60分钟。本发明装置使用时，维护时间短，只需用洁净的压缩空气吹拭干净底板上表面即可。可大幅降低胶高自动化设备在测量过程中对模块产品造成的损伤同时提高测量精度。解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
23.图1为本发明实施例中测量设备的主视图；图2为本发明实施例中测量设备的侧视图；图3为本发明实施例中测高传感器的调压控制气路图；图4为本发明实施例中测高传感器夹持装置的结构示意图；图5为本发明实施例中测量设备的立体图。
24.图中：1、测高传感器； 2、测量胶面； 3、上轨道板； 4、模块； 5、下轨道板； 6、承托底板； 7、气路调压器件； 8、气源。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：实施例1：如图1、2、5所示，本发明所述的模块胶高自动测量设备，包括承托底板6、上轨道板3和下轨道板5，下轨道板5上开设有孔槽，承托底板6放置于孔槽内，承托底板6的上平面和下轨道板5的上平面平齐，上轨道板3与下轨道板5相配合形成产品轨道，承托底板6的上方设有模块4，模块4的上面设有测量胶面2，模块4外部的上方设有测高传感器1，测高传感器1正对模块4放置，测高传感器1与模块4为一一对应关系，测高传感器1下方的测头下压至测量胶面2，完成测量后测高传感器1的测头缩回，测高传感器1连接有压力控制部件实现测高传感器1测量时的压力控制。
26.承托底板6上设有负压吸附装置，负压吸附装置用于吸附固定所述模块4。
27.承托底板6上还设有吹气孔，吹气孔的位置靠近承托底板6的边缘。
28.测高传感器1中测头的下方设有压力传感器。
29.如图3所示，压力控制部件为气路调压控制部件，所述气路调压部件中设置多个气路调压器件7，每个气路调压器件7分别单独连接一个测高传感器1，各个测高传感器1之间气路分离，实现单独气压控制。气路调压器件7包括电磁阀和调压阀，多个气路调压器件7进行并联后连接有气源8。
30.如图4所示，测高传感器1连接有传感器夹持装置，测高传感器1通过传感器夹持装置夹紧定位，实现测高传感器1安装高度的调节。传感器夹持装置是通过拧紧侧面的螺钉来实现对测高传感器1的夹紧。一个夹持板件的一端有两个直径稍大于测高传感器1直径的孔口，内侧孔口至板件边缘留有缝隙，每个孔口可放置一个测高传感器1，待调整好高度后，通过紧固两个螺钉来将测高传感器1夹紧。
31.本实施例的工作原理为：在测量时，将待测模块沿着轨道移动到测量位置后，金属
承托底板6上的小孔处有负压，将产品吸附在承托底板6上；所有测高传感器1测头下压至胶面，完成测量后测头缩回；金属底板上的小孔处成正压吹气，将产品吹离底板表面；模块向前移动，未测试的模块移动至测量位置，重复上述步骤。
32.承托底板6材料：承托底板6选用pom材料，其强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。经过大量测试表明，其他测试条件相同时，金属底板会造成产品金属面压伤，而pom底板不会造成压伤，也不需要贴附胶带。
33.吹吸气孔排布：将吹吸气孔的位置靠近底板的边缘，防止模块在移动时与底板边缘摩擦而导致划磨伤的产生。
34.承托底板6与轨道的配合方式：承托底板6兼具下轨道的功能。将底板加宽，将下轨道在相应位置开大孔槽，底板可放于孔槽内，与上轨道一起形成了产品轨道，这样底板就具有了下轨道的功能。相比原轨道，这样设计的益处在于，在底板小孔有负压进行模块吸附时，可以将整个模块底面都吸附在底板上，避免了原轨道中的系统性的测量误差。
35.对所有测高传感器进行压力标定。鉴于设备是自动化且检测速度快，要求测高传感器动作快且可控，所以一般是气动的。本发明将各测高传感器气路分离，实现单独气压控制并将各传感器测头压力调整一致。
36.实施例2：本发明所述的一种模块胶高自动测量方法，包括以下步骤：s1：调整测高传感器1的压力值和高度值，使得所有测高传感器1测头下压压力相同；s2：将待测模块4沿着产品轨道移动到测量位置后，承托底板6通过负压吸附装置将产品吸附在承托底板6上；s3：所有测高传感器1测头下压至测量胶面2，完成测量后测头缩回；s4：承托底板6上的吹气孔成正压吹气，将产品吹离承托底板6表面；s5：模块4向前移动，未测试的模块移动至测量位置，重复步骤s2-s4。
37.所述的步骤s1中测高传感器压力值调整的步骤具体包括以下：将压力传感器放置于测头下方，控制打开对应测高传感器的电磁阀，使测头下压到压力传感器表面，调整调压阀，使压力传感器显示数值为设定的数值，依此步骤，将所有测高传感器调整到压力一致。
38.所述的步骤s1中测高传感器高度值调整的步骤具体包括以下：各个测高传感器放置在传感器夹持装置中进行夹紧定位，在测高传感器测头缩回状态下，在基础平面和测头中间用标准量规将各个测高传感器的安装高度调整一致。
39.对应实施例2的具体案例：取一段产品，将其用本发明方法及装置对其进行高度测试。
40.包括：1、使用图1所示的结构；2、测高传感器1的控制方式如图3，采用气压单独控制；3、测高传感器1作为成熟的产品，此处选用马波斯公司生产的digi crown2数字型笔式传感器，是通过光栅尺脉冲方式来计算高精度的位移量的。将测高传感器接入计算机后通过主控算法的控制可以读取出测高数据并进行保存。
41.4、承托底板6选用pom材料，并设有负压吸附装置和合理排布的气孔；
测量步骤如下：s1：使用标准量规，将所有测高传感器1的高度一致，使测头下表面距离承托底板6上表面2mm；使用压力传感器，将所有测高传感器1的压力值都调整到0.4n；s2: 将该段产品放置于轨道内，移动至测量位置后，承托底板6通过负压吸附装置将产品吸附在承托底板6上；s3：所有测高传感器测头下压至测量胶面2，完成测量后测头缩回；s4：承托底板6上的吹气孔成正压吹气，将产品吹离承托底板6表面；s5：该产品继续向前移动，未测试的模块移动至测量位置，重复步骤s2-s4，直至测量完所有胶面后，终止测量。
42.数据比较：用高精度的手动式千分尺对该段产品进行高度测试并记录结果作为近似的真实值，如表1所示，表1为本发明实施例2的测高精度表，表中保存的该段产品的测高数据、手测数据及误差（单位：微米）。
43.表1得出结论：对该段产品，本发明测试数据与手测数据差值为
±
2微米，满足测试要求
±
5微米。因此，通过本发明的技术方案能够有效的能够实现模块胶高的测量，解决了现有技术中出现的问题。
44.对比例1：对比例1将测高传感器初始高度、供气压力大小作为变量，去衡量这两个变量是否会对模块造成产品损伤有影响。
45.一、步骤如下：1、定义测高传感器的高度位置，即测高传感器1测头下表面到承托底板的距离。确定一个高位5mm和一个低位2mm，首先将所有测高传感器调整到高位5mm；
2、调节气压改变测高传感器的压力值，压力值用压力传感器测定，首先设定所有测高传感器的压力值为0.1n；3、本发明中除以上两处变更外，装置结构、零件材料等其他条件保持一致，依照实施例2步骤测试一段模块产品100片。
46.4、重复步骤2-3，将所有测高传感器的压力值分别设定为0.2n、0.3n、0.4n、0.5n、0.6n、0.7n、0.8n，不同压力条件下完成对相同数量（100片）模块产品的测试。
47.5、调整测高传感器到低位2mm；6、重复步骤2、3、4。
48.二、坏品统计使用电测机测试模块产品的损坏情况，对坏品作出统计，表2为测高传感器高度和压力致产品损伤数目对应表，结果如表2所示（单位：片）：表2形成结论：测高传感器的高度位置和压力，对模块产品造成损伤都有影响；压力相同时，测高传感器在高位时更容易对产品造成损伤，在低位时不易造成损伤；高度位置相同时，随着压力的增加，对产品造成损伤的概率也随之提高。
49.所以对传感器高度和压力进行标定是十分有有必要的，一般地，将测高传感器高度设定为低位2mm，压力范围在0.1-0.5n时不易造成模块产品损伤。
50.对比例2：在保证模块产品不损坏的前提下，即传感器高度设定为低位2mm，压力范围在0.1-0.5n，本对比例验证压力条件改变时，对测试精度的影响。
51.取一段产品，用本发明对其进行胶高测量，装置条件同实施例2，测试步骤如下：1、将所有测高传感器高度调整至低位2mm；2、调节气压改变测高传感器的压力值，压力值用压力传感器测定，首先设定所有测高传感器的压力值为0.1n；3、本发明中除改变压力外，装置结构、零件材料等其他条件保持一致，依照实施例2步骤测试一段模块产品；4、重复步骤2-3，将所有测高传感器的压力值分别设定为0.2n、0.3n、0.4n、0.5n，不同压力条件下完成对同一段模块产品的测试。
52.统计与结论：其测试结结果如表3所示，计算不同压力条件下的高度数据与真实值的误差，同样放入表3中。（单位：微米）表3
表3为不同压力条件下的高度数据与真实值的误差对比表，从表3中看出，测高传感器的设定压力值不同，对同一段产品测量的数值不尽相同。低于0.3n的压力条件，测量误差较大，超出
±
5微米，不满足测量要求；为保证测量精度，压力值应设定在0.3n-0.5n之间，一般地，压力设定为0.4n。
53.采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种模块胶高自动测量设备及其测量方法，能够实现模块胶高的测量，大大减少因自动化测高装置而造成的产品不良。防止模块在移动时与底板边缘摩擦而导致划磨伤的产生。解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。