专利名称：电路板板面的共面度的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种电路板板面的共面度的测量方法，特别是涉及一种电路板的板面与埋入于该电路板内的内置元件的表面的共面度的测量方法。
背景技术：
随着科学技术的日新月异，电子元件更加趋向于超小型和超薄型的方向发展，印制电路板也更加趋向于高精密图形和薄型多层化。由此，在电路板上布置安装大量的电子元件越来越困难。现有的电路板上组装的各种电子元件中无源器件占大多数，业界通常采用将大量的无源器件以埋入的方式组装于电路板的内部，可缩短元件相互之间的布线长度，改善电气特性，提高有效的电路板封装面积，减少电路板板面的焊接点 等。因此，内置器件是非常理想的一种安装形式和技术。然而，内置元件需要保证埋入于电路板内的组装件的表面与电路板的板面在同一平面上，以节约空间并防止该安装件与设于电路板上的其他元件发生干涉。现有的电路板与其埋入其内的安装件的共面度的测量方法，通常先将包含该无源器件的部分电路板从整个电路板中分离出来，然后测量该无源器件的表面相对电路板表面的高度差，从而获得无源器件与电路板的共面度。因此，现有的电路板板面的共面度的测量方法需要破坏其样品，且只能获得边缘的无源器件的表面与电路板板面的共面度的数值，无法全面、准确地反映组装件与电路板的共面度，从而影响产品的质量及使用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种在不破坏电路板样品的前提下测量电路板的板面与埋入于该电路板内的内置元件的表面的共面度的方法。一种电路板板面的共面度的测量方法，该电路板包括一板体及埋设于板体的内置元件，该内置元件的顶面裸露于该板体的顶面，该测量方法的步骤包括SI :提供一具有高度测量功能的三次元测量仪，该三次元测量仪包括一测量平台，该三次元测量仪可测量电路板上任意一点的三维坐标；S2 :将该电路板放置于该三次元测量仪的测量平台上，并使裸露所述内置元件的顶面朝上；S3 :使用该三次元测量仪依次测量所述板体在该内置元件周边的四个点；S4:使用该三次元测量仪依次测量该内置元件的表面周边部分的四个点及中心部分的一个点，该内置元件的表面周边部分的四个点各自对应所述板体的四个点；S5 :通过所述板体上的四个点中任意一个点及与该点相邻的两点构造一个平面，共设置四个构造平面，计算出该内置元件上五个点中每一点相对所述板体的四个构造平面的距离；S6:对所述内置元件表面的五个点中的每一点相对所述构造平面的四个距离取最大值及最小值，独立计算每一点与各构造平面的距离的最大值与最小值的差值，若该差值小于一预设值，则进入下一步骤S7 ;若该差值大于或等于该预设值，则板体不平整，上述测量数据无效，返回所述步骤S3重新测量；S7:将内置元件的周边部分的每一点相对板体上靠近的点与相邻的两点的构造平面的距离作为该点相对板体的共面度，将该内置元件的中心部分的点距离所述四个构造平面的四个距离取最大值为该点相对板体的共面度；比较该内置元件的五个点相对板体的共面度，取最大值为该内置元件与板体的共面度。进一步地，所述步骤S3中，该板体的四个点均匀分布在内置元件的外围。进一步地，所述步骤S3中，该板体的四个点依次连线为一矩形。进一步地，所述内置元件呈矩形设置，步骤S4中该内置元件周边部分的四个点分 布靠近内置元件的四个角上。进一步地，所述步骤S5中，通过平面法向量的原理设置所述构造平面、以及计算出所述板体上各点分别距离各构造平面的距离。进一步地，所述步骤S6中，所述预设值根据测量要求以及测量仪器的精度综合考虑。进一步地，所述预设值为O. 05mm至O. 25mm之间的一数值。进一步地,所述预设值为O. 2mm。进一步地，所述三次元测量仪使用的是非接触式测量仪。进一步地，所述三次元测量仪使用光学对焦测高方法。与现有技术相比，该测量方法可在不破坏电路板的前提下，可准确的测得内置元件的与电路板的板面的共面度，且测量准确性高。
图I为本发明电路板的一实施例的侧面剖视图。图2为图I所示的电路板的俯视图。
具体实施例方式为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。如图I及图2所示，本实施例的测量方法是对一电路板10的板体11表面及内置元件12表面的共面度的测量方法。该板体11为印刷电路板的板体，具有绝缘层、导电层等部分，是电子元器件的支撑体。该内置元件12可为无源器件等电子元件。该内置元件12通过嵌入或者埋入等方式组装于该板体11的内部。该内置元件12的底端及侧壁收容于该板体11内，该内置元件12的顶面裸露于板体11的顶面上。在本实施例中，该内置元件12呈矩形设置。在其他实施方式中该内置元件12可以是圆形或者其他规则形状，该内置元件12的侧壁收容于该板体11内，该内置元件12的一个或两个顶面裸露于板体11的顶面上。该电路板10的内置元件12的表面与板体11的表面的共面度的测量方法包括以下步骤，其中该内置元件12为矩形设置SI :提供一具有高度测量功能的三次元测量仪20，本实施例中，该三次元测量仪20是使用的是非接触式测量，如使用光学对焦测量等方式；该三次元测量仪20可测量电路板10上任意一点的三维坐标X、y、z。S2 :将该电路板10放置于该三次元测量仪20的测量平台21上，并使其裸露安装有所述内置元件12的表面朝上；S3 :使用该三次元测量仪20依次测量板体11上、且位于内置元件12周边的四个点 A、B、C、D 的三维坐标值 Ax、Ay、Az、Bx、By、Bz、Cx、Cy、Cz、Dx、Dy、Dz,该四个点 A、B、C、D 均匀分布在内置元件12的外围；在本实施例中，该四个点A、B、C、D依次连线为一矩形，即该四个点A、B、C、D为一矩形的四角点；在本实施例中，该四个点A、B、C、D分布靠近所述内置元件12的四个角；为保证测量准确，可以每个点进行单点测多次值然后取平均值；S4 :使用该三次元测量仪20依次测量该内置元件12的表面周边部分的四个点E、F、J、K的三维坐标值Ex、Ey、Ez、Fx、Fy、Fz、Jx、Jy、Jz、Kx、Ky、Kz以及该内置元件12的表面中心部分的点L的三维坐标值Lx、Ly、Lz，该四个点E、F、J、K分别对应靠近板体11的四个 点A、B、C、D ;在本实施例中，该四个点E、F、J、K分布靠近内置元件12的四个角；在其它实施例中，若内置元件12为圆形，则板体11的四个点A、B、C、D为内置元件12外围均匀分布的点，E、F、J、K为内置元件12的表面内均匀分布并分别对应A、B、C、D的点，点L为中心点；为保证测量准确，可以每个点进行单点测多次值后取平均值；S5 :利用板体11上的四个点A、B、C、D中任意一点及其相邻两点的三维坐标构造平面，可以得到四个构造平面PA、PB、Pc> Pd，利用公式计算出E、F、J、K、L分别距离各构造平面PA、PB、PC、PD的距离；其中，以点A及与该点A相邻的点D及点B的构造平面Pa、以点B及与该点B相邻的点A及点C的构造平面Pb、以点C及与该点C相邻的点B及点D的构造平面P c、以点D及与该点D相邻的点C及点A的构造平面Pd ；本发明采取法向量的方式构造各平面，其中由A、B、D构造的平面的方程如下点A、B 构造向量 α : (Bx-Ax，By-Ay，Bz_Az);A A、D 构造向量 β : (Dx-Ax，Dy-Ay，Dz-Az);与α、β垂直的向量Y (法向量)(81、&2、&3)，根据法向量定义可以得出由么、8、0构造的平面 Pa 的方程al (χ-Αχ) +a2 (y~Ay) +a3 (z_Az) =0 ;其中al= (By-Ay) * (Dz-Az) - (Bz-Az) * (Dy-Ay),a2=- ((Bx-Ax)* (Dz-Az) - (Bz-Az)* (Dx-Ax)),a3= (Bx-Ax) * (Dy-Ay) - (By-Ay) * (Dx-Ax),同理，可以计算得出各构造平面PB、PC、PD的方程；计算 E 点距 Pa 平面的距尚 Epa= (al (Ex-Ax)+a2 (Ey-Ay)+a3 (Ez-Az))/ (al2+a22+a32)1/2,同理计算E点距离平面PB、PC、PD的距离EPB、Erc、EPD，F距构造平面PA、PB、Pe、PD的距离为Fpa、FPB、FPC、Fpd, J 距构造平面 Pa、PB、Pc、Pd 的距离为 Jpa、Jpb> JPC、Jpd, K 距构造平面 Pa、PB、Pc、Pd 的距离为 KPA、KPB, Krc、KPD, L 距构造平面 PA、PB、Pc、Pd 的距离为 LPA、Lpb, Lrc、Lpd ；S6 :对内置元件12表面的E、F、J、K、L的每一点相对构造平面PA、PB、PC、PD的四个距离取最大值及最小值，计算该最大值与最小值的差值，如果该差值小于该预设值，该测量结果有效，则进入下一步骤；如果该差值大于或等于一预设值M，则电路板10的板体11不平整，上述数据无效，返回步骤S3进行重新测量数据；该预设值M根据测量要求以及测量仪器的精度综合考虑，在本实施例中，所述三次元测量仪20的精度是O. 010mm，所述预设值M可采取O. 05mm至O. 25mm之间的一数值，更优化地，该预设值M为O. 2_ ;具体地，以E点为例，E点距离平面PA、PB、Pc、Pd的距离EPA、EPB、EPC、Epd,找出EPA、Epb> Epc> Epd的最大值及最小值,然后计算该最大值与最小值的差值是否满足小于M值，表达公式如下MAX (EPA、Epb、EPC、Epd)-MIN (EPA、EPB、EPC、Epd) < M ;S7 :当该测量结果有效，内置元件12表面的点E相对板体11上靠近的点A与相邻点D、B的构造平面Pa的距离Epa作为点E相对板体11的共面度Ge，同理点F与构造平面Pb的距离Fpb作为点F相对板体11的共面度Gf、点J与构造平面P。的距离Jrc作为点J相对板体11的共面度Gp点K与构造平面Pd的距离Kpd作为点K相对板体11的共面度Gk ;点L与每一构造平面PA、PB、P。、Pd的各距离Lpa、Lpb、Lrc、Lpd的最大值为点L相对板体11的共面度;取内置元件12表面的点E、F、J、K、L相对板体11的共面Ge、Gf、Gt、Gk^的最大值作为内置元件12与板体11的共面度。可以理解地，所述板体11上所取的点的数量可以是四个以上，同时该内置元件12 的取点可以对应增加。该测量方法可在不破坏电路板10的前提下，可准确的测得内置元件12的表面与电路板10的板面的共面度，且测量速度快，计算方法可实现软件编程而显得简便。进一步地，由于本发明在板体11上采取了至少四个测量点，并且通过内置元件12上同一点与不同构造平面的距离差的验证，避免了板体11不平整造成的误差，保证了该共面度的准确性。以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种电路板板面的共面度的测量方法，该电路板包括一板体及埋设于板体的内置元件，该内置元件的顶面裸露于该板体的顶面，该测量方法的步骤包括 Si:提供一具有高度测量功能的三次元测量仪，该三次元测量仪包括一测量平台，该三次元测量仪可测量电路板上任意一点的三维坐标； 52:将该电路板放置于该三次元测量仪的测量平台上，并使裸露所述内置元件的顶面朝上； 53:使用该三次元测量仪依次测量所述板体在该内置元件周边的四个点的三维坐标； S4:使用该三次元测量仪依次测量该内置元件的表面周边部分的四个点及中心部分的一个点的三维坐标，该内置元件的表面周边部分的四个点各自对应所述板体的四个点； 55:通过所述板体上的四个点中任意一个点及与该点相邻的两点构造一个平面，共设置四个构造平面，计算出该内置元件上五个点中每一点相对所述板体的四个构造平面的距离； 56:对所述内置元件表面的五个点中的每一点相对所述构造平面的四个距离取最大值及最小值，独立计算每一点与各构造平面的距离的最大值与最小值的差值，若该差值小于一预设值，则进入下一步骤S7 ;若该差值大于或等于该预设值，则板体不平整，上述测量数据无效，返回所述步骤S3重新测量； S7:将内置元件的周边部分的每一点相对板体上靠近的点与相邻的两点的构造平面的距离作为该点相对板体的共面度，将该内置元件的中心部分的点距离所述四个构造平面的四个距离取最大值为该点相对板体的共面度；比较该内置元件的五个点相对板体的共面度，取最大值为该内置元件与板体的共面度。
2.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述步骤S3中，该板体的四个点均匀分布在内置元件的外围。
3.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述步骤S3中，该板体的四个点依次连线为一矩形。
4.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述内置元件呈矩形设置，步骤S4中该内置元件周边部分的四个点分布靠近内置元件的四个角上。
5.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述步骤S5中，通过平面法向量的原理设置所述构造平面、以及计算出所述板体上各点分别距离各构造平面的距离。
6.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述步骤S6中 所述预设值根据测量要求以及测量仪器的精度综合考虑。
7.如权利要求I或权利要求6所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述预设值为O. 05mm至O. 25mm之间的一数值。
8.如权利要求7所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述预设值为O. 2mmο
9.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述三次元测量仪使用的是非接触式测量仪。
10.如权利要求I所述的电路板板面的共面度的测量方法，其特征在于所述三次元测量仪使用光学对焦测高方法。
全文摘要
一种电路板板面的共面度的测量方法，包括以下步骤提供一具有高度测量功能的三次元测量仪；将该电路板放置于该三次元测量仪的测量平台上，并使裸露所述内置元件的顶面朝上；测量所述板体在该内置元件周边的四个点的三维坐标；测量该内置元件的表面周边部分的四个点及中心部分的一个点的三维坐标；通过该板体上的四个点中任意一个点及与该点相邻的两点构造一个平面，计算出该内置元件上五个点中每一点相对所述板体的四个构造平面的距离；通过该内置元件的每一点与各构造平面的距离的最大值与最小值的差值判断数据是否有效；比较该内置元件的五个点相对板体的共面度，取最大值为该内置元件与板体的共面度。
文档编号G01B11/30GK102967291SQ20121052555
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者李民善, 纪成光, 杜红兵, 吕红刚 申请人:东莞生益电子有限公司