案例应用 | 基于光谱共焦技术的DPC陶瓷基板金属层测厚方案

背景与挑战

随着电子封装技术的快速发展，直接镀铜陶瓷基板（DPC）因具备优异的导热性、机械强度及耐高温性能，被广泛应用于大功率LED、IGBT模块等领域。然而，其表面金属镀层的厚度均匀性直接影响器件的散热效率与可靠性。某客户需对一批DPC基板进行全检，要求**在正反面各选取10个金属块（含2个重复基准点）**进行高精度厚度测量，并同步获取表面轮廓与中心区高度数据，以满足严格的工艺质量控制标准。

解决方案

针对客户需求，我们采用LTC1200系列光谱共焦传感器（配套高精度运动平台与测控软件），设计了一套非接触式三维测厚方案：

设备选型

量程：±600μm（覆盖金属层典型厚度范围）

重复精度：0.03μm（静态，确保基准点数据一致性）

线性误差：＜±0.3μm（满足亚微米级公差要求）

采样频率：10kHz（高速扫描提升检测效率）

选用LTC1200B型号传感器（光斑直径约19μm），兼顾测量精度与金属表面反射特性需求，其技术参数如下：

搭配亚微米级定位平台，确保扫描路径精确控制。

基准点设定

以陶瓷基板裸露区域作为基准面，在正反面各设置2个重复测量点，通过传感器实时比对基准高度数据，消除基板翘曲或装夹误差对厚度计算的影响。

实施流程

数据采集：沿预设路径扫描金属块，同步记录轮廓点云与中心区高度（软件自动拟合最高点作为厚度参考值）。

厚度计算：基于公式：$$\text{金属层厚度} = \text{金属块中心高度} - \text{基准面高度}$$

结果输出：测控软件自动生成厚度分布热力图、轮廓曲线及统计报告（含CPK值、极差等关键指标）。

技术优势

高适应性：光谱共焦技术可精准测量金属、陶瓷等异质材料交界面的高度差，避免传统接触式测头划伤风险。

多维度分析：同步获取厚度、平面度、粗糙度数据，全面评估镀层质量。

高效稳定：单点测量时间＜1ms，配合自动化平台实现批量检测，8小时内可完成500片基板全检。

成果与价值

通过本方案，客户成功实现：

数据一致性提升：重复测量点标准差≤0.15μm，验证系统可靠性。

工艺优化指导：发现边缘区域厚度偏差达8μm，反馈至电镀工序调整电流密度分布。

成本节约：替代原有人工抽检模式，良率管控效率提高300%，年节约质检成本超50万元。

应用展望

该方案可扩展至其他陶瓷基板（如AlN、LTCC）及精密电子元件的镀层检测领域。未来通过集成多传感器阵列，可进一步实现微米级焊点、线路宽度的在线测量，助力半导体封装工艺智能化升级。

解决方案与实测数据

采用**LTC1200B光谱共焦传感器（光斑直径19μm）**配合高精度运动平台，对基板正反面金属层进行扫描，关键数据如下：

1. 正面金属层测厚结果（单位：μm）

2. 反面金属层测厚结果（单位：μm）

注：

基准点重复测量差异≤0.3μm（符合LTC1200B标称重复精度0.03μm）；

边缘区域最大偏差达8μm（P3/B3点），与客户电镀工艺电流密度分布不均相关。

技术优势与客户收益

数据权威性：

通过亚微米级平台定位与传感器同步触发，确保测量点位置误差＜2μm；

软件自动剔除异常点（如表面污染物干扰），数据有效率达99.6%。

工艺优化依据：

3.成本节约：

应用扩展

该方案已适配多种基板类型，典型参数对照表：