摘要
高频 PCB 多层板的盲埋孔作为信号互联核心结构，其孔深精度（要求 ±2μm）直接影响信号传输速率与阻抗匹配性能。传统测量技术受限于光学遮挡与精度不足，难以满足微纳级检测需求。激光频率梳 3D 轮廓技术依托飞秒激光干涉原理与多光束协同扫描设计，突破深径比大于 10:1 的盲埋孔测量瓶颈，实现孔深、孔壁轮廓的非接触式高精度检测，为高频 PCB 制造质量管控提供技术支撑。
一、核心测量原理
激光频率梳 3D 轮廓技术融合时频转换与莫尔条纹干涉机制，其核心原理分为两步：一是飞秒激光频率梳产生等间隔相干光 "梳齿"，通过参考光与盲埋孔内壁反射光的干涉作用，将光程差转化为频率信号，经傅里叶变换计算反射点三维坐标；二是通过空间光调制器生成周期性莫尔条纹，利用条纹偏移量与孔深的定量关系（h = (Δx・λ)/(2・sinθ)），实现亚波长级深度解算。系统采用同轴落射测距模式，配合 8 束激光环形阵列布局（10°-50° 梯度入射角），从硬件层面消除孔壁遮挡导致的数据缺失问题，全孔数据覆盖率达 100%。
二、技术突破与应用优势
（一）攻克光学遮挡难题
针对盲埋孔深腔结构，多光束协同扫描设计使激光束可覆盖孔壁全深度区域，相比传统激光三角法 35% 的数据缺失率，该技术彻底解决扫描盲区问题，尤其适用于 130mm 级深孔测量。
（二）高精度与高稳定性
系统时间分辨率达 10⁻¹⁵秒量级，对应光程分辨率 0.15μm，孔深测量精度可达 ±2μm，满足高频 PCB 盲埋孔的严苛要求。通过实时光束功率调节与环境误差补偿算法，在温度波动 ±2℃、振动幅值 ±50μm 的车间环境中，测量重复性误差小于 0.3%，显著优于传统技术。
（三）非接触无损伤测量
采用光学非接触式检测，避免机械探头对盲埋孔内壁的刮伤，同时规避了接触式测量因探头尺寸导致的测量局限，适配孔径≥0.1mm 的各类盲埋孔检测。
三、标准测量流程
（一）样品预处理
采用无水乙醇擦拭盲埋孔表面，去除油污、金属碎屑等杂质，避免干扰干涉信号；将 PCB 板固定于真空吸附夹具，确保测量过程中无位移偏差。
（二）参数配置与数据采集
根据盲埋孔尺寸（孔径 0.1-1mm、孔深 1-10mm），设定激光重复频率（500kHz）、扫描步长（0.1μm）及莫尔条纹周期；启动多光束同步扫描，通过环形探测器阵列接收反射信号，单次测量时间控制在 10-100μs / 点。
（三）数据处理与分析
利用深度学习算法过滤孔内杂质干扰信号，信噪比提升 45%；通过多光束数据融合技术拼接不同角度测量数据（融合误差≤1μm），拟合生成孔深数值与孔壁 3D 轮廓模型，支持 STL、CSV 格式数据导出。
四、精度控制与系统标定
为保障测量准确性，需建立双重标定机制：一是采用高精度三维靶标（精度 ±0.5μm）定期校准，建立测量值与标准值的修正曲线，轴系误差控制在 0.8μm 以内；二是针对 PCB 基材（FR-4、聚酰亚胺）的光学特性，在软件中输入折射率参数（1.5-1.6），补偿光程差偏差。标定周期建议为每批次测量前进行，环境湿度需控制在≤60% RH，避免光学元件结露影响测量精度。
激光频率梳3D光学轮廓测量系统简介：
20世纪80年代，飞秒锁模激光器取得重要进展。2000年左右，美国J.Hall教授团队凭借自参考f-2f技术，成功实现载波包络相位稳定的钛宝石锁模激光器，标志着飞秒光学频率梳正式诞生。2005年，Theodor.W.Hänsch（德国马克斯普朗克量子光学研究所）与John.L.Hall（美国国家标准和技术研究所）因在该领域的卓越贡献，共同荣获诺贝尔物理学奖。
系统基于激光频率梳原理，采用500kHz高频激光脉冲飞行测距技术，打破传统光学遮挡限制，专为深孔、凹槽等复杂大型结构件测量而生。在1m超长工作距离下，仍能保持微米级精度，革新自动化检测技术。
核心技术优势
①同轴落射测距：独特扫描方式攻克光学"遮挡"难题，适用于纵横沟壑的阀体油路板等复杂结构；
（以上为新启航实测样品数据结果）
②高精度大纵深：以±2μm精度实现最大130mm高度/深度扫描成像；
（以上为新启航实测样品数据结果）
③多镜头大视野：支持组合配置，轻松覆盖数十米范围的检测需求。
（以上为新启航实测样品数据结果）