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                        利用數碼顯微鏡快速、可靠地對印刷電路板(PCB)進行顯微觀察

                        更新時間:2023-11-06      點擊次數:453


                        利用不帶目鏡的顯微鏡對印刷電路板及其總成進行質量控制(QC)、故障分析以及研發——圖像直接顯示在顯示器上






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                        十多年來,數碼顯微鏡被廣泛用于電子行業的質量控制和保證(QC/QA)、故障分析(FA)以及研發(R&D),尤其是在印刷電路板(PCB)以及印刷電路板總成(PCBA)方面。數碼顯微鏡有助于提高QC、FA以及研發工作流程的效率。本文闡釋了徠卡數碼顯微鏡DVM6的性能優勢,例如簡單直觀的操作系統、快速簡單的放大倍率切換方式,并且可以通過編碼準確調取參數。




                        為何要使用數碼顯微鏡檢查PCB/PCBA?


                        數碼顯微鏡是無目鏡觀察的光學顯微鏡;用戶直接在電子顯示器上觀察圖像。數碼顯微鏡為用戶提供了一種簡單、快捷的方式,獲取清晰、可靠的圖像數據,并對印刷電路板及其總成進行快速檢查和分析。這里展示了DVM6這類數碼顯微鏡如何幫助讓電子零部件的質量控制和保證(QC/QA)、故障分析(FA)以及研發(R&D)工作更加可靠和高效。



                        數碼顯微鏡如何協助實現可靠的

                        分析流程并提升工作效率?


                        DVM6數碼顯微鏡擁有多種強大功能,不僅使用方便,還能提升QC、FA以及研發工作的效率。


                        用于顯微鏡操作和數據分析的軟件非常直觀;

                        支持高效、簡單地變更整個范圍內的放大倍率(12×到2,350×);

                        編碼重要參數(自動跟蹤與存儲),例如載物臺、光學、照明及攝像頭設置,以便隨時快速調用;

                        鏡頭傾斜及樣品旋轉方便快捷;

                        集成LED(發光二極管)環形燈與同軸照明,可呈現多種對比度;

                        高性能數碼攝像頭,能以10 MP的分辨率快速捕捉實時圖像;

                        軟件啟用/支持捕獲模式,例如XY和XYZ拼接,高動態范圍(HDR)圖像等。



                        本報告闡述了上述前3項功能如何使工作更快捷、更可靠。 



                        快速、簡單地設置與啟動

                        只需將一根電源線和一根USB線連接到搭載Leica Application Suite X(LAS X)軟件的電腦上,即可開始操作DVM6數碼顯微鏡。物鏡安裝好后,DVM6就可以幫助用戶執行QC/QA,FA以及研發工作了。其最大工作距離為60毫米,樣品臺的移動范圍為70×50毫米,最大樣品重量為2公斤。


                        下面是一張DVM6的照片,其載物臺上放有一塊PCBA(印刷電路板總成)。此外還有一張PCBA照片,以及其中某個區域的低倍率DVM6圖像。

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                        圖1:DVM6數碼顯微鏡,載物臺上是PCBA樣品。

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                        圖2:PCBA樣品

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                        圖3:低倍物鏡下DVM6拍攝的PCBA樣品的局部區域圖像




                        用直觀軟件進行測量、分析和操作

                        為使數碼顯微鏡能夠快速、可靠地完成QC、FA與研發工作流程,一款直觀的軟件:該軟件需要具備眾多顯微鏡控制功能,能夠便捷、靈活地獲取圖像,并且可以進行樣品分析。DVM6的配套軟件LAS X便是一款這樣的產品,它能為使用同一臺顯微鏡的多位用戶存儲多個用戶配置文件。用戶可以利用LAS X的Z-堆棧功能,在定義的Z范圍內,將樣品特征或完整樣品記錄到各種焦面上。景深拓展(EDOF)模式提供多焦點圖像,且無需設置初始或末端水平。Z-堆棧和EDOF均支持快速創建并分析樣本的三維地形表面。


                        此外,用戶可以使用LAS X軟件為大型XY掃描選擇不同模式,如“標記和查找"、“平鋪掃描"及“螺旋掃描"。對于XY(2D圖像)、Z(3D圖像)和XYZ(擴展區域上的3D圖像),“實時圖像生成器"的交互模式也可以使用。


                        使用LAS X分析3D樣本的示例如下,其中用到了PCBA(印刷電路板總成)和SMD(表面貼裝器件)混合樣本,并介紹了如何“單擊即可生成報告"。

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                        圖4:PCBA的三維圖像可顯示集成電路(IC)芯片和焊點;圖像由搭載LAS X的DVM6采用EDOF功能拍攝。另請參見以下帶彩色Z標度的相同圖像。

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                        圖5:與圖4中的相同三維圖像,帶有彩色Z刻度。

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                        圖6:PCBA部分區域的二維圖像,顯示了一個電容器和一小塊IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍攝。以下為該PCBA區域的三維圖像。

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                        圖7:圖6顯示了上方PCBA相同區域的三維圖像。

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                        圖8:帶晶體管或二極管的SMD混合電路部分的二維圖像由DVM6借助EDOF功能拍攝。

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                        圖9:圖8顯示了上述SMD部分的三維圖像。已測得輪廓、掃描幀數的高度、體積等數據。

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                        圖10:PCBA部分區域的二維圖像,顯示了一個電容器和一塊IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍攝。以下為該PCB區域的三維圖像。

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                        圖11:圖10顯示了上述PCB區域的三維圖像。已測得面積、體積、掃描幀數的高度、長度等數據。點擊 "導出"(黃色方框標示),即可創建excel格式的文件報告。

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                        圖12:報告根據測量結果創建:excel摘要表顯示報告第一頁,PCBA區域的二維圖像。

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                        圖13:報告根據測量結果創建:excel圖像選項卡顯示測試結果,以及PCBA區域的三維圖像。




                        快速變更大范圍的放大倍率


                        DVM6的物鏡在儀器運行期間可以實現便捷更換,基本無需增加工作流程。

                        共3個平面復消色差(紅、綠、藍波長色度校正及視野平面度校正)物鏡(低、中、高倍)可供選擇。還有16:1的集成變焦光學元件,用戶可以借此實現從12×到2,350×的總放大倍率值(根據ISO/DIN 18221標準,推薦使用對角27英寸(69厘米)的顯示器)。變焦光學元件分別與低、中、高放大倍率的物鏡協同工作,從而在整個范圍內持續變更放大倍率。


                        請注意,數碼顯微鏡的最終放大倍率取決于圖像顯示器的尺寸。如上所述,建議為DVM6配套對角27英寸(69厘米)的顯示器。下圖為DVM6在低、中、高放大倍率下,分別使用低、中、高物鏡采集到的電子傳感器圖像。

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                        圖14:DVM6采集的電子傳感器圖像:低放大倍率范圍(低物鏡)。

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                        圖15:DVM6采集的電子傳感器圖像:中放大倍率范圍(中物鏡)。

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                        圖16:DVM6采集的電子傳感器圖像:高放大倍率范圍(高物鏡)。




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                        “編碼"設備的硬件能與電腦軟件直接通信,且允許自動跟蹤與保存特定參數。編碼十分有助于快速調用數據采集期間存儲的參數和設置。編碼的還原性和可靠性非常出色,同時也有助于提高工作效率。


                        DVM6的物鏡、變焦光學元件、攝像頭的像素分辨率、樣品臺位置及旋轉角度(手動電動混合操作)、顯微鏡頭傾斜角度及照明系統的各類設置均可通過LAS X進行編碼和存儲。操作DVM6的過程中,其中部分參數的編碼示例如下。

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                        圖17:DVM6的LAS X操作面板。對物鏡、變焦光學元件、顯微鏡頭傾斜角度(5°)和載物臺旋轉角度(20°)的總放大倍率(19×,<2.00>是變焦因子)進行編碼。右下角也會顯示相同參數。

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                        圖18:上述LAS X面板的右下角。視場(FOV)或物場也可編碼(物鏡和變焦光學元件)。




                        結 論

                        DVM6數碼顯微鏡可以對印刷電路板(PCB)及其總成(PCBA)等電子元件執行高效、可靠的質量控制與保證(QA/QC)、故障分析(FA)以及研發(R&D)任務。本文討論了數碼顯微鏡的三大優點:通過直觀的軟件界面實現顯微鏡操作、圖像捕獲和數據分析等眾多功能;可在12×到2,350×的整個范圍內快速、便捷地切換放大倍率;以及能夠對所有重要參數和設置(光學、相機、舞臺、頭部和照明)進行編碼,以便后續輕松、快速地調用。這些功能令DVM6數碼顯微鏡的使用者能夠迅速、可靠地采集并分析數據,以提高QC、FA以及研發工作流程的效率。



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