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課堂 | 利用數(shù)碼顯微鏡快速、可靠地對印刷電路板（PCB）及其總成（PCBA）進(jìn)行顯微觀察

更新時間：2023-12-09 點擊次數(shù)：909

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

十多年來，數(shù)碼顯微鏡被廣泛用于電子行業(yè)的質(zhì)量控制和保證（QC/QA）、故障分析（FA）以及研發(fā)（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(shù)碼顯微鏡有助于提高QC、FA以及研發(fā)工作流程的效率。本文闡釋了徠卡數(shù)碼顯微鏡DVM6的性能優(yōu)勢，例如簡單直觀的操作系統(tǒng)、快速簡單的放大倍率切換方式，并且可以通過編碼準(zhǔn)確調(diào)取參數(shù)。

數(shù)碼顯微鏡是無目鏡觀察的光學(xué)顯微鏡；用戶直接在電子顯示器上觀察圖像。數(shù)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(shù)據(jù)，并對印刷電路板及其總成進(jìn)行快速檢查和分析。這里展示了DVM6這類數(shù)碼顯微鏡如何幫助讓電子零部件的質(zhì)量控制和保證（QC/QA）、故障分析（FA）以及研發(fā)（R&D）工作更加可靠和高效。

DVM6數(shù)碼顯微鏡擁有多種強(qiáng)大功能，不僅使用方便，還能提升QC、FA以及研發(fā)工作的效率。

本報告闡述了上述前3項功能如何使工作更快捷、更可靠。

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(shù)碼顯微鏡。物鏡安裝好后，DVM6就可以幫助用戶執(zhí)行QC/QA，F(xiàn)A以及研發(fā)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(qū)域的低倍率DVM6圖像。

圖1：DVM6數(shù)碼顯微鏡，載物臺上是PCBA樣品。

圖2：PCBA樣品

圖3：低倍物鏡下DVM6拍攝的PCBA樣品的局部區(qū)域圖像

為使數(shù)碼顯微鏡能夠快速、可靠地完成QC、FA與研發(fā)工作流程，一款直觀的軟件很重要：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(jìn)行樣品分析。DVM6的配套軟件LAS X便是一款這樣的產(chǎn)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(nèi)，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(shè)置初始或末端水平。Z-堆棧和EDOF均支持快速創(chuàng)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(biāo)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(kuò)展區(qū)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”。

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(biāo)度的相同圖像。

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(qū)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(qū)域的三維圖像。

圖7：圖6顯示了上方PCBA相同區(qū)域的三維圖像。

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。

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(shù)的高度、體積等數(shù)據(jù)。

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圖10：PCBA部分區(qū)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(qū)域的三維圖像。

圖11：圖10顯示了上述PCB區(qū)域的三維圖像。已測得面積、體積、掃描幀數(shù)的高度、長度等數(shù)據(jù)。點擊 "導(dǎo)出"（黃色方框標(biāo)示），即可創(chuàng)建excel格式的文件報告。

圖12：報告根據(jù)測量結(jié)果創(chuàng)建：excel摘要表顯示報告第一頁，PCBA區(qū)域的二維圖像。

圖13：報告根據(jù)測量結(jié)果創(chuàng)建：excel圖像選項卡顯示測試結(jié)果，以及PCBA區(qū)域的三維圖像。

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

共3個平面復(fù)消色差（紅、綠、藍(lán)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(xué)元件，用戶可以借此實現(xiàn)從12×到2,350×的總放大倍率值（根據(jù)ISO/DIN 18221標(biāo)準(zhǔn)，推薦使用對角27英寸（69厘米）的顯示器）。變焦光學(xué)元件分別與低、中、高放大倍率的物鏡協(xié)同工作，從而在整個范圍內(nèi)持續(xù)變更放大倍率。

請注意，數(shù)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）。

圖15：DVM6采集的電子傳感器圖像：中放大倍率范圍（中物鏡）。

圖16：DVM6采集的電子傳感器圖像：高放大倍率范圍（高物鏡）。

“編碼”設(shè)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(shù)。編碼十分有助于快速調(diào)用數(shù)據(jù)采集期間存儲的參數(shù)和設(shè)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(xué)元件、攝像頭的像素分辨率、樣品臺位置及旋轉(zhuǎn)角度（手動電動混合操作）、顯微鏡頭傾斜角度及照明系統(tǒng)的各類設(shè)置均可通過LAS X進(jìn)行編碼和存儲。操作DVM6的過程中，其中部分參數(shù)的編碼示例如下。

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

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(xué)元件）。

DVM6數(shù)碼顯微鏡可以對印刷電路板（PCB）及其總成（PCBA）等電子元件執(zhí)行高效、可靠的質(zhì)量控制與保證（QA/QC）、故障分析（FA）以及研發(fā)（R&D）任務(wù)。本文討論了數(shù)碼顯微鏡的三大優(yōu)點：通過直觀的軟件界面實現(xiàn)顯微鏡操作、圖像捕獲和數(shù)據(jù)分析等眾多功能；可在12×到2,350×的整個范圍內(nèi)快速、便捷地切換放大倍率；以及能夠?qū)λ兄匾獏?shù)和設(shè)置（光學(xué)、相機(jī)、舞臺、頭部和照明）進(jìn)行編碼，以便后續(xù)輕松、快速地調(diào)用。這些功能令DVM6數(shù)碼顯微鏡的使用者能夠迅速、可靠地采集并分析數(shù)據(jù)，以提高QC、FA以及研發(fā)工作流程的效率。