利用数码显微镜快速、可靠地对印刷电路板(PCB)进行显微观察

更新时间:2023-11-06      点击次数:526


利用不带目镜的显微镜对印刷电路板及其总成进行质量控制(QC)、故障分析以及研发——图像直接显示在显示器上






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十多年来,数码显微镜被广泛用于电子行业的质量控制和保证(QC/QA)、故障分析(FA)以及研发(R&D),尤其是在印刷电路板(PCB)以及印刷电路板总成(PCBA)方面。数码显微镜有助于提高QC、FA以及研发工作流程的效率。本文阐释了徕卡数码显微镜DVM6的性能优势,例如简单直观的操作系统、快速简单的放大倍率切换方式,并且可以通过编码准确调取参数。




为何要使用数码显微镜检查PCB/PCBA?


数码显微镜是无目镜观察的光学显微镜;用户直接在电子显示器上观察图像。数码显微镜为用户提供了一种简单、快捷的方式,获取清晰、可靠的图像数据,并对印刷电路板及其总成进行快速检查和分析。这里展示了DVM6这类数码显微镜如何帮助让电子零部件的质量控制和保证(QC/QA)、故障分析(FA)以及研发(R&D)工作更加可靠和高效



数码显微镜如何协助实现可靠的

分析流程并提升工作效率?


DVM6数码显微镜拥有多种强大功能,不仅使用方便,还能提升QC、FA以及研发工作的效率。


用于显微镜操作和数据分析的软件非常直观;

支持高效、简单地变更整个范围内的放大倍率(12×到2,350×);

编码重要参数(自动跟踪与存储),例如载物台、光学、照明及摄像头设置,以便随时快速调用;

镜头倾斜及样品旋转方便快捷;

集成LED(发光二极管)环形灯与同轴照明,可呈现多种对比度;

高性能数码摄像头,能以10 MP的分辨率快速捕捉实时图像;

软件启用/支持捕获模式,例如XY和XYZ拼接,高动态范围(HDR)图像等。



本报告阐述了上述前3项功能如何使工作更快捷、更可靠。 



快速、简单地设置与启动

只需将一根电源线和一根USB线连接到搭载Leica Application Suite X(LAS X)软件的电脑上,即可开始操作DVM6数码显微镜。物镜安装好后,DVM6就可以帮助用户执行QC/QA,FA以及研发工作了。其最大工作距离为60毫米,样品台的移动范围为70×50毫米,最大样品重量为2公斤。


下面是一张DVM6的照片,其载物台上放有一块PCBA(印刷电路板总成)。此外还有一张PCBA照片,以及其中某个区域的低倍率DVM6图像。

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图1:DVM6数码显微镜,载物台上是PCBA样品。

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图2:PCBA样品

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图3:低倍物镜下DVM6拍摄的PCBA样品的局部区域图像




用直观软件进行测量、分析和操作

为使数码显微镜能够快速、可靠地完成QC、FA与研发工作流程,一款直观的软件:该软件需要具备众多显微镜控制功能,能够便捷、灵活地获取图像,并且可以进行样品分析。DVM6的配套软件LAS X便是一款这样的产品,它能为使用同一台显微镜的多位用户存储多个用户配置文件。用户可以利用LAS X的Z-堆栈功能,在定义的Z范围内,将样品特征或完整样品记录到各种焦面上。景深拓展(EDOF)模式提供多焦点图像,且无需设置初始或末端水平。Z-堆栈和EDOF均支持快速创建并分析样本的三维地形表面。


此外,用户可以使用LAS X软件为大型XY扫描选择不同模式,如“标记和查找"、“平铺扫描"及“螺旋扫描"。对于XY(2D图像)、Z(3D图像)和XYZ(扩展区域上的3D图像),“实时图像生成器"的交互模式也可以使用。


使用LAS X分析3D样本的示例如下,其中用到了PCBA(印刷电路板总成)和SMD(表面贴装器件)混合样本,并介绍了如何“单击即可生成报告"。

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图4:PCBA的三维图像可显示集成电路(IC)芯片和焊点;图像由搭载LAS X的DVM6采用EDOF功能拍摄。另请参见以下带彩色Z标度的相同图像。

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图5:与图4中的相同三维图像,带有彩色Z刻度。

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图6:PCBA部分区域的二维图像,显示了一个电容器和一小块IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍摄。以下为该PCBA区域的三维图像。

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图7:图6显示了上方PCBA相同区域的三维图像。

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图8:带晶体管或二极管的SMD混合电路部分的二维图像由DVM6借助EDOF功能拍摄。

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图9:图8显示了上述SMD部分的三维图像。已测得轮廓、扫描帧数的高度、体积等数据。

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图10:PCBA部分区域的二维图像,显示了一个电容器和一块IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍摄。以下为该PCB区域的三维图像。

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图11:图10显示了上述PCB区域的三维图像。已测得面积、体积、扫描帧数的高度、长度等数据。点击 "导出"(黄色方框标示),即可创建excel格式的文件报告。

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图12:报告根据测量结果创建:excel摘要表显示报告第一页,PCBA区域的二维图像。

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图13:报告根据测量结果创建:excel图像选项卡显示测试结果,以及PCBA区域的三维图像。




快速变更大范围的放大倍率


DVM6的物镜在仪器运行期间可以实现便捷更换,基本无需增加工作流程

共3个平面复消色差(红、绿、蓝波长色度校正及视野平面度校正)物镜(低、中、高倍)可供选择。还有16:1的集成变焦光学元件,用户可以借此实现从12×到2,350×的总放大倍率值(根据ISO/DIN 18221标准,推荐使用对角27英寸(69厘米)的显示器)。变焦光学元件分别与低、中、高放大倍率的物镜协同工作,从而在整个范围内持续变更放大倍率。


请注意,数码显微镜的最终放大倍率取决于图像显示器的尺寸。如上所述,建议为DVM6配套对角27英寸(69厘米)的显示器。下图为DVM6在低、中、高放大倍率下,分别使用低、中、高物镜采集到的电子传感器图像。

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图14:DVM6采集的电子传感器图像:低放大倍率范围(低物镜)。

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图15:DVM6采集的电子传感器图像:中放大倍率范围(中物镜)。

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图16:DVM6采集的电子传感器图像:高放大倍率范围(高物镜)。




编码参数

“编码"设备的硬件能与电脑软件直接通信,且允许自动跟踪与保存特定参数。编码十分有助于快速调用数据采集期间存储的参数和设置。编码的还原性和可靠性非常出色,同时也有助于提高工作效率。


DVM6的物镜、变焦光学元件、摄像头的像素分辨率、样品台位置及旋转角度(手动电动混合操作)、显微镜头倾斜角度及照明系统的各类设置均可通过LAS X进行编码和存储。操作DVM6的过程中,其中部分参数的编码示例如下。

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图17:DVM6的LAS X操作面板。对物镜、变焦光学元件、显微镜头倾斜角度(5°)和载物台旋转角度(20°)的总放大倍率(19×,<2.00>是变焦因子)进行编码。右下角也会显示相同参数。

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图18:上述LAS X面板的右下角。视场(FOV)或物场也可编码(物镜和变焦光学元件)。




结 论

DVM6数码显微镜可以对印刷电路板(PCB)及其总成(PCBA)等电子元件执行高效、可靠的质量控制与保证(QA/QC)、故障分析(FA)以及研发(R&D)任务。本文讨论了数码显微镜的三大优点:通过直观的软件界面实现显微镜操作、图像捕获和数据分析等众多功能;可在12×到2,350×的整个范围内快速、便捷地切换放大倍率;以及能够对所有重要参数和设置(光学、相机、舞台、头部和照明)进行编码,以便后续轻松、快速地调用。这些功能令DVM6数码显微镜的使用者能够迅速、可靠地采集并分析数据,以提高QC、FA以及研发工作流程的效率。



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