利用不帶目鏡的顯微鏡對(duì)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(lái),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(shì),例如簡(jiǎn)單直觀的操作系統(tǒng)、快速簡(jiǎn)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(wú)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(jiǎn)單、快捷的方式,獲取清晰、可靠的圖像數(shù)據(jù),并對(duì)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(bào)告闡述了上述前3項(xiàng)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(tái)的移動(dòng)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(tái)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(gè)區(qū)域的低倍率DVM6圖像。
圖1:DVM6數(shù)碼顯微鏡,載物臺(tái)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(tái)顯微鏡的多位用戶存儲(chǔ)多個(gè)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(diǎn)圖像,且無(wú)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(duì)于XY(2D圖像)、Z(3D圖像)和XYZ(擴(kuò)展區(qū)域上的3D圖像),“實(shí)時(shí)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(bào)告”。
圖4:PCBA的三維圖像可顯示集成電路(IC)芯片和焊點(diǎn);圖像由搭載LAS X的DVM6采用EDOF功能拍攝。另請(qǐng)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。
圖6:PCBA部分區(qū)域的二維圖像,顯示了一個(gè)電容器和一小塊IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍攝。以下為該P(yáng)CBA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(cè)得輪廓、掃描幀數(shù)的高度、體積等數(shù)據(jù)。
圖10:PCBA部分區(qū)域的二維圖像,顯示了一個(gè)電容器和一塊IC芯片。由DVM6借助EDOF功能拍攝。以下為該P(yáng)CB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(cè)得面積、體積、掃描幀數(shù)的高度、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊 "導(dǎo)出"(黃色方框標(biāo)示),即可創(chuàng)建excel格式的文件報(bào)告。
圖12:報(bào)告根據(jù)測(cè)量結(jié)果創(chuàng)建:excel摘要表顯示報(bào)告第一頁(yè),PCBA區(qū)域的二維圖像。
圖13:報(bào)告根據(jù)測(cè)量結(jié)果創(chuàng)建:excel圖像選項(xiàng)卡顯示測(cè)試結(jié)果,以及PCBA區(qū)域的三維圖像。
DVM6的物鏡在儀器運(yùn)行期間可以實(shí)現(xiàn)便捷更換,基本無(wú)需增加工作流程。
共3個(gè)平面復(fù)消色差(紅、綠、藍(lán)波長(zhǎng)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(shí)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(duì)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(gè)范圍內(nèi)持續(xù)變更放大倍率。
請(qǐng)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(duì)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。
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(dòng)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(chǔ)的參數(shù)和設(shè)置。編碼的還原性和可靠性非常出色,同時(shí)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(tái)位置及旋轉(zhuǎn)角度(手動(dòng)電動(dòng)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(chǔ)。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(duì)物鏡、變焦光學(xué)元件、顯微鏡頭傾斜角度(5°)和載物臺(tái)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(huì)顯示相同參數(shù)。
圖18:上述LAS X面板的右下角。視場(chǎng)(FOV)或物場(chǎng)也可編碼(物鏡和變焦光學(xué)元件)。
DVM6數(shù)碼顯微鏡可以對(duì)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(diǎn):通過直觀的軟件界面實(shí)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(gè)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(tái)、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。
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