PCB（印制电路板）行业数码显微镜选型指南

徕卡显微系统(上海)贸易有限公司

2024/10/11 09:30

走进印刷电路板（PCB）及其总成（PCBA）的微观世界

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。了解数码显微镜的性能优势，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。

需要考虑的因素

放大倍率和分辨率

有些零部件需要从宏观整体到微观细节进行显微分析：从宏观（>2毫米）到细观（<2毫米到50微米），再到微观（<50微米到1微米）

鉴于数码显微镜的性能，以下是在这些尺寸比例进行显微分析时需要考虑的重要因素：

足够高的放大倍率和分辨率，以展现细观或微观比例的微小细节。

放大范围，方便用户能够迅速从零部件示意图转到观察微小细节。

在线，随机，或离线质量控制（QC）

大多数情况下，生产过程中的显微分析以及在线和随机QC会直接在生产现场进行，以检测产品是否存在任何缺陷或异常。在生产过程的关键环节进行快速检查或筛选有助于确保产品符合质量标准和规范。离线QC通常在生产活动的各个阶段进行，但远离生产现场，其目的是进一步减少，甚至消除不符合特定规格的检测产品。离线QC的频率低于在线或随机QC，而且通常需要对零部件进行更为详细的调查。

快速检查或深入分析（FA或R&D）

对于源自生产或服务阶段的FA，以及原型设计和产品开发（R&D），有时可能需要对零部件进行快速检查或深入分析。快速检查或深入分析均可用于对故障进行根本原因分析，或者在研发阶段开展原型研究。根本原因分析通常需要对一个或多个零部件或者连接进行详细评估，以清楚了解导致产品故障的原因。在产品开发过程中，原型设计通常可以借助对零部件和连接进行快速检查或深入分析，实现优化，从而验证产品性能，并且能以高效率的方式投入生产。

徕卡数码显微镜提升显微分析效率

合适的应用领域

Emspira 3数码显微镜有助于在线或随机QC实现高效率的显微分析、基础分析和记录，同时在宏观到细观（>2毫米到50微米）比例上实现FA和研发的快速检查。

DVM6数码显微镜可实现高效的显微分析、详细分析和记录，以便在细观到微观（2毫米到1微米）比例上对FA和研发工作进行离线QC和深入分析。

徕卡不同数码显微镜的优势对比

Emspira 3和DVM6数码显微镜在显微分析、质量控制、FA和研发方面的优势。

Emspira 3	DVM6
在概览中的单个图像内看到组件的大面积区域（最大面积=76×43毫米）	通过编码系统轻松存储并快速调用重要参数，例如光学、照明、倾斜角度以及相机设置
快速放大感兴趣的区域，以便用更高的放大倍率和分辨率呈现细节	使用XYZ多样载物台快速、轻松地查看零部件细节：这种载物台既可以手动移动并旋转，也可以电动控制
即便处于独立运行模式，无需计算机即可进行分析、比较并分享数据	利用一体式倾斜支架和多种光学对比法（例如LED环形灯和同轴照明），可以快速呈现原本难以观察到的零部件细节；完全集成，无需在使用过程中临时安装
使用编码变焦光学元件，确保获得正确的结果	使用扩展景深（EDoF）和XYZ拼接技术，对于具有较大高度差的区域，快速获取大型拼接示意图
坚固的IP21外壳可以保护内部的光学器件和机械装置，确保能够在工业环境中长期工作	通过滑入方式快速更改物镜；从最小放大倍率快速切换到最大放大倍率
采用抗菌表面降低细菌传播风险	只需利用自动对焦功能开始研究，即可在浏览样品的同时，保持图像清晰对焦
最大分辨率为3微米（337线对/毫米）	最大分辨率为0.42微米（2,366线对/毫米）
利用1,200万像素相机传感器获取清晰的图像	利用1,000万像素相机传感器获取清晰的图像

在线、随机或离线QC的示例：

电子设备的显微分析

在线或随机QC

利用在线QC检查缺陷或错误时，显微镜通常可以用于：

在较低放大倍率下获取零部件的整体示意图。

快速放大零部件的感兴趣区域，后者需要在更高的放大倍率下进行更为详细的检查，以查看微小细节。

案例分析：

作为一个在线或随机QC的潜在案例，使用徕卡数码显微镜（如Emspira 3）记录的硬盘部件图像。此例中，我们可以看到硬盘磁碟或盘片读写头和驱动臂的示意图。接着，通过轻松、快捷地增加变焦系数，可以记录读写头和驱动臂的图像，从而在较高放大倍率下呈现划痕（缺陷）以供记录。

较低放大倍率下硬盘读写头和驱动臂的图像。

放大图中的指定区域，以呈现同一硬盘读写头和驱动臂的更多细节。驱动臂靠近头部区域的金属表面有划痕（箭头位置）。

离线QC

对于离线QC期间的显微分析，显微镜通常用于对零部件进行更为详细的检查，这对于在线QC来说不切实际或者没有可能。作为离线QC的潜在案例之一，图4显示了硬盘底部的局部图像，即PCB电路板的底面。使用DVM6显微镜拍摄的图像，该显微镜配备一体式环形灯以及采用四分之一波片和浮雕对比法的同轴照明装置。我们可以看到焊盘、迹线、通孔以及基板表面。硬盘PCB电路板底面的不同细节，例如划痕、缺陷和污染，在其中一张图像上有着更加清晰的显示。正如硬盘PCB电路板所示，DVM6的一体式照明装置和多种光学对比法确保用户能够观察并记录难以看到的零部件细节，而且更加高效，因为无需更改显微镜设置。

DVM6拍摄的硬盘底部PCB电路板的局部图像，该显微镜配备一体式LED环形灯和漫射器。将圈出区域以及箭头标记位置进行比较，后者呈现了配备同轴照明装置的显微镜对相同区域拍摄的图像。

图中所示相同PCB区域的图像。使用DVM6拍摄的图像，该显微镜配备一体式同轴倾斜照明装置和采用浮雕对比法的四分之一波片。请注意，相比环形灯照明图像，焊盘上的划痕和缺陷（箭头所示区域）以及基板上的缺陷和变化（圈出区域）变得更为明显。

总结

许多行业要求以更高的效率和更低成本，生产数量更多的零部件，同时必须满足日益严苛的产品规格。因此，制造商需要不断提高工作流程的效率，不论是显微分析和生产、质量控制和保证（QC/QA）、故障分析（FA），还是研发（R&D）。通常，工作流程从宏观比例扩展到细观比例，再到微观比例。

徕卡数码显微镜无需目镜即可工作，可以在显示器上直接观察零部件的实时图像，确保用户能够以高效且符合人体工程学的方式开展工作。它们可以用于不同行业的显微分析、QC/QA、FA和研发，以优化整个工作流程。本文介绍了根据用户需求选择合适的数码显微镜时需要考虑的因素。

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关于徕卡显微系统

徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪，作为德国著名的光学制造企业，徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史，逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用，并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。

徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系，不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门：生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地，在二十多个国家设有销售及服务分支机构，总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。

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