Warum PCBs/PCBAs mit einem Digitalmikroskop untersuchen?
Digitalmikroskope sind optische Mikroskope, die ohne Okulare betrieben werden, sodass das Bild direkt auf einem elektronischen Monitordisplay [1] betrachtet wird. Digitalmikroskope bieten Anwendern eine bequeme und schnelle Möglichkeit zur Erfassung hochwertiger, zuverlässiger Bilddaten und zur schnellen Inspektion und Analyse von Leiterplatten (PCBs) und Baugruppen (PCBAs) [2,3]. Hier wird gezeigt, wie ein digitales Mikroskop wie das DVM6 dazu beitragen kann, die Qualitätskontrolle und -sicherung (QK/QS), Fehleranalyse (FA) und Forschung und Entwicklung (F&E) von elektronischen Teilen und Komponenten zuverlässig und effizient zu gestalten.
Wie hilft ein digitales Mikroskop bei zuverlässigen Analysen und effizienten Arbeitsabläufen?
Mehrere Funktionen des digitalen Mikroskops DVM6 erleichtern die Bedienung und machen QK-, FA- oder F&E-Arbeitsabläufe effizient:
- Intuitive Software für die Mikroskopbedienung und Datenanalyse;
- Effiziente, einfache Änderung der Vergrößerung über den gesamten Bereich (12x bis 2.350x);
- Kodierung (automatisches Tracking und Speichern) wichtiger Parameter, z. B. Tisch-, Optik-, Beleuchtungs- und Kameraeinstellungen, für einen schnellen Abruf zu jeder Zeit;
- Schnelles und einfaches Kippen des Mikroskopkopfs und Drehen der Probe;
- Integriertes LED-Ringlicht (Lichtdiode) und koaxiale Beleuchtung für vielseitigen Kontrast;
- Hochleistungs-Digitalkamera mit schnellem Live-Bild und 10 MP Auflösung; und
- Software-aktivierte/unterstützte Erfassungsmodi, z. B. XY- und XYZ-Stitching, High Dynamic Range (HDR) usw.
In diesem Bericht wird erläutert, wie die ersten drei Punkte zu einem schnelleren und zuverlässigeren Arbeitsablauf beitragen.
Schnelle und einfache Einrichtung und Inbetriebnahme
Der Betrieb des DVM6 erfordert nur ein Netzkabel und ein USB-Kabel, das an einen Computer angeschlossen ist, auf dem die Software Leica Application Suite X (LAS X) läuft. Sobald eine Objektivlinse eingesetzt ist, ist das DVM6 A bereit, um Benutzer bei der Durchführung von QK/QS, FA und F&E zu unterstützen. Der maximale Arbeitsabstand beträgt 60 mm, der Bewegungsbereich des Probentischs beträgt 70 × 50 mm und das maximale Probengewicht beträgt 2 kg.
Unten sehen Sie ein Foto des DVM6 mit einer PCBA auf dem Tisch sowie ein Foto der PCBA und ein DVM6-Bild mit geringer Vergrößerung eines Bereichs davon.
Messung, Analyse und Bedienung mit intuitiver Software
Um mit einem digitalen Mikroskop einen schnellen und zuverlässigen Arbeitsablauf für QS, FA und F&E zu erreichen, sind ein intuitives Softwarepaket mit zahlreichen Funktionen für die Mikroskopsteuerung, und eine einfache und dennoch flexible Bilderfassung und Probenanalyse unerlässlich. Beispielsweise bietet die mit dem DVM6 verwendete Software LAS X die Speicherung mehrerer Benutzerprofile für Fälle, in denen viele verschiedene Benutzer mit demselben Mikroskop arbeiten. Die Z-Stack-Funktion des LAS X ermöglicht es Benutzern, Bilder in verschiedenen Fokusebenen über einen definierten Z-Bereich für ein Probenmerkmal oder die gesamte Probe selbst aufzuzeichnen. Der erweiterte Schärfentiefenmodus (EDOF) liefert ein Multifokusbild, ohne dass Anfangs- oder Endebenen festgelegt werden müssen. Sowohl Z-Stack als auch EDOF ermöglichen die schnelle Erstellung und Analyse von 3D-topografischen Oberflächen [4] einer Probe.
Darüber hinaus können Benutzer mit der LAS X-Software verschiedene Modi für einen großen XY-Scan auswählen, wie z. B. „mark & find“, „tile scan“ und „spiral scan“. Es kann auch ein interaktiver Modus namens „Live Image Builder“ für XY (2D-Bild), Z (3D-Bild) und XYZ (3D-Bild über erweiterten Bereich) verwendet werden.
Beispiele für die 3D-Probenanalyse mit LAS X sind unten mit einer PCBA- und SMD-Hybridprobe (surface mounted device) dargestellt. Die Berichterstellung mit nur einem Klick wird ebenfalls erläutert.
Schneller Vergrößerungswechsel über einen großen Bereich
Die Objektive des DVM6 können während des Betriebs des Instruments schnell und einfach gewechselt werden, ohne den Arbeitsablauf zu verlängern. Ein Video zeigt, wie einfach es ist, Objektive zu wechseln [5].
Es gibt eine Auswahl von 3 planapochromatischen Objektiven (chromatische Korrektur über die roten, grünen und blauen Wellenlängen und Ebenheitskorrektur über das gesamte Sichtfeld) (niedrige, mittlere und hohe Vergrößerung). Hinzu kommt die integrierte 16:1-Zoomoptik, mit der der Anwender Gesamtvergrößerungswerte von 12x bis 2.350x erreichen kann (mit der empfohlenen Monitordiagonale von 27 Zoll (69 cm) nach der Norm ISO/DIN 18221) [6]. Die Zoomoptik arbeitet mit jedem der 3 Objektive für niedrige, mittlere und hohe Vergrößerung, wodurch es möglich ist, die Vergrößerung kontinuierlich über den gesamten Bereich zu ändern.
Es ist zu beachten, dass der endgültige Vergrößerungswert für die Digitalmikroskopie von der für die Bilddarstellung verwendeten Monitorgröße abhängt [6]. Wie oben erwähnt, wird empfohlen, den DVM6 mit einem 27-Zoll-Bildschirm (69 cm) zu betreiben. Nachfolgend sind Bilder eines elektronischen Sensors dargestellt, die mit dem DVM6 mit niedrigem, mittlerem und hohem Objektiv bei niedriger, mittlerer und hoher Vergrößerung aufgenommen wurden.
Kodierte Parameter
Ein Gerät mit Hardware, die direkt mit der Computersoftware kommuniziert, um die automatische Nachverfolgung und Speicherung bestimmter Parameter zu ermöglichen, wird als „kodiertes“ Gerät bezeichnet. Die Kodierung ist sehr nützlich, um Parameter und Einstellungen, die während der Datenerfassung gespeichert wurden, schnell abzurufen. Die Codierung ist für die Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit von unschätzbarem Wert und trägt auch zu einem effizienteren Arbeitsablauf bei.
Beim DVM6 werden die Objektiv- und Zoomoptik, die Kamerapixelauflösung, die Probentischposition und der Rotationswinkel (ob manuelle oder motorisierte Bewegung), der Neigungswinkel des Mikroskopkopfs und die Einstellungen des Beleuchtungssystems über die LAS X-Software kodiert und gespeichert. Nachfolgend ist ein Beispiel für die Kodierung einiger dieser Parameter während des Betriebs des DVM6 dargestellt.
Schlussfolgerungen
Mit dem Digitalmikroskop DVM6 können eine effiziente, zuverlässige Qualitätskontrolle und -sicherung (QK/QS), Fehleranalyse (FA) und Forschung und Entwicklung (F&E) für Elektronikteile wie Leiterplatten (PCBs) und Baugruppen (PCBAs) erreicht werden. Hier wurden 3 der Vorteile diskutiert: intuitive Software mit vielen Funktionen für die Mikroskopbedienung, Bilderfassung und Datenanalyse; bequeme Möglichkeiten zur schnellen Änderung der Vergrößerung über den gesamten Bereich von 12x bis 2.350x; und Kodierung aller wichtigen Parameter und Einstellungen (Optik, Kamera, Tisch, Kopf und Beleuchtung) für einen einfachen und schnellen Abruf. Diese Funktionen ermöglichen es DVM6-Benutzern, Daten schnell und zuverlässig für die Effizienz von QS-, FA- und F&E-Workflows zu erfassen und zu analysieren.
Literaturhinweise
- J. DeRose, G. Schlaffer, What You Always Wanted to Know About Digital Microscopy, but Never Got Around to Asking, Science Lab (2015) Leica Microsystems.
- J. DeRose, Digital Inspection Microscope for Industrial Applications: How to choose the right microscope which helps users achieve efficient workflows, Science Lab (2023) Leica Microsystems
- M. Doppler, How to Use a Digital Microscope to Streamline Inspection Processes: Webinar on-demand, Science Lab (2021) Leica Microsystems.
- C. Smith, M. Horz, How To Create EDOF (Extended Depth of Focus) Images: Overview of the 3 methods in the LAS X software, Science Lab (2019) Leica Microsystems.
- Objective change: plug and see, Video DVM6 product page, Leica Microsystems.
- DeRose J.A., Doppler M., What Does 30,000:1 Magnification Really Mean? Some Useful Guidelines for Understanding Magnification in Today’s New Digital Microscope Era. Science Lab (2018) Leica Microsystems.
