高解析顯微鏡 Hirox 3D數位顯微鏡如何應用Z Stack影像堆疊功能對PCBA的表面結構觀察與分析?

　　本文運用Z Stack影像堆疊功能以及結合精度達0.05μm的電動控制Ｚ軸模組，拍攝出不受到淺景與深景聚焦限制的超高景深堆疊成像，輕鬆對PCBA進行表面結構觀察與執行3D輪廓量測。

一、Hirox 全新一代的鏡頭模組的實機操作特點

• 內建多重照明機構：同軸、環形、明場、暗場照明模式，達到最佳視野效果。
• 可控多種照明角度：偏光、斜射照明、固定光圈和中心光有效控制物體反射光。
• Z軸電動精密控制，解析度達0.05μm。鏡頭模組擁有更長的工作距離，也能保持高清的解析度。

二、範例實測：

（１） PCB表面結構觀察
透過圖一所示，倍率140x下在不同聚焦位置的PCBA成像，很明顯因景深限制，無法清楚成像出PCBA的所有元件。
 

圖一 不同聚焦位置的PCBA成像，因景深限制無法清楚觀察PCBA的所有元件
 

（2）應用Z Stack影像堆疊功能
圖二所示，在相同倍率下結合高解析電動控制Ｚ軸模組，以Z Stack影像堆疊功能實現超高景深堆疊成像，更可依樣品表面上微距程度去調整Ｚ軸掃描的間距，間距最小精度可達0.05μm。
 

圖二　結合高解析電動控制Ｚ軸模組，以Z Stack影像堆疊功能實現全景深成像
 

（3） 建立3D輪廓並量測
圖三所示，從建立的3D輪廓去量測左右兩個元件的高度，分別為左邊405μm與右邊848μm，Hirox系統的3D測量能力可達到1μm光學精度3D輪廓量測。

圖三　建立3D輪廓去量測左右兩個元件的高度，Hirox系統的3D測量能力可達到１μm的微米精度光學影像量測
 

圖四所示，從建立的3D輪廓去量測導通孔的深度，首先在基板上找一點設為基準高度，再以「點高度」量測功能對基板上的導通孔進行深度量測，得到深度數值在30~31μm區間。
 

圖四　「點高度」量測功能對基板上的導通孔進行深度量測

三、結語
    依實測結果，物鏡模組會受到景深限制，難以完整捕捉PCBA表面複雜結構與多層高度差異，而Hirox全新一代鏡頭模組結合精度達0.05μm的電動Z軸模組，以Z Stack影像堆疊功能，即能輕鬆實現不受淺景深限制的超高景深堆疊成像。從PCBA表面元件觀察，到精準量測左右元件高度（405μm與848μm）、導通孔深度（30~31μm），系統的高精度3D測量軟體更確保1μm光學3D輪廓量測的可靠度。
    因此，整合式3D數位顯微解決方案，不僅大幅提升PCBA表面結構分析與輪廓量測效率，也為電子製程品質控管與失效診斷提供客觀定量工具，協助產業實現更高精度的非破壞性檢測與數據化驗證。