高解析顯微鏡 Hirox 3D數位顯微鏡如何運用新一代鏡頭模組觀察IMC層?

文章-橫幅

一個完整的PCB電路板形成，其中最弱的焊料結合力則是IMC層(Intermetallic Compound, 介面金屬化合物）。介面金屬化合物是由兩種以上的金屬元素以固定比例所產生的化合物。這是化學反應的結果，是一種純物質。使用金相顯微鏡不一定可觀察到IMC層，本文以Hirox 3D數位顯微鏡搭配全新一代的鏡頭模組進行觀察。

一、Hirox全新一代鏡頭模組的實機操作特點：

將2/3吋500萬畫素攝相機與鏡頭整合在一個裝置，四相鏡頭組可選配10x至10,000x的倍率範圍。
物鏡內建多重照明機構提供同軸、環形、明場、暗場照明模式以及多角度光線投射，更靈活控制來自樣本的反射光。
搭載高精度微米級2D量測軟體，可直接對觀察影像測量，如距離、角度、半徑、圓形、周長、面積、圓心/X軸/ Y軸/ XY軸等間距、垂直長度、平行線等需求。

二、範例實測-PCB電路板
(1)圖(一)上半部，使用金相光學顯微鏡在倍率1,500x觀察鑲埋研磨後的電路板橫截面，可觀察到樣品有三種不同材質，分別是樹脂材質、錫與銅，但較難分辨出錫與銅之間的IMC層。圖(一)下半部，使用Hirox 3D數位顯微鏡在相同倍率可清楚觀察到焊錫層中有一層明顯的IMC層。

電路板橫截面觀察到IMC層

▲圖一電路板橫截面在金相光學顯微鏡與Hirox 3D數位顯微鏡的成像比較

(2) 圖(二)上半部，以Hirox 3D數位顯微鏡搭載高精度微米級2D量測軟體，直接對觀察影像執行厚度測量，分別確認出銲錫層與IMC層的厚度。圖(二)下半部，再提高倍率2500x，調整物鏡模組的環型光亮度比降低樣本的反射光，並再加強明暗對比度，對相同位置的量測數值再度確認是否一致。

▲圖二不同倍率、環型光亮度比、加強對比度，量測銲錫層與IMC層的厚度

三、結語

依實測結果，在PCB焊料接合可靠度評估中，IMC層是影響整體結合強度的關鍵薄層，但其形貌與厚度並非僅靠金相光學顯微鏡就能清楚判讀，尤其在錫與銅等金屬界面往往呈現對比不足與邊界模糊的狀況下。使用Hirox 3D數位顯微鏡全新一代鏡頭模組，將高解析攝像機模組、高倍率物鏡、多重照明機構以及微米級2D量測軟體整合於同一系統，不僅能在相同放大倍率下清楚辨識出IMC層的存在，還可直接量測焊錫層的IMC厚度，並高倍率進行量測數值的重複驗證，有效提升量測結果的可靠性。
　　因此，導入具備高解析成像與精準量測功能的3D數位顯微鏡，不僅能彌補金相光學顯微鏡在界面細節觀察上的不足，也為PCB焊點品質控制與失效分析提供更客觀、定量且可重現的檢測工具，有助於建立更完善的製程監控與產品可靠度評估機制。

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