Trong nhiều năm qua, hiển vi kỹ thuật số đã chứng tỏ tính hữu ích trong công tác kiểm nghiệm, đánh giá, kiểm soát chất lượng (QC/QA) và đánh giá khuyết tật (FA), đặc biệt đối với các loại bảng mạch điện tử. Gần đây, những cải tiến nổi bật đã biến hiển vi điện tử số trở nên hiệu quả và hiệu năng hơn trong công tác kiểm nghiệm, quá đó giúp quy trình làm việc đạt hiệu quả cao hơn. Ở đó, những lợi thế về đặc tính kỹ thuật của hiển vi điện tử số như phần mền trực quan phục vụ vận hành, phân tích, thay đổi độ phóng đại dễ dàng, mã hóa các thông số làm việc để gọi lại sẽ được trình bày chi tiết sau đây.
Kính hiển kỹ thuật số là kính hiển vi quang học không sử dụng thị kính, hình ảnh được quan sát trực tiếp trên màn hình điện tử. Hiển vi kỹ thuật số Leica DVM6 mang đến cho người dùng phương pháp chụp ảnh, phân tích tin cậy, chất lượng được dễ dàng và nhanh hơn, quá đó nâng cao tính hiệu quả trong phân tích linh kiện tử.
Nhiều tính năng kỹ thuật giúp Leica DVM6 dễ sử dụng và có quy trình phân tích hiệu quả hơn
Khi sử dụng kính hiển vi kỹ thuật số Leica DVM6 chỉ cần một sợi cáp nguồn và một sợi cáp USB nối với máy tính được cài đặt nền tảng phần mềm ứng dụng của Leica Application Suite X (LAS X). Ngay khi vật kính được lắp vào thì Leica DVM6 đã sẵn sàng thực hiện quy trình kiểm tra, đánh giá chất lượng (QC/QA) và phân tích khuyết tật (FA). Khoảng cách làm việc tối đa là 60mm, phạm vi dịch chuyển bệ mẫu là 70 x 50 mm, trọng lượng mẫu tối đa là 2 kg.
Dưới đây là hình ảnh kính hiển vi kỹ thuật số DVM6 với một bảng mạch điện tử (PCB) được đặt trên bệ mẫu, hình ảnh bảng mạch điện tử (PCB) và ảnh hiển vi phóng đại thấp một vùng của bảng mạch.
Kính hiển vi kỹ thuật số Leica DVM6 và PCB (bảng mạch điện tử) đặt trên bệ mẫu
Bảng mạch điện tử (PCB) được sử dụng làm mẫu chụp ảnh hiển vi
Hình ảnh phóng đại thấp một vùng của bảng mạch điện tử được chụp bằng Leica DVM6.
Để có được quy trình làm việc tin cậy và nhanh hơn trong kiểm tra, đánh giá chất lượng, phân tích khuyết tật với kính hiển vi kỹ thuật số, phần mềm trực quan có nhiều chức năng điều khiển kính, chụp ảnh và phân tích linh hoạt là vô cùng thiết yếu. Ví dụ, phần mềm trang bị cho Leica DVM6 “LAS X” lưu trữ được nhiều hồ sơ người dùng cho phép nhiều người có thể sử dụng một hệ Leica DVM6 đồng thời. Chức năng “Z-stack” trên LAS X cho phép chụp ảnh ở nhiều bề mặt tiêu tự có độ cao khác nhau trên toàn dải chiều cao của trục Z đã được định trước. Chế độ mở rộng chiều sâu trường nhìn ảnh (EDOF) có nhiều điểm tiêu cự khác nhau mà không cần phải đặt điểm đầu và điểm cuối cho khoảng lấy tiêu cự. Cả hai chức năng Z-stack và EDOF cho phép tạo và phân tích ảnh hình thái 3D.
Ngoài ra, với nền tảng phần mềm LAS X, người dùng có thể lựa chọn nhiều chế độ quét XY diện tích lớn như chế độ “mark & find”, “tile scan” và “sprial scan”. Chế độ tương tác có tên gọi “Live Image Builder” được thiết kế tạo ảnh 2D (XY), ảnh 3D (Z) và ảnh 3D mở rộng (XYZ).
Ví dụ phân tích 3D với phần mềm LAS X dưới đây bằng mẫu bảng mạch điện tử (PCB) và linh kiện SMD. Tạo báo cáo bằng một kích chuột.
Hình 1a: Ảnh 3D một góc PCB gồm chíp mạch tích hợp (IC) và mối hàn; chụp bằng kính hiển vi kỹ thuật số Leica DVM6 với chức năng EDOF (chiều sâu trường nhìn mở rộng) của LAS X. Xem ảnh này ở hình 1b bên dưới sau khi điều chỉnh cường độ mầu trục Z.
Hình 1b: Ảnh 3D ở hình 1a bên trên sau khi được chỉnh cường độ mầu trục Z.
Hình 2a: Ảnh 2D một vùng PCB gồm tụ điện và một phần chíp IC. Chụp bằng Leica DVM6 với chế độ EDOF. Xem ảnh 3D trên vùng ảnh chụp này ở hình 2b bên dưới.
Hình 2b: Ảnh 3D của vùng PCB bên trên. Các phép đo như, chiều cao bước, thể tích, góc…đều có thể thực hiện.
Hình 3a: Ảnh 2D trên một vùng linh kiện lai SMD với tranzito và điốt. Chụp bằng Leica DVM6 với chức năng EDOF.
Hình 3b: Ảnh 3D của vùng linh kiện SMD bên trên. Nhiều phép đo lường như hình thái bề mặt, chiều cao bước, thể tích…. đều có thể thực hiện.
Hình 4a: Ảnh 2D một vùng PCB cho thấy chíp IC và tụ điện. Chụp bằng Leica DVM6 với chức năng EDOF. Xem ảnh 3D trên vùng PCB này ở hình 4b bên dưới.
Hình 4b: Ảnh 3D trên vùng linh kiện bên trên. Các phép đo lường như thể tích, chu vi, chiều cao bước…được thực hiện. Có thể tạo báo cáo kết quả ở định dạng Excel bằng một kích chuột vào nút “export” (đánh dấu bằng ô đường viền vàng).
Hình 5: Báo cáo được tạo từ các phép đo: bảng tóm tắt ở định dạng Excel, hiển thị trang thứ nhất của báo cáo với ảnh 2D trên một vùng PCB.
Hình 6: Tạo báo cáo từ các phép đo: bảng hỉnh ảnh trên ở định dạng Excel hiển thị các phép đo và ảnh 3D chụp trên một vùng PCB.
Các vật kính tùy chọn cho Leica DVM6 được thay đổi nhanh chóng, đơn giản trong khi thiết bị đang hoạt động mà không ảnh hưởng đến quy trình vận hành. Đoạn video trực tuyến này sẽ cho thấy việc thay đổi vật kính khi máy đang chạy đơn giản đến thế nào.
Có 3 tùy chọn vật kính (phóng đại thấp, trung bình, cao) tiêu sắc phẳng (hiệu chỉnh quang sai mầu trên dải bước sóng đỏ, xanh lá cây, xanh da trời và hiệu chỉnh độ phẳng nền trên toàn phạm vi trường nhìn). Hệ quang học tích hợp có hệ số phóng đại 16:1 giúp đạt được độ phóng đại có giá trị từ 12:1 đến 2350:1 (trên màn hình 27 inch), phù hợp với tiêu chuẩn ISO/DIN 18221. Hệ quang học vận hành với 3 vật kính có độ phóng đại thấp, trung bình và cao, giúp người dùng có thể thay đổi độ phóng đại liên tục trên toàn dải phóng đại lớn.
Điểm đáng lưu ý là giá trị phóng đại cuối cùng của hiển vi điện tử số phụ thuộc vào kích thước màn hình được sử dụng để hiển thị ảnh. Như đã nêu ở trên, màn hình 27 inch được khuyến cáo sử dụng với Leica DVM6. Hình ảnh của cảm biến điện chụp bằng Leica DVM6 sử dụng vật kính phóng đại thấp, trung bình và cao:
Hình 7a: Hình ảnh cảm biến biện tử chụp bằng Leica DVM6: dải phỏng đại thấp (vật kích phóng đại thấp)
Hình 7b: Hình ảnh cảm biến điện tử chụp bằng Leica DVM6: dải phóng đại trung bình (vật kính phóng đại trung bình)
Hình 7c: Hình ảnh cảm biến điện tử chụp bằng Leica DVM6: dải phóng đại cao (vật kính phóng đại cao)
Một thiết bị có phần cứng giao tiếp trực tiếp với phần mềm chạy trên máy tính cho phép tìm kiếm và lưu trữ tự động các thông số cài đặt được gọi là thiết bị được mã hóa (encoded). Kỹ thuật mã hóa rất hữu ích để gọi lại các thông số cài đặt đã lưu trữ từ trước. Kỹ thuật mã hóa là vô giá vì giúp đảm bảo độ tin cậy và lặp lại cao nhất, ngoài ra còn giúp nâng cao hiệu năng quy trình xử lý công việc.
Trên Leica DVM6, thông số vật kính và quang học, phân giải máy ảnh, vị trí bệ mẫu và góc xoay (cả dịch chuyễn tự động lẫn bằng tay), góc nghiêng của đầu kính, cài đặt ánh sáng được mã hõa và lữu trữ trên nền tảng phần mềm LAS X. Một ví dụ mã hóa các thông số cài đặt trong quá trình vận DVM6 như dưới đây:
Hình 8a: Cửa sổ điều khiển của LAS X trên Leica DVM6. Giá trị phóng đại tổng (19x, là hệ số phóng đại), thông số vật kích và bộ phận quang học, góc nghiêng đầu kính (5o) được mã hóa. Những thông tin tương tự được hiện thị ở góc phía dưới bên phải.
Hình 8b: Góc dưới bên phải của của sổ điều khiển LAS X. Trường nhìn (FOV) hoặc trường vật thể (đánh dấu bằng ô viền xanh ở hình trên) cũng được mã hóa (vật kính và bộ phận quang học phóng đại).
Kiểm tra, đánh giá chất lượng (QA/QC), phân tích khuyết tật (FA) các linh kiện điện tử hiệu quả hơn với kính hiển kỹ thuật số Leica DVM6. Vì vậy, với những lợi ích đã trình bày ở trên như: phần mềm trực quan có nhiều chức năng điều khiển, chụp ảnh, phân tích; sự thuận tiện khi thay đổi độ phóng đại trên toàn dải phóng đại lớn từ 12:1 đến 2350:1; mã hóa các thông số cài đặt chính (thông số quang học, máy ảnh, bệ mẫu, đầu kính, nguồn sáng) vô cùng đơn giản và gọi lại nhanh chóng. Những đặc tính này cho phép người dùng Leica DVM6 thu thập và phân tích thông tin nhanh hơn, tin cậy hơn cho công tác quản lý chất lượng và phân tích khuyết tật hiệu quả.
