高解析显微镜 Hirox 3D数位显微镜如何运用新一代镜头模组观察IMC层?
一个完整的PCB电路板形成，其中最弱的焊料结合力则是IMC层(Intermetallic Compound, 介面金属化合物）。介面金属化合物是由两种以上的金属元素以固定比例所产生的化合物。这是化学反应的结果，是一种纯物质。使用金相显微镜不一定可观察到IMC层，本文以Hirox 3D数位显微镜搭配全新一代的镜头模组进行观察。
一、Hirox全新一代镜头模组的实机操作特点：
二、 范例实测-PCB电路板
(1)图(一)上半部，使用金相光学显微镜在倍率1,500x观察镶埋研磨后的电路板横截面，可观察到样品有三种不同材质，分别是树脂材质、锡与铜，但较难分辨出锡与铜之间的IMC层。图(一)下半部，使用Hirox 3D数位显微镜在相同倍率可清楚观察到焊锡层中有一层明显的IMC层。
(2) 图(二)上半部，以Hirox 3D数位显微镜搭载高精度微米级2D量测软体，直接对观察影像执行厚度测量，分别确认出焊锡层与IMC层的厚度。图(二)下半部，再提高倍率2500x，调整物镜模组的环型光亮度比降低样本的反射光，并再加强明暗对比度，对相同位置的量测数值再度确认是否一致。
▲图二 不同倍率、环型光亮度比、加强对比度，量测焊锡层与IMC层的厚度
一、Hirox全新一代镜头模组的实机操作特点：
- 将2/3吋500万画素摄相机与镜头整合在一个装置，四相镜头组可选配10x至10,000x的倍率范围。
- 物镜内建多重照明机构提供同轴、环形、明场、暗场照明模式以及多角度光线投射，更灵活控制来自样本的反射光。
- 搭载高精度微米级2D量测软体，可直接对观察影像测量，如距离、角度、半径、圆形、周长、面积、圆心/X轴/ Y轴/ XY轴等间距、垂直长度、平行线等需求。
二、 范例实测-PCB电路板
(1)图(一)上半部，使用金相光学显微镜在倍率1,500x观察镶埋研磨后的电路板横截面，可观察到样品有三种不同材质，分别是树脂材质、锡与铜，但较难分辨出锡与铜之间的IMC层。图(一)下半部，使用Hirox 3D数位显微镜在相同倍率可清楚观察到焊锡层中有一层明显的IMC层。
▲图一 电路板横截面在金相光学显微镜与Hirox 3D数位显微镜的成像比较
(2) 图(二)上半部，以Hirox 3D数位显微镜搭载高精度微米级2D量测软体，直接对观察影像执行厚度测量，分别确认出焊锡层与IMC层的厚度。图(二)下半部，再提高倍率2500x，调整物镜模组的环型光亮度比降低样本的反射光，并再加强明暗对比度，对相同位置的量测数值再度确认是否一致。
▲图二 不同倍率、环型光亮度比、加强对比度，量测焊锡层与IMC层的厚度
三、结语
依实测结果，在PCB焊料接合可靠度评估中，IMC层是影响整体结合强度的关键薄层，但其形貌与厚度并非仅靠金相光学显微镜就能清楚判读，尤其在锡与铜等金属界面往往呈现对比不足与边界模糊的状况下。使用Hirox 3D数位显微镜全新一代镜头模组，将高解析摄像机模组、高倍率物镜、多重照明机构以及微米级2D量测软体整合于同一系统，不仅能在相同放大倍率下清楚辨识出IMC层的存在，还可直接量测焊锡层的IMC厚度，并高倍率进行量测数值的重复验证，有效提升量测结果的可靠性。
因此，导入具备高解析成像与精准量测功能的3D数位显微镜，不仅能弥补金相光学显微镜在界面细节观察上的不足，也为PCB焊点品质控制与失效分析提供更客观、定量且可重现的检测工具，有助于建立更完善的制程监控与产品可靠度评估机制。
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