在5G通信、新能源汽車電子、高密度集成電路快速迭代的今天，電子元件的尺寸及連接工藝已進入亞毫米級競爭階段，這種小尺寸下的力學性能評估對測量方式的精度有更高的要求，但傳統應變測量手段常因空間尺寸限制及分辨率不足難以捕捉真實形變場。本文將通過一個電子元件應變測量案例，展示立體顯微成像系統與數字圖像相關技術（DIC）結合的小尺寸試驗測量解決方案。

試驗設置

測量設置:

• 搭載高精度立體顯微鏡（安裝在x-y-z軸微調平臺上），突破傳統光學顯微鏡景深限制，用于獲取高分辨率的圖像；

• 與微型拉伸試驗機（右側）聯動，支持小載荷的精準加載，模擬電子元件在實際使用中的受力情況。

測試對象：

測試對象為一個彎曲載荷下的陶瓷電容器芯片，圖像寬度約為4毫米。通過DIC技術，分別測量了芯片在x方向和y方向的應變分布。

測量結果：

x方向應力exx

y方向應力eyy

置信度

由于芯片和電路板接觸處的局部小凸起（見下方三維輪廓圖），實測載荷下的置信度相較于參考值，中間區域的數值顯著增大（如上圖）。這可能是由于芯片與電路板間材料受擠壓所致。上方區域置信度增大的原因則是散斑密度的降低。

三維輪廓圖

關于VIC-3D Micro System

該VIC-3D立體顯微系統專為高倍率下的精確位移與應變測量而設計。

技術背景：

三維數字圖像相關技術（DIC）因其卓越的精度、魯棒性和易用性，在應變測量領域廣受歡迎。然而，在需要高倍率觀測的樣本中，三維測量始終面臨挑戰——傳統光學系統因景深不足，難以從不同視角同時獲取高倍率清晰圖像。

立體顯微鏡雖可突破景深限制，但其內部光學結構導致無法使用傳統模式對圖像畸變進行校正。未校正的圖像會導致嚴重的形狀與應變測量偏差，偏差值甚至可達數千微應變（με）量級。

為解決這一問題，Correlated Solutions公司研發出一種易于使用的非參數化校準技術，并已獲得相關專利。該校準方法可計算立體顯微鏡的非參數失真場，并已證明可完全消除測量中的形狀和應變偏差。由德國Correlated Solutions Europe公司生產的基于該技術的VIC-3D立體顯微系統也因此成為高倍率應變測量的首選解決方案。

VIC-3D立體顯微系統

系統特性：

1. 視場與測量范圍

• 視場范圍（變焦調節）：0.8 mm~7mm

• 測量維度：全場三維坐標、位移場、速度場和全應變張量（含εxx, εyy, εxy等分量）

2. 智能校準與成像，雙路光軸等長結構

• 一鍵式自動校準：通過簡易調節即可實現圖像對的自動重疊匹配

3. 數據可視化引擎

• 多模態云圖疊加：可疊加試樣圖像的等高線云圖顯示

• 自定義數據提取：基于用戶定義路徑（直線/圓弧）的3D數據截取功能

4. 后處理與數據輸出模塊

• 工程分析模塊：有用于統計分析、應力-應變曲線擬合等的后處理工具

• 跨平臺數據兼容：使用 FLEXPort 數據工具方便地導出數據；支持 Tecplot/plain ASCII、Matlab 和 STL 格式導出數據；可輕松提取節點數據用于有限元分析驗證

5. 服務保障體系

• 技術支持：一年免費技術支持和軟件升級服務

• 硬件質保：對所有部件的材料和/或工藝缺陷提供一年更換保修服務