近年、製造業者、愛好家、新興企業のいずれであっても、基板実装機検査の適用が広く注目されている。おそらく、品質保証の重要性の高まり、より小規模なバッチ製造への変更、そしてその後の効率的な検査方法が求められるだと思う。
製造工程全体が複雑で、さまざまな要因で影響されやすい。一枚の基板に数百の部品と数千のはんだ接続が存在しているので、適切な検証が行わないと、プロセス全体が失敗に終わってしまう。したがって、電子機器製造業界と製品開発者は、製品の品質を保証するため、さまざまな検査および検討手順を確立し、課題に積極的に対応している。
基板検査は、重大なエラーを早期に特定し、歩留まりを向上させ、コストを削減し、全体的な品質と安全性を向上させるのに役に立っている。 基板機能検査は、基板を実際に使用するために検証するための最良かつ最も用途の広いツールの1つだが、メーカーの兵器庫にある多くの検査方法の1つにすぎない。それぞれの検査方法には長所と短所があるため、状況と予算に最適な検査方法を決定するのは難しい場合もある。この記事では、最も一般的な基板実装の検査方法の7つを紹介する。
1.目視検査
基板実装検査は、一般的に電気検査と目視検査の方法に分けられている。目視検査とは、拡大鏡または技術者の目で、はんだの欠陥や、部品の向き、部品の欠落、基板の汚れなどの他の目に見える欠陥を見つけ、最も単純で基本的な検査方法だ。
利点：
- 安価で設置が簡単–検査設備は必要はない
- ほとんどのはんだ欠陥は特定できない
短所：
- 人為エラーが発生する可能性があって、技術者のスキルに依存しすぎ
- 時間と労力がかかり、一貫性がない
- 目に見えるはんだ接合のみを検査でき–隠れた接合と下側の接合は評価できない
応用：部品が大きく、数量が少ないシンプルな設計に最適だと考えられる
2.インサーキット検査（ICT）
基板実装 ICTは量産製品にもっと人気のある基板実装検査だ。自動検査の一形態であり、一般的な障害カバレッジは90％以上だ。 基板実装 ICTの実行中、釘のベッド形式の電気プローブは、指定された検査ポイントで基板上の特定の場所に電流を送信する。部品の欠落、はんだの欠陥、またはダイオード/トランジスタの向きの誤りが原因である可能性がある短絡や開回路をチェックできる。
大規模な量産の場合、オーダーメイドの検査治具を作成して、回路内でより迅速かつ効率的に実行できる。
利点：
- エラーカバレッジは98％
- 大量生産された製品を検査する効率的で迅速な方法
短所：
- 検査治具は追加費用がかかる
- 設計を変更するには検査治具を変更/再作成する必要があるため、少量のバッチ生産や試作には適していない
- 検査ポイントにのみアクセスでき、設計者は基板に検査ポイントを追加する必要がある。
- 特定の欠陥を評価できないーはんだの過剰または不足、ボイド
応用：成熟した製品を大量に検査するのに適している
3. FLYING PROBE TESTING（FPT）
インサーキットテスト（flying probe）、フライングプローブ（flying needle）、フライングニードルテストの形式は、多くの場合、釘床ICTの改善と見なされている。フライングプローブ設備は、検査ポイントだけでなく、テントのないビアまたは部品自体の端にアクセスして検査ポイントとして使用することもでき、パッシブパーツの値をチェックし、ダイオード/トランジスタの向きを直接チェックし、電圧測定を実行するようにプログラムできる。オーダーメイドの治具は必要ありません。部品や基板設計を変更する場合は、ソフトウェアを更新するだけで済み。
利点：
- 実装または変更するのに、より安く、より速くなり、治具は必要ない
- より高い検査カバレッジ–ビアと部品パッドを検査ポイントとして使用できる
- 検査ポイントを追加する必要はなく基板スペースが節約できる
短所：
- 大量検査には遅すぎる
- 特定の欠陥を評価できないーはんだの過剰または不足、ボイド
応用：試作、中小規模のバッチ生産、または部品密度の高い小型基板
4.自動光学検査（実装AOI）
実装AOIは、1台（2D）または2台（3D）のカメラを使用し、基板の高解像度画像を撮影して、これらを検査対象のデザインのテンプレートの基板の画像、または良い基板と悪い基板の画像のデータベースと比較することだ。 実装AOI設備は、生産ラインの最後に直接追加でき、品質保証の最初のラインとして機能し、その場で生産プロセスを調整できる。
AOIは、手動による目視検査で識別できるすべてのチェックをより正確かつ一貫してカバーし、視覚的に区別できる場合は、誤って配置された部品を識別できる。
テンプレート方式の方が正確だが、セットアップに時間がかかり、変更される可能性のある試作設計には適していない。
利点：
- ほとんどのはんだ欠陥を特定できない
- 手動の目視検査よりも一貫性がある
- 欠陥を早期に発見するために、生産ラインに直接追加できる
短所：
- 実装AOIは受動的な検査方法であり、表面の欠陥しか検出できない。 100％のカバレッジを提供することは難しい
- テンプレートマッチングのセットアップとプログラミングには時間がかかり、設計を変更するたびにやり直す必要がある
- データベースベースのマッチングはそれほど正確ではない可能性があり、データベースの品質に依存している
応用：成熟した製品を大量に検査するのに適している
5.自動X線検査（実装XI）
他の検査方法と比較して、実装AXI検査技術はX線が使用されるという点で独特だ。 X線は基板と部品の本体を透過して、はんだ接合部の2Dまたは3D画像を生成することができる。これにより、ボールグリッドアレイ（BGA実装）やその他の下側パッドなどの隠れた接合点に最適だ。 実装AXI検査でははんだボイドも検出できるが、他の多くの光学検査方法では検出できない。
実装AXIを製造プロセスと一緒に使用すると、欠陥を早期に検出するための便利なツールになるため、エンジニアはプロセスを調整して問題の原因を排除できる。これにより、コストのかかる修理が必要な基板の数が減ることができる。少量のバッチまたは試作の場合、隠しパッドを備えたチップ部品のみのX線検査で十分なことがよくある。
利点：
- 一般的な検査方法の中で最も高い欠陥検出率
- 接続だけでなく、長年のはんだ接合品質に重点を置いている
短所：
- 十分な訓練を受けた経験豊富な操作員が必要
- 非常に時間と費用のかかるプロセス
応用：大量生産およびチップ部品を備えた複雑な基板。
6.バーンイン検査（BURN-IN TESTING）
バーンイン検査は非常に効果的かつ正確であり、基板がフィールドに出る前にパフォーマンスをチェックし、隠れた欠陥を見つけることだ。バーンイン検査中、基板は定格動作条件を超える条件にさらされ、初期の障害を検出して負荷容量を検査することで、現場での早期の障害を排除する。潜在的な障害の指標のみをチェックする多くの検査方法とは異なり、バーンイン検査は、障害を引き起こす極端な動作条件をシミュレートする。
検査される動作条件には、温度、電圧/電流、動作周波数、または設計に関連するその他の動作条件が含まれる。このプロセスを通じて収集されたデータは、エンジニアが欠陥の原因を理解し、設計または製造プロセスを最適化するのに役に立つ。
利点：
- 他の試験方法では不可能な実際の環境条件での性能をチェックする
- 製品の信頼性の向上
短所：
- 検査プロセスにより、製品の寿命が短くなる可能性もある
- 全体的な歩留まりを低下させる
- 時間と労働集約的なプロセス
応用：極端な環境で動作する可能性のある機器、または障害が許容できない場所で動作する可能性のある機器、医療または軍事機器。
7.機能検査（FUNCTIONAL TESTING）
機能検査は、最終的な品質管理手順として、製造の最終段階で実行される。つまり、検査対象デバイス（device under test）が意図したとおりに動作することを保証する。設計の複雑さと特定の検査要件に応じて、機能検査は、オンオフ電源検査のように単純なものから、厳密なプロトコルと検査ソフトウェアを使用した包括的な検査まで簡単に行うことができる。
柔軟性が高い機能検査は、よりコストのかかる検査手順の代わりに使用できる。機能検査は実際の動作環境をシミュレートするため、他の検査方法よりも直接的である可能性がある。ただし、欠陥の原因を特定することはより困難な場合があり、バーンイン検査とは異なり、機能検査では製品のライフサイクルの早い段階で故障した基板を検出できない。
完全な100％機能検査は、生産ラインから出てくるすべての基板が動作可能であることを確認するために、小ロット製造でますます使用されている。
利点：
- 柔軟で高度にカスタマイズ可能。ほとんどすべてのタイプの基板を検査できる
- 特殊な装置を必要とする他の試験方法よりも安価で便利
短所：
- 欠陥の検出率は、検査計画の対象となるチェックによって異なる
- 訓練を受けた技術者は、欠陥の原因を特定する必要がある
- ストレスをうけ、機能検査に合格した直後に基板が故障する可能性がある
応用：小ロット製造、または他の試験方法との組み合わせに最適
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