米国内の多くのエレクトロニクス製造工場と話をしたり訪問したりする中で、気孔を正確に測定する能力に対する不満の声を耳にしました。彼らは、ピッチがより細かくなり、部品やアセンブリがより複雑になるため、高密度両面基板の欠陥を検出できないと述べています。マイクロチップの小型化という一般的な傾向にもかかわらず、当社が取引している多くのメーカーは非常に大型のPCBを製造し続けています。自社の製品が最高の性能を目指して最適化され続ける中、多くのEMSプロバイダーには、製品の漠然とした低品質の画像を提供する時代遅れの装置が残されています。このため、製品は監査に合格しなくなり、医療機器、通信、航空宇宙、自動車分野などの重要な最終製品に自社の製品を組み込む最終顧客には適さなくなっています。エレクトロニクス製造企業は中小企業でも大企業でも、製品の品質を検証できない場合、性能の低い製品を生産するリスクがあります。

電子機器には、「隠れた」、または「底面終端」はんだ接合部を持つ、いくつかのタイプの部品が存在します。BGA（ボールグリッドアレイ）、LGA（ランドグリッドアレイ）、QFN（クアッドフラットノーリード）、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のはんだ接合部。形状の違いにかかわらず、すべての部品は、はんだの空隙のほか、ノンウェット、ヘッドインピロー、オープン、ショートなどのその他の状態が発生しやすい可能性があります。

抵抗器、コンデンサー、QFP（クワッドフラットパッケージ）などのSMT部品のはんだ接合部はAOIで検査できます。しかし、「隠れた」部品については、はんだ接合部が部品と基板の間に直接存在し、厚さが数ミクロンしかないことが多いため、これは不可能です。これらのはんだ接合部が基板裏面の他のパッドに重なると、画像が遮られ、はんだ接合部を明確に解釈することができなくなります。

図1：LGAパッド（画像中央の下にある大きな長方形）

このような市場ニーズから、重要な境界面において従来よりも正確な空隙測定を実現するために連携して機能する、いくつかの改良された方法と分析ツールについて以下に説明します。

第一に、コンピュータ・ラミノグラフィー（CL）は、部品内の単一または複数の層、通常は基板と部品の境界面、の仮想断面を効果的に提供するX線技術です。CT（コンピュータ断層撮影）と比較して、CLでは、ビームが照射されるのと同じ軸で対象物を回転させることでデータを収集できます。これにより、X線源をPCBに非常に近づけることができます。PCBのサイズに応じて、PCBから領域を切り離すことなく、CTを使用して同じ対象物をスキャンするよりもはるかに高い解像度まで小さな領域を拡大できます。この柔軟性により、ユーザーは検査を必要とする特徴に適した解像度にズームインまたはズームアウトすることができます。

得られた立体は、個々のスライス、セクション、または立体全体として分析できます。この画像では背景の「ノイズ」が低減されているため、スライスを迅速かつ正確に分析できます。

図2：LGAはんだ境界面

ORS（Object Research Systems）が提供するエクスロンのVoidInspectワークフローソフトウェアは、CADによるパッドの推定位置だけでなく、はんだ接合部の実際の断面に測定領域を定義するプロセスをユーザーに経験させてくれます。そして、しきい値を調整して空隙を定義することができます。このプロセスを1つまたは複数の画像に設定すると、自動的に呼び出すことができるプロセスとして保存できます。一度定義されると、このプロセスは自動的に実行され、許容可能なピンと失敗したピンについてデータを確認できます。あるいは、データをエクスポートして、品質システムのプロセスエンジニアリングチームがより詳細にレビューすることもできます。

図3a：自動パッド検出

-> 図3b：自動空隙検出

-> 図3c：合格/不合格基準付き空隙%リスト

これらのLGAピンやその他のはんだ接合部では、高品質のX線画像とこれらの検査アルゴリズムの組み合わせにより、極めて再現性の高い正確な空隙測定結果が得られることが検証済みです。

両社ともコメットグループの一員であるエクスロンとORSのパートナーシップにより開発されている、これらの高度な検査ツールの今後の学習と共有に期待しています。VoidInspectに関する追加情報については、こちらのリンクをご覧ください。