検査では、基板が設計どおりに製造されたかを確認します。テストでは、基板が求められる動作をするかを確認します。両者は異なる問いであり、異なる方法で答えを出します。一方に合格しても、もう一方に不合格になることがあります。本記事では、各方法について、検出できる内容と検出できない内容を説明します。
検査
はんだペースト検査 (SPI)
ペーストが印刷され、部品が実装される前に、3D スキャナがすべてのパッドについてペーストの体積、高さ、位置を測定します。はんだ付け不良の多くは印刷不良から始まるため、ここで検出できれば手直しは容易です。基板を拭いて、再度印刷します。ペーストの過多、過少、位置ずれを検出します。部品は検査対象ではありません。
自動光学検査 (AOI)
カメラが基板を撮影し、ソフトウェアが画像を基準画像と比較します。実装後は、部品の欠落、位置ずれ、回転ずれ、誤った部品を検出します。リフロー後は、はんだブリッジ、リード浮き、多くのはんだ接合不良を検出します。処理は速く、すべての基板に適用できます。
検出できないのは、隠れた部分すべてです。BGA の下、QFN の中央パッドの下、シールドの下にある接合部は見えません。抵抗器の値が間違っていても、外観が正しい部品と同じであれば、判別できません。ただし、マーキングを読み取る場合は除きます。プログラムの誤りや内部の不具合も検出できません。当工場では、すべての基板が SPI と AOI を通過します。
X線検査
X線画像では、部品を通してその下の接合部を確認できます。BGA、隠れたパッドを持つ QFN、その他接続部が隠れたパッケージの検査に用います。ブリッジ、ボールのオープン、ボールの欠落、ボイド（はんだ中の気泡）を検出します。ボイドの判定は、IPC-A-610 にあるような基準に基づいて行います。基準はお客様が指定できます。X線検査は AOI より時間がかかるため、初品、バッチからの抜き取り品、または設計が重要である場合の全数基板に用います。接合部の形状は示しますが、電気的な動作は示しません。
目視検査と顕微鏡検査
拡大鏡または顕微鏡を用いて、自動システムでは確認できない項目を人が確認します。マーキングのない部品の極性、損傷、清浄度、リードのトリミングです。IPC-A-610 は、実装済み基板の合格基準を定めた規格です。要求水準に応じてクラスが分かれており、多くの契約で指定されます。
初品検査
ロットの最初の基板を製造し、残りを製造する前に、部品表 (BOM) と図面と照合して確認します。極性、位置、接合部、設定を確認します。フィーダ内の誤った部品など、系統的な誤りに対する低コストの予防策です。
テスト
フライングプローブテスト
移動するプローブが完成した基板のテストポイントとパッドに 1 対ずつ接触し、抵抗、静電容量、ダイオード特性を測定し、短絡と開放を確認します。治具は不要なため、試作品や小ロットに適しています。処理は遅く、プローブが到達できる範囲だけをテストします。同じ方法は、生基板の導通確認にも用います。
インサーキットテスト (ICT)
多数のスプリングピンを備えた治具（ベッドオブネイル）が基板のテストポイントに押し当てられます。テスターが各部品を実装された状態で測定し、各部品の有無、値の正しさ、はんだ付けの状態を確認します。処理は速く、製造上の不具合を正確に検出するため、大ロットに適しています。治具の製作には費用と時間がかかります。基板には、アクセス可能なテストポイントが必要です。測定したいネットごとに、パッドまたはビアが必要です。
図は、基板をプローブで検査する 2 つの方法を示します。移動するプローブを用いる方法と、ピンを備えた治具を用いる方法です。図は生基板で描かれています。実装済み基板でも、動作は同じです。
- プローブ先端がパッドに接触します。
- プローブアームが点から点へ移動します。
- スプリングピンがすべてのテストポイントに同時に接触します。
- 治具プレートがピンを保持します。
バウンダリスキャン
JTAG バウンダリスキャン規格（IEEE 1149.1）に対応した部品では、数本のピンを通して部品間の接続をテストできます。プローブは不要です。プローブが到達できない BGA の下の開放と短絡を検出します。設計にこれらの部品が必要です。
機能テスト (FCT)
基板に電源を投入し、実際の使用状態で動作させます。入力を与え、出力を測定し、ファームウェアを実行し、インターフェースを動作させ、負荷をかけます。これにより回路全体をテストします。部品レベルのテストでは検出できない内容も含まれます。部品のマーキング範囲内に収まるフィードバック回路の誤った値、ファームウェアの不具合、許容範囲を外れたアナログ回路などです。
機能テストは、お客様のテストです。工場は、基板が何をすべきかを知りません。実施するには、以下をご用意ください。
- 手順。何を接続するか、何を与えるか、何を読み取るか、何をもって合格とするかを示します。
- ファームウェアまたはテスト用ファームウェア。
- 治具、または治具を製作するための詳細情報（またはケーブルを接続する方法）。
- 合格と不合格の限度値。
その後、工場が治具を製作し、すべての基板でテストを実行できます。ICT、機能テスト、プログラミングは、当工場のサービスに含まれます。
バーンイン
基板に電源を投入し、多くの場合は加温した状態で、数時間から数日間動作させます。初期不良が工場で現れ、お客様のもとでは現れないようにするためです。潜在的な欠陥を持つ部品や、ストレスで不具合になる限界的な接合部を検出します。時間と設備が必要です。通常は、抜き取り品や要求の厳しい用途の基板に適用します。当工場では、抜き取り品に対して、室温と高温でバーンインを実行します。
各方法が検出する内容
| 方法 | 検出する内容 | 検出できない内容 |
|---|---|---|
| SPI | ペーストの量と位置の誤り | 印刷後のすべて |
| AOI | 部品の欠落、位置ずれ、回転ずれ、目視できるはんだ不良 | 隠れた接合部、誤った値、回路の不具合 |
| X線 | 隠れた接合部の不良、ボイド | 電気的な動作 |
| フライングプローブ | 到達可能な箇所での開放、短絡、誤った値 | 隠れたネット、回路の機能 |
| ICT | 部品レベルでの製造上の不具合 | 回路全体が動作するかどうか |
| 機能テスト | テスト条件で基板が役割を果たすかどうか | テストしていない条件での不具合 |
| バーンイン | 初期不良 | 後になって現れる不具合 |
これら 3 つの方法を並べて示すと、各方法が何を見て、何を見ないかが分かります。
- 光学: カメラは表面を見ます。部品の下の接合部は隠れています。
- X線: ビームが部品を透過するため、隠れた接合部とボイドが見えます。
- プローブ: 針がテストポイントに接触し、到達した箇所を測定します。
選び方
- 試作: AOI と、最初の基板に対するお客様ご自身のベンチテストで十分なことが多くあります。設計上の誤りを探す作業であり、工場のテストでは検出できません。
- 小ロット生産: 簡易治具を用いた機能テストと、BGA に対する X 線検査を追加します。
- 量産: SPI、AOI、ICT または機能テストを用い、抜き取りで X 線検査を行います。
- 重要度の高い製品、または修理が困難な製品: バーンイン、より厳しい検査クラス、基板ごとの記録を追加します。
必要な合格基準クラス（例：IPC-A-610 クラス 2 または 3）を注文で指定してください。
こちらで注文する場合の表示
当工場では、すべての基板に対して SPI と AOI を実行し、初品検査を行い、ICT、機能テスト、プログラミング、バーンインを提供します。現在有効なテストと検査のオプションは、製造能力ページ に記載しています。アップロード時の 25 件のチェックは別のものです。お支払いの前にファイルを確認するもので、実装済み基板を確認するものではありません。チェックでは、ファイルが完全で一貫しており、製造可能であることを示せます。回路が動作するかどうかは示せません。それを示せるのは、お客様の手順を用いたテストだけであり、手順の指定はお客様の責任です。エンジニアがすべての注文を確認します。基板の実装方法 もご覧ください。