米国内の多くの電子機器製造工場を訪問し、お客様とお話しする中で、気泡（ボイド）の正確な測定能力に対する不満の声を多く耳にしてきました。微細化するピッチ、複雑な部品や実装により、高密度な両面基板の欠陥検出ができないというご指摘です。マイクロチップの小型化が進む一般動向の一方で、私たちが協業する多くのメーカーでは、依然として非常に大型のPCBが製造されています。製品が最高性能に向けて最適化され続ける中、多くのEMSプロバイダは、製品の曖昧で低品質な画像しか得られない旧式の設備の使用を余儀なくされています。このため、製品が検査を通過せず、医療機器、通信、航空宇宙、自動車分野などの過酷な最終用途に製品を組み込む最終顧客の要求を満たせなくなっています。規模の大小を問わず、電子機器メーカーは、製品品質を検証できなければ、性能の低い製品を製造してしまうリスクを抱えています。

電子機器には、「隠れた」あるいは「底面端子型」のはんだ接合部を持つ部品がいくつか存在します。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・パッケージ）、IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のはんだ接合部がこれに該当します。形状は様々ですが、いずれも、はんだボイドや、非濡れ、ヒップ（ヘッド・イン・ピロー）、オープニング、ショートといった不具合が発生しやすい傾向があります。

抵抗器、コンデンサ、QFP（クアッド・フラット・パッケージ）などのSMT部品のはんだ接合部は、AOI（外観検査装置）で検査が可能です。しかし、「隠れた」部品の場合、はんだ接合部が部品と基板の間に直接位置し、厚さがわずか数ミクロンであるため、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と重なると、画像が遮蔽され、作業員はんだ接合部を明確に判別することができなくなります。

図1：LGAパッド（画像中央下の大型の長方形形状）

こうした市場のニーズに応えるため、従来よりも重要な接合部における正確なボイド測定を実現する、改良された手法と解析ツールをいくつか以下に紹介します。

まず、コンピュータ断層ラミノグラフィ（CL）は、部品の単層または複数層（通常は基板と部品の接合部）の仮想的な断面を提供する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、ビームの照射軸と同じ軸のまわりにオブジェクト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に極めて近づけることが可能になります。PCBのサイズに応じて、オブジェクトをPCBから切り離すことなく、CTで同じスキャンを行う場合よりも小さな領域を高解像度に拡大できます。この柔軟性により、ユーザーは検査が必要な機能に合わせて適切な解像度に拡大または縮小できます。

得られたボリュームは、個別のスライス、断面、またはボリューム全体として解析できます。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解析できます。

図2：LGAのはんだ接合面

当社のソフトウェアアシスト型ボイド検査ソフトウェア「ProInsight Void Inspect CL」（Dragonflyを搭載）を使用すると、CADで予測されたパッド位置だけでなく、はんだ接合部の実際の断面における測定領域の定義プロセスがガイドされます。次に、閾値を調整してボイドを定義します。1つ以上の画像でこのプロセスを設定すると、プロセスとして保存し、自動的に呼び出すことができます。定義されたプロセスは自動で実行され、合格および不合格のピンのデータをレビューできます。あるいは、データをエクスポートして、プロセスエンジニアリングチームが品質システムでより詳細にレビューすることも可能です。

図3a：自動パッド検出

-> 図3b：自動ボイド検出

-> 図3c：合否基準付きボイド％のリスト

LGAピンやその他のはんだ接合部において、高品質な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、極めて再現性と精度の高いボイド測定結果が得られることが実証されています。

Cometグループの企業であるComet YxlonとDragonfly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について、今後さらに学び、情報を共有していく所存です。ProInsights Void Inspect CLの詳細については、こちらのリンクをご覧ください。