PCB プロセス PCB PCB 検査方法とその紹介

PCB プロセス PCB PCB 検査方法とその紹介

基板メーカーと基板設計者が基板検査方法を解説

このホワイトペーパーでは、プロセス監視が PCB の欠陥を防止し、全体的な品質を向上させることができると説明しています。

検査によって、アセンブリ プロセスに変数が多すぎるかどうかがよくわかります。 製造プロセスで継続的に欠陥ゼロの生産を達成できた後でも、望ましい品質レベルを確保するために、何らかの形式の検査または監視が必要です。 表面実装アセンブリは、多数の個々のアクションを含む一連の非常に複雑なイベントです。 私たちの秘訣は、100% の検査ではなく、バランスの取れた検査と監視戦略を確立することです。 この記事では、検査方法、技術、および手動検査ツールについて説明するとともに、自動検査ツールを確認し、検査結果 (欠陥の量と種類) を使用してプロセスと製品の品質を改善します。

検査は製品中心の活動であり、モニタリングはプロセス中心の活動です。 どちらも品質計画に必要ですが、長期的な目標は、製品検査を減らし、プロセス監視を増やすことです。 製品検査は受動的 (欠陥が発生している) ですが、プロセス監視は能動的 (欠陥は防止できる) です。明らかに、防止は既存の欠陥に対する受動的な対応よりも価値があります。

検査は、修理するのに許容できない製品を見つけようとするため、実際には選別プロセスです。 多数の検査が必ずしも製品の品質を向上または保証するわけではないことは明らかです。 デミングの 14 のポイントの 3 番目は、% 26ldquo; と言った。 % 26rdquo; の大量検査を期待しないでください。 デミング氏は、強力なプロセスは、大量検査ではなく、安定した、再現可能で、統計的に監視されたプロセス目標の確立に焦点を当てるべきであると強調しました。 検査は主観的な作業であり、かなりの訓練を受けても困難な作業です。 多くの場合、検査官のグループに溶接の評価を依頼できますが、いくつかの異なる意見が得られます。

通常、100% 検査ですべての製造上の欠陥を検出できないのは、オペレーターの疲労が原因です。 また、これは高コストで付加価値のない操作です。 より高い製品品質と顧客満足度という望ましい目標を達成することはめったにありません。

数年前、% 26ldquo を使い始めました。 プロセス監視% 26rdquo; 検査官ではなく、この用語が使われているのは、生産現場のイデオロギーを受動的な反応から積極的な予防に変えたいからです。 検査員は通常、組み立てラインの最後に座って製品をチェックします。 理想的な状況では、プロセス監視活動は、製品検査とプロセス監視の間のバランスです。たとえば、正しいプロセス パラメータが使用されていることの確認、機械のパフォーマンスの測定、管理図の作成と分析などです。 プロセス監視は、これらの活動において主導的な役割を果たします。 それらは、機械オペレーターがこれらのタスクを達成するのに役立ちます。 トレーニングは重要な要素です。 プロセス監視者と機械オペレーターは、プロセス標準 (IPC-A-610 など)、プロセス監視の概念、および関連ツール (管理図、パレート図など) を理解する必要があります。 回路基板メーカーのプロセス モニターは、製品の品質とプロセスの監視も向上させます。 製造チームの主要メンバーとして、モニターは、検索と修復の方法ではなく、欠陥の防止方法を奨励します。

オーバーチェックもよくある問題です。 多くの場合、過剰検査は IPC-A-610 プロセス標準の誤った理解によってのみ引き起こされます。 たとえば、コンポーネントを挿入して取り付ける場合、多くの検査員は、プレートの両側に丸脚を完全に溶接し、貫通穴を完全に埋めたいと考えています。 ただし、これは IPC-A-610 では要求されていません。 検査員の注意力や集中力によって検査品質は変動します。 例えば、恐怖（経営陣のプレッシャー）が生産現場の集中力を高め、時間の経過とともに品質が向上する可能性があります。 しかし、大量検査が主な検査方法であると、それでも不良品が発生し、工場から出荷される可能性があります。

避けるべきもう 1 つの用語は、タッチアップです。 この業界では、多くの従業員が、修理溶接は組立プロセスの正常で許容可能な部分であると考えています。 これは非常に残念なことです。 手直しは通常望ましくないと見なされますが、製造組織全体に浸透させる必要がある情報です。 欠陥や手直しを回避可能であり、望ましくないと見なす製造環境を確立することが重要です。

ほとんどの企業にとって、手作業による検査は防御の最前線です。 検査官は、さまざまな拡大ツールを使用して、コンポーネントと溶接をより詳しく表示します。 IPC-A-610 は、検査要素のパッド幅に基づいて、いくつかの基本的な拡大ガイドラインを確立しています。 これらのガイドラインの主な理由は、過度の増幅による過剰な検査を避けるためです。 たとえば、パッド幅が 0.25 ～ 0.50 mm の場合、目的の倍率は 10 倍です。 必要に応じて、20X も参照として使用できます。

すべての検査官にはお気に入りの検査ツールがあります。 メカニックが使用する 3 レンズの折りたたみ式ポケットルーペがあるとよいでしょう。 最大倍率12倍で持ち運びが可能で、近接溶接点に最適です。 おそらく、最も一般的な検査ツールは倍率 10 ～ 40 倍の顕微鏡です。 しかし、顕微鏡の連続使用による疲労は、通常、倍率が IPC-A-610 のガイドラインを超えるため、過剰な検査につながります。 もちろん、欠陥の可能性を注意深く調べる必要がある場合に役立ちます。

一般的な検査には、ズーム レンズ (4 ～ 30 倍) と高精細カラー モニターを備えたビデオ システムが推奨されます。 これらのシステムは使いやすく、さらに重要なことに、顕微鏡よりも疲れにくいです。 高品質のビデオ システムの価格は 2000 ドル未満であり、優れた顕微鏡の価格は 2000 ドル未満です。 ビデオ システムの追加の利点は、複数の人が対象物を見ることができることです。これは、トレーニングや検査官がセカンド オピニオンを必要とする場合に役立ちます。 エドモンド サイエンティフィック (edmundscientifIC.com) には、ハンドヘルド拡大鏡から顕微鏡、ビデオ システムに至るまで、多数の拡大ツールがあります。

要約すると、0 ～ 100% の検査の間でバランスのとれた監視戦略を確立することは課題です。 ここからは重要なチェックポイントである検査機器について説明します

自動化はすばらしいものです。 多くの場合、インスペクタよりも正確で、高速で、効率的です。 ただし、その複雑さによっては、非常に高価になる場合があります。 自動検査装置は、人々の意識を弱め、人々に安全の錯覚を与える可能性があります。

はんだペースト検査。

はんだペースト印刷は複雑なプロセスであり、目的の結果から容易に逸脱します。 プロセスを管理下に置くには、明確に定義され、適切に実施されたプロセス監視戦略が必要です。 少なくともカバレッジ領域と厚さの測定は手動でチェックする必要がありますが、自動カバレッジ、厚さ、および体積測定を使用することをお勧めします。 範囲管理図 (X バー R 管理図) を使用して、結果を記録します。

ハンダペースト検査装置は、シンプルな3倍ルーペから高価な自動オンライン機まであります。 一次ツールは光学系またはレーザーを使用して厚さを測定し、二次ツールはレーザーを使用してカバレッジ、厚さ、および体積を測定します。 どちらのツールもオフラインで使用されます。 第 3 レベルのツールも、カバレッジ エリア、厚さ、およびボリュームを測定しますが、オンラインでインストールされます。 これらのシステムの速度、精度、および再現性は、価格によって異なります。 ツールの価格が高ければ高いほど、パフォーマンスは向上します。

ほとんどの組立ライン、特に高度に混合された生産では、中レベルのパフォーマンスが優先されます。 ワークトップを設置してカバー範囲、厚さ、容積を測定するためのオフライン ツールです。 これらのツールは柔軟性があり、費用は 50000 ドル未満で、通常、必要な量のフィードバックを提供します。 明らかに、自動化ツールははるかに高価です (75,000 ～ 200,000 ドル)。 ただし、オンラインでインストールされるため、より高速で便利です。 大ロット、低混和の組立ラインに最適です。

接着剤を確認してください。

接着剤の散布は、目的の結果から容易に逸脱するもう 1 つの複雑なプロセスです。 はんだペースト印刷と同様に、プロセスを管理下に置くには、明確に定義され、適切に実装されたプロセス監視戦略が必要です。 接着点の直径を手動で確認することをお勧めします。 範囲管理図 (X バー R 管理図) を使用して、結果を記録します。

接着剤滴下サイクルの前後に、ボード上に少なくとも 2 つの分離した接着剤点をドロップして、各点の直径を表すことをお勧めします。 これにより、オペレータは接着サイクル中に接着スポットの品質を比較できます。 これらの点は、接着点の直径を測定するためにも使用できます。 接着点検査ツールは比較的安価で、基本的には携帯型または卓上型の測定顕微鏡があります。 接着剤スポット検査用に特別に設計された自動装置があるかどうかは不明です。 一部の自動光学検査 (AOI) マシンは、このタスクを完了するように調整できますが、過剰に適合している可能性があります。

最初の記事の確認。

会社は通常、組み立てラインから出てくる最初のプレートの詳細な検査を行い、機械の設定を確認します。 この方法は遅く、受動的で不正確です。 複雑なボードには少なくとも 1000 個のコンポーネントが含まれていることがよくありますが、その多くはマークされていません (値、部品番号など)。 これにより、検査が困難になります。 これは、機械の設定 (要素、機械のパラメータなど) を確認するための積極的な方法です。 AOIは1枚目の検査に有効に活用できます。 一部のハードウェアおよびソフトウェア サプライヤは、フィーダー設定確認ソフトウェアも提供しています。

マシン設定の検証を調整することは、プロセス モニターにとって理想的な役割です。プロセス モニターは、チェックリストを使用して生産ライン全体のプロセスをマシン オペレーターに確認させます。 フィーダーの設定を確認することに加えて、プロセス モニターは、既存のツールを使用して最初の 2 つのプレートを慎重にチェックする必要があります。 リフローはんだ付けの後、プロセス モニターは主要コンポーネント (密集したコンポーネント、BGA、極性コンデンサなど) の迅速かつ詳細な検査を実施する必要があります。 同時に、生産ラインはプレートの組み立てを続けます。 ダウンタイムを短縮するには、プロセス モニターがリフロー後の最初の 2 つのプレートをチェックしている間に、生産ラインがリフローの前にプレートを充填する必要があります。 これは危険かもしれませんが、マシンの設定を確認することで自信を得ることができます。

X線検査。 経験に基づくと、X 線は BGA アセンブリに必須ではありません。 ただし、余裕があれば、手元に置いておくと便利なツールです。 CSP アセンブリに推奨されます。 X 線は、溶接の短絡を確認するのに非常に適していますが、溶接の開回路を見つけるのにはあまり効果的ではありません。 低コストのX線装置は見下ろすことしかできず、溶接短絡の検査で十分です。 開回路検査には、検査対象物を傾けることができる X 線装置が適しています。

自動光学検査 (AOI)。 10 年前、光学検査はあらゆる人の品質問題を解決するためのツールとして使用されていました。 その後、組立技術の進歩に追いつかず、この技術は打ち切られました。 過去 5 年間で、望ましい技術として再登場しました。 優れたプロセス監視戦略には、オンライン テスト (ICT)、光学検査、機能テスト、目視検査などの重複するツールを含める必要があります。 これらのプロセスは互いに重なり合って補完し合うため、個別に十分なカバレッジを提供することはできません。

2 次元 (2-D) AOI マシンは、コンポーネントの欠落、ミスアライメント エラー、誤った部品番号、および逆極性をチェックできます。 さらに、三次元 (3-D) マシンは、溶接点の品質を評価できます。 一部のサプライヤは、デスクトップの 2D AOI マシンを 50000 ドル未満の価格で提供しています。 これらのマシンは、製品の初期検査や少量のサンプルの計画に最適です。 高性能のカテゴリでは、2D スタンドアロンまたはオンライン マシンの価格は 75000 ～ 125000 ドルで、3D マシンの価格は 15000 ～ 250000 ドルです。 AOI テクノロジには明るい未来がありますが、処理速度とプログラミング時間は依然として制限要因です。

データ収集は一つのことですが、このデータを使用してパフォーマンスを改善し、欠陥を減らすことが最終的な目標です。 残念ながら、多くの企業は、データを効果的に使用せずに大量のデータを収集しています。 データを確認して分析するのは面倒かもしれません。 この作業は、生産活動を含まず、エンジニアリング pcb 設計者によってのみ実行されることがよくあります。 正確なフィードバックがなければ、制作はやみくもに進みました。 毎週の品質会議は、エンジニアリング設計および製造部門が重要な情報を伝達し、必要な改善を促進するための効果的な方法である可能性があります。 これらの会議では、リーダーは特に短時間 (30 分以内) によく組織されている必要があります。 これらの会議で提示されるデータは、ユーザーフレンドリーで意味のあるものでなければなりません (例: パレート図)。 質問が確認されたら、調査員を直ちに割り当てる必要があります。 成功裏の結論を確実にするために、会議のリーダーは正確な記録を作成しなければなりません。 終了とは、根本原因と是正措置を意味します。