基板リワークで実施する検査について

基板リワークを行った後は、外観だけでなく、はんだ接合部の状態まで確認する検査が重要です。特にBGAやCSPのように接合部が部品の下に隠れるパッケージでは、目視や顕微鏡だけでは不良を確認しにくいため、X線検査やプリズム検査を活用します。

ここでは、BGA検査で確認すべきポイント、BGA X線検査や基板X線検査で見つけられる不良、リワーク装置のヒーター条件と検査結果の関係について解説します。

BGA検査とは？リワーク後に確認すべきポイント

BGA検査とは、BGA部品のはんだ接合状態を確認する検査です。BGAは部品の下面にはんだボールが配置される構造のため、実装後は接合部を外観から確認しにくいという特徴があります。

そのため、BGAリワークを行った後は、はんだボールのショート、未接合、位置ずれ、ボール欠落、ボイドなどを確認することが重要です。これらの不良を見落とすと、導通不良やショート、製品使用中の断続的な不具合につながる可能性があります。

特にBGAリワークでは、部品の取り外しや再実装の際に熱や位置合わせの影響を受けるため、作業後の検査が品質を左右します。外観検査だけで判断せず、必要に応じてX線検査やプリズム検査、導通検査などを組み合わせることが大切です。

X線検査

X線検査は、基板内部や部品下面にあるはんだ接合部を非破壊で確認する検査です。BGA、CSP、QFN、LGAなど、接合部が外観から見えにくい部品の検査に活用されます。

特にBGA X線検査では、はんだボールのショート、位置ずれ、ボール欠落、ボイド、未接合などを確認できるため、リワーク後の品質確認に役立ちます。

X線検査を行う目的

X線検査は、目では確認できないような問題を調べるために取り入れます。BGAやCSPのように部品の下に接合部が隠れるパッケージでは、外観検査だけで接合状態を判断することが難しいためです。

基板X線検査では、BGAやCSPだけでなく、QFN、LGA、コネクタ、スルーホールなど、さまざまな部品や箇所の状態を確認できます。特に高密度実装基板や多層基板では、不良箇所を目視で特定しにくいケースがあるため、X線検査を活用することで不良の見落としを抑えやすくなります。

検査対象	X線検査で確認できること
BGA	はんだボールのショート、位置ずれ、欠落、ボイド、未接合など
CSP	接合部の位置ずれ、はんだ量のばらつき、ボイド、ブリッジなど
QFN・LGA	電極部のショート、実装位置のズレ、中央パッドの接合状態など
コネクタ	リード部のショート、実装位置のズレ、はんだ接合状態など
スルーホール	はんだ充填状態、ボイド、接合不良など

BGA X線検査で確認できる主な不良

BGA X線検査では、外観から確認できないはんだ接合部の状態を確認できます。代表的な不良には、はんだボール同士がつながるブリッジ、ボールの欠落、位置ずれ、ボイド、はんだ量のばらつき、未接合などがあります。

これらの不良は、導通不良やショート、製品使用中の不安定な動作につながる可能性があります。特にリワーク後は、取り外し・再実装時の加熱条件やアライメントの影響を受けるため、BGA X線検査による確認が重要です。

また、X線画像だけで不良原因をすべて判断できるわけではありません。必要に応じて、外観検査、導通検査、断面観察などと組み合わせて確認することが大切です。

基板X線検査で確認できる部品・箇所

基板X線検査は、プリント基板に実装された部品の内部状態や、外観から見えにくいはんだ接合部を確認するための検査です。BGAやCSPのように接合部が部品の下に隠れるパッケージのほか、QFN、LGA、コネクタ、スルーホールなどの確認にも活用されます。

特に高密度実装基板や多層基板では、目視や顕微鏡だけでは不良箇所を特定しにくい場合があります。X線検査を行うことで、リワーク後の接合状態を確認し、不良の見落としや再発リスクを抑えることにつながります。

検査機器の種類

基板リワークの検査で使われるX線機器にはいくつかの種類があります。

例えば、株式会社アイビットの「オフラインX線自動検査装置　FX-300tRX」です。幾何学倍率は1,000倍であり、X線の出力は90kV、X線焦点径は5μ、15μ（切替）です。コンパクトなタイプのX線観察装置でもあります。

それから、SOFTEXの「WORK-LEADER」が使われることもあります。SOFTEX製マイクロフォーカスを搭載しているマシンで、高いコストパフォーマンスが期待できるのも特徴です。また、シャープでクリアな映像を目指しました。

X線検査とリワーク装置のヒーター条件の関係

BGAやCSPのリワークでは、上部ヒーターや下部ヒーターによって部品と基板を加熱し、はんだを溶融させます。このとき、ヒーターの出力や加熱時間、予熱条件が適切でないと、はんだが十分に溶けない、部品や基板に熱ストレスがかかる、ボイドが発生するなどの不良につながる可能性があります。

X線検査では、リワーク後のはんだ接合部を確認することで、加熱不足や加熱ムラが疑われる不良を発見できる場合があります。検査でボイドや未接合、位置ずれなどが確認された場合は、リワーク装置のヒーター条件や温度プロファイルを見直すことが重要です。

特にBGAリワークでは、上部ヒーターだけでなく下部ヒーターによる基板全体の予熱も品質に関わります。急激な温度変化や局所的な過熱を避け、部品や基板に適した加熱条件を設定することで、リワーク後の不良リスクを抑えやすくなります。

プリズム検査

プリズム検査とは、プリズムスコープを用いた検査のことです。X線検査では確認しにくい角度や、部品の側面・隙間などを観察する際に活用されます。

プリズム検査を行う目的

X線は詳細な検査が可能ではありますが、すべての検査ができるものではありません。そこで、X線を用いた検査では不十分な場合や、X線検査が適さない場合に使用されるのがプリズム検査です。

例えば、はんだボールによって接続されているBGA・CSPを調べたり、顕微鏡では確認が難しいものをチェックしたりする際に使用されます。X線検査とプリズム検査を組み合わせて行うことにより、高い品質保持につなげることが可能です。

BGAについては、はんだボール部にショートがないか、BGAボールと基板パッドはズレていないか、はんだボールにはバラつきがないかなどを調べます。

QFN、LGAでは、電極部にショートがないか、実装位置はズレていないかなどを調べる際に活用可能です。コネクタについては、プリズム検査を行うことにより、はんだショートがないか、実装位置はズレていないかなどを調べられます。

検査機器の種類

プリズム検査で使われる機器として、例えばマイクロ・スクェア株式会社の「BGAスコープ MS-1000A」が挙げられます。パソコンのモニター画面で拡大観察できるため、小さな問題点を見つけるのにも役立つでしょう。

カメラは200万画素CMOSで、20型モニター上では110倍までの倍率となっています。基板とBGAボールとの接合状態を確認したり、BGAボールの変形を確認したりするのにも役立つ機器です。

また、コンデンサーなどの実装部品の接合確認や、スルーホールの側面検査などにも活用されています。

X線検査とプリズム検査の違い

X線検査とプリズム検査は、どちらか一方だけを使えば十分というものではありません。X線検査は、BGAやCSPのように部品の下に隠れたはんだ接合部の確認に向いています。一方、プリズム検査は、部品の側面や隙間から接合状態を確認したい場合に役立ちます。

検査方法	得意なこと	注意点
X線検査	BGAやCSPなど、外から見えない接合部の確認	画像の読み取りに知識が必要
プリズム検査	部品側面や隙間からの観察	観察できる範囲に限りがある
外観・顕微鏡検査	表面状態や目視できる不良の確認	BGA下面などは確認しにくい
導通検査	電気的につながっているかの確認	不良箇所の詳細な状態までは判断しにくい場合がある

検査対象や不良の種類によって適した方法は異なります。リワーク後の品質確認では、X線検査、プリズム検査、外観検査、導通検査などを組み合わせることが重要です。

基板リワークで実施する検査まとめ

基板リワークで品質を高めるためには、詳細な検査を行うことが欠かせません。特にBGAやCSPのように接合部が見えにくい部品では、BGA検査や基板X線検査を行い、はんだ接合部の状態を確認することが重要です。

X線検査では、ボイド、ショート、位置ずれ、未接合、ボール欠落などを確認できます。一方、プリズム検査では、部品の側面や隙間から接合状態を観察できます。それぞれ得意としている検査内容が異なるため、必要に応じて使い分けていくことが重要といえます。

また、検査で不良が見つかった場合は、リワーク作業そのものだけでなく、ヒーター条件や温度プロファイル、基板固定、アライメントなども見直す必要があります。検査結果を次のリワーク条件に反映することで、品質の安定化につながります。

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