プリント基板の品質検査-HBMのひずみゲージによる検査で正確に判定

自動車、トラック、スマートフォンなどの電子部品のプリント基板は、移動中に多くの試練に耐えなければなりません。ちょっとしたひび割れでも電子システム全体が機能しなくなります。このようなことが起こらないように、メーカーではプリント基板の機械的安定性を検査します。HBMのひずみゲージを用いると正確な結果が得られます。

HBMプロダクトマネージャーのChristof Salcher:「ひずみ量は、プリント基板の応力負荷を確実に予測できる唯一のパラメータです」

車は石畳の舗装道路を走り、トラックはでこぼこの工事現場を動き回ります。夏には高温に、冬には氷点下の寒さにさらされます。こうした条件のすべてが、プリント基板を始めとする製品中の各部品に高い要求をつきつけてくるのです。プリント基板は電子モジュールに不可欠な要素です。振動と熱変形によって基板とその上の部品との間に小さなひび割れが生じ、故障の原因となることがあります。そのため、設計者は試作品開発の段階で、機械的負荷の影響を正確に計測します。そうすることで、プリント基板は負荷限界にいたるまで正常に機能し、製造工程でも破損しないことが保証されるのです。

機械的負荷の計測が有効なのは、何も車やトラックだけではありません。列車やノートパソコンも常に振動にさらされています。「基本的には、プリント基板とその上の部品との結合部すべてに破損やひび割れのリスクがあります」と、HBM製品マネージャーのChristof Salcherは説明します。例えば、自動車の電子機器が小さなひび割れが原因で機能しなくなると、多くのコストが発生する可能性があります。メーカーは供給業者に対してプリント基板の機械的安定性の証明を要求するようになってきています。「ひずみ量は、プリント基板の応力負荷を確実に予測できる唯一のパラメータであり、ひずみゲージをプリント基板の上に直接貼り付けて計測することができます」と、Salcherは続けます。

無鉛化で傷つきやすく

プリント基板上のストレインゲージ

しかし、これらの検査に対する要件はますます厳しくなってきています。その要因の1つに、はんだ付けの無鉛化が挙げられます。欧州連合の指令(RoHS指令:特定有害物質使用制限指令)では、電気電子機器への特定有害物質の使用を禁じています。鉛はその対象物質の1つです。以前は基板と部品の接合部のはんだ付けに鉛が頻繁に使用されていました。無鉛化によって、機器は機械的影響を受けやすくなり、壊れやすくなります。検査を厳しくしているもう1つの要因は、ボール・グリッド・アレイ(BGA)のような小型化されたモジュールの使用が増えてきたことです。BGAは、従来の表面実装型デバイス(SMD)よりも接合部が多くなっています。しかし、SMDと基板のはんだ接合部と比較した場合、BGAの接合部の方が柔軟性に欠けるため、プリント基板に作用する機械的ストレスより強くかかることになります

さまざまな基準

HBMプロジェクトエンジニアのBernd Wolf: 「新製品の製造では、実際の製造環境で計測を行う必要があります」

これらの新しい要求を満たすため、ひずみゲージによる計測に対して、例えばIPC/JEDECのようなさまざまな基準が設けられています。この中には、計測を行う場所、方法、手段などに関する規定が含まれています。自社の経験に基づいて独自の検査手順を開発している会社も数多くあります。使用段階での負荷や製造工程での要因を考慮する必要があります。「そのため、特に新製品の製造では、すべての工程で実際の製造環境での計測を行う必要があります。「ひずみの計測は、部品が壊れる危険のあるところで実施します」と、HBMプロジェクト技師のBernd Wolfは説明します。

HBMではこうした用途を満たすため、ひずみゲージ、DAQ(データ収集システム)QuantumX MX1615、ならびにデータ収集・解析ソフトウェアcatman®APからなる完全な計測チェーンを提供します。計測作業やその制約が多岐にわたると、様々な種類のひずみゲージの使用が必要になります。HBMではこの目的を満たす幅広い製品をご用意しています。例えば、RY型ロゼットには、さまざまな形状、大きさ、公称(定格)抵抗値に対応できるように3つの計測グリッドを設定しています。温度応答の調整については、スチールやアルミニウム、さらにお客様のカスタム仕様にも対応します。

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