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プリント基板の信頼性評価について

ガス瞬間湯沸し器の事故では、制御基板のはんだ割れ(クラック)により動作不良が発生したケースがありました。プリント基板の経年劣化は避けられないため、製品の寿命を推定したり、不具合のデータを集めてものづくりに生かす作業は非常に重要です。そのため、信頼性評価の方法は、JISやMIL規格などで取り決めがされています。湯沸し器の事故では、クラックが発生した基板を交換せず、不具合部分を手直ししたケースがあったという記事をみましたが、私の感覚ではにわかに信じることができません。


No 評価内容
1  断面検査 T/H  メッキ厚さ・スミア・
 クラックなど
表面  パターンメッキ厚さ
 ライン/スペースの再現性
 レジストインク    など
2  端子メッキ厚さ Au  メッキ厚さ
Ni  メッキ厚さ
3  半田耐熱性 半田温度・試験時間・回数
(フロー・リフロー)
 試験後、写真判定
4  半田付け性 半田温度・試験時間・回数
(フロー・リフロー)
 試験後、写真判定
5  絶縁性 測定電圧(DC V)
測定時間
 
6  レジスト・シルクインクの密着性 ピール強度試験
7  パターンの密着性 ピール強度試験
7  端子メッキの密着性 ピール強度試験
9  スルホールの導通抵抗 単一穴  
シリーズ穴  
10  ホットオイル・ディップ オイル温度・ディップ時間(秒)
冷却液温度・ディップ時間(秒)
インターバル(移送時間)
11  対環境試験 熱衝撃・耐熱特性  MIL規格・JIS規格

私が今まで学んできた内容を元に、【表1】に品質評価項目をまとめてみました。試験条件の詳細についてはそれぞれの規格を参照してください。これらの個別の試験項目から、製品に最も適した評価条件を確立して、製品を品質管理することが重要ではないかと考えます。必ずしも個別の試験に普遍的な条件があるとは限りません。また、これらの試験は鉛フリー実装に関する試験項目とは完全には一致しないのでご留意願います。重要なことは、製品の品質や寿命に関しては試験・評価まで実施することが必要、ということです。

最近、人命に関わる事故の裏に、品質管理上の問題が隠れているように思われます。わが国では、経済の高度成長には、「ものづくり」に関して、海外の競争相手に打ち勝つために、製品の品質をとことんまで追求する文化が培われてきました。先輩たちの不断の努力が、日本製品の信頼性を積み上げてきたのです。しかし、海外製品の品質が向上し、さらに90年代の景気低迷の間に品質から価格偏重の流れが一般的になってしまいました。しかし、自動車に代表されるように、高い品質こそが日本製品の存在価値そのものではないかと考えます。

鉛フリー実装の導入に際して、基板の信頼性評価試験の項目とそれらの判断基準についてご質問をいただきますが、品質の管理責任は製品を製造するメーカーにあると考えます。そのため、実装品質の信頼性評価はセットメーカーの責任となります。製品が使われる環境により、試験項目と判定基準に相違があることは明らかです。例えば、自動車のエンジンルームと、空調の利いた環境に使われる製品で、同じ試験を実施する必要はありません。そのため、メーカー各社では、商品が使われる環境に即した試験項目を確立しておられることでしょう。ただ、諸々の試験をすべて網羅しようとすると莫大な費用と長い時間がかかります。そのため、当社では、まず温度サイクル試験、次に、PCT試験や高温高湿試験を実施することをお勧めしています。それぞれの試験の後に、部品と基板の接合強度を測定し、または接合部分の断面を観察すれば、最低限のデータは得られると考えます。これらのデータを元に試行錯誤を繰り返す過程を経て、実装品質の向上を図ることが可能になると考えます。鉛フリー化で環境への取り組みと高い品質を両立することで、日本製品が改めて世界の中で評価されるよいきっかけになればよいと考えます。