基板の不良モード

 

基板の不良モードについて

本来、お客様に納められるものは良品100％が当たり前・・・のはずですが、悲しいことに不良品の発生は完全に撲滅できないのが現実です。今回は、皆さんに基板の不良モードについてお話させていただき、コストダウンのつぼで如何にその不良を回避するかを説明したいと思います

1. 基板上の異常現象について
   1. 断線・ショート
      パターンが設計通りに再現されていない状態です。必要な銅がなくなって欠けや断線が発生したり、不要な銅が残って突起やショートが発生する状態です。その他にエッチング前の露光工程でフィルムがずれればランド切れにつながることもあります。ランド切れを防ぐためにアニュアリングが規定されますが、一般的には、穴径+0.2mmであればほとんどのメーカーで製造が可能です。パターン欠損や銅残りの幅・長さ・個数、またランド部分の銅残り・欠損についてはJIS規格で規定されています。なお、今なお基板メーカーを悩ます不良に擬似断線があります。これはエッチングで細ったパターンが製品として使用されるうちに基板製造の段階では辛うじて導通している。
   2. 層構成上の異常

      クレイジング

      機械的なストレスによりガラス繊維が樹脂から剥離する現象です。ミーズリングとともにJIS規格に規定されています。

      ミーズリング

      主に熱ストレスによってガラス繊維が剥離する現象です。

      デラミネーション

      層間剥離の別称で、これが発生した基板は製品には使えません。

      膨れ・ボイド

      積層プレスで異物や気泡が混入して発生する層間剥離の一形態です。

   3. 打痕・剥がれ
      基板同士のこすれ・ぶつかり・落下などによる物理的ストレスによって基板が不良となることがあります。
      この不良防止のために基板メーカーでは、工程間の移動や梱包の方法などに特別の配慮をしています。
2. スルホールメッキの異常現象について
   1. ドリル加工異常
      ドリルビットの疲労、回転数の異常や、ビット折れなどによって穴がしっかり加工されないとスルホールのメッキがきれいに析出せず、スルホール異常を引き起こすことがあります。
   2. メッキ異常
      ドリル加工異常のほか、メッキ液の管理や電流管理の不具合からメッキの析出が不十分となり、導通異常を起こす（スルホール断線）場合があります。また、テンティング工法でランド切れを起こすと、エッチング液が穴内部に侵入して断線を引き起こすことがあります。
   3. クラック
      スルホール穴の入り口のコーナー部分で発生するコーナークラック、スルホールの内壁で発生するバレルクラック、内層銅箔との接合部分のクラックなどメッキ層に割れが発生することを指します。
   4. スミア
      ドリル加工の段階で融けた樹脂が穴の内壁に付着して、スルホールメッキと内層銅箔の電気接続を阻む現象を指します。
3. 基板端面の異常現象について（ハローイング）
   パンチング（金型）で穴や外形を加工した場合、基板端面が刃で破砕されるため端面が白化する現象です。
   厳密には、樹脂とガラスクロス・銅箔が剥離した状態で、パンチング加工の場合は多少の違いはあってもほとんどの場合で発生します。
4. レジストインクの不具合について
   現像不十分が原因でエッジがぼやけてしまうにじみ、現像ずれが原因のずれなどがレジストの不具合です。
   レジスト不良については、工程やフィルム自体に問題がある場合が多いためロットすべてに不具合の影響が及ぶケースがあります。

コストダウンのツボ

プリント配線板の価格は、ICや表示用デバイスと並んで電子部品で相当の割合を占めています。お客様にしてみれば、プリント配線板は常に価格低減の最も重要なアイテムになっていることでしょう。しかし、カスタム性が高い基板の場合、低価格だけで発注することが難しいのも事実です。実装後に不良が発覚した場合は費用もばかになりません。そこで、安物買いのなんとやら・・・にならないよう、メーカーを選別する参考に、以下の数点を提案したいと思います。これらは経験則から私が考えたものです。足りないものやお客様のご都合で他の項目があれば追加してみてください。

1. 工程が集中していること。工程によって複数の会社を経由すると品質の維持・管理が難しくなります。特に多層板の場合は一環製造体制が理想です。
2. 基板の難易度に合った要求品質を規定すること。例えば、電源基板と携帯電話の多層基板を同じスペックで管理しないのと同様に、オーバースペックを極力排除します。具体的には、パターンやランド・外形寸法の公差を図面毎に記載することをお勧めします。
3. 製造現場に出向いて工程の管理項目をチェックすること。材料の保管状況や廃水処理、製造施設の設定内容などを確認してください。
4. メーカーがフライングチェッカーを保有していること。特に多層板や細線パターンの基板については導通検査の実施をお勧めします。
5. 導通検査装置のような全数検査の装置のほかに、穴の断面検査、メッキ厚や導通抵抗・絶縁抵抗・耐熱特性の測定など、自前の検査装置で定期的に検査を実施しているか確認してください。

簡単ではありませんが、何箇所かの工程を見比べればある程度の違いは見えると思います。特に製造ライン周辺が汚かったり、工具や冶具の管理がいい加減だったりすると品質の管理にも悪い影響がでてきます。

ただ、上記のようにいちいちチェックすることができないお客様は私たちにご相談ください。お客様に代わって最良の品質を管理させていただくことができるのも私たちの特長です。