LGAのX線検査とは？確認できる不良・装置に求められる特徴

LGA（Land Grid Array）とは

LGAは、端子が格子状に配置された部品パッケージです。基板に実装すると、接合部が部品の下側に位置します。

部品の周囲から接合部を直接見られない場合、外観検査だけでは十分な確認ができません。試作時の評価や不良解析、量産時の品質確認では、X線によって内部の状態を確認する必要があります。

X線で内部を確認できる仕組み

X線検査では、対象物を通過したX線の量の違いを画像の濃淡として表示します。はんだ、銅配線、樹脂、空隙ではX線の通り方が異なるため、外観からは見えない接合部や内部構造を観察できます。

LGAでは、接合部に異常がないか、はんだの状態に偏りがないか、周辺部品や配線と重なって判定しにくくなっていないかを確認するために利用されます。

未接合・接合不良

接合部に十分なはんだ接続が形成されていない状態は、未接合や接合不良として扱われます。部品下の接合部は外観から確認しにくいため、X線画像が判断材料になります。

ただし、画像だけで直ちに合否を決めるのではなく、良品画像と比較しながら、自社の許容基準に沿って評価することが必要です。

はんだブリッジ・ショート

隣接する接合部がはんだでつながるブリッジは、短絡につながるおそれがある不良です。LGAのように接合部が隠れる構造では、外観ではなくX線画像で状態を確認する場面があります。

特にピッチが細かい部品では、接合部同士が十分に分離して見えるかを確認しておくことが大切です。

ボイド・はんだ量の偏り

ボイドは、はんだ接合部に生じる空隙です。X線画像では、周囲との濃淡の違いとして確認できることがあります。

一方で、LGAのリードや周辺構造が重なると、画像が不鮮明になり、ボイドの有無や大きさを判断しにくくなることもあります。はんだ量の偏りまで評価対象に含める場合は、実際の基板で撮影し、必要な差が見分けられるかを確認しましょう。

接合部の大きさに合う解像度と焦点サイズ

細かな接合部を観察するには、画像の解像度だけでなく、焦点サイズも確認します。高倍率で観察する場合、焦点が大きいと輪郭がぼやけ、微細な差を見分けにくくなることがあります。

倍率の数値だけを比べるのではなく、LGAの接合部をどこまで区別したいのかを決めたうえで評価することが重要です。

基板・部品構成に合う透過力

X線の透過性は、基板の厚み、銅箔や金属部品の重なり、部品の構造によって変わります。透過力が不足すると内部が見えにくくなり、反対に条件が合わなければ接合部の差を十分に捉えられません。

候補機を比較する際は、実際に検査する基板を使って、必要な箇所が見える条件を確認しましょう。

重なりを見分ける観察方式

単一方向から撮影する2D画像では、複数の構造が重なって見えることがあります。LGAの接合部だけでなく、基板の裏面部品や周辺配線が画像に影響する場合もあります。

重なりが多い基板では、斜め観察やCTなど、2D以外の観察方法も比較できる装置を候補に入れると判断しやすくなります。

ワークサイズとステージ可動範囲

確認するのはLGAだけではありません。基板全体の大きさ、治具を含めた高さ、観察したい位置まで移動できるかも確認が必要です。

基板を無理なくセットできるか、目的のLGAまで移動できるか、複数箇所を連続して確認できるかを、導入前に確認しておきましょう。

画像処理・自動判定・トレーサビリティ機能

量産工程で使う場合は、画像を撮るだけでは不十分です。判定結果をどのように残すか、誰が判定するか、製造番号やロット情報とどう結び付けるかまで整理する必要があります。

良品画像との比較、自動判定、画像保存、履歴管理など、必要な機能は現場の運用によって異なります。必要な情報を先に洗い出してから、装置の仕様を確認するとよいでしょう。

安全機構・保守体制・将来の運用負荷

導入後には、日常点検、撮影条件の管理、画像の見直し、故障時の対応が必要になります。安全機構の内容、保守の範囲、操作教育、問い合わせ先まで、見積もり段階で確認しておくと、導入後の行き違いを減らせます。

2D透過観察

2D透過観察は、もっとも基本的な方式です。短時間で確認しやすく、試作評価や抜き取り検査でも使いやすい方法です。

一方で、複数の部品や配線が重なる基板では、どの構造が画像に影響しているのかを判断しにくい場合があります。

斜め観察

斜め観察では、撮影方向を変えることで、部品や配線の重なり方を変えて確認します。2D画像だけでは接合部の状態を判断しにくい場合に、追加の確認方法として有効です。

ただし、対応する撮影方向や見え方は、装置と対象物によって異なります。導入候補の装置で、自社のLGA基板を撮影して確認しましょう。

CT

CTは、複数方向から取得した画像をもとに、断面や3D情報を確認する方式です。重なりの影響が大きい場合や、奥行き方向の状態まで確認したい場合に検討します。

すべてのLGA検査でCTが必要になるわけではありません。2Dや斜め観察で判定できるかを確認し、それでも判断が難しい場合に比較対象へ加える考え方が現実的です。

インラインとオフライン

量産ラインで全数検査や工程中の異常検知を行いたい場合は、インライン自動検査が候補になります。一方、試作評価、抜き取り検査、不良解析が中心であれば、オフライン検査のほうが運用に合う場合があります。

装置の方式を決める前に、検査数量、必要な判定時間、検査を行う工程を整理しておきましょう。