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BGA実装基板検査の最新動向
フライングプローブテスタと
JTAGテストのハイブリッド検査

BGA（Ball Grid Array）部品は、民生品から産業機器、近年では車載機器まで、あらゆる電子機器に使用されるようになった。一方でBGA部品が実装された基板（以下、BGA実装基板と呼ぶ）を確実に検査する方法は確立されておりません。 これはどのような検査手法にもメリットとデメリットが存在し、1つの検査手法のみで完全なテストを行うことはできないためです。 したがって現在、多くの企業でBGA実装基板の検査が課題となっている。今回はそれに対する1つの解として、フライングプローブテスタとJTAGバウンダリスキャンを組み合わせたハイブリッド検査についての最新の技術動向を紹介します。

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JTAGテストを活用した
「 ムリ・ムラ・ムダ」のない実装基板検査

BGAパッケージ部品が実装された高密度実装基板において、実装不良によるトラブルが増えています。不良品の市場流出を防ぎ、不良発生率を抑える的確なフィードバックを行うための検査方法を確立することが重要になります。 各検査機のテスト範囲の違いを把握し、JTAGバウンダリスキャンテスト（JTAGテスト）を活用した「実装基板検査のムリ、ムラ、ムダ」を削減する方法を紹介します。 また、どのようにテスト戦略を考えるべきか、海外と比べて遅れているテスト容易化設計 DFT（Design For Testability）の考え方を解説します。

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ゼロからわかる！ JTAGバウンダリスキャン入門

狭ピッチBGA部品が市場に広がり、0.8mmピッチのBGAパッケージでは製造不良が発生しなかった企業が、0.5mmおよび0.4mmピッチを使うようになり実装不良が急増しています。自動車メーカーが発表した情報では、0.8mmピッチから0.4mmピッチになると、はんだ量が12.5 ％になってしまうということです。このことからも、実装の難易度が劇的に高くなり、基板表面の汚れや異物、基板のひずみの影響を受けやすいことが分かります。 最近、設計部門、製造部門、品質保証部門、保守部門など、あらゆる部門からBGA実装基板のテストと故障解析の方法について相談を受けることが増えております。 JTAGテスト（バウンダリスキャンテスト）は、高密度実装基板のテストに使われるようになってきているが、具体的にどのような検査手法であるか知らない方が多いです。 そこで、今回はIEEE1149.1スタンダードのバウンダリスキャンについて、初心者の方にも分かりやすく仕組みを解説します。

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製品のライフサイクル全体にコスト削減をもたらすJTAGテストの活用方法

IEEE Std1149.1バウンダリスキャンおよび関連規格に基づくJTAGテスト（ジェイタグテスト）は、現在の複雑なプリント基板のアセンブリにおける困難なテスト課題を解決する ために、電子機器製造業界で広く使用されるようになりました。 高密度実装基板では従来の試験方法の効率を大きく低下させましたが、バウンダリスキャンテストが検査対象の基板へのアクセスの問題を克服したことにより、21 世紀の卓越した実装テスト手法の１つになりりました。この成⻑は、JTAGテスト専用ソフトウエアの改善と、JTAGテストツールプロバイダによる機能拡張によってさらに促進されています。 今回は、JTAG Technologies社のJTAGテスト統合ソフトウエア「JTAG ProVision」を用いて、バウンダリスキャンとバウンダリスキャンの派生的な使用方法により、製造テスト だけではなく、製品のライフサイクル全体にメリットをもたらすことができる活用例を紹介します。

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実態調査から考える BGA基板の５つのテスト戦略

初めてオンラインで2021年2月4日に開催された、エレクトロニクス実装学会 検査技術委員会の公開研究会の研究結果の発表より、2020年に実施した『実装基板の検査に関する実態調査報告』の結果報告というテーマで、実装部品の調査結果、基板検査の課題と課題解決策から、2021年2月4日に、エレクトロニクス実装学会 検査技術委員会の公開研究会が初のオンラインで開催され、2020年に実施した『実装基板の検査に関する実態調査報告』の結果報告というテーマで、実装部品の調査結果、基板検査の課題と課題解決策について研究結果を発表行いました。 今回はこの公開研究会の内容から、国内企業の実装部品のトレンドと検査の課題、不具合再発防止策について取り上げ、JTAGテスト（バウンダリスキャンテスト）を活用して、設計段階で高密度実装基板をどのようにテスト戦略を検討すべきかを紹介します。

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0.5mmピッチBGA基板のトラブルを解決する JTAGハイブリッド検査装置の開発事例

電子機器の小型化により、「0603サイズ以下の微小チップ」、「0.5mm狭ピッチ以下のBGAパッケージ部品」など、部品の微細化が進んでいます。 部品の微細化の影響で、実装不良が急増しています。 しかし、基板の小型化により、基板には部品番号のシルクを印刷するスペースもなくなり、プロービングするためのテストランドを設けることも年々困難になっています。 このような実装基板の検査が困難な時代においても、製品の品質を向上しながら、製品の競争力を高めるために、JTAGテストを活用したハイブリッド検査を使用する企業が増えています。 今回は、狭ピッチBGAの課題解決と将来のさらなる高密度化、高機能化に備えた「JTAGハイブリッド検査装置」を検査機メーカーの（株）ニューリー・土山と開発しました。狭ピッチBGAや微細チップを実装した基板用の検査治具を製作する際に、（株）ニューリー・土山で配慮している重要な３つのポイントを紹介します。

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HALTとJTAGテストを結合した BGA実装基板の品質保証のための新たな取り組み

従来、BGAパッケージ部品の実装は、はんだ不良が少ないといわれてましたが、これは過去の話です。 実は、この数年間で不良基板が増え、お問い合わせいただく件数が 増えています。JTAGテストを活用して、お客様の故障解析をサポートする中で気付いたことは、0.5mmピッチの狭ピッチBGAを使い始めると、極端に実装不良が増えることです。 トラブルの症状はさまざまですが、試作基板だけではなく、量産基板でもBGAの実装トラブルが起こっており、深刻な状況になっています。 今回は、品質保証と製品の信頼性向上に焦点を当てて、 HALT 試験装置とJTAGテストの概要、エスペック（株）の環境試験器とJTAGテストを複合した信頼性評価の事例を紹介します。

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BGA実装不良の市場流出を防ぐ 「 テスト容易化設計」の5つのポイント

JTAGは、実装テスト用の標準規格です。 特にBGA部品を実装した基板においては、BGAの端子をバーチャルプローブとして使えるため、量産テストや試作基板のデバッグ、故障解析の場面で有効なテスト手法となります。 今後、DDR4メモリにはJTAGテスト用のコネクティビティテストモードが加わり、DDR5メモリはJTAGテストに対応することが決まり、JTAGテストを行う環境がさらに整うことになります。 JTAGテストの効果を企業全体で高めるには、設計段階でテスト容易化設計を考慮することが重要です。 今回は製品のライフサイクルにおけるJTAGテストの活用例とテスト容易化設計の5つのポイントを紹介します。

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X線CT検査とJTAGテストによる狭ピッチBGA実装基板の故障解析事例

2019年1月25日に開催されたエレクトロニクス実装学会の検査技術委員会が主催した公開研究会では、「ものづくりと検査 ～製造現場の要望と検査装置メーカーの取り組み～」というテーマで、検査装置を使用する製造現場側の意見・要望と検査装置を供給するメーカー側の取り組みに焦点を当て活発な意見交換が行われました。　今回は公開研究会の中から、X線CTとJTAGテストを活用した「狭ピッチBGA基板の故障解析事例」を紹介します。

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BGA実装基板の不良箇所を特定するJTAGテストによる量産検査と不良解析の改善

　企業では製品の国際競争力を高めるため、製品の小型化と高性能化を目指し、様々な努力をしている。実装基板においては、小型化と高機能化を実現するため、1チップで高機能なArmプロセッサを利用したり、Armプロセッサを内蔵したFPGAを利用して1チップ化したりするケースが増えている。これらはすべてBGAチップが中心であり、さらなる小型化を目指して、狭ピッチのBGAが使われることも増えてきた。しかし、狭ピッチのBGAは実装の難易度が高く、実装不良が多発して問題となっている。 　また、厳しい価格競争に打ち勝つためには、開発コストの削減、製造ラインの効率化と合わせて、検査と保守コストの削減が求められている。検査と保守のコストを削減するためには、製品の信頼性を向上しつつも検査タクトをいかに短縮するか、どのような検査装置を使って基板全体のテストを実現するかを考える必要がある。 　今回は、JTAGテスト（バウンダリスキャンテスト）の仕組みと、他検査との複合テストによるカバレッジの補完と活用例を紹介する。

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BGA実装基板の検査の課題を解決したJTAGテストの活用事例

　エレクトロニクス実装学会にて、「検査技術委員会 / 検査＆ものづくりイノベーション研究会の公開研究会＆パネル討論会」が2018年2月2日に開催された。「ものづくりを支える「検査」とはどうあるべきか」というテーマで様々な検査手法の発表があり、実装基板検査に対する各社の取り組みや考え方を再考する有意義な内容であった。 　今回は「JTAGバウンダリスキャンテストの最新動向」と公開研究会の中からJTAGテストのユーザーであるアズビル太信（株）の事例、「実装不良基板を市場に流出させない取り組み」と「故障解析の効率化と製造工程へのフィードバックの取り組み」を紹介します。

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JTAGテストを活用したメモリのテスト手法

BGAパッケージや3次元実装パッケージを搭載した高密度実装は、外観検査では見ない、またプローブでは触れないことから、「見えない、触れない基板」と呼ばれています 現在、産業機器では、部品の価格と性能のバランスが良いDDR3メモリの搭載が終了となっており、また、OSを搭載した製品向けの大容量のメモリとしては、eMMC（エンベデッド・マルチメディアカード）が実装されるケースが増えています。 これらのメモリ部品は、全てBGAパッケージが標準となっているため、従来の検査手法では、実装保証が困難です。 今回はDDR3メモリやDDR4メモリ搭載基板をJTAGでテストする手法を紹介します。

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JTAGテストによる検査の改革
次世代ハイブリッド検査装置の取り組み

サトーテクノロジー（株）様のJTAGテスト導入事例をご紹介です。
BGAパッケージの部品を搭載した高密度基板が主流となり、チップ抵抗、コンデンサなどの受動部品のパッケージは「0603」が標準のサイズとなりました。
将来はさらなる高密度化が予想され、製品の品質を保証するためにはコストに見合った最適なテスト装置が求められています。
「JTAGテスト導入前の検査工程と課題」、「JTAG検査導入に向けた具体的検討」、「JTAGテスト導入により検査設備がどのように変わったのか」を紹介します。

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JTAGテストによるARM搭載BGAデバイスのテスト事例

昨年、ソフトバンクグループが英国 ARM Holdingsを約3.3 兆円で買収したことは、世界中に大きなニュースとして取り上げられました。英国ARM社はマイクロプロセッサのコアをデザインして、ライセンスを販売している企業ですが、このニュースを受けてARMプロセッサがさらに注目を集めています。 今回は製造現場において主流となっているARMプロセッサ実装基板の検査手法について、ファンクションテストとJTAGテストの違いを紹介します。

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JTAGテストの効果を最大化するテスト容易化設計 DFT

高密度化する基板の中で最近主流となっている部品として、ARMプロセッサを内蔵したFPGAやマルチコアのARMプロセッサなどのBGAパッケージ部品の存在がJTAGテストを採用する後押しになっています。これらの部品には、すでにJTAGテスト用の機能が内蔵されており、JTAGテスト対応部品からDDR3メモリ、eMMC（Embedded Multi Media Card）を含む周辺回路を電気的にコントロールして、周辺回路の実装状態もテストすることができます。今回は、JTAGテストを最大限活かすことができるように、JTAGテストのためのテスト容易化設計「DFT（Design For Testability）」について、特に注意すべきポイントを幾つか紹介しします。

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開発現場から製造現場までJTAGテストを活用した実装検査の改善

JTAGテストが誕生した背景からJTAGテストが開発現場から製造現場まで活用されている理由を紹介しました。インサーキットテスト、ファン クションテスト、X線検査など、実装基板の検査装置をJTAGテストを組み合わせてることで検査カバレッジを飛躍的に改善できます。

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JTAGテストによるBGA実装基板の信頼性向上とコストダウンの両立

株式会社リコー 様のJTAGテスト導入事例をご紹介しています。 生産現場では、コストダウンと信頼性向上の両立が求められてい ます。マザーボードなどのプロセッサが実装された基板においては、配線数の多いプロセッサとメモリ間の配線に対する実装保証を低コストで実現することが重 要です。JTAGテストを利用して、プロセッサとメモリ間の配線に対し、実装保証を低コストで実現する方法を紹介ています。

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BGA実装における品質保証を実現したJTAGテストの実践的活用事例

株式会社沖電気コミュニケーションシステムズ 様のJTAGテスト導入事例をご紹介しています。BGA実装のオープン不良を JTAGテストにより場所を特定して、統計データから不良が起きる原因を分析して製造ラインへのフィードバックを実現しました。JTAGテストを活用した トラブル解決事例と、BGAパッケージの実装保証をどのように実現したかを解説しています。

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競争力のあるプリント配線板を実現したJTAGテストの実践的活用事例

サクサテクノ株式会社 様のJTAGテスト導入事例をご紹介しています。
ファンクションテストでは、BGAパッケージのメモリの 不良箇所の特定が困難でしたが、JTAGテストを活用することでオープンクラック箇所を特定することができました。不良箇所が特定できるようになり、製造 品質の改善ができました。ファンクションテスタにJTAGテストを組み込むことで、BGAパッケージの実装保証を実現しました。

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JTAG テストによる基板検査 コスト削減と品質向上に役立つ10のヒント(前編)

『エレクトロニクス 実装技術』という実装技術専門誌の 「トレンドを探る」というコーナーに2カ月に渡りJTAGテストの記事が掲載されました！ インサーキットテスタやX線検査装置、ファンクションテスタなどの検査装置を補完して、 開発部門、製造部門が利益を上げるためのJTAGテストの活用について、10個のヒントとしてまとめました。 お客様の製品の品質向上と生産コスト削減について、少しでもヒントになれば嬉しいです。

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JTAG テストによる基板検査 コスト削減と品質向上に役立つ10のヒント(後編)

『エレクトロニクス 実装技術』という実装技術専門誌の 「トレンドを探る」というコーナーに2カ月に渡りJTAGテストの記事が掲載されました！ インサーキットテスタやX線検査装置、ファンクションテスタなどの検査装置を補完して、 開発部門、製造部門が利益を上げるためのJTAGテストの活用について、10個のヒントとしてまとめました。 お客様の製品の品質向上と生産コスト削減について、少しでもヒントになれば嬉しいです。

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進化しつづけるJTAG バウンダリスキャンテスト

ティアック株式会社 様のJTAGテスト導入事例をご紹介しています。 JTAGテストを10年以上前から導入して、生産品質の向上とコストダウンを実現されています。製品の試作段階からJTAGテストを活用するこ とにより開発効率の向上し、量産段階では検査準備、検査治具のコストを削減に成功しました。また、JTAGテストの導入により、海外工場における高品質・ 高信頼度の生産を実現して、品質向上とコスト削減に成功しました。

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