PCBA製造分野において、環境ストレススクリーニング（ESS）は、潜在的な欠陥を特定し、製品の信頼性を向上させるための重要なプロセスです。ESSは過酷な環境条件を模擬することによって、出荷前にはんだ接合のクラックや部品の故障など初期不良を発見し、市場での修理率を大幅に低減することができます。以下に、ESS実施のための五つの技術的ポイントをご紹介します。
ストレスの種類の選定とパラメータの最適化
ESSでは通常、温度サイクル、振動、湿熱ストレスを組み合わせて使用します。
温度サイクルでは、マイナス40℃から125℃までの急速な温度変化（毎分10から15℃）を加え、はんだ接合部の熱疲労特性を検証します。
ランダム振動では、5から2000Hzの周波数範囲で機械的接合部の欠陥を刺激し、特にBGAはんだ接合部に対してはPCB垂直方向の振動を重点的に確認します。
複合ストレスとしては、HALT（高加速寿命試験）があり、温度と振動を同時に加えることで欠陥の検出率を30パーセント以上向上させることができます。
階層的スクリーニング戦略
部品レベルのスクリーニングでは、PCBAモジュールに対して10から15回の温度サイクルを行い、80パーセント以上の組立て不良（例えば、はんだ不良、接続緩みなど）をカバーすることが可能です。
完成品レベルのスクリーニングでは、電気的ストレス（電圧バイアス）と再起動テストを組み合わせることで、実際の使用環境をシミュレーションします。
故障監視技術
インライン境界スキャンによって、デジタル信号経路の異常をリアルタイムで検出します。
赤外線サーモグラフィによって、過熱している部品の位置を特定し、熱設計上の問題分析を補助します。
プロセス適合設計
DFT（テスト容易性設計）を考慮し、検査ポイントを確保して高周波信号の干渉を避けます。
ストレスバランスにより、過度なスクリーニングによる製品損傷を防ぎます。例えば、振動強度は10Grms以下に制御します。
データ駆動による最適化
ワイブル分布によって故障データを分析し、ESSパラメータを動的に調整します。ある産業用制御ボードのケースでは、最適化後にスクリーニング時間を20パーセント短縮し、故障の見逃し率は0.1パーセント未満に抑えることができました。
PCBGOGOが顧客に提供したサービスでは、「温度サイクルと境界スキャン」の組み合わせによって、自動車用電子PCBAのロット間の一貫性を大幅に向上させることが確認されました。今後はAIモデルによるストレスパラメータ最適化の応用により、ESSの効率はさらに向上することが期待されます。
