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バッテリーの熱暴走試験は、発火するかどうかだけでなく、異常が起きたときに熱やガスがどこへ広がるかを確かめる試験です。同じリチウムイオン電池でも、単セル、組電池、蓄電システムでは評価すべき現象と適用規格が異なります。試験の受託先や費用を比較する前に、何を証明したいのか、どの状態の電池を評価するのかを整理すると、必要な試験を選びやすくなります。 バッテリーの熱暴走試験で分かること 熱暴走の本質は、電池内部で生じる発熱が放熱を上回り、温度上昇によってさらに発熱反応が進むことです。単に表面が熱くなる現象とは異なり、外部からの加熱や充電を止めても、内部の反応が続く場合があります。電解液や電極などの反応に加え、セパレーターの損傷による内部短絡が関与することもあります。ただし、反応の進み方は電池の化学系、構造、充電状態、劣化状態によって変わるため、すべての電池を同じ挙動として扱うことはできません。 評価で注目するのは、温度の立ち上がり、電圧の変化、ガスの放出、発炎の有無、周辺部への熱の移動です。目的に応じて、圧力、放出物、可燃性ガスの組成、発熱量なども測定します。表面温度だけでは内部の反応を十分に捉えられないため、温度測定と電気的な測定、映像記録を組み合わせて、現象が起きた順序を確認することが役立ちます。発炎がない場合でも、高温の噴出物や可燃性ガスが出ていれば、周囲への影響は別途検討が必要です。 ここで分けたいのが、規格に対する適合確認と、製品開発のための現象解析です。規格試験では、定められた条件と判定基準に従って評価します。一方、開発試験では、どの部位が弱点になっているか、放熱や保護回路の変更がどのように作用するかなど、設計上の疑問を調べます。同じ設備で実施しても、目的が違えば測定項目、試料数、報告書に求める内容が変わります。 モバイルバッテリーの発火原因を試験条件につなげる モバイルバッテリーの発火原因は、外から見える傷や膨らみだけでは判断できません。落下や圧迫による内部損傷、異物や製造上の不具合に由来する内部短絡、充電制御の異常、外部短絡、高温環境など、複数の経路が考えられます。過充電や外部短絡が起きても、保護機能が正常に働けば危険な状態への進行を抑えられる場合があります。そのため、原因を考えるときは、異常の発生と保護機能の働きを切り分けることが大切です。 試験条件は、実際の使用場面や想定故障から組み立てます。充電中の異常を調べるなら、セルの充電特性だけでなく、充電制御、温度検知、遮断機能の組み合わせを確認します。落下や圧迫が課題なら、機械的な損傷を受けた後の状態や、筐体がセルへ力を伝える構造が検討対象になります。高温環境を想定する場合も、周囲温度と電池自身の発熱は別の要素として扱い、熱がこもる構造を見落とさないようにします。 市場で起きた不具合の調査では、回収品と正常品の比較、使用履歴、充電器との組み合わせ、保護回路の状態などを総合的に確認します。釘刺しなどの強制的な試験で似た現象が出ても、それだけで実際の事故原因を断定することはできません。原因分析には、外観観察、内部構造の確認、電気的な測定などを組み合わせる必要があります。試験は仮説を確かめる手段であり、ひとつの結果だけで原因を決めるものではありません。 利用者向けの対応と、試験施設での評価も混同しないことが重要です。膨張、異臭、異常な発熱などがある製品は使用や充電を中止し、メーカーや自治体の案内に沿って取り扱います。発煙や発火がある場合は近づかず、安全な場所へ退避して消防へ通報するなど、身の安全を優先してください。家庭で電池を分解したり、穴を開けたりして原因を確かめる行為は避ける必要があります。 釘刺し試験の受託と代表的な異常試験の違い 釘刺し試験は、内部短絡に関係する挙動を調べるための手法のひとつですが、実際に起こり得る内部短絡をすべて再現する試験ではありません。貫入物によって電極やセパレーターを損傷させるため、接触状態、損傷範囲、貫入位置などが結果に影響します。実際の内部短絡は、小さな異物や局所的な欠陥から始まる場合もあり、釘刺しで作られる損傷とは形態が異なります。受託試験を依頼する際は、規格上の要求なのか、設計比較なのか、熱暴走の誘発手段なのかを明確にします。 外部短絡試験は、端子側に低抵抗の経路が形成されたときの応答を評価するものです。セルの発熱だけでなく、保護回路やヒューズなどがどのように動作するかが関係します。過充電試験は、充電が適切に制御されない状況での電池の挙動を調べます。どちらも電気的な異常を扱いますが、内部短絡とは発熱の場所や電流の流れ方が異なるため、相互に代用できるとは限りません。 圧壊試験は外力による変形や損傷への応答を、加熱試験は温度上昇に対する安定性や保護機能の応答を調べます。類焼試験や熱暴走伝播試験は、あるセルで発生した異常が隣接セルや別の区画へ広がるかを評価します。前者のような異常入力への耐性評価と、後者のような異常発生後の影響評価では、設計に返す情報が違います。試験名だけを並べるのではなく、各項目がどの故障シナリオに対応するのかを説明できる試験計画が理想です。 また、異常を与えても熱暴走しなかった結果と、熱暴走を確実に起こしたうえで伝播しなかった結果は別の意味を持ちます。伝播の抑制能力を調べたいのに起点セルで熱暴走が成立していなければ、目的に対して十分な評価になっていない可能性があります。起点でどの現象を成立条件とするか、判定にどの記録を使うかを事前に定めておくことが重要です。危険を伴う試験のため、具体的な実施条件は対応設備と専門性を持つ施設で管理します。 …

半導体パッケージは、表面に傷がなくても、内部の接合不良や樹脂の剥離によって正常に動作しないことがあります。複数のチップを積層したり、微細な接続部でつないだりする先端パッケージでは、一つの検査方式だけで品質を判断するのは困難です。外観検査、Ｘ線検査、超音波検査、電気検査をどこで組み合わせるかが、不良の見逃しと過剰な検査コストを抑える鍵になります。 半導体パッケージ検査は「欠陥と工程」の組み合わせで考える 装置選びの出発点は、最も高性能な機種を決めることではなく、どの工程で、何を不良と判定するかを定めることです。先端パッケージには、複数のチップを横に配置する構造や、上下に積層する構造があり、接続部の位置と検査できるタイミングが異なります。同じ接合不良でも、接合前なら表面観察で分かる場合があり、封止後には内部を観察する手段が必要になります。 対象となる欠陥も分けて考えます。表面の異物や欠け、配線の断線、バンプの高さばらつき、はんだ内部の空隙、樹脂とチップの界面剥離は、発生原因も見え方も違います。例えば、光学的に正しい位置にあるバンプでも、実際に電気が流れるとは限りません。逆に、画像上で空隙が認められても、その位置や接続構造によっては、直ちに機能不良を意味しない場合があります。 検査の目的は、出荷判定、工程の異常検知、故障原因の解析に分けると整理しやすくなります。出荷判定では判定の安定性と処理能力、工程管理では欠陥の分布や変化、故障解析では内部構造を詳しく確認する能力が中心になります。これらを同じ撮像条件で済ませようとすると、必要以上に時間がかかるか、解析に必要な情報が不足します。 また、完成品ですべてを調べるより、後工程で見えなくなる部分を途中で確認するほうが合理的です。接合前のバンプ形状、接合後の位置ずれ、封止後の界面状態というように、工程ごとに異なる検査を配置します。不良を発見した時点だけでなく、発生した工程まで追跡できる記録が、歩留まり改善に役立ちます。 半導体パッケージの外観検査装置で分かること 外観検査は、表面の異物、傷、欠け、位置ずれ、形状の異常を捉える基本的な手段です。カメラ画像だけでなく、照明の方向や波長、焦点の合わせ方によって検出できる欠陥が変わります。金属の反射が強い部分と、暗い樹脂表面を同じ条件で撮ると、片方の欠陥が見えにくくなることがあります。 平面的な画像は、輪郭や位置の検査に適しています。一方、バンプの高さ、共面性、パッケージの反りを評価するには、三次元計測などの高さ情報が必要です。共面性とは、接続端子の先端がどの程度同じ平面にそろっているかを示す考え方で、ばらつきが大きいと実装時に接触しない端子が生じる原因になります。ただし、高さ計測の方式によって、鏡面や急な傾斜面に対する測定の得意不得意があります。 検査対象が微細になるほど、画素数だけで装置を比較するのは不十分です。レンズの光学性能、照明の再現性、振動、位置決め精度、画像処理までを含めて評価します。撮像範囲を広げれば処理速度を高めやすくなりますが、微小な欠陥を捉えるには不利になる場合があります。実際の表面状態を持つ試料で、最小の対象欠陥を安定して検出できるかを確認する必要があります。 印刷工程を含む場合には、はんだペーストの高さ、面積、体積、位置を調べる検査も候補になります。ただし、印刷された材料の検査と、形成済みのマイクロバンプの検査は同じものではありません。微細な接続部では、隣り合う形状を分離して測れるか、薄い材料の高さを再現よく測れるかが重要で、単に「高解像度」と記載されているだけでは適合性を判断できません。 Ｘ線ＣＴの半導体検査装置比較で見るべき性能 Ｘ線検査は、光では見えない内部の接続部や金属構造を、透過像として確認できる点が強みです。はんだ内部のボイド、接続部の位置ずれ、ブリッジ、構造によっては接合部の形状異常を調べられます。ただし、画像上の形状だけで、あらゆる電気的な接続不良を証明できるわけではありません。 二次元の透過像では、厚さ方向に存在する構造が重なります。上下に複数の接続層があるパッケージでは、どの層に異常があるのかを特定しにくいことがあります。ＣＴは異なる方向から得た投影像を使って断面や立体像を再構成するため、重なりの影響を減らして内部を評価できます。平板状の試料には、装置構成や目的によって、ラミノグラフィなどの断層撮像が用いられることもあります。 比較時には、管電圧、焦点サイズ、検出器、撮像幾何、再構成方法を一体として見ます。ボクセルサイズが小さくても、その大きさの欠陥を必ず識別できるとは限りません。実際の分解能や検出能力は、焦点のぼけ、信号と雑音の比、試料の動き、材質によるコントラストにも左右されます。厚い金属や複雑な構造は、透過不足や再構成時のアーチファクトを生み、判定を難しくする場合があります。 …

ウェハー表面で見つかった粒子が、必ずしも電気的不良の原因とは限りません。半導体ウェハーの欠陥解析では、欠陥の位置や形状を調べる検査と、回路が正常に動かない理由を特定する故障解析をつなぐことが重要です。この記事では、光学方式とSEM方式の違いから、発光解析、イオンビーム加工、受託会社の比較、費用の考え方まで、解析方針を組み立てるための判断軸を整理します。 半導体ウェハーの欠陥解析は「検出」と「原因特定」を分ける 欠陥を見つけることと、その欠陥が歩留まりを下げた原因だと証明することは別の作業です。ウェハー検査では、粒子、傷、パターンの欠け、配線のつながり、膜の異常などを検出します。一方、故障解析では、断線、短絡、漏れ電流、接触抵抗の増加といった電気的な異常が、どの構造や材料に由来するかを調べます。表面に目立つ異物があっても機能に影響しない場合があり、逆に外観が正常でも内部の接合や絶縁膜に不具合が潜んでいる場合があります。 最初に整理したいのは、不良がどの条件で再現するかです。電源電圧、温度、動作状態、測定端子によって症状が変わるなら、その違いが故障箇所を絞る手掛かりになります。ウェハー上の良品と不良品を同じ条件で比較し、電流と電圧の関係、抵抗値、漏れ電流などにどのような差があるかを記録します。外観画像だけで原因を決めず、電気的な証拠と対応させることが解析の出発点です。 欠陥の分布にも情報があります。外周に偏る欠陥、一定方向に並ぶ傷、特定の工程や製造装置を通した試料に集中する異常では、検討すべき要因が異なります。ただし、分布が似ているだけで発生源を断定することはできません。工程履歴、装置の処理記録、材料の違い、良品側の分布を照合し、仮説を一つずつ検証します。解析の目的を「異物の材質確認」「不良箇所の特定」「発生工程の絞り込み」のどこに置くかで、必要な測定も変わります。 ウェハー欠陥検査装置の比較は光学方式とSEM方式の役割から 光学方式とSEM方式は、どちらか一方が常に優れているのではなく、得意な仕事が違います。光学方式は、反射光や散乱光などの変化を利用して、広い範囲から異常候補を抽出するのに向いています。パターン付きウェハーでは、隣接するチップや繰り返し構造との比較によって異常を見つける方法もあります。処理量が求められる工程監視では、検出性能だけでなく、検査時間と不要な検出をどの程度抑えられるかが重要です。 光学方式の検出能力を、欠陥の大きさだけで一律に表すことはできません。同じ寸法でも、材質、形状、膜構造、照明条件、周囲のパターンによって信号の出やすさが変わります。また、欠陥の存在を信号として検出できることと、その形状を画像として分離して観察できることは異なります。装置仕様にある最小検出寸法を読む際は、どの試料と条件で評価された値なのかを確認し、自社の対象にそのまま当てはめないことが大切です。 SEM方式は、電子線で試料表面を走査し、微細な形状や表面状態を詳しく観察する方法です。粒子の輪郭、配線端部の欠け、狭い隙間の残留物など、光学画像だけでは判断しにくい構造を確認できます。ただし、画像から得られるのは主に形状や信号の違いであり、元素組成まで自動的に確定するわけではありません。元素の情報が必要なら、エネルギー分散型のＸ線分析などを組み合わせ、測定領域と周囲の材料の影響を考慮して解釈します。 実務では、光学方式で候補を抽出し、必要な点をSEM方式で詳細観察する運用が有効です。電子線方式は微細欠陥に強い一方、観察面積、画素間隔、取得時間などの設定によって処理能力が変わります。広域検査をすべて詳細観察で置き換えると、工程の処理量に合わないことがあります。比較では、最小寸法だけでなく、対象欠陥の捕捉率、再現性、検査時間、試料への影響まで同じ条件で評価します。 ウェハー検査装置メーカーを評価する座標連携と試料条件 装置間で同じ欠陥を確実に見つけ直せるかは、解析効率に直結します。検査装置から詳細観察装置へ欠陥位置を引き継ぐ際には、座標データを渡すだけでなく、原点、軸の向き、ウェハーの回転、チップ配置をそろえる必要があります。ノッチを基準とした位置情報や基準パターンを使って位置合わせを行い、対象点への移動誤差を確認します。ネットワークにつながっていても、座標系やデータ形式が適合していなければ連携は成立しません。 ウェハー検査装置メーカーの比較では、実際の試料を使った評価が有用です。対象が裸のシリコン、薄膜付き、配線パターン付きのどれかで、背景信号と適切な検査条件は変わります。ウェハーの反り、裏面の状態、保持方法、搬送時の接触位置も確認対象です。薄い試料や特殊材料では、装置に搭載できる寸法だけでなく、安全に保持できる条件と汚染管理上の制約まで評価する必要があります。 電子線観察では、絶縁性の高い表面に電荷がたまる帯電や、照射による試料の変化にも注意します。加速電圧、ビーム電流、照射時間を調整すると画像が改善することがありますが、観察条件を変えると得られる情報も変わります。導電性の膜を付けて帯電を抑える方法もありますが、後工程の分析に影響するため、安易に適用するべきではありません。メーカーの説明は、装置単体の性能と、対象試料で成立する測定手順を分けて評価します。 自動欠陥レビューは、検査で得た候補位置を呼び出し、詳細画像の取得や欠陥の再確認を自動化する考え方です。自動欠陥分類は、その画像や特徴量から欠陥を種類別に整理します。両者を組み合わせると作業量を減らせますが、元の検査で見逃した欠陥まで必ず補えるわけではありません。装置選定では、座標移行の成功率、分類不能な画像の扱い、結果の修正履歴、工程管理システムへの出力方法も確認すると、導入後の運用を見通しやすくなります。 …

클린룸의 입자 수가 기준 이내라는 측정 결과만으로 작업 중에도 같은 청정도가 유지된다고 판단할 수 있을까요? …

생산 설비가 멈췄는데도 압축기가 반복해서 가동된다면, 어디에서 압축공기를 쓰고 있는지 확인해야 합니다. 배관 누설뿐 아니라 …

웨이퍼에서 발견된 이물질의 성분만 알아내면 오염 원인도 밝혀질까요? 같은 금속이나 유기물이 검출돼도 시료 채취 위치와 …

커플링으로 연결된 두 축은 눈으로 곧아 보여도 운전 중에는 서로 다른 중심선을 따라 회전할 수 …

같은 청정도 등급의 클린룸이라도 작업자가 들어오고 설비가 움직이면 오염 관리 성능은 달라질 수 있습니다. 제약 …

산업용 PLC가 멈췄다고 해서 중앙처리장치 자체가 고장 난 것은 아닙니다. 전원 불안정, 입력 신호 누락, …

배터리 생산에서 코팅 두께가 같아도 전극의 질량과 기공 구조가 달라지면 완성 셀의 성능은 달라질 수 …