SOP and QFN/DFN　AOI

表面実装（SMT）基板の実装検査において、有リードパッケージであるSOP（Small Outline Package）と、ノンリードパッケージであるQFN/DFN（Quad/Dual Flat No-lead）では、AOI（自動外観検査装置）での検出難易度と検査アルゴリズムののアプローチが完全に異なります。

特に車載向け（AEC-Q100準拠など）の高信頼性が求められる現場において、QFN/DFNのAOI検査はプロセス管理上の大きな関門となります。それぞれの検査特性と、装置に求められる要件をまとめました。

🔍 SOP と QFN/DFN の AOI 検査比較

1. SOPのAOI検査：確立されたフィレット認識

SOPはガルウィング（カモメの翼状）のリードが外側に露出しているため、光学的な検査は非常に容易です。

• 検査のポイント： はんだがリードの「ヒール（かかと）」から「トウ（つま先）」にかけてなだらかな傾斜（メニスカス）を作っているかを検査します。

• 照明技術： 赤・緑・青（RGB）の異なる角度からドーム照明を当てることで、はんだの傾斜角を色の変化として2Dカメラで捉える手法が古くから確立されています。3D-AOIでは、高さを直接プロット（位相シフト法など）することで、リードの浮き（コプラナリティ不良）を正確にミリメートル単位以下で捉えられます。

2. QFN/DFNのAOI検査：最大の難所と対策

QFNやDFNは、リードがパッケージの底面および側面にしかなく、基板と接合する主電極がチップの真下（完全に隠れた状態）にあります。これがAOIにおける最大の課題です。

⚠️ 課題：サイドフィレットの不確実性

従来のQFNは、リードフレームをダイシング（切断）して個片化するため、側面の銅（Cu）が露出した状態（Exposed Cu）になります。銅は空気中で急速に酸化するため、リフロー時に「電気的には底面で繋がっているのに、側面にははんだが登らない（濡れ上がらない）」という現象が頻発します（下図左）。

これを通常のAOIで検査しようとすると、良品であるにもかかわらず「はんだ不足（未半田）」と誤検知（過検出）してしまいます。

💡 解決策1：ウェッタブル・フランク（SWF / Wettable Flank）の採用

車載電子部品などでQFN/DFNをAOIで100%保証するために、現在はウェッタブル・フランク（側面に錫などのめっきを施した窪み・段差を設ける技術）が業界標準となっています（上図右）。

これにより、リフロー時に側面に美しいはんだフィレット（サイドフィレット）が確実に形成されるようになり、AOIのカメラで「はんだが十分にあるか」を光学的に判定できるようになります（下図の実際の見え方の比較を参照）。

💡 解決策2：超高精度3D-AOIによる「浮き・傾き」の体積測定

底面電極（センターパッド/サーマルパッド含む）の「未半田」や「ボイド（気泡）による持ち上がり」を検知するため、最新の3D-AOIではパッケージの天面（モールド上面）の「高さ」「傾き」をミクロン単位で測定します。

四隅の高さを測定し、設計値よりパッケージ全体が浮いている、あるいは片傾きしている場合、内部の底面はんだに厚みの異常（未半田や異物挟み込み）があると間接的に判定します。

🛠️ まとめ：AOIとX線（AXI）の使い分け

QFN/DFNの検査において、AOIは非常に進化していますが、構造上「チップの真下にあるはんだのボイド率（空孔率）」を直接見ることは不可能です。

そのため、製造ラインでは以下のような使い分け、または連携が行われます。

1. インライン検査（全数）： 3D-AOIによって、SOPのフィレット、QFNのサイドフィレット（SWF部）の濡れ性、およびパッケージの傾き・位置ズレを高速にスクリーニング。

2. X線自動検査（AXI）： QFNのセンターパッド下のボイドや、完全に見えない箇所のショート（ブリッジ）が懸念される重要基板については、インラインまたはオフラインのX線検査（AXI）を組み合わせて品質を担保する。