通常の充電中に、あるセグウェイ（ホバーボード）が発火しました。Nikon CT装置とDragonflyソフトウェアを用いた3D X線フォレンジック分析により、根本原因が明らかになりました。それは、PCBの内部層間における短絡でした。銅配線の間隔が不十分な設計であったため、アーク放電が発生し、局所的な過熱を引き起こし、熱暴走に至りました。
微細加工の欠陥：近接しすぎた配線の問題 🔥
DragonflyでのPCBのボリューム再構成により、故障の正確な箇所を可視化できました。モデルをAltium Designerにインポートしたところ、元の設計が動作電圧に対する導体間の最小間隔ルールに違反していることが確認されました。このDFM（Design for Manufacturing）エラーにより、高電流密度ゾーンが生じました。3D熱シミュレーションでは、層間に適切な誘電体バリアがない場合、短絡によって発生した熱が重要な領域に集中することが示されました。Blenderでレンダリングされたシャーシの3Dモデルは、基板とリチウムセル間に熱バリアがないことを実証しました。この設計により、短絡部の温度がバッテリーパックに直接熱を伝播させ、火災の連鎖反応を引き起こしました。
半導体およびPCB設計への教訓 ⚡
この事件は、制御基板の微細加工における間隔ルールと信号整合性解析の重要性を浮き彫りにしています。配線間の分離は、単なる電気的パラメータではなく、熱的安全性のバリアです。Altium Designerのようなツールを使用すれば、生産前にこれらのシナリオをシミュレーションし、リスク領域を検出できます。コスト削減やPCBサイズ縮小のためにDFMルールを無視することは、半導体の機能性を損なうだけでなく、このケースのように、日常的なデバイスを発火源に変える可能性があります。
多層PCBにおける層間短絡は、破壊的な断面切断を行わずに3D X線で検出可能でしょうか？もし可能であれば、ホバーボードのような高密度デバイスの故障解析において、短絡と銅厚のばらつきを区別するために重要なスキャンパラメータは何ですか？
(追記：180nmはまるで遺物のようなものです。小さくなればなるほど、肉眼では見えにくくなります)