テストエンジニア

テストエンジニアとは、製造および関連分野において、特定の製品が適用仕様を満たしていることを保証するために、最適なテストプロセスを構築する方法を決定する専門家です。テストエンジニアは、十分なテストカバレッジを達成するために、テストを実施する最適な方法を決定する責任も負います。また、製造、設計エンジニアリング、販売エンジニアリング、マーケティングといった各部門間の連絡役を務めることもよくあります。

テストエンジニアは、どのテストプロセスに精通しているかによって、異なる専門知識を持つことができます（多くのテストエンジニアは、ICT、JTAG、AXIなどのPCBレベルのプロセスから、 PCBAやボード機能テスト（BFTまたはFT）、バーンインテスト、システムレベルテスト（ST ）などのシステムレベルのプロセスまで、すべてに精通しています）。製造^{[ 1 ]}で使用されるプロセスで、テストエンジニアが必要とされるものには、次のようなものがあります。

• インサーキットテスト（ICT）
• スタンドアロンJTAGテスト
• 自動X線検査（AXI）（X線検査とも呼ばれる）
• 自動光学検査（AOI）テスト
• 重心（CG）テスト
• 導通テストまたはフライングプローブテスト
• 電磁両立性（EMI）試験
• （ボード）機能テスト（BFT/FT）
• バーンインテスト
• 環境ストレススクリーニング（ESS）テスト
• 高加速寿命試験（HALT）
• 高加速ストレススクリーニング（HASS）テスト
• 絶縁試験
• 継続的信頼性試験（ORT）
• 回帰テスト
• システムテスト（ST）
• 振動試験
• 最終品質監査プロセス（FQA）テスト

理想的には、テストエンジニアが製品に関わるのは、エンジニアリング設計プロセスの非常に初期段階、つまり要求仕様策定段階と設計段階から始まります。企業の文化によっては、これらの初期段階には、新製品導入（NPI）の際に最初に行われる作業である製品要求仕様書（PRD）やマーケティング要求仕様書（MRD）が含まれる場合があります。

テストエンジニアは、 NPIグループの一員として、またはNPIグループと連携して、製品がテスト容易性と製造容易性の両方を考慮して設計されていることを保証します。つまり、製品が容易にテストおよび製造できることを確実にするのです。

製品のテスト容易性と製造容易性を確保するための一般的なルールを以下に示します。

• 製品に正しいラベル仕様と配置があり、ユニットの追跡とプログラミングが可能になっていることを確認します。適切なラベル仕様を実装することで、テスト対象ユニット（UUT）（DUTまたはテスト対象デバイスと呼ばれることもあります）に正しい情報が正しくプログラムされます。これを可能にするために、テストエンジニアはラベルの位置を強制し、すべて読み取り可能でスキャン可能であるため、ユニットへの情報の手動入力が不要になります。テスト中に部品に識別コードを自動的に配置し、後続の処理ステップで検証できるようにすることで、これらの種類のエラーを最小限に抑えることができます。手動入力は、人的ミスにより不正確な情報がプログラムされるという問題を引き起こす可能性があります。また、PRD設計段階でテストエンジニアの意見を取り入れないと、PCBのシルクスクリーン設計を担当するハードウェアエンジニアが、ラベルを後から取り付け可能な基板の下に配置してしまう可能性があり、その結果、ラベルが無効になってしまうことがあります（例えば、マザーボード/ドーターボード構成やプラグインモジュールを備えたボードでは、ラベルはメインボード上では見えるものの、統合する必要のある他のボードによって隠されてしまう）。この情報は、PRDとMRDの両方に記載されていることが多いです。
• コンソール/シリアルポートを含む、UUTのテストおよびデバッグに必要なすべてのコンポーネントが、製造プロセスの初期段階から最終段階（多くの場合、最終品質監査/保証（FQA ）プロセス）まで、すべてアクセス可能であることを確認します。これには、トラブルシューティングや修理のために顧客からユニットが返送された後でも、これらのコンポーネントが利用可能であることを確認することも含まれます。このガイドラインに従うことで、チームは、ユニットにエラーを混入させる可能性のあるコンポーネントにアクセスするためだけにUUTを不必要に開けることを排除できます（たとえば、カバーを開けたりスライドさせたりする際にコンデンサや抵抗器を落としてしまう、開けた後にPCBA内にツールを落としてしまう、製造プロセスフローを継続するためにユニットを閉じる前に再接続するケーブルを忘れてしまうなど）。
• ユニットのテストに必要なすべてのコンポーネントが最終製品のコストマトリックスに含まれていることを確認します。これらのコンポーネントには、UUTとの通信に使用するUART/RS232チップ、ファームウェアのアップグレードに使用するイーサネットポート、JTAGコネクタなどが含まれます。
• 製品定義に基づいて、必要な製造試験プロセスを定義する。
• 現在利用可能な試験装置が、提案された設計の試験に十分であることを確認します。新しい装置が必要な場合は、予算上の懸念事項が解消され、新しい装置の設置と検証に十分な準備期間が確保されていることを確認します。また、新しい試験装置には、試験装置の操作者および管理者に対するトレーニングが必要となる場合があります。

上記の一般的なルールに従うことで、テストエンジニアは、コスト増や最終製品の開発遅延につながる将来的な予期せぬ事態（追加部品の追加、基板の再レイアウトなど）を最小限に抑えることができます。

最終製品を納品するために、人々はしばしば近道を選びます。こうした近道によって、製品の製造性やテスト性が複雑化し（情報の読み書きができない、工程からの逸脱が生じるなど）、製品の製造の複雑さが増します。この複雑さによって、製造工程にボトルネックが生じ、納期遅延が発生します。

こうした点を踏まえ、テストエンジニアは常に以下のレビューにも関与します。

• 回路図レビュー - すべてのコンポーネントとデータ/電気経路がアクセス可能でテスト可能であることを確認する
• 基板レイアウトの確認 - すべてのラベルと部品にアクセスできることを確認します。部品が基板の端、カバー、可動部品などの近くに配置されていないか、部品が基板から外れる可能性が高くなるような箇所がないかを確認します。
• 電気仕様のレビュー - プロセス中のどの治具でも必要な電力を基板に供給できることを確認するため（ICT治具は外部電源なしで基板に適切な電力を供給できることを確認する必要があり、バーンインチャンバーとESSチャンバーは、チャンバーの仕様を変更することなく、複数の治具に必要な電圧と電流を同時に供給できるため、他の製品と混在させることができます）。
• 診断仕様のレビュー - 開発されるテスト自動化ツールの簡素化のために、コマンド出力フォーマットが遵守されていることを確認する。また、すべてのコンポーネントをテストするためにコマンド自体が利用可能であることを確認する。

製品の歩留まりは、そのライフサイクルにおいて非常に重要な役割を果たします。^{[ 2 ]}製品には通常、エンジニアリング、初期生産（IP）、本格生産（FP）の3つの段階があります。

• 初期段階では、エンジニアリングや生産歩留まりは大きく変動します。製造プロセスはデバッグと最適化の段階にあります。鋳造エンジニアは通常、工場と協力して製品の歩留まり向上に取り組みます。ほとんどの企業は、期待される歩留まりを達成するために、各プロセスごとに具体的な歩留まり目標を設定します。
• 製品の歩留まりが安定し（通常は80%）、テストエンジニアは製品をエンジニアリング段階から初期生産段階へと進める責任を負います。この期間中、テストエンジニアは一定期間にわたって生産歩留まりを監視し、テストプログラムの制限値を変更したり、鋳造エンジニアと協力して歩留まりをさらに向上させたりします。
• 生産歩留まりが90%を超えたら、テストエンジニアはこの製品の本格生産を開始し、生産歩留まりの監視と改善を継続します。

さらに、歩留まりによって、別のプロセスを導入する必要があるかどうか（例えば、既存のプロセスでは特定のテストエラーを検出できない場合など）が分かります。歩留まりは、既存のテストプロセスを段階的または時間的に短縮できるかどうか、あるいは完全に廃止できるかどうかを判断するのにも役立ちます。例えば、ESSエラーを3時間目に検出できる場合、テスト時間を通常の24時間から4時間に短縮できる可能性があります。また、あるプロセスが15ヶ月間一貫して100%の歩留まりを達成している場合、チームで話し合ってそのプロセスを完全に廃止することを決定できます。

テスト自動化とは、機械を用いて製品のテストプロセスを自動化することを指します。製品によっては、ここでいう機械とは、ICチップのテストのように、自動テスト装置（ATE）、ハンドラー、インターフェースボード、およびATEを駆動するテストプログラムの組み合わせを指す場合があります。

テスト自動化は、テストエンジニアの仕事の大きな部分を占めています。

テストを自動化する目的は以下のとおりです。

• 試験手順が仕様書および正しいタイミングに従って実施されるよう徹底する。
• 手動によるコマンド入力やデータ入力を排除する。
• データ収集を自動化する。
• テストプロセスフローを徹底する。

全体として、これは製造の信頼性^{[ 3 ]}と最終工程の品質を向上させ、顧客に出荷されるすべてのユニットが十分にテストされ、負荷がかけられ、エラーが除去され、適切に構成されていることを保証します。^{[ 4 ]}

以下は、テストエンジニアが管理または定義する文書の一部です。

• 試験方法
• 診断設計仕様
• 製造試験要件設計仕様
• テスト容易性設計（DFT）
• 製造性を考慮した設計（DFM）
• テスト計画
• 受入試験手順

受託製造業者（CM）は、顧客向けにテストエンジニアも提供します。これらのテストエンジニアの役割は、顧客に提供するサポートレベルによって異なり、「対話型および第一レベルの防御」のみのサポートを提供する場合もあれば、部分的なソリューションやゼロからの構築ソリューションを提供する場合もあります。

• 計測学
• 信頼性工学
• 設計エンジニア

• 米国試験技術者協会- 専門家団体
• 評価工学- 業界誌
• 国際テスト会議（ITC）