当社に届くステンシル依頼の大半は、厚みについて数値が一つだけ添えられています。「0.12mm、前回と同じで」。理解できますが、これは本来の判断を飛ばしています。箔厚は「薄いほど精細、厚いほど頑丈」という品質ダイヤルではありません。両側から同時に挟まれる値です。基板上の最小ピッチが下へ押し下げ、最も要はんだ量の多いパッドが上へ押し上げます。
本稿はこの一つの判断変数だけを扱います。面積比の計算そのものは開口設計・面積比とはんだ供給、材料とフレーム張力はステンシル材料とフレーム張力の選定、多段構造はステップステンシルの多段開口設計、製法比較はレーザー加工と電鋳の比較にあります。本稿が答えるのはその先の問いです。あなたの実装構成は、単一の箔厚でまだ解を持つのか。
1. 逆方向に働く二つの作用
厚みは二か所に同時に効きます。矛盾はすべてここから生じます。
上方向 — はんだ量。 印刷体積は開口面積 × 箔厚です。同じ開口なら 0.15mm は 0.10mm の 1.5 倍のはんだ量になります（算術上）。大型コネクタのパッド、シールドフレーム、パワー部品は、荷重を受ける接合部を得るためにこの体積を必要とします。
下方向 — 抜け性。 はんだが開口から出られるかは面積比が表します。当社のSMTステンシル製造ページでは、面積比 = 開口面積 ÷ 壁面面積と定義し、IPC の経験則は 0.66 以上を求めています。壁面面積は厚みとともに増えます。箔が厚いほど、開口が同じなら面積比は小さくなり、0.66 を下回るとはんだが開口内に残り、はんだ不足やオープン不良につながります。
コネクタに体積を与えるその数値が、同時にファインピッチパッドの抜け性を奪います。ですから「薄いほど精細」という表現自体が不正確です。薄いとは抜け性に有利で体積が不足、厚いとは体積は十分で抜け性が限界という意味です。
2. 下限は算術であり、好みではない
上で引用した二つの既公開情報 — 面積比の定義と 0.66 — から、最小開口は直接導けます。以下の変形はその二つからの純粋な算術であり、当社の実測値でも当社固有のしきい値でもありません。
- 丸開口、直径 D、厚み t：面積比 = D ÷ (4t)。≥0.66 の条件から D ≥ 2.64 · t。
- 角開口、幅 W、長さ L：面積比 = (W · L) ÷ (2t · (W + L))。
これで議論は意見から計算に移ります。実務で繰り返し現れる例として、直径 0.20mm の丸開口（非常に小径のBGAボール配列に見られます）は、この式では t ≤ 0.20 ÷ 2.64 ≈ 0.076mm を要求します。当社の最薄標準段は 0.08mm です。つまりこの開口は、この形状と 0.66 という目安が許す範囲の外にすでに出ています。この段階では厚みの選び直しでは解決せず、開口形状、開口壁の状態、製法の議論に移る必要があります。切断前のエンジニアリングレビューが存在する理由がまさにこれです。
逆に、細長いファインピッチ開口、たとえば 0.25 × 1.30mm では、計算上の上限は約 0.158mm となり、0.15mm は成立し 0.20mm は成立しません。0.20 × 1.20mm なら同じ計算は約 0.13mm となり、0.12mm が条件を満たす最後の段になります。
これらの数値は手法の計算例として読んでください。放出値ではありません。当社製造ページには、正確なしきい値・開口寸法・箔厚は顧客データと設備に照らしエンジニアリングレビューで確認する、実際の開口はレビュー後にリリースされたステンシルデータに従う、と明記されています。
3. 当社が実際に製造している段
厚み選定は連続量ではなく、はしご状の段の上で行われます。当社のSMTステンシル製造仕様によると、製造している箔厚は 0.08 / 0.10 / 0.12 / 0.15 / 0.20 mm です。標準材料はステンレス箔、電鋳ステンシルにはニッケル、手刷りには Kapton または PET を用います。
実務上の帰結として、計算上の上限が 0.158mm なら答えは 0.15mm であり、0.158mm ではありません。計算結果が二つの段の間に落ちた場合、決め手は「どちら方向の誤差が害が小さいか」です。はんだが足りなければオープン、多ければブリッジになります。自分のレイアウトでどちらの不良が支配的かは、基板の性質であってステンシルの性質ではありません。
4. 本題の矛盾：一枚の基板に両立しない二つの要求
ここが本稿の核心です。典型的な産業用・制御用基板には、しばしば次の二つが同時に載ります。
- 第 2 節の計算で上限を 0.12mm 付近まで押し下げるファインピッチ部品。
- 明確に多いはんだ量でなければ接合部が荷重を受けられない大型コネクタまたはシールドフレーム。
単一の箔厚では、両方を満たす値が存在しません。これは中間で折り合える最適化問題ではありません。0.15mm で折衷すればファインピッチ側の抜け条件を破り、0.10mm で折衷すればコネクタが供給不足になります。どちらも同一基板の別の場所で不良を生みます。
まさにこの場合について、当社製造ページのシナリオ選定表は「一枚の基板上で混在するはんだ量」の行に多段／ステップステンシルを挙げています。一枚のステンシル上に厚みの異なる領域を設け、大型コネクタのパッドには多く、ファインピッチ領域には少なく供給する構成です。数値一つでは解けない目的の衝突に対する構造的な答えです。
もう一つの道は印刷を分けることです。同一面に対してステンシルを 2 枚用意し、2 回印刷します。代償はタクトと、データ上で部品グループを明確に分ける手間です。当社仕様では、上面・下面・両面を、一枚または別々のステンシルで製造できると示しています。どちらが適切かは数量、ライン・タクト、部品グループの空間的分布によって決まり、データレビュー後に確認します。
5. 厚みでは直せない問題
印刷不良のかなりの部分が厚みの問題として報告されますが、実際は違います。当社製造ページの不良表はこれを整理しています。
- ブリッジの一般的な原因には、開口がパッドより大きい、ステンシルと基板の間に隙間がある、版離れ速度が速すぎる、が含まれます。同ページの対策は、標準部品では開口をパッドより 5–10% 小さく保つ、支持と印圧を確認する、版離れを遅くする、です。箔を薄くしても隙間は直りません。
- はんだとパッドのずれは、フィデューシャルが不鮮明または欠落、あるいはフィデューシャル基準の位置合わせを行っていないことに起因します。データの問題であり厚みの問題ではありません。
- 厚みのばらつきは、ステンシル張力の低下、スキージの摩耗、あるいは一枚の基板上のはんだ量混在から生じます。三つのうち最後の一つだけが厚み判断に関係します。
- はんだ不足が、厚みが実際に関与する場面です。面積比が 0.66 未満、開口壁が粗い、開口内にはんだ残留がある場合です。挙げられている対策は、より薄い箔または開口の拡大、加えて電解研磨またはナノコーティング、洗浄間隔の短縮です。
この区別が重要なのは、箔厚の変更が新しいステンシルを意味するからです。位置合わせや張力の問題を厚み変更で答えると、工具代を払って不良は残ります。
6. 見えにくいが厚みが左右する三点
厚み選定には見落とされやすい三つの波及があります。
開口の縮小と厚みは連動する。 標準部品で「パッドより 5–10% 小さく」という規則は開口面積を減らし、同時に面積比も下げます。公称パッド寸法から厚みを決めた後に開口を縮小すると、気付かないうちに 0.66 を割り込むことがあります。順序は、実際に作る開口を先に決め、その上で厚みを逆算することです。
開口壁は計算の一部。 抜け性は形状だけでなく壁の状態にも依存します。だから当社仕様は研磨仕上げを標準とし、電解研磨をはんだ供給改善のオプションとして挙げ、さらに開口内の残留を減らす任意のナノコーティングを備えています。計算結果が 0.66 に接近しているなら、次の厚み段に移る前にまず動かすべきレバーはここです。
フレームが使用可能面を制限する。 当社の一般的なフレームサイズは 370×470、420×520、450×550、550×650、584×584 mm です。パネルが端近くまで及ぶ場合、フレームつきか枠なしかの判断にフレームが関与します。フレームつきは高数量の繰り返し印刷向け、枠なし箔は小ロットと試作向けです。
7. 確度のある厚み提案に必要な情報
厚み選定が「前回と同じ」に戻らないよう、エンジニアリングレビューには次の情報が必要です。四つはデータの中にあり、二つは能動的に伝えていただく必要があります。
- Gerber RS-274X（はんだ層・ソルダーレジスト層・外形層）、ODB++ または DXF — ページに明記された入力形式です。はんだ層が無ければ開口の議論は成立しません。
- 基板上の最小ピッチと対応するパッド形状。厚みの上限がここから出ます。
- 最もはんだ量を要する部品 — コネクタ、シールドフレーム、パワー部品 — が体積の下限になります。
- 両グループが同一面にあるか。 第 4 節の目的衝突が実際に存在するかは、これで決まります。
- 使用頻度と数量。フレームつきか枠なしかはこれに従います。
- はんだ層上のフィデューシャルと、お使いの印刷機の位置合わせ方式。
当社のエンジニアリングレビューは切断前に行います。Gerber または ODB++ データからはんだ層を抽出し、パッドとソルダーレジスト開口と相互照合し、欠落したフィデューシャルや外形エッジを指摘します。面積比とアスペクト比は部品グループごとにピッチに照らして確認します。開口の問題は印刷後ではなく、この段階でお客様に戻ります。
開口設計を基板自体の能力に照らして確認する場合、最小導体幅、穴、外形公差は製造能力と公差基準にあります。ステンシルと検査対象アセンブリの関係は品質保証を参照してください。基板材料そのものは材料一覧が扱います。具体的な厚み提案が必要な場合は見積依頼からデータをお送りください。対応可能な基板種類の一覧は製品にあります。
FAQ
自分のステンシルは何mmが適切ですか。
普遍的に正しい厚みは存在せず、その基板に合う厚みだけがあります。上限は最小ピッチから「面積比 ≥0.66」の条件で得られ、下限は最もはんだ量を要する部品から得られます。当社は 0.08 / 0.10 / 0.12 / 0.15 / 0.20 mm を製造しており、どの段が成立するかは切断前のエンジニアリングレビューで確認します。
ファインピッチなら薄いほど良いのですか。
抜け性については是、体積については否です。薄い箔は面積比を上げて小開口に有利ですが、同時に他のすべてのパッドの印刷量を減らします。混載基板では、ファインピッチは良好でコネクタが供給不足という結果になります。
面積比が 0.66 を下回るとどうなりますか。
はんだが開口内に残り、はんだ不足・供給不完全として現れ、重い場合はオープンになります。当社製造ページの対策は、より薄い箔または開口の拡大、加えて電解研磨またはナノコーティング、洗浄間隔の短縮です。
基板に 0.4mm ピッチ部品と大型コネクタが同居しています。単一厚みで可能ですか。
多くの場合は不可能です。ファインピッチ側の抜け条件が薄い箔を強制し、コネクタがより多いはんだ量を要求するなら、両方を満たす単一値は存在しません。これが多段／ステップステンシルの適用場面です。もう一つの道はステンシル 2 枚と 2 回印刷です。
厚みを変えればブリッジは解決しますか。
通常は解決しません。ブリッジの典型的な原因は、開口がパッドより大きい、ステンシルと基板の間に隙間がある、版離れが速すぎる、です。まず行うことは、標準部品の開口をパッドより 5–10% 小さく保ち、支持と印圧を確認し、版離れを遅くすることです。
厚みを決めるにはどのデータが必要ですか。
Gerber RS-274X（はんだ層・ソルダーレジスト層・外形層）、ODB++ または DXF です。加えて、最小ピッチ、最もはんだ量を要する部品、数量と使用頻度、印刷機の位置合わせ方式をお知らせいただくと有用です。
厚みはフレーム選定に影響しますか。
二つの判断は独立ですが、まとめて確認します。フレームは使用頻度に従います。フレームつきは高数量の繰り返し印刷向け、枠なし箔は小ロットと試作向けです。一般的なフレームサイズは 370×470、420×520、450×550、550×650、584×584 mm です。