「ステンシル不要」が触れていない前提
見積依頼で最近よく出る質問があります。デジタルジェット供給ならステンシルも治具待ちも不要なのに、なぜステンシルを作るのか。
妥当な問いですが、宣伝文が扱っているのは治具の側面だけです。ペースト供給の目的は、ペーストを基板に乗せることではなく、各パッドに管理された体積を、位置精度を保ち、ロット間で再現可能に供給することです。ステンシルとジェットは、この同じ目的をまったく異なる物理機構で達成し、代償も異なります。
結論を先に述べます。判断材料は宣伝文ではなく、手元の基板にあります。 ピッチ、面積比、混載部品のペースト量差、基板の平面度、ロット規模、切替頻度。これらを算出すれば工程はほぼ決まります。
物理的な違い
接触式ステンシル印刷。 フォイルを基板に密着させ、スキージが開口へペーストを充填し、離版時にパッド上へ転写されます。パッドごとの体積は開口の幾何形状（開口面積 × フォイル厚）で決まり、基板上の全パッドが同一のスキージ動作で完了します。
非接触ジェット供給。 ヘッドが各パッドへ定量を吐出します。基板に接触せず、ステンシルも不要です。1点あたりの体積は装置パラメータで決まり、基板全体の結果は個々の吐出の総和になります。
以降の差はすべてここから派生します。ステンシルは体積一貫性という課題を開口加工の時点で解決します。開口が正しければ分布は固定され、1000枚目も1枚目と同じ幾何形状で印刷されます。ジェットはこの課題を装置状態と個々の吐出に委ね、その代わりに治具が一切不要になります。
まず面積比を計算する
ステンシルルートの第一関門は装置ではなく面積比です。面積比＝開口面積÷開口壁面積で、業界では IPC の経験則に従い 0.66 以上を保ちます。これを下回ると開口壁との摩擦がパッドへの付着力を上回り、ペーストが開口内に残って供給不足や未接合につながります。
したがって技術判断の順序は次のとおりです。
- 基板上で最小のパッド（通常は最狭ピッチの BGA または QFN）を取る。
- 候補フォイル厚に対して面積比を算出する。選択可能：0.08 / 0.10 / 0.12 / 0.15 / 0.20 mm。
- 面積比 0.66 以上 → ステンシルルート成立、フォイル厚を確定。
- 不足 → フォイルを薄くして再計算。それでも不足なら次の手段を検討。
手順3と4の間に見落とされがちな副作用があります。フォイルを薄くするのは最小パッドのためですが、基板上の全パッドの体積を同時に減らします。 大きなパッド、シールドフレーム、パワーデバイスなど十分な供給量が必要な箇所があれば、それらが不足します。これが混載基板の中心的な矛盾で、第5節で解決します。
実装側の登録値は BGA 最小ピッチ 0.2 mm、QFN/QFP 0.3 mm、最小搭載部品 01005 です。開口設計はこの範囲内で行います。
ステンシルが依然として正解となる4つの場合
1. 基板全体でペースト量の要求が均一。 部品種が近く、極端に厚い／薄い供給を要する箇所がない場合、1ストロークで基板全体が完了し、スループットも一貫性も他方式が及びません。
2. 中〜大ロットおよびリピート生産。 ステンシルは再利用可能な治具です。開口を加工して検証すれば、以降の各ロットは同一の幾何形状を継承し、装置状態に伴うドリフトが生じません。ジェットのタクトはパッド数に比例して増加します。
3. 基板全面での SPI クローズドループ。 SPI は印刷後にパッドごとの供給体積を測定します。ステンシルルートでは偏差を特定の開口やスキージ動作まで追跡できることが多く、調整対象が明確なためループが収束します。
4. ステップステンシルで吸収できる混載要求。 第5節を参照。
ジェット供給が本当に優位な場面とその代償
業界でジェットが採用される理由は明確です。
- 治具待ちがない。 頻繁な設計変更、単品、小規模な試作では、変更ごとにステンシルを新規手配する意味が薄い。
- 部分的な追加供給とリワーク。 数点のために基板全面を印刷する必要がない。
- 異形状・凹部。 平面度が確保できない面、実装済み部品で隠れたパッド、キャビティ内部など、フォイルが密着できない箇所。
- 同一基板で供給量を変える。 点ごとの定量が本来的に可能。
代償も具体的です。タクトは点数に比例するため、パッドが1000点ある基板はスキージ1ストロークとは桁が違います。また点間の一貫性は装置状態に依存します。ペースト状態、ノズル状態、温度が1点あたりの定量に影響し、安定性は治具の幾何形状ではなく保守と工程監視によって保たれます。
明示しておきます。当社が提供するのはステンシル製作とステンシル印刷ルートの実装サービスであり、ジェット供給／ディスペンス加工は提供していません。 本稿のジェットに関する記述は、基板がどちらのルートに属するかを判断するための工程比較です。結論がジェットであれば、それは貴社ラインまたは当該設備を持つ他社の領域です。
混載基板の第三の道：ステップステンシルと分割ステンシル
第3節で残した矛盾に戻ります。0.3 mm ピッチの QFN には薄い供給が必要で、同時にパワーパッドには厚い供給が必要な場合、単一のフォイル厚では両端を満たせません。接触印刷を捨てずに解ける方法が2つあります。
ステップステンシル。 同一フォイル上に厚さの異なる領域を設けます。狭ピッチ領域は薄い段、大パッド領域は厚い段を残します。代償として、スキージが段差を通過する際のシール性を考慮する必要があり、段差周囲に十分な距離が要ります。したがって狭ピッチ領域と大パッド領域を基板上で近接させられません。これはレイアウト段階で考慮すべき製造性の制約です。
分割ステンシル。 表面と裏面は同一ステンシルにも、2枚に分けることもできます。供給量の要求が異なる場合も、別ステンシルに分けて複数回印刷できます。当社は表面／裏面／表裏同一または分割に対応します。代償は印刷工程が1回増え、位置合わせが1回追加されることです。
どちらを選ぶかは、厚さ差の大きさ、狭ピッチ領域と大パッド領域の物理的距離、追加ステンシル費をロットで償却できるかによります。この判断には Gerber の確認が必要で、エンジニアリングレビューの対象です。
検証性の比較：エビデンスは既にあるか
両ルートの差が最も大きく、しかし見積時に最も語られない部分です。
ステンシル印刷＋当社実装ルートでは、ペースト供給品質のエビデンスが既に整っています。
- SPI：印刷後にパッドごとの供給体積を検査し、搭載前に問題を止める。
- インライン 2D AOI：搭載後の位置と極性。
- リフロー後 3D AOI：はんだ付け後の接合形状。
- X線：BGA/QFN など目視できない接合部のボイドとブリッジ。窒素リフロー条件でのボイド率管理目標は 10% 未満。
- ICT / FCT：電気的および機能的検証。
- 実装判定は IPC-A-610 Class 3 に統一。生基板側では別途 100% 電気検査（フライングプローブまたは治具）。
このチェーンの価値は、既存であり、報告書として提出でき、判定基準が明確なことです。ジェットルートに切り替えても SPI・AOI・X線という手段自体は使えますが、点ごとの定量に対する工程能力の判定基準と監視を自前で構築する必要があります。1点の体積をどこまで合格とするか、何点を抜き取るか、装置状態をどの頻度で校正するか。不可能ではありませんが追加投資が必要で、小ロット試作段階では未整備であることが多いです。
言い換えれば、ジェットが節約するのはステンシルの製作時間と費用であり、補う必要があるのは工程能力のエビデンスです。この交換は試作段階では有利になることが多く、量産段階では通常そうなりません。
見積と提出資料：ステンシルルートで必要なもの
ステンシルで進める場合、必要な入力は明確です。
- ファイル：Gerber RS-274X（ステンシル層＋ソルダーレジスト層＋外形層）、または ODB++、DXF。
- 先に決める仕様：フォイル厚（0.08〜0.20 mm から選択）、枠あり／枠なし、枠サイズ（370×470、420×520、450×550、550×650、584×584 mm が一般的）、面（表／裏／表裏同一または分割）。
- オプション：研磨（標準は機械研磨、電解研磨はオプションで離版性の改善に寄与）、ナノコーティング（拭き取り頻度の低減と寿命延長）。
- 材料：標準はステンレスフォイル。ニッケル（電鋳）と Kapton/PET（手印刷用）は要求に応じて選択。
数量と価格は Gerber データ、数量、工程要求の確認後に確定します。面積比、ステップの必要性、分割の判断はいずれもデータから読み取る必要があるため、この工程は省略できません。通常範囲を超えるカスタム枠、規格外フォイル、特殊コーティングは個別に評価します。
仕様と発注窓口はSMTステンシル製作サービス、実装側の能力はPCBA実装をご覧ください。開口設計は基板側で実現できる線幅、穴径、外形公差と整合させる必要があり、製造公差基準と製造能力一覧が該当します。検査と出荷判定は品質保証を参照してください。
FAQ
Q：ステンシル不要のジェットのほうが安いのか。
A：段階によります。節約できるのはステンシルの製作費と待ち時間なので、単品、小ロット、頻繁な設計変更を伴う試作段階では有利になることが多いです。一方でジェットの1枚あたり時間はパッド数に比例して増えるため、量産段階ではタクトコストがステンシルの一時的な治具費を上回ります。比較すべきは「ステンシル費 対 ゼロ」ではなく、「ステンシル費＋安定したタクト」対「治具費なし＋点数比例のタクト＋自前の工程判定基準」です。
Q：0.3 mm ピッチの QFN はどちらのルートか。
A：まず面積比を計算します。基板上の最小パッド寸法と 0.08〜0.20 mm の候補フォイル厚で算出し、0.66 以上ならステンシルです。0.3 mm ピッチは当社の実装能力範囲内（QFN/QFP 最小 0.3 mm、BGA 0.2 mm）で、薄いフォイルとの組み合わせで通常は成立します。同一基板に厚い供給が必要な大パッドがある場合は、ジェットへ切り替えるのではなくステップステンシルまたは分割を選びます。
Q：ステップステンシルはどのような場合に見合うか。
A：ペースト量の要求が明確に2段階に分かれ、かつ両領域が基板上で十分に離れている場合です。段差周囲にはスキージのシール用の距離が必要で、狭ピッチ領域と大パッド領域が近接しているとステップ案は成立しません。その場合は分割のほうが確実です。可否は Gerber 確認後にエンジニアリングが判定します。
Q：ジェット加工は提供しているか。
A：提供していません。当社はステンシル製作とステンシル印刷ルートの SMT 実装を提供します。本稿のジェットに関する記述は、基板がどちらのルートに適するかを判断するための工程比較です。結論がジェットであれば、貴社ラインまたは当該設備を持つ供給者による実行が必要です。
Q：面積比が不足した場合はどうするか。
A：順序は、まずフォイルを薄くする、次に開口形状の最適化、次に電解研磨による離版性の改善、最後にパッド設計そのものの見直しです。フォイルを薄くすることで同一基板の大パッドが不足する場合は、ステップステンシルまたは分割へ移ります。いずれも Gerber 確認時に併せて提案します。
Q：見積にはどのファイルが必要か。
A：Gerber RS-274X（ステンシル層、ソルダーレジスト層、外形層を含むこと）、ODB++、DXF のいずれでも可能です。併せてフォイル厚の希望、枠あり／なし、枠サイズ、面、数量をお知らせください。外形層がないと枠サイズの適合を確認できず、ソルダーレジスト層がないと開口とパッドの対応を照合できません。この2点が確認差し戻しの最多要因です。