PCBA — SMT・スルーホール実装

IPC-A-610 Class 2 vs. Class 3：受入基準の違い

IPC-A-610は実装済みPCBの工作品質基準を定める規格だ。クラスによって、はんだ接合の欠陥がどの程度まで許容（Class 2）されるか、あるいは必ず不合格（Class 3）とされるかが決まる。

Class 2（一般電子機器製品）。 最小電気的クリアランスを侵害しない軽微なはんだブリッジ、はんだ接合内の限定的なボイド（BGAボールで最大25%のボイド面積）、および特定の外観上の欠陥が許容される。消費者向けおよび産業用電子機器の大部分をカバーする。

Class 3（高信頼性電子機器）。 はんだブリッジのゼロ許容、IPC-7095によるBGAのボイド面積<25%、スルーホールのリード突出量のより厳しい要件、および検査担当者の資格認定（IPC-A-610 CIS/CIT保有者）が必要となる。航空宇宙・医療・安全重要用途に要求される。検査時間が20〜40%増加し、基板あたりの実装コストも上昇することを見込む必要がある。

消費者向け製品にClass 3を要求するケースは多いが、多くの場合において不要であり、コスト増を招くだけだ。Class 3を指定する前に、実際のエンドプロダクトの品質要件を確認すること。Amazonで販売し不良率目標が<0.5%であれば、厳格な初回品検査プロセスを伴うClass 2で通常は十分だ。

BGAパッケージにおけるAOI vs. X線検査

AOI（自動光学検査）。 リフロー後のカメラベース検査。欠品・部品の向き違い・立ち半田・視認できるリードのはんだブリッジ・部品配置ミス（部品外形およびカラー認識による）の検出に有効。部品本体下に隠れたはんだ接合（BGA・QFN・LGAパッケージ）は検査できない。

X線（2DまたはCT）。 パッケージ本体の真下にはんだ接合が完全に隠れているBGAおよび大型QFN/LGAパッケージに必要な検査手段。2D X線はボイド割合と粗いはんだブリッジを可視化する。CT（コンピュータ断層撮影 / 3D X線）は断面ビューを提供し、詳細なボイド解析が可能だ。CTは大幅にコストが高く時間もかかるため、不良解析には使われるが100%量産検査には適さない。

BGAコンポーネントを搭載する基板では、量産ロットの100% 2D X線検査を必須とすること。SPC（統計的プロセス管理）の実績が豊富な安定したプロセスであれば、サンプリング計画（例：最初の10枚 + 以降50枚に1枚）も許容される。

ステンシル厚とはんだペースト量

ステンシル厚がペースト塗布量を決定し、それが直接はんだ接合品質に影響する。

• 0.12mmステンシル（標準）：0402以上のほとんどの部品および0.65mmピッチ以上のQFPに適正。信頼性の高いリフロー接合に十分なペースト量を確保する。
• 0.10mmステンシル：同一面に0201部品と大型受動部品が混在するボードに使用。小型部品への過剰なペースト量を抑えつつ、大きなパッドへは許容できる量を維持する。
• 0.08mmステンシル：01005部品および0.4mmピッチQFP/CSP向け。ペースト塗布量が非常に少ないため、最適化されたアパーチャ比（面積比≥0.66）と定期的なステンシル洗浄が必要となる。

大きな電力パッド（QFNサーマルパッドなど）を持つ基板では、リフロー中のはんだボイドや部品浮きを防ぐため、ステンシルアパーチャの縮小（グリッドパターンでパッド面積の50〜75%程度）が必要だ。工場のステンシル設計ルールがこの点に対応しているか確認すること——デフォルトでは対応していないケースが多い。

初回品検査（FAI）手順

FAIは、量産全数を開始する前に最初の量産品が仕様を満たしていることを検証する工程だ。堅牢なFAIプロセスには以下が含まれる。

1. 外観検査：IPC-A-610 Class 2/3基準による目視確認
2. 寸法確認：重要な部品配置の寸法チェック（ピック＆プレースのオフセット測定）
3. AOI全数スキャン：未解決の不良ゼロであること
4. X線検査：すべてのBGA/QFNコンポーネントに対して実施
5. 機能テスト：専用テスト治具またはテストファームウェアを使用
6. ICT（インサーキットテスト）：適用可能な場合（バウンダリスキャンまたはベッドオブネイルス）

工場が最初の5〜10枚を超えて量産を進める前に、FAI結果の承認サインオフを必須とすること。リフロープロファイルの問題をFAI段階で発見するコストは、500枚実装後に発覚した場合に比べてはるかに低い。