電子製造プロセスにおいて、新製品を市場に成功裏に投入するためには、互いに密接に関連し合う、課題と複雑性を伴う複数の段階が存在します。とはいえ、優れたアイデアであっても、あるいは複数の工程のいずれかに十分な注力がなされないだけで、スムーズに製品へと転換されないことはよくあります。例えば、製品コンセプトが十分に検証されない、あるいは劣化してしまう場合や、検証済みの製品であっても、コスト効率の高い電子製造および組立という観点から最適化されていない場合などが、まさにそれに当たります。
新製品導入（NPI）は、精密な設計、電子製造と組立、厳格な検査とテストを経て、最終的な電子製品へと形を変える刺激的なアイデアから始まります。新製品は、基本的に以下の要件と両立していなければなりません。
・最初のアイデアで求められているものと同等の機能性を備えていなければならない。
・市場に向けて猛スピードで投入されるべきだ。
上記の2項目は、新製品を成功させるための基本要素であり、いずれも契約製造業者（CM）および組立業者の能力と信頼性に依存しています。
この記事では、電子製造プロセスにおけるNPIの成功を保証し得る主要な要素を明らかにします。これには、DFM/DFAチェック、部品の入手可能性、電子製造／組立能力、検査およびテスト、初品検査と承認、そしてサービス品質が含まれます。
要素#1：DFM/DFA チェック
アイデアが設計ファイルに変換された時点で、NPI プロセスが開始され、電子機器の製造が始まります。純粋な思考とは異なり、設計ファイルはより実践的かつ論理的です。というのも、最終製品は、以下を含む生成されたファイルパッケージに基づいて製造および組み立てられるからです。
•ガーバーデータ
・回路図
•NCドリルファイル
•部品表（BOM）
・CAD図面
・組立手順など
エレクトロニクス製造サービスにおいて最も大きな隔たりがあるのは、設計エンジニアと電子製造／組立エンジニアの間であり、これは十分な必要性をもたらしているDFM/DFA チェック電子製造／組立のチェックにおける優れた設計は、生産ラインに入る前に潜在的な問題を明らかにするのに役立ち、その結果として時間とコストの損失を抑えることができます。
DFM/DFA チェックの機能や項目に加えて、チェック効率も考慮する必要があります。なぜなら、それが製品の市場投入までの時間を左右するためです。
DFM/DFA チェック効率の向上は、2 つの側面での取り組みから生まれます。すなわち、設計ファイルの準備と、製造業者／実装業者側のチェック能力です。
提供する設計ファイルは、できる限り完全なものにしてください。
例えば、あるDFMエンジニアは、顧客が座標ファイルをほとんど提供しないため、一日中座標ファイルの作成に追われていたと話してくれました。
その後、顧客側にも座標ファイルの提供を義務付けたところ、彼女のDFMチェックの効率は劇的に向上しました。
電子機器メーカー／実装業者のチェック能力に関しては、DFM／DFAチェックツールが非常に重要です。
現在のところ、多くの電子機器製造サービス（EMS）サプライヤーが提供するDFM／DFAチェックは、手作業で実施されています。
しかしながら、一部の先進的なEMSプロバイダーは自動DFM／DFAシステムに依存しており、チェック効率を飛躍的に高めています。PCBCartコスト削減と高効率のために、Valor DFM/DFA システムに依存しています。
要素#2：コンポーネントの可用性
電子製造の過程において、部品は電気的機能と接続の実現において重要な役割を果たします。そのため、メーカーまたは組立業者の部品管理能力NPI の成功に直接影響します。
エレクトロニクス製造の最適なパフォーマンスと互換性を保つためには、部品管理は主に「部品調達」「部品検査」「部品保管」の3つの側面を含むべきである。部品調達は、組立業者の能力を評価するための重要な基準と常に見なされている。高い部品供給能力を競争力のある価格で確保するためには、認定された部品販売代理店またはメーカーとの長期的かつ安定した協力関係が保証されなければならない。さらに、特定の部品販売代理店が顧客によって指定されている場合、購買担当者は顧客の選択を十分に尊重しなければならない。
たとえ最も信頼できる部品販売業者やメーカーから部品を購入した場合でも、電子機器製造で実際に使用する前に慎重な検査を行う必要があります。結局のところ、電子部品の品質管理を毎回100％完全に行うことは不可能であり、そのことが、低品質である可能性から部品を守る追加の盾として機能する部品検査の重要性を一層高めているのです。
部品は非常に小型であるにもかかわらず、厳格な環境および保管条件が求められます。温度と湿度は、部品の性能と機能を発揮させるうえで極めて重要です。時にはコスト削減のために大量の部品を購入しても、一度の組立では使い切れず、残りの部品を組立業者の倉庫に一時保管しなければならないことがあります。そのため、厳密な部品保管条件の重要性はいっそう高まります。
要素#3：電子製造／組立能力
製造および組立能力は、電子機器製造サービスプロバイダーを選定する際の重要な要素です。しかし、実際に彼らが提供するサービスに関わってみない限り、その電子機器の製造や組立能力を真に理解することは常に困難であり、そのことが試作（プロトタイプ）の重要性を示しています。とはいえ、試作品の品質は量産品よりも低くなることが多く、正確な判断を下すのは難しくなり、その結果、信頼できるメーカーや組立業者を見逃してしまう可能性もあります。
しかし実際のところ、試作の品質が量産品の品質とは異なることを認識していても、製品があなた自身やあなたの顧客の手に渡るまでは、実際の品質を見積もることは決してできません。
その結果として導かれる最適な解決策は、試作と量産の両方において同等の品質を提供できるメーカーまたは組立業者を選定することにあります。
それは簡単ではありませんが、安全な方法です。
それでは、電子機器製造パートナーを評価しようとする際に注目すべきいくつかの側面について見ていきましょう。
・電子製造能力
エレクトロニクス製造においては、PCBの製造能力が大部分を占め、中核的な役割を果たしています。PCB製造プロセスは、多数の電子製造工程から成る非常に複雑なプロセスであり、その一つひとつが最終製品の性能に寄与しています。
PCB製造能力については、次の項目を重視する必要があります。
1. 品質グレードどの品質グレードに準拠するかは、PCB基板の品質を評価するための直接的な手段です。なぜなら、該当する品質グレードに適合した規格が、あらゆる電子製造の詳細を決定し、影響を及ぼすからです。一般的に言えば、信頼できるPCBメーカーによるPCB製造は、標準であるIPCクラス2に準拠しています。
2. レイヤー数この点は、当然のこととみなされがちなため、電子製造において常に軽視されています。本当に信頼できるメーカーであれば、1層から多層にわたる基板を製造できる能力を備えているべきです。最も広く使用されている片面または両面PCBに加えて、特に高密度化や小型化が求められる製品向けには、その他の層数にも対応できなければなりません。
3. 基板材料・基板材料は、基板の耐熱性および強度を決定します。
・メーカーは、標準的なFR4、Rogers、テフロンなど、さまざまな基板材料に対応できなければなりません。
4. 銅箔厚さ銅箔厚さはさらに、外層銅箔厚さと内層銅箔厚さに分類でき、それぞれ個別に算出し、重視する必要があります。銅箔厚さは基板の厚さと直接関係しているため、慎重に算出しなければなりません。
5. 最小トレース／スペーシングトレース／スペースは、基板サイズや高密度レベルに関係するため、メーカーの電子製造能力を反映する繊細な要素です。PCB設計者にとっては、機能性とサイズの観点からPCB設計ファイルを最適化できるよう、最小トレース／スペースについて十分に理解しておく必要があります。
6. ソルダーマスク・ソルダーマスクは、単なる色以上の意味を持ちます。たとえば、高度なソルダーマスク、ピール可能ソルダーマスク、あるいはカーボンマスクなどは、パートナーの電子製造能力を評価するために使用することができます。
7. 表面仕上げ様々表面仕上げそれぞれ性能、コスト、および用途において独自の長所と短所がある。さらに、環境に配慮した製品であることが求められる場合には、RoHS への適合性も重要となる。
8. その他の項目・その他の項目は主に、ブラインド／ベリードビア、ビアインパッド、金指（ゴールドフィンガー）、エッジメッキ、皿穴／段付き穴などの、いくつかの高度な電子製造技術に関連しています。ビアや穴のパラメータに関して言えば、最も注意すべきなのはビア径であり、それはメーカーの能力があなたの設計要求を満たせるかどうかを直接反映するためです。
・組立能力
PCB基板が製造された後、部品実装は円滑な電気的接続を促進する中核的な役割として行われます。電子製品のエンドユーザーにとっては、外観が他のどの要素よりも重要かもしれませんが、コアな競争力は、部品とマザーボード間の内部電気接続にあることは常識です。
PCB組立能力については、次の項目を重視する必要があります。
1. 品質グレード. 類似してPCB製造高品質な組立基板を目指すためには、高い品質グレードに従う必要があります。実装業者と契約を結ぶ前に、その点について十分に理解しておくことが最適です。
2. アセンブリの種類. アセンブリの種類は、プロフェッショナルな電子機器製造に携わるアセンブリメーカーの中核であり、その組立レベルを直接示すものです。現在までに、主要なアセンブリ方式として PTH と SMT の 2 種類があります。前者はスルーホール部品の実装に、後者は表面実装部品の実装に用いられます。条件が複雑になると、両方の技術が同時に必要となり、両面で使用されます。組立順序が不合理に設定されていたり、不適切なはんだ付け温度が設定されていたりすると、不良や故障が発生する可能性があります。したがって、委託先のアセンブリメーカーは、高度な組立能力を維持できなければなりません。
3. 組立精度. 実装精度は、アセンブラーの電子製造能力を評価するうえでのもう一つの重要な要素です。電子分野において小型化が主要な発展トレンドの一つとなっているため、実装密度と精度は、最初の検討事項に含めるべき、ますます重要な役割を果たし始めています。たとえば 01005 のような、取り扱い可能な最小部品サイズや、BGA および WLCSP の最小ピッチは、事前に把握し、確認しておく必要があります。
4. コンポーネントパッケージさまざまな種類の部品パッケージが用意されており、それぞれ異なる機能を補完しています。すべての実装業者があらゆる部品パッケージに対応できるわけではないため、将来の組立工場で、QFN、BGA、CSP などの必要な部品パッケージが実装可能であることを確認しておく必要があります。
要素4：検査および試験
御社の製品がオリジナルの設計に従って製造されていることを把握するためには、検査およびテストが非常に必要となります。PCB基板のテストに関しては、ベッド・オブ・ネイルやフライングプローブなどのカスタム電気テストが通常求められます。しかし、PCBアセンブリのテストに関しては、AOIまたはAXI常に必要とされます。PCBA工程では、AOI は通常、インライン方式とオフライン方式の2種類があります。高品質なNPIおよび電子製造を実現するためには、組立業者がこの両方の方式に対応しているかどうかを把握しておく必要があります。
要素#5：初回品検査
初回品検査は、大量の電子製造を行う前の重要な工程の一つです。初回品検査および承認のために用意される製品は、市場という舞台で正式に披露される前の、いわばリハーサルと見なすことができます。
初回品検査の機能を最大限に活用するためには、まず、委託先のCMまたは組立業者が初回品検査サービスを提供でき、順守すべき専用の検査リストを備えていることを確認する必要があります。
そのうえで、自社製品が耐えなければならない過酷な環境や環境配慮といった特有の要求を補完するために、自社独自の検査リストと要件を策定すべきです。
要素#6：速度と応答
この要素は主に、実装業者が提供するサービス品質を指します。PCB の製造および実装は、アイデアから実際の組み立てへと変換するだけのレゴのように簡単なものではありません。それは高度な技術と専門性を要するプロセスであり、全工程を通してメーカーと顧客の間で何度も確認が行われる必要があります。さらに、新製品を市場に投入するうえで効率性は極めて重要です。その結果、電子機器製造プロセスにおいて、確認作業を最小限に抑えつつ NPI（新製品導入）のスピードを最大化することが、双方にとっての2つの目標となります。
円滑なコミュニケーションは、長期的な協力関係の基盤です。その点に関しては、言語が重要となることが多く、特に海外での製造においてはそれが顕著です。それにもかかわらず、英語が世界中で広く用いられるようになったことで、言語の壁は打ち破られつつあります。
あらゆる電子機器製造業者は、顧客重視を掲げています。
その真偽を見抜く明白な方法が「対応」です。
自分の要望や問い合わせを送ってみて、どれくらい早く返事が来るか試してみてください。
そうすれば、自分で判断できるはずです。
PCBCart：信頼できるエレクトロニクス製造サービスプロバイダー
2005年以降、PCBCartは世界中の企業に提供するために尽力してきました最高品質の電子機器製造および組立サービスPCBCartはハイテク技術と専任サービスに注力し、PCB製造、部品調達、PCB実装に加え、試作、特急実装、初回品検査など多くの付加価値サービスを含むワンストップPCBソリューションを提供しています。お客様の電子機器製造に関するご要件について、下のボタンをクリックして無料見積もりをご依頼ください。
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役立つリソース
•効率的な電子機器製造を実現するための設計ファイル要件
•電子機器製造要件の正確な見積もりを取得する方法
•電子機器メーカーの能力を評価するための便利な方法
PCBCartの編集者ドーラによって執筆されたこの記事は、もともと…に掲載されましたDesign007 マガジン 2018年2月号。
