プリント基板製作手順の解説

テキスト版(言葉でまとめたもの)は こちら(別窓で開く) 課題を出したので閉鎖
文章でこの作業手順をまとめ直す課題は，2/22火曜日が期限．→顧問に提出

■使用する薬品

左が現像液(ケイ酸塩)，右がエッチング液(塩化第２鉄　塩化鉄[III]FeCl3)
現像液はアルカリ性であり，手に付いたらよく洗うこと．
エッチング液は衣服につくと色が落ちないので，そもそも付着させないこと．

■現像液の粉末と溶液

粉末のものを買ってきて，学校で溶解させて使う．
(安い・ゴミが出ない)

■感光基板と感光フィルム

感光基板は遮光用の袋に封入されている．
フィルムは，PCでパターンを描きプリンタで印刷する．
感光基板は，1枚当たり500～900円程度．失敗すると痛い(サイフが)．
フィルムの黒インク部分＝紫外線を通さない→銅を残す部分
フィルムの透明部分＝紫外線を通す→エッチングで銅を溶かして除去する

■紫外線露光用のライトボックス

ボックスの中には紫外線を照射する蛍光灯が(6本)ある．
左隣にあるのは真空ポンプで，フレームにはさんだフィルムと基板を吸着固定する．
右側のタイマーで露光時間をセットする．

■感光前の感光基板

右が感光基板の開封時のようす．感光材がうす緑色に見えている．
左は基板の銅箔そのもの．(現像に失敗したもの)
感光材は紫外線によって感光する．
蛍光灯からも弱く紫外線が出ているが，１分程度では問題ない．
だからこのように撮影できているが，出しっぱなしではダメ
(なお現在のほとんどの照明器具は「蛍光灯の形をしたLED照明器具」である)

■感光用フィルム，表裏あり

左はインクの印字面で，インクの黒色がはっきり見えている．
右はその反対側の面で，表面が白っぽい．
どちらを基板表面に向ける(接する)のか，現物フィルムの指示に従う．

■感光用フィルムをセットする

フィルムと基板の外側を一致させる．
枠をセットして，ズレていたらやり直し．
枠の上下をロックしたら，真空ポンプで空気を抜く．
フィルムの表裏を間違えてはいけない．
ミスすると，この後すべてムダ

■ライトボックスによる紫外線露光

パッケージに記載されている時間よりも長く露光します．
露光時間は，上級生か先生の指示でセットします．

■紫外線の露光が完了したところ

ほんのわずかにパターンの模様が見えます．
紫外線が当たった所の感光膜は化学変化しています．
当たった所→現像液に溶け出す
当たっていないところ→現像液には溶けない＝残る

■現像処理スタート！

「現像ムラ」を防ぐため，一気に液に浸ける．
液に着水する時間がズレたら，そのズレは修正できません．ズレたまま進みます．

■現像処理が完了！

この後，すぐに水洗いをする．数分間は流水を流すこと．
そのまま放っておくと，残っている緑色のパターンも溶けてしまいます．
現像液は，後で別の工程でも使います．

■これが最初の作業です

エッチング液は「湯せん」で温めるので，お湯を沸かしておく．
エッチング液が入ったバットの下に，湯せん用のトレイを置いてお湯を注ぎます．

■エッチング処理を開始します！

全面に同時に液が触れるように，一気に入れること．
銅が見えている所→エッチング液に溶け出す＝無くなる
緑の膜があるところ→エッチング液には溶けない＝銅パターンが残る

■エッチング処理中

液のしずくが，はねたり飛び散ったりしないように注意．
常にゆっくりと液を撹拌すること．
バット(トレイ)の片側を少し持ち上げて，液を撹拌

■エッチングによる銅の腐食のようす

常にゆっくりと液を撹拌すること．【←大事なことは２回書く】
撹拌せず，置きっぱなし・浸けっぱなしでは，溶解は進まない．
黒い流れの流体が，銅が溶けて流れていくようすです．
縁(ふち)の部分は液がよく循環するので，すでに溶け終わっています．

■かなりエッチングが進んだ状態

液の撹拌のようすから，周囲から溶け終わっていき，中央部が最後に残る．
溶けるべきところが完全に溶けたかどうか，しっかり確認するべし．

■エッチング処理完了したところ

緑色の感光膜があるところだけが，溶けずに残っている．
エッチング液の水洗いは十分に行うこと．10分程度．

■感光膜を除去する作業に移る

銅板のパターンが完成しているが，緑色の感光膜を除去しなければはんだ付けできない．
紙やすりでこすっても落ちるが，とても手間がかかる．
しかし『紫外線＋現像液』があれば簡単・キレイ！

■感光レジスト除去の紫外線露光

乾いた基板に，小型の紫外線ライトを直接３分ほど当てる．

■感光レジスト除去のため現像液に浸す

最初の現像処理では「現像ムラ」を防ぐため，一気に液に浸ける．
しかし，レジスト除去の場合は，「すべて除去」なので，部分的に現像が進んでも構わない．
なので，このような写真を撮ってみた．
完全に感光レジストを除去しないと，はんだ付けしてもはんだが弾かれてしまいます．

■廃液処理をきちんと・ていねいに

現像液は排水口に流してよい．
エッチング液は金属を腐食させるので，廃液処理業者に回収してもらう．
廃液には塩化銅が含まれるので，銅がリサイクルされる．
容器やトレイの洗浄後は10分程度，水を流しっぱなしにする．(下水配管の保護)

■エッチングの上手・下手

左は今回エッチングをしたもの．シャープにパターンが形成されている．
右は，だいぶ昔の部員の作業の失敗作．
このような失敗は[1]紫外線露光でのミス，[2]エッチング溶解でのミス，の２通りがある．

■フラックスの塗布

ここまでのすべての処理がおわったら素早く乾燥させる．
放っておくと水分で，銅の表面が酸化(さび)する．
乾燥したら，フラックスを塗布する．

■薬品系の次は，穴あけ・切断

赤矢印のように「中心のズレ」が無いように，慎重に穴あけするべし．
ドリルの刃(ドリルビット)は，主に1.0mmと0.8mmを使い分ける．
写真で見ればわかる通り，0.8mmは1.0mmまったく別物ですよね！？

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