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プリント基板の作り方(07/09/09)

プリント基板の製作方法については色々な雑誌で紹介されていますが、ここでは私がやっている方法を紹介します。

配置を決める

ＣＡＤを使ってパターンを決める(07/09/09)
プリント基板の設計にＣＡＤを使うと、部品の配置を大まかに決めながら設計をスタートし、少しずつずらしながら全体のバランスをとっていくことが出来、慣れてくると中々便利なツールです。また部品はパターンとして登録できるため、繰り返し使うことが出来ます。私が使っているのは某社の機械系ＣＡＤ(すでに製造中止）ですが、ＪＷ－ＣＡＤ（機械系）や、ＰＣＢＥのようなプリント基板設計用として開発されたものもあり、無料で使うことが出来るため大いに活用すべきと思います。

　　
　　　　　　　　ＣＡＤの画面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　部分を拡大　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　登録した部品

また、ＣＡＤは色分けが出来るため、送信部は青色、受信部は赤色、共通部は黄色、アースは灰色といった具合に使うと、パターンの確認がしやすくなり能率も上がります。配置が決まれば、パターン図をミラーリングして裏返し、それをプリントすれば銅箔面の画像が出来上がります。

　　　　　　　　裏返しの画像

基板を作る(07/09/09)

基板作りのスタートは、基板のカットからはじまります。先のとがった千枚通しなどを使い、物差しをあてて表裏両面からケガキの溝をいれ、板で挟んでこぶしでたたき、一気に折ります。

　　
　　　　千枚通しでケガキ溝を入れる　　　　　　　　　　　　　　こぶしで一気に折る　　　　　　　　　　　　　　　　　　カットしました

裏返したパターン図をプリントして銅箔面にセロテープで貼り、部品のリード線を通す穴部分に、千枚通しを使って印をつけていきます。

ここで印のつけ忘れがあると後から確認がしづらいため、プリントしたパターン図の表面に、前もって荷造りなどに使う透明テープを貼っておくと、後からでも確認しやすくなります。

印付けが終わったら、紙をはがし、ドリルで穴を明けます。穴あけの数が多い場合は、簡易型のボール盤を使うと作業が早く進みます。ドリルは秋月で買った直径１mmの超硬ドリルを使いました。

　
　　　　　ボール盤(PROXＸON）　　　　　　　　　　印付けした部分と穴あけしたところ

穴あけが終われば銅箔面をスチールたわしで磨き、表面のバリを取りましょう。台所用のクレンザーをつけて磨き、後から水洗いすれば、きれいな表面になります。その後は、シンナーで脂分をぬぐいとりましょう。この部分の処理をしっかりしておかないまま表面に脂分がついていると、エッチング中に皮膜がはがれ、銅箔に穴が開いた無残な姿になってしまいます。

　　
　　　　　　　　穴あけ終了　　　　　　　　　　　　　　　　　　銅箔みがき　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　水洗いして終了

パターンを描く　(07/09/15)

パターンはマジックインキを使って描きます。まずはマジックインキの「極細」で穴あけした箇所を結び、そのあと「細字」で線を太くし、またアース面は塗りつぶします。

　
　　　　　　　　　　　　パターン図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　マジックインキ

　
　　　　　　　　　銅箔面にパターンを描く　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パターンを太くする

銅箔面には手の脂がつかないよう、手が当たる部分はティッシュなどで覆いながら塗り進めます。また２～３度塗り重ね厚い被膜面にしてください。

　　　　　　　　　塗り重ねる

エッチング(07/09/16)

エッチングには下のようなものが必要です。

エッチング容器　：　基板が入る適当な大きさのプラスチックケースがあればＦＢですが、無い場合は下のように菓子箱の蓋にビニール袋を被せ、その中に基板をおきます。
エッチング液　：　サンハヤトから売り出されています。（２００ｃｃで４２０円）　１８０＊１００ｍｍの基板なら、約３枚がエッチングできます。
洗面器　：　エッチング終了後、基板を水洗いするときに使う。(水を入れておく）
割りばし　：　エッチング液の中から基板を取り出すときに使う。
レジ袋（中に新聞紙１枚を丸めて入れる）　：　エッチング終了後、液を新聞紙にしみこませ、レジ袋の口をしっかりと縛って、ゴミとして捨てています。焼却処分されるので、土の中に捨てたり、下水道に流すよりはましではないのかな？　（廃液処理剤を使うのが基本なのですが。。。）
新聞紙　：　作業する場所には新聞紙を敷いて、液が飛んでも良いよう万全の体勢を。
雑巾　：　水でぬらしておき、何かについた時は、すぐふき取れるようにしておく。
保温プレート　：　夏場は必要ありませんが、冬場では液をエッチング容器ごと温め、反応を早めるために使います。
フラックス　：　サンハヤトの製品があり、銅箔面に塗ることで半田の乗りを良くし、表面の酸化を防ぎます。ただし高周波的には余り良いものではなく、ＶＨＦの上の方やＵＨＦでは使わないほうがよいと言われています。

　道具を揃えました

　基板を容器に入れます

　エッチング液を浸します

　　銅箔がすこし溶けました

　かなり進みました

　エッチング終了後、水洗いします

　こんな具合です

　　スチールたわしでマジックインキを落とし、更にシンナーで表面の汚れを取ります

　きれいな銅箔面になりました

　エッチング液は新聞紙に吸い取らせ、レジ袋の口をしっかり縛り、ゴミとして捨てました

エッチング液

エッチング液の節約方法(08/01/13)

画像１は食品が入っていたトレーにプリント基板を入れたものです。
画像２はトレーにビニール袋を敷いてから基板をおきました。

画像２ではエッチング液が基板の周りだけに集まり、少ない量でエッチングをすることが出来ます。新しい液で同サイズの基板を２枚（各１５分ほど）エッチングできましたが、まだいけるかも知れません。なお液の温度を４０～４５度にすると時間が短く出来るため、トレー全体を５０度程度の湯をぱったパットの中に入れるとよいと思います。

　
　　　　　　　　　　　　画像１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　画像２

銅版画の腐食液を使ってみる(08/07/13)
プリント基板用のエッチング液が、２００７年には２００ｃｃで４２０円だったものが７２０円まで一気に値上がりしました。もう少し安く求める手はないかと「エッチング液」をキーワードにネットを検索すると、銅版画の世界で使っている「腐食液」なるものが見つかりました。成分は塩化第二鉄ですから同一の物です。銅版画の材料は画材店で扱っており、文房堂、丹青堂といった店名がヒットしました。丹青堂ならば大阪ミナミの難波から歩けば１０分弱です。難波の高島屋から戎橋筋を北へ歩き丹青堂を見つけました。店の人に在庫を聞いてみると、今は扱ってませんとのこと、「アレ、HPには書いてあるのにね」と心の中で思いながら、他で扱っている店はないかと尋ねれば、KAWACHIという店を教えてくれました。戎橋筋を更に北へ歩き、「心斎橋そごう」の北にありました。１階は文房具、２階で画材を扱っている大正時代からの老舗で、店の人に銅版画材料の場所を尋ねると、そこで見つかりました。５００ccで３８８円は安いと思います。

では、プリント基板のエッチング液と同じように使えるのかを確かめてみます。小さなベーク基板にマジックインキで文字を書き、室温２８℃にて２０分程、それぞれの液でエッチングしました。銅箔の溶け具合は同じペースであり、液の濃度も同じ（たぶん飽和溶液）と思われ、プリント基板の製作に使えることが判りました。