プリント基板の作り方

あなたは回路を設計し、準備ができた。コンピュータを使ったシミュレーションも行い、回路はうまく動作しています。あとはひとつだけ！プリント回路基板を作成し、実際に動作する回路を確認する必要があります！あなたの回路が学校/大学のプロジェクトであろうと、あなたの会社のための専門的な製品の電子機器の最終的な部分であろうと、PCBに回路を実装することで、よりプロフェッショナルな外観を与え、完成品がどのように見えるかを知ることができます！

パート1

回路基板の印刷

1. PCBを作成するために使用する方法を選択します。通常、その方法で必要な材料の入手可能性、その方法の技術的な難易度、または得たいPCBの品質に基づいて選択します。ここでは、さまざまな方法とその主な特徴を簡単にまとめました：

   1. 酸エッチング法：この方法は、極端な安全対策、エッチング液のような多くの材料の入手を必要とし、やや時間がかかる。使用する材料によって得られるプリント基板の品質は異なりますが、一般的に、単純な回路から中級レベルの複雑な回路に適した方法です。より近接した配線や極細配線を含む回路では、通常他の方法を使用する。
   2. UVエッチング法：この方法は、PCBレイアウトをPCBボードに転写するために使用され、どこでも入手できるとは限らない、より高価な材料を必要とします。しかし、手順は比較的簡単で、より微細で複雑な回路レイアウトを作成することができます。
   3. 機械的エッチング/配線方法：この方法は、ボードから不要な銅を機械的にエッチングしたり、配線間に空のセパレータを配線したりする特別な機械を必要とします。そのような機械を購入しようとすると高価になり、通常、リースするには近くに作業場が必要です。しかし、この方法は、回路の多くのコピーを作成する必要がある場合に適しており、また、微細なPCBを作成することができます。
   4. レーザーエッチング法：これは通常、大規模な製造会社で使用されるが、一部の大学でも見られる。コンセプトはメカニカル・エッチングに似ているが、基板のエッチングにはレーザー・ビームを使用する。通常、このような機械にアクセスするのは難しいが、もしあなたの地元の大学がこのような機械を持っている幸運な大学の一つであれば、その設備が許可されていれば利用することができる。
2. 回路のPCBレイアウトを作成する。酸エッチングでは、エッチング液に耐性のある材料を使って回路を描く必要がある。手作業で回路を描く場合は、この目的のために特別なマーカーを簡単に見つけることができます（中型から大型の回路には適していません）。しかし、レーザープリンターのインクが最も一般的に使用される材料である。これは通常、PCBレイアウトソフトウェアを使って回路の回路図をPCBレイアウトに変換することで行われます。PCBレイアウトの作成と設計のための多くのオープンソースソフトウェアパッケージがあります：
3. コンピュータ上で回路図に満足したら、回路基板と用紙の両方が必要なサイズになるように、ソフトウェア上で図のサイズを合わせます。
4. ソフトウェアのファイルメニューから回路図をプリントアウトします。雑誌用紙のような光沢のある紙に印刷する。その前に、回路がミラーリングされていることを確認する必要があります（ほとんどのPCBレイアウト・プログラムには、印刷時のオプションとしてこれがあります）。印刷したら、インクが手につくことがあるので、紙のインク部分に触れないように注意してください。
5. 紙に印刷した回路図を回路基板に合わせます（回路図は回路基板の銅の部分を向いているはずです）。アイロンを立ち上げます。アイロンをコットンの設定にして、熱くなるまで待ちます。
6. 熱くなったら、回路基板の上にある紙の上に慎重にアイロンを置く。
7. 約30～45秒間アイロンを置きます（お使いのアイロンによって異なります）。
8. アイロンを持ち上げたら、慎重に脇に置き、回路基板を最寄りの水源まで持っていく。紙が熱くなっているので注意してください。紙は回路基板にくっついているはずなので、はがさないこと。
9. 水流を開始し、回路基板をその下に保持する。別の方法として、基板と紙を数分間（最大10分間）お湯に浸す。
10. ゆっくりと紙を剥がし始めると、すぐにすべての紙が剥がれるはずだ。 特定の部分が特に剥がれにくいようであれば、もう少し浸けてみてもよい。すべてがうまくいけば、黒いトナーでPCBパッドと信号線をなぞった銅基板ができあがります。
11. 基板を乾かす。ナプキンやスポンジで軽く拭くか、水滴を落とす。30秒以上はかからないはずで、勢いよくやると回路についたインクが落ちる可能性がある。
12. 以下のいずれかの方法で基板をエッチングする。この工程で基板から不要な銅を取り除き、最終的な回路の配線だけを残す。

その2

酸によるエッチング

1. エッチング酸を選ぶ。エッチング液は塩化第二鉄が一般的です。しかし、過硫酸アンモニウムの結晶や他の化学溶液を使用することもできます。どのような化学エッチング液を選んだとしても、それは常に危険な物質であるため、この記事で述べた一般的な安全上の注意に従うだけでなく、エッチング液に付属している追加の安全上の指示を読み、それに従う必要があります。
2. 酸エッチング液を準備する。選択する酸エッチング液によっては、追加の指示がある場合があります。例えば、結晶化した酸の中にはお湯で溶かす必要があるものもありますが、その他のエッチング液はすぐに使用できます。
3. ボードを酸の中に沈める。
4. 3～5分ごとにかき混ぜる。
5. 基板から不要な銅がすべてエッチングされたら、基板を取り出して洗う。
6. 使用した絶縁画材を取り除く。PCBレイアウトの描画に使用されるほとんどの種類の絶縁描画材に対応した専用の溶剤があります。しかし、これらの材料が手に入らない場合は、いつでもサンドペーパー（目の細かいもの）を使うことができる。

パート3

ウルトラバイオレット転写によるエッチング

1. この方法で塗布するには、感光性（ポジまたはネガ）ラミネートPCBカード、UV絶縁体、透明シート、蒸留水が必要です。すぐに使えるカード（黒いナイロンシートで覆われている）や、普通のブランクPCBカードの銅面に塗る感光性スプレーもあります。感光スプレーやPCB感光コーティングに対応したフォトレベレーターも購入するように注意する。
2. レーザープリンターで、カードの感光性コーティングに応じて、透明シートにPCBレイアウトをポジまたはネガモードで描く。
3. プリントした透明シートで基板の銅面を覆う。
4. 基板をUV絶縁機/チャンバーに入れる。
5. UV装置のスイッチを入れる。指定された時間、基板にUVが照射されます。ほとんどのUVインシュレーターには調整可能なタイマーが付いています。一般的には15分から20分で十分です。
6. 照射が終わったら、基板をUV絶縁体から取り出し、フォトレベレーターで光らせた後、酸浴に入れる前に蒸留水で軽くすすいでください。UV照射によって破壊された部分は、酸によってエッチングされる。
7. この後の手順は、酸エッチング法の具体的な手順3～7に記載されている。

パート4

基板の仕上げ

1. マウントポイントをドリルであける。そのために使用されるボール盤は、通常、この目的のために特別に設計された特注機である。しかし、多少の調整をすれば、普通のボール盤でも家庭で作業ができる。
2. 電子部品を基板に実装し、はんだ付けする。

この記事は、CC BY-NC-SAで公開されている「 プリント基板の作り方 」を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。