自家製PCB：初心者のためのDIYPCBボード

最新のプリント回路基板（PCB）は、今日のテクノロジーの生命線です。何らかの形でPCBを持たない電子機器を見つけることはほぼ不可能です。高品質のプリント回路基板を製造するには専門のPCBメーカーが必要ですが、独自の自家製PCBを作成することもできます。次のガイドでは、その方法を説明します。

自家製PCB–プリント回路基板とは

コンポーネントを含むプリント回路基板の画像

プリント回路基板は、20世紀後半に普及しました。それ以前は、メーカーはアプライアンスのコンポーネントを直接ワイヤーで接続していました。そのように、それはまとまりがなく、散らかっていました。 PCBの作成は、この問題を解決しようとしました。

本質的に、PCBは、グラスファイバーの平らな断片を通る埋め込まれたワイヤーの集まりです。それらがどのように機能するかを理解するには、ファブリケーターがそれらをどのように作成するかを知る必要があります。

製造工程では、製造業者はガラス繊維のスライスを積み重ね、化学樹脂で処理します。樹脂はそれらを一緒に結合させます。

次に、製造業者はガラス繊維スラブの両側に銅層を適用します。次に、フォトレジストを塗布します。次に、製造元はボード上のトレースと一致するPCBレイアウトパターンをエッチングします。その後、紫外線でボードを硬化・乾燥させます。

組み立てが完了した後のプリント回路基板はリフローオーブンマシンに移動します

次に、メーカーはボードを温かく洗浄します。これにより、覆われていない領域が洗い流され、銅の跡が残ります。これらのトラックは、PCBが銅のエッチングプロセス後にどのように見えるかのベースとして機能します。

ボードの仕様と設計に応じて、メーカーは取り付け穴、貫通穴、および接続とコンポーネント用のビア穴を開けます。

それにもかかわらず、PCBは基板上の電気接続の集合体にすぎないため、単純なものを作成するために特別な製造プロセスは必要ありません。このガイドの残りの部分でその方法を説明します。

自家製PCB– 自宅でPCBを作成する方法

3つの銅プリント回路基板のコレクション。

ガイドのこのセクションでは、自宅で独自のDIYPCBを作成する方法について説明します。必要なすべての資料のリストが含まれています。ただし、私たちの見積もりでは、必要な必須コンポーネントはPCB設計ソフトウェアです。幸いなことに、回路設計の作成に役立つ優れたオープンソース設計ソフトウェアが多数あります。それらには以下が含まれます：

• オートデスクイーグル
• KiCad
• フリッティング
• DesignSpark PCB
• ExpressPCB
• PCBWizard

これらの各ツールには、PCBレイアウトの設計方法を学ぶのに役立つチュートリアルとドキュメントがあります。目的のPCBデザインを作成して印刷したら、このガイドの残りの部分に進むことができます。

プリント回路基板のスケッチ

自家製PCB– 必要なツールと材料

• 光沢のある印刷の古い雑誌の紙または広告パンフレット
• 古い新聞
• レーザーまたはインクジェットプリンター
• スチームアイロンを着る
• 銅被覆ラミネートシート
• 塩化第二鉄粉末溶液（FeCl3エッチング液）
• 食器用洗剤/スチールウール
• アセトン（ネイルポリッシュリムーバー/シンナー）
• ゴム手袋
• プラスチックの箱/プラスチックの容器
• 小さじ
• PVCワイヤー
• A4写真/光沢紙
• サンドペーパー
• 黒の油性ペン
• ブレードカッター
• サンドペーパー
• ペーパータオルのロール
• 脱脂綿
• クリアテープ
• 茶色の紙
• オーブンミット

手順

このチュートリアルでは、物事をシンプルに保つことにしました。 555タイマーチップに接続するPCBを作成します。したがって、独自のタッチスイッチを開発または統合することができます。このセクションの手順に進む前に、すべての材料とツールが揃っていることを確認してください。

回路基板のセットと一緒にチップのコレクション

自家製PCB– ステップ1

インクジェットまたはレーザープリンターを使用して、推奨されるPCB設計ソフトウェアツールの1つを使用して作成したPCBレイアウトを印刷します。ブラック/グレースケールで印刷されていることを確認してください。 PCB設計ソフトウェアの設定とプリンタードライバーの設定を構成できます。

さらに、それがミラープリントアウトであることを確認する必要があります。さらに、写真用紙の光沢面に印刷する必要があります。印刷したら、記事からデザインを切り取ります。

PCBレイアウトの印刷

自家製PCB– ステップ2

カッターを使用して、銅で覆われたラミネートから正方形のピースを切り取ります。カットするときは、印刷されたPCBレイアウトをサイズの基準として使用してください。

自家製PCB– ステップ3

スチールウールまたはキッチンスクラブを使用して、切り取ったラミネートの銅側をこすり、上部の酸化物とフォトレジスト層を取り除きます。 PCBレイアウトデザインを銅線に貼り付けるのが簡単になります。

自家製PCB– ステップ4

印刷されたPCBレイアウトを、処理された銅ラミネート層（最終的なPCBとして機能します）の上部に転写します。紙の光沢のある部分が下を向いており、銅ラミネートの側面と揃っていることを確認してください。

自家製PCB– ステップ5

次に、銅片と印刷されたデザイン紙の上に茶色の紙を置きます。茶色の紙を保護として、銅片にデザインを押し付けてアイロンをかけます。これを行う際には、次のことを確認する必要があります。

• 平らな木製または花崗岩の表面を使用しています
• アイロンは蒸気に設定されていません
• 一定の圧力をかけながらゆっくりとアイロンをかけます
• 銅板は安全です–ペンチを使用できます

服の画像は鉄を蒸します。最高温度に達するまでアイロンを温めます。

適切に行うと、転送プロセス全体に1時間かかります。ただし、アイロンの使用に慣れていない場合は、鉛筆と恒久的な黒のマーカーを使用して、銅の面にデザインを転写できます。

ステップ6

オーブンミットを使用して、銅片をボウル、シンク、またはぬるま湯の容器に移します。次に、10分間水中に置いておく必要があります。最後に、銅から紙をそっと分離します。これを行う最も効果的な方法は、銅からレポートを低角度で剥がすことです。

場合によっては、銅の面にデザインが完全に表示されないことがあります。その場合、不足している行を埋めるために永続的な黒のマーカーを使用する必要があります。

ステップ7

次に、プレートをエッチングする必要があります。ゴム手袋をはめて、床、机、カウンターを茶色の紙や新聞で覆います。したがって、これにより、エッチング液がそれらを損なうのを防ぐことができます。

プラスチックの容器または箱に水を入れ、小さじ3杯の塩化第二鉄粉末を入れます。溶液が溶けるまで注意深くかき混ぜます。次に、PCB（銅片）を溶液に30分間、またはプロセスで銅のマスクが外れるまで浸します。

ペンチを使用して、エッチングプロセスが完了したかどうかを確認します。最終製品から不要な銅を取り除く必要があります。

ステップ8

PCBをエッチングしたら、残りの塩化第二鉄溶液を希釈し、慎重に廃棄します。下水管に流したり、トイレに流したりしないでください。それはあなたの配管やパイプを損傷する可能性があります。可能であれば、あなたの町の危険な化学物質収集サービスに連絡してください。

脱脂綿に数滴のアセトン（ネイルポリッシュリムーバー）を使用して、PCBのインク/トナーを拭き取り、銅のレイアウトを明らかにします。次に、PCBを注意深くきれいにし、温水ですすぎ、ペーパータオルで乾かします。

最後に、サンドペーパーを使用して、PCBのエッジをトリミングして滑らかにすることができます。マイクロ電気ドリルを使用して、貫通穴を作成できます。または、電子部品をPCBに直接はんだ付けすることもできます。 PCBをより伝統的な外観にしたい場合は、緑または赤のUV硬化はんだペイントを購入できます。

それが済んだら、あなたがしなければならないのはあなたの作業エリアをきれいにすることだけです、そしてあなたはあなた自身にしっかりした自家製のPCBを持っています。

コンポーネントなしのプリント回路基板

結論

あなたがまだロープを学んでいるとき、ブレッドボードは素晴らしいです。ただし、実際のはんだ付け可能なPCBは、より複雑なプロジェクトに適していることがわかります。それでも、このガイドをお楽しみいただけたでしょうか。 PCB製造プロセスについて詳しく知りたい場合は、遠慮なく当社のWebサイトの残りの部分にアクセスしてください。いつものように、読んでいただきありがとうございます。