PCB製造の5つの主要段階：設計から納品までの全工程

プリント基板（PCB）は、ほぼ全ての電子アプリケーションの不可欠な要素です。回路内で信号をルーティングし、デバイスの動作を可能にすることで、電子・電気機械デバイスに命を吹き込みます。多くの人がPCBを知っていますが、製造工程を知る人は少数です。現在、PCBはパターンメッキプロセスで構築され、その後、主にエッチングとストリッピングのフェーズに進みます。本記事では、PCB設計プロセスの様々な段階を効果的に説明し、特に基板のエッチングとストリッピングプロセスに焦点を当てます。

PCBの設計と製造プロセス

メーカーによって、部品実装技術、テスト手法などの面でPCB製造プロセスは多少異なります。ドリル、メッキ、パンチングなど様々な自動機械を使用して大量生産されます。いくつかの小さな違いを除けば、PCB製造プロセスの主要段階は共通しています。

• 段階1：PCBエッチングの8ステップガイド

  PCBは、基板全体に銅層をボンディングして作られます。場合によっては基板の両面に銅層で覆われます。PCBエッチングプロセス（制御水平プロセスとも呼ばれる）は、一時的なマスクを使用してPCBパネルから不要な銅を除去する工程です。エッチング後、基板には必要な銅トレースが残ります。エッチングには、強力なアンモニア系溶液である塩化第二鉄または塩酸が使用されます。両化学薬品は経済的で入手しやすいとされています。PCBをエッチングするには、以下の手順に従います。

  • ステップ1： お好みのソフトウェアで基板設計を行い、設計が完成したら転写紙に印刷します。設計が紙の光沢面に収まることを確認してください。
  • ステップ2： 銅板を丁寧にサンディングし、表面を粗くして基板設計を保持できるようにします。このステップでは以下に注意：
  • エッチング溶液を扱う際は手術用または安全手袋を着用し、油分が銅板や手に移らないようにします。
  • 銅板をサンディングする際、プレートの全エッジをカバーするようにします。
  • ステップ3： 水とアルコールで銅板を洗浄し、プレート表面の微細な銅粒子を除去。洗浄後、完全に乾燥させます。
  • ステップ4： PCB設計を正確に切り出し、基板を銅板に面を下にして配置。ラミネーターを何度も通し、プレートが加熱されるまで続けます。
  • ステップ5： プレートが加熱されたらラミネーターから取り出し、冷水浴に入れます。しばらく撹拌し、紙が水に浮くようにします。
  • ステップ6： 回路設計を浴から取り出し、エッチング溶液に入れます。再度30分ほど撹拌し、設計周囲の不要な銅を溶解させます。
  • ステップ7： 余分な銅が水浴で洗い流されたら、プレートを乾燥させます。完全に乾いたら、アルコールで拭いて基板設計に転写されたインクを除去します。
  • ステップ8： エッチング済み回路基板が完成。ただし、適切な工具で穴あけ（ドリル）が必要です。
• 段階2：PCBのストリッピングプロセス

  エッチング後も基板に若干の銅が残り、これが錫/鉛や電解錫で覆われます。硝酸は錫を効果的に除去し、錫金属下の銅回路クラックを維持します。結果として、基板上に明確な銅の輪郭が得られ、次の工程「ソルダーレジスト」へ進めます。

• 段階3：ソルダーレジスト

  PCB設計プロセスの重要な工程の一つで、基板のはんだ付けされていない領域をソルダーレジスト材料で覆います。これにより、隣接部品リードへのショートを引き起こすはんだトレースの形成を防止します。

• 段階4：PCBテスト

  PCB製造後、機能と特徴をチェックするテストが不可欠です。メーカーは基板が期待通りに動作するか判断します。現在、PCBは複数の先進テスト装置でテストされます。ATGテストマシンは、フライングプローブや治具レステスターを含む大量PCBのテストに主に使用されます。

• 段階5：PCB実装

  PCB製造の最終段階で、様々な電子部品をそれぞれの穴に配置します。スルーホール技術または表面実装技術のいずれかで実施。両技術の共通点は、部品リードが溶融金属はんだを使用して、電気的にも機械的にも基板に固定されることです。

以上がPCB製造プロセスの全容です。はんだ付けのヒントや使用材料についてさらに知りたい場合は、Creative Hi-Techのような業界トップメーカーにお問い合わせください。高度なスキルと経験を持つ専門家が、設計プロセス全体をサポートします。

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