レーザーエッチングPCBからのカスタムデザイン
電子部品の重要なコア部品であるPCB（プリント基板）の設計と製造は、電子機器メーカーにとって大きな関心事です。トナー転写法などの従来のPCB印刷技術はご存知の方も多いでしょうし、ご自身でも実践されている方もいらっしゃるかもしれません。そこで今回は、CO2レーザーカッターを用いたPCBエッチング技術をご紹介します。これらの技術を活用することで、ご希望のデザインに合わせてPCBを柔軟にカスタマイズすることが可能になります。
PCBエッチングの原理と技術
- プリント基板について簡単に紹介します
最もシンプルなPCB設計は、絶縁層と2層の銅層（銅張積層板とも呼ばれます）で構成されています。通常、FR-4（ガラス繊維とエポキシ樹脂の織物）が絶縁材として広く使用されていますが、特定の機能、回路設計、基板サイズなど、様々な要件に応じて、FR-2（フェノール綿紙）、CEM-3（ガラス繊維とエポキシ樹脂の不織布）などの誘電体も採用されます。銅層は、スルーホールや表面実装はんだを用いて絶縁層を介し、層間接続を構築するための電気信号伝達を担っています。したがって、PCBエッチングの主な目的は、銅で回路パターンを作成し、不要な銅を除去するか、銅層同士を絶縁することです。
PCBエッチングの原理を簡単に見てみましょう。次に、一般的なエッチング方法を見てみましょう。クラッド銅をエッチングするには、同じ原理に基づいた2つの異なる操作方法があります。
- PCBエッチングソリューション
一つは直接的な考え方で、回路パターン以外の不要な銅箔部分を除去する方法です。通常、エッチングには塩化フェライトなどのエッチング液を使用します。エッチングする面積が広いため、長い時間と多大な忍耐力が必要です。
もう1つの方法は、より巧妙な方法でカットアウトライン（より正確には回路レイアウトの輪郭）をエッチングする方法です。これにより、不要な銅板を分離しながら回路の導通を正確に確保できます。この方法では、エッチングする銅の量が少なく、時間も短縮されます。以下では、2つ目の方法に焦点を当て、設計ファイルに従ってPCBをエッチングする方法を詳しく説明します。
PCBのエッチング方法
準備しておくべきもの:
回路基板（銅張り）、スプレー塗料（黒マット）、PCB設計ファイル、レーザーカッター、塩化鉄溶液（銅のエッチング用）、アルコールワイプ（洗浄用）、アセトン洗浄液（塗料を溶かすため）、サンドペーパー（銅板の研磨用）
操作手順:
1. PCB設計ファイルをベクターファイル（外側の輪郭はレーザーエッチングされます）に変換し、レーザーシステムに読み込みます。
2. サンドペーパーで銅張りのボードを荒らさず、消毒用アルコールまたはアセトンで銅を拭き取り、油やグリースが残っていないことを確認します。
3. ペンチで回路基板を持ち、その上に薄いスプレー塗装をします。
4.銅板を作業台に置き、表面塗装のレーザーエッチングを開始する
5.エッチング後、エッチングされた塗料の残留物をアルコールで拭き取ります。
6. PCBエッチング液（塩化鉄）に入れて露出した銅をエッチングする
7. スプレー塗料をアセトン系洗浄溶剤（またはキシレンやシンナーなどの塗料剥離剤）で溶かします。ボードに残っている黒い塗料は、水で洗い流すか、拭き取ってください。
8. 穴を開ける
9. 穴を通して電子部品をはんだ付けする
10. 完了
レーザーエッチングPCBを選ぶ理由
注目すべきは、CO2レーザー加工機は銅の代わりに回路パターンに沿って表面のスプレー塗料をエッチングする点です。これは露出した銅を小さな面積でエッチングする賢い方法で、自宅でも実行できます。また、低出力のレーザーカッターはスプレー塗料を簡単に除去できるため、この方法も可能です。材料の入手しやすさとCO2レーザー加工機の操作のしやすさから、この方法は人気があり簡単で、自宅でPCBを製作し、時間を節約できます。さらに、CO2レーザー彫刻PCBにより迅速な試作が可能になり、さまざまなPCB設計をカスタマイズして迅速に実現できます。PCB設計の柔軟性に加えて、CO2レーザーカッターを選択する重要な要因は、細いレーザービームによる高精度な加工により、回路接続の精度が保証されることです。
（追加説明 - CO2レーザーカッターは、非金属材料への彫刻やエッチングが可能です。レーザーカッターとレーザー彫刻機の違いがわからない場合は、リンクをクリックして詳細をご覧ください。違い：レーザー彫刻機 VS レーザーカッター | (mimowork.com)
CO2レーザーPCBエッチングマシンは、信号層、二層、多層PCBの加工に適しています。自宅でPCB設計をDIYできるだけでなく、実際のPCB製造にも活用できます。高い再現性と高精度の一貫性は、レーザーエッチングとレーザー彫刻の大きな利点であり、PCBの最高品質を保証します。詳細情報はこちらレーザー彫刻機 100.
UVレーザー、ファイバーレーザーによるワンパスPCBエッチング
さらに、PCB製造における高速処理と工程数の削減を実現したい場合は、UVレーザー、グリーンレーザー、ファイバーレーザーが理想的な選択肢となるでしょう。銅に直接レーザーエッチングを施して回路パターンを残すことは、工業生産において非常に便利です。
✦ 記事シリーズは更新され続け、次回は PCB 上の UV レーザー切断とレーザー エッチングについてさらに詳しく知ることができます。
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投稿日時: 2022年5月9日