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エッチングとは何か簡単にわかりやすく解説!基板へのやり方や薬剤使用の注意点を紹介

エッチングとは

凹版画や電子回路などの製造には、「銅・アルミやクロム・ニッケル・鉄鋼・ステンレス鋼」などが金属製の素材の加工でエッチング使用されています。

現在は、半導体工学の分野でも使用されてきており金属プレス加工など複雑な加工でも応用されています。

エッチングの種類は、「ウェットエッチング・ドライエッチング」などがあり、薬剤を使用するウェットエッチングは安価でコスパが良いとされて多くの企業がこの手法を用いて電子機器を製造しています。

しかし、薬品を使用する手法は人体に有害な物質が出るので危険性もあり取り扱いには十分注意しなければいけません。

今回は、エッチングとは何か簡単にわかりやすく解説と、基板へのやり方や薬剤師用の注意点などをご紹介していきます。

エッチングとは?

エッチング「Etching」とは、化学薬品等の腐食作用を利用した、表面加工をする製造方法です。

電子基板・プリント基板・ICリードフレームなどの厚さ数十cm~数百μmの金属部品などを製造するときに、エッチングが用いられています。

昔から、銅版による版画・印刷技術として銅・亜鉛などの金属加工に使用されることが多かったのです。

素材が、腐食性のあるものであれば色々な表面加工に応用ができます。

現在は、エッチング技術は金属プレス加工とか複雑な加工をするときに用いられていることが多いです。

エッチングの種類ややり方も複数あり、薬剤を使用したりガスをプラズマ化し、イオンで金属を取り除く加工方法などがあります。

使用するエッチング液は、加工する材料の材質によって区別されています。

例えば、今現在、最もエッチングが多く使用されているのはプリント基板の製造ですが薬剤を使用すると有害物質が出るので取り扱いには細心の注意が必要になってきます。

例え、素晴らしい金属加工が施された製品が製造されても、作業を行うのは人間ですから取り扱いを誤り事故やケガを起こしてしまうと、企業で働いている従業員や会社そのものに影響を与えてしまうことになるでしょう。

エッチングの意味・由来とは?

エッチングの歴史は古く、由来は5世紀中頃のヨーロッパで発明されたと言われています。

ですので、エッチングは日本で誕生した加工法ではないのですね。

エッチングは、「フォトエッチング・版画、印刷・半導体工学」などにも用いられています。

フォトエッチング

フォトエッチングとは、写真技術によって基板に回路を露光転写してマスキングして、いらない箇所を取り除く手法です。

プリント基板や、集積回路に使用されていて、現代においてなくてはならない技術と言えるでしょう。

金属加工において、今やエッチング技術は不可欠なものになっています。

仕事で、エッチング工程を任されている人は、危機管理や自己管理が優れている者が選任されることが望ましいでしょう。

薬剤を使用する仕事は、危険と隣り合わせですが、会社からの信頼と責任を託されている証拠ともいえます。

版画・印刷

版画・印刷にエッチングが利用されています。

防食処理がされた、銅板の表面をニードル等の針で削り腐食させる方法です。

そうすることによって銅板の削った部分が溶解して、凹版が出来上がります。

エッチング作業をする人は、手先が器用でマメな性格の方が向いています。

場合によっては、「危険物取扱者」の国家資格も必要になることもあるでしょう。

エッチング手法は、薬剤を使用するので危険性も伴いますが企業によっては「資格手当」などが貰え給料がアップする可能性もあります。

半導体工学

半導体工学のエッチングのやり方には「ウェットエッチング」・「ドライエッチング」の2種類があります。

ウェットエッチングは、酸・アルカリなどの薬剤を使用して金属を溶解する加工技術です。

エッチング液は、「塩化第二鉄」などが多く使われています。

同じ薬剤で、一度に複数枚の加工をすることが可能な為、コストがあまりかからないという利点があります。

そして、ドライエッチングはガスをプラズマ化してイオンで金属を取り除くやり方です。

電極の間で反応が加速した、ガスを金属の表面に当てて膜を削る加工法になります。

ドライエッチングは、周りを汚染させにくいというメリットがありますがコストが高くつくというデメリットもあります。

エッチング(基板)のやり方

エッチング(基板)のやり方としては、一般的に用いられているものが「サブトラクティブ法・アディティブ法」などがあります。

サブトラクティブ法

銅箔で全面が覆われた基板を使用し、配線回路以外の銅箔をエッチングすることで回路をつくるやり方です。

「銅張積層板(CCL)」の基板が使われ、配線パターンとして残す箇所をエッチング液が侵されない材料でマスキングします。

その後に、塩化第二鉄液などの銅を溶解する薬剤を使って、マスキング未実施の箇所の銅箔をエッチングする技法になります。

アディクティブ法

アディティブ法はサブトラクティブ法の逆のエッチングのやり方になります。

銅箔を使用していない、基板の表面に銅などの金属を使用します。

つまり、絶縁体の元となる材料の上に導体で配線パターンを作ります。

また、アクティブ法のやり方は絶縁体に配線パターンを作る「フルアディティブ法」や、基板の材料の全面に銅を使用して、その銅をサブトラクティブ法で配線パターンをつくる「セミアディティブ法」があります。

エッチング(基板)で薬剤使用の注意点とは?

エッチング(基板)のやり方では、金属を加工するときに薬剤を使用しますから、有害物質が発生します。

ですので、取り扱いを誤ると人体に悪影響を及ぼす危険性があります。

特に、ウェットエッチング技法をする時にはエッチングの原理として腐食させることで加工しますから、薬剤には「強酸・強塩基・強アルカリ」などが使われるので十分、取り扱いには注意しなければいけません。

産業で用いられているエッチングは、基本的に強酸性や有毒の薬剤が用いられていてプラスチックめっき業界であればクロム酸が最も多く使われています。

エッチング(基板)のやり方は、個人で行うというよりも企業で従業員として働いている時の作業工程で行われている事が多いでしょう。

ですから、ひとたび薬剤の取り扱いを誤ってしまっては、ケガや事故などが起きてしまうと企業だけではなく、会社で働いている他の従業員にも迷惑をかけてしまうことになります。

仕事で怪我や事故を起こしてしまうと、「労災」になりますが企業の評判にも悪い影響を与えてしまうので、エッチングをする時はミスをしないことが重要だと言えるでしょう。

また、薬品を使用することで有害物質や有毒ガスが発生するので作業場所の換気も重要です。

可燃性物質との接触や混合により発火する性質のあるものもあります。

エッチングの際に、火事を起こしてしまう危険性もあるのですね。

薬剤の保管にも気をつけなければいけません。

保存方法が悪いと、使用しなくても自然発火する危険性もあるので換気・取り扱い・保管方法など色々と気を配る必要があります。

エッチングとはのまとめ

エッチングとは、英語表記で「Etching」と表され化学薬品等の腐食作用を利用して、金属の表面を加工をする手法になります。

プリント基板・ICリードフレーム・電子基板などに用いられています。

5世紀中頃のヨーロッパで誕生した技法で、今や半導体製造において必要不可欠な製造技術となりました。

薬剤を使用するので、有害物質・有毒ガスが発生する危険があるので取り扱いには十分注意する必要があります。

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