26

■１．部品面のパターン印刷

インクジェットプリンタ用のフィルムに部品面のパターンを印刷しました。左の写真では、フィルムの裏側にミラーで印刷してあります。そうすることによって、基板面と印刷面を密着させることができ、後の紫外線による感光の時に、フィルム自体の厚さが原因で紫外線が斜めから漏れ込み、パターンが細くなることを防止しています。

詳しくは１０１．EAGLEによる両面基板のパターン設計をご覧下さい。

■２．半田面のパターン印刷

これもインクジェットプリンタ用のフィルムに半田面のパターンを印刷しています。こちらは左の写真で、フィルムの表側に素直に印刷しています。両面基板はこのまま上に載せられることになるので、印刷面と基板面が密着できます。

詳しくは１０１．EAGLEによる両面基板のパターン設計をご覧下さい。

■３．両面分のフィルムを重ね合わせる

作った両面分のフィルムをぴったりと重ね合わせ、ずれないように左辺と右端をテープでとめました。

本当は厚さ１mm程度の両面テープで一辺側だけをとめる方法が推奨されています。そのほうが、間に挿入する基板の厚みによるたわみ（歪み）が無くなり、より正確に製作できるのですが、手持ちが無かったのでこのようにしてしまいました。

ここでの両面がぴったりと合っていないと、この後の苦労が水の泡になります。くれぐれも慎重に行ってください。

■４．両面感光基板を取り出す

さて、両面の感光基板を取り出しましょう。この基板には紫外線に当てると変質する感光剤で処理されています。もちろん、ユニバーサル基板のような穴なども明いておらず、本当の板です。（袋を開けるとシナチクのような臭いがします．．．）

写真では明るくしていますが、「感光基板」というくらいですから、光で変質します。あまり神経質になることもありませんが、感光前の基板はできるだけ薄暗くして取り扱いましょう。

力弥も写真撮影以外の時には薄暗くして作業してます。ちなみに

■５．印刷したパターンフィルムではさむ

両面感光基板を、さきほど張り合わせた印刷フィルムに挟んで、しっかりとテープで固定します。基板とフィルムがなるべく密着するようにしましょう。

※ちなみに、袋から出した両面感光基板は大きすぎたため、あらかじめ薄暗い中で、プラ板用のカッターで半分に切断して置きました。（写真がなくてすみません）　切断するときには、くれぐれも基板の感光面を傷つけないように、最大限の注意を払ってください。傷が付いたら正常なパターンは作れません。

■６．ガラス板ではさみ、完全に密着させる

写真は、ガラス板と青いシートで基板を挟み込むためのもので、紫外線露光用ボックス「ちびライト」（サンハヤト製）の付属品です。

露光するときのポイントは、「密着」です。少しでも基板とフィルムの間がフカフカしていると、パターンが細くなってしまいます。

■７．紫外線で露光

「ちびライト」で露光しているところです。タイマーが付いていて、６分間で片面の露光が終了します。続いてもう片面を６分間露光すれば、焼き付け作業は完了です。

「ちびライト」は秋葉原で購入しました。実売は４〜５千円程度です。ハガキサイズの基板まで対応できます。

露光が終わった時点で、基板の感光面にはパターンが薄っすらと浮かび上がっているはずです。

■８．現像液の準備

露光が終了したら次は現像です。つまり、露光して変質した感光剤の部分を溶かす作業です。「ポジ感光基板用現像剤」を使います。今回は小さな基板１枚だけなので、200ml用の「DP-10」を半分だけ使い、100mlのぬるま湯で溶かします。

ぬるま湯の温度は２５度〜３０度に調整しましょう。温度計があると便利です。

袋に残った半分は、湿気が入らないように厳重に密封しましす。

■９．現像

ボケボケの写真で、しかもデジカメが写ってしまいすみません．．．。写真は現像しているところです。露光された部分が見るみる青く溶け出します。

現像時間は１分程度です。基板の両面を確認し、パターンがしっかり浮き出たら、素早く取り出して中性洗剤で洗い流しましょう。

※基板は素手で取り出さず、割り箸などで取り出しましょう。指先や肌が荒れます。

■１０．現像上がり部品面

左の写真が現像を完了した部品面です。パターンの２辺を基板の２辺にぴったりとあわせておいたので、右側と下側だけが不要な部分になっています。

基板の不要な部分は、この後切り落とします。

■１１．現像上がり半田面

左の写真が現像を完了した半田面です。左側と下側だけが不要な部分になっています。

■１２．現像パターンのチェック

現像したパターンを、穴があくほと良〜くチェックしましょう。例えば、タイトなパターンにするほど、左の写真のようにくっつきそうな部分が幾つかあるはずです。

ここで見逃すと、後になってからの修正が大変になるります。

■１３．現像パターンの修正

写真は、付きそうになっていたパターンを修正したところです。カッターなど、先のとがったもので「カリカリ」っと軽く擦ってあげれば、簡単に修正ができます。

ここで勢いあまって必要なパターンを切断しないように、最大限の注意を払って下さい。

■１４．不要な部分の切断

ここで不要な部分の切断を行っています。ここで切り落としておかないと、エッチングで余分な銅箔部分も溶かさなければならないためです。

ただし、写真のように多くの削りくずが出ますので、せっかく現像したパターンを傷つける恐れがあります。くれぐれも慎重に作業をしましょう。心配は方は、エッチングが終了した後に切り落としを行ったほうが良いでしょう。

■１５．エッチングの前段階　部品面

不要な部分の切断も終了した基板です。もう一度、パターン部分に傷などが付いていないかどうか、確認しましょう。

傷がついている場合には、レジストペンなどで修正します。

■１６．エッチングの前段階　半田面

ついでに、こちらが半田面側です。同様にパターン部分の傷をチェックしましょう。

■１７．エッチングの準備

さて、いよいよ余分な銅箔部分を溶かす、エッチングの作業に移りましょう。エッチング液を４０度〜４５度の温度まで湯煎で暖めます。

写真はスーパーのお惣菜入れを２重にして、下側にちょっとだけ熱めのお湯を、上側にエッチング液を入れて、湯煎しているところです。

温度計があると便利です。

■１８．エッチング作業

湯煎で暖めたエッチング液に、基板を入れて、割り箸でゆらゆらと揺すり続けます。見るみる茶色で透明だったエッチング液がどす黒く濁ってきます。

だいたい１０分〜１５分でエッチング作業は完了です。しっかりと余分な銅箔が溶けているかどうか両面ともチェックして、ＯＫなら素早く中性洗剤で洗い流しましょう。

※使用済みのエッチング液は、必ず取り扱い説明書に記載されている所定の方法で処理して下さい。絶対にそのまま下水などに流してはいけません。ちょっとだけ手間ですが、それが出来ない人は基板を自作する資格はありません！！これは義務です！！

■１９．エッチング終了　部品面

写真はエッチングが終了した基板の部品面です。なかなか良い感じです。（自画自賛）(^^;;;

■２０．エッチング終了　半田面

QFPフラットパッケージ周辺のパターンも、なかなか良い感じです。（また自画自賛　ただし笑っていられるのもここまで）(- -;

■２１．穴あけチェック

今回、スルーホール基板の穴あけでは、３種類の半月形ドリルビットを使います。

　１．スルーホールなしリード部品用：φ１．００mm

　２．スルーホールありリード部品用：φ１．０４mm

　３．スルーホールＶｉａ用：φ０．８３ｍｍ

EAGLEのBOARDウインドウでパターンを見ながら、スルーホールありφ１．０４ｍｍ用の穴あけが必要な部分にチェックをいれて、黒く塗りつぶしました。先ずは、そこから穴あけ開始です。

■２２．おもむろに穴あけ作業（実は失敗）

さて、チェックを入れた部分から順に穴あけ作業を行い、一気に３種類のドリル分まで進めてしまいましたが．．．

これがなかなか正確に中心に穴あけを行うのが難しいのです。ドリルの先端はブレるし、微妙に中心からずれるし、神経を使って凄く疲れるし．．．

それでも強引に作業を進めてしまうのが、力弥の悪い癖です。

■２３．あーあ、失敗ばっかり！

気が付くと、Ｖｉａやその他の部分の穴あけも、中心から大きくずれて、パターンからはみ出したりしています。

こんなのがあっちこっちにあり、早い話が大失敗です。でも、なんとか誤魔化しながら修復できるレベルではありますが．．．

これはちょっと良くないですね。

■２４．キリで下穴作り→それから穴あけ

ちょっと考えれば分かるはずなのですが、ドリルでの穴あけには、位置決めのための下穴加工が基本です。なぜしなかったのでしょうか．．．（反省）

思い直して、残り全ての部分にキリで下穴を明けました。下穴といっても、軽くグリグリやってガイドをつけてあげる程度です。

これの効果はテキメンで、この後はあまり神経質に位置合わせをしなくても、スイスイと正確な穴明け作業が出来るようになりました。

初めからしておけばよかったですね。(- -;

■２５．穴あけ完了　部品面

で、ようやく穴あけ作業が完了した部品面の写真です。先ほどひどく中心からずれてしまった穴は、そのままにしてあります。

穴あけでバリがひどいような部分があれば、ちょっと大きめのドリルで軽く面取りしてあげます。ただし、スルーホール用の穴は削り過ぎないように注意して下さい。

■２６．穴あけ完了　半田面

ついでに、こちらが半田面の写真です。

■２７．レジストの洗浄

エッチングから必要なパターンを保護していたレジストの皮膜を取り除きます。

「基板用レジスト希釈液　RESIST SOLVENT」というものがあって、簡単に溶かして洗い流すことができるのですが、力弥は買っていなかったため、今回はタマタマ手持ちの針金ブラシで、やさしく擦って落としました。

■２８．フラックススプレーの噴射

レジストを落として洗浄した基板は、フラックススプレーを噴射しておきます。フラックスは基板表面を錆びから保護し、半田の乗りも良くする、基板用の万能保護剤です。

あんまり塗りすぎるとベトベトになるので、薄っすらと適度に均一に塗りましょう。

※スプレーした直後のフラックスに鼻先を近づけると呼吸困難になって気絶しそうになりますので、注意して下さい。

■２９．スルーホールピンの準備

さて、両面基板の裏と表をつなぐスルーホールピンの準備をしましょう。写真は上から台座とスルーホールピン用のインサータ、そして下が専用オートポンチです。

写真のインサータは１．０ｍｍ用ですが、０．８ｍｍ用のものも準備しました。

■３０．スルーホールピンインサータとは

スルーホールピンのインサータは、写真の通りシャーペンのようになっており、スルーホールピンを１回分ずつ押し出す形になっています。

スルーホールピンは、１回ずつの長さごとに溝が切ってあって、折やすくなっています。

■３１．ピンのインサート

上の写真のように押出したピンを所定の基板のドリル穴に差し込んでペン先をグリグリと左右に振ると、簡単に折れます。ピンは薄い筒状になっており、中にはハンダが詰まっています。

■３２．オートポンチで固定

差し込んだピンを専用のオートポンチで叩き、固定します。オートポンチはカナヅチなどで叩かずに、柄をグイっと押すだけでピンを叩いてくれる機能を持っています。

ポンチの先端はピンが収まる窪みがあり、ピンの先端だけが叩かれる構造になっています。

ピンは基板の両面から叩いて固定します。

■３３．ピンのインサート完了　部品面

全てのスルーホール用のドリル穴に、所定の太さのスルーホールピンをインサートし、ポンチで両面を叩きます。

写真は、全部終わったところです。

■３４．ピンのインサート完了　ハンダ面

ついでに、写真はその部品面です。

■３５．ピンのハンダ付けと吸出し

ポンチの固定が終わったピンは、両面のハンダ付けを行い、中に詰まっているハンダを吸い出します。

ハンダ吸出し器での吸出しには少し慣れが必要かもしれません。下が平らなテーブルの上に置いてやると、吸出しがうまく行きませんので、空気の通りが良くなるような場所や台の上で行ってください。

０．８ｍｍのスルーホールピンは特にハンダが吸い取りにくいので、むきになってやるとパターンを痛めます。個人的には０．８ｍｍのViaは無理にハンダ吸い取りを行う必要もないと思うのですが、いかがでしょうか．．．

■３６．プリント基板の完成　部品面

写真がプリント基板として完成したところです。仕上がりとしてはあまりキレイではありませんが．．．　

■３７．プリント基板の完成　ハンダ面

ついでにハンダ面側の写真です。

■３８．部品付け　表面実装から

いよいよ部品の取り付けですが、ハンダ面の表面実装LSIからハンダ付けしてしまいます。表面実装部品のハンダ付けは少し難しいです。コツは、しっかり位置決めをして、ほんの少しのハンダで対角２点を仮止めし、液体のフラックスを十分塗り、ハンダゴテの先にハンダをほんの少しだけ付けて、LSIの足先とプリントパターンが接触する境目に目掛けてハンダを染み込ませてゆくイメージです。あまり沢山ハンダを付けではいけません。特に、LSIの端子の付け根でハンダがブリッジしてしまうと、なかなか取れなくなるので注意して下さい。キーワードは「ほんの少しずつ」です。

■３９．部品付け終了　部品面

表面実装に続いて、普通のリード部品も一気にハンダ付けしてしまいました。写真はその部品面です。

リード部品は、背の低い部品から順に付けて行きましょう。

■４０．部品付け終了　ハンダ面

写真はハンダ面の様子です。

■４１．ハンダ付けのチェック

ハンダ付けを終了した基板は、ハンダカスによるショートや、ハンダ不良などをよーくチェックしましょう。

その時にあると非常に便利なのがルーペです。目視では発見できない不良個所が非常に良く分かります。

その効果は以下の通りです。

■４２．ルーペでのチェック例その１

ルーペで覗くとこんな感じで見えます。中央縦に走るパターンが９０度左に折れるところにハンダカスがあるのが見えます。特に影響なさそうですが、取り除いておいたほうが良いでしょう。これは目視では見えません。

■４３．ルーペでのチェック例その２

ＬＳＩの端子上から４番目から出ているＶｉａが不良です。ドリル位置がずれたことから、Ｖｉａ用のパッドときちんと接触していない状態です。また、隣のパターンとも接触しそうになっています。これは手直しが必要でしょう。

■４４．ルーペでのチェック例その３

ＬＳＩの端子左から２番と３番が、ハンダの糸引きで接触しそうになっています。もしかしたら接触しているかもしれません。また、３番から出ているＶｉａがイモハンダでイマイチです。手直しが必要です。

■４５．ルーペでのチェック例その４

中央のパッド部分のハンダ付けがイモになっていて、パッド全体にハンダが乗っていません。これも手直しが必要です。

これらの不良状態は、なかなか目視では発見し切れません。ルーペがあると、これらの不良が簡単に発見できます。なにせホコリ一本がすごく太く見えます。色々なものも見てみたくなります。（家の食卓の木目を見てみたら、点々で描かれた印刷であることを発見しました。本物の一枚板だと思っていたのに．．．．．．（；_；　）

■４６．ようやく完成！！

最後にテスターで電源のプラスとマイナスがショートしていないことを確認しましょう。ここまで部品が実装されていると、絶縁状態になならず、数百〜数十Ω程度を示します。

ショートしていないことを確認したら、ここでようやく基板の完成です！　お疲れ様でした v(^o^)v