プリント基板について

質問

ガラスエポキシ製のプリント基板を使って高周波回路を設計しています。しかしプリント基板をエッチングするときに長時間行ってもどうしてもエッチングできない部分があります。原因はなんなのでしょうか。露光に問題があるのかそれとも現像しきれていないのか。知ってる方がいたらお願いします。

回答No.7

soramist · ベストアンサー

ANo.5です。

ANo.2の補足欄に「使用するものはすべてサンハヤト・・・」とあったので、エッチング槽もサンハヤトの噴流式タイプのものを使っているのかと思いました。

エッチング工程に問題がありそうですね。
横にゆするだけでは不十分でしょう。
３分おきくらいに、基板を割り箸ではさみ（基板の両側を）、基板を立ててエッチング液を流し落とします。
これを数回繰り返します。
（基板表面に反応生成物（沈殿）が付着していると、その部分はそれ以上反応が進まない）

このとき、表面状態を目視観察します。
ゴミが付着していたり、エッチングが進んでいない箇所が見つかったら、バケツに水を張ったものを用意しておき、これに基板を放り込み、汚れた箇所を（エッチングの進まない箇所も）指の腹でこすります。

この作業は、エッチング工程の中間から、後半にかけて行う必要があります。
終盤に入ってからでは、手遅れです。

前回、「0.3mmのラインが引けるようになった」と申し上げましたが、この検討を行ったのは２年位前で、今では当時苦労したことも忘れてしまいましたが、ご回答を書いているうちに、だんだん思い出してきました。(-_-;)

蛇足ですが、銅箔の上に塗ってある薬剤がレジストです。
ハンダ付けを終わった後、防湿と絶縁を兼ねて塗布する薬剤もレジストですが、感光用のレジストは正確には「フォトレジスト」といいます。

補足

ありがとうございます。皆様にいただいたアドバイスを参考に露光からエッチングまで細心の注意を払ってもう一度行ってみたいと思います。

回答No.8

saru_1234

ANo.3,6 です。

少しでもエッチングされているとのことなので、
油汚れの線は問題なさそうです。

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現像後、非マスク部分を洗い流す工程ってありませんでしたっけ？
スプレー式も使ったことはあります、あれはたしか結構大量に
吹きかけて、現像と同時に洗い流す．．．ようなうろ覚えイメージです。

それよりも前に行っっていたのは、現像液に漬け、現像が済んだら
水をかけて手指などで擦って洗い流す工程があったように思うのですが。

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エッチング時間が長いとまずい、というのは例えばこういう事です。
エッチングして残っている銅箔の側面からもエッチングが進むので、
・アンダーカットが起こる
・その為、幅の細いパターンは脱落したりする
・寸法精度が必要な箇所は、それを確保できない

高周波ということですから、思いっきり該当しそうではありますが敢えて言えば
これらの心配がなければ、長く漬けても大丈夫です。

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ANo.7さん
>銅箔の上に塗ってある薬剤がレジストです。

私の疑問へのお答えかと思います、ありがとうございます。

ANo.4 の補足に
>見た感じレジストがはがれたら引きあげ、
とあったので、他のことを指しているのかと、
敢えてお尋ねし、別の言葉で聞いてみたかったのです。
フォトレジストがここ剥がれてしまったらダメですから変だなぁと。

お礼

ありがとうございました。皆様の回答を参考に細心の注意を払いもう一度行ったところエッチング時間も２０分と早く、特に問題もなくできました。

回答No.6

saru_1234

ANo.3 です。

ずいぶん前のサンハヤト製品ですがエッチング経験があります。

私が書いた「油汚れ」での影響は小さくないのでぜひご確認ください。

サンハヤト製品を使われているとのことですが、
同社製品ではエアーポンプを使用した攪拌機構を備えた製品もあります、
ANo.5 様はこれをお使いと解釈されたようですが、
質問者様はこれを使われていなく、ご自分の手で攪拌されてるのですね？

(ANo.2 の補足)
(>自分で攪拌して行っています。)

どのように攪拌されていますか？平らな容器に入れてゆらゆら揺らすだけですと、
中央部の液はその近辺を往復するばかりでなかなか混ざりません。
サンハヤト既製品のように、縦置きで噴流式ならば対流するので、かなり
混ざります。

> しかし現像では現像液につける時間は１分半くらいで見た感じレジストがはがれたら引きあげ

最近の製品は知らないのですが、正しい使用方法に則った使い方であれば
心配いりませんが。
レジストとは何のことですか？それが剥がれたら現像終了というのは
取説に記載あるのでしたら問題ないのですが。

> 銅箔が溶け残っていて

全く溶けていないのか、少しは溶けた様子が見えるが進行していないのかで
原因は異なりますが、どちらでしょう？

補足

おっしゃるとおりエアーポンプで攪拌するタイプのものではなくヒータの上にバットをおいてそれをゆすって攪拌しています。なにか割り箸とかでかき混ぜたほうがいいですか。エアーポンプも使ってみたのですが温度が上がるのが遅かったので今は使っていません。

現像は説明書によると30秒から1分で終わると書いてあります。レジストとは目的のパターンをエッチングから保護する膜、つまり現像液で除去する膜です。

銅箔が溶け残っていてというのはまったく溶けてないというわけではなく少しは溶けています。しかしそれ以上は変化がありませんでした。

回答No.5

soramist

早速の補足、有難うございます。

1.露光（忘れていました！）
露光を終えた後の状態はどうでしょう？
ここが一つのポイントなのですが、肉眼で見てクッキリとパターンが浮かび上がっていますか？
・・・とはいうものの、ここでクッキリパターンが出なくても、必ずしも露光が悪いとは言えません。(-_-;)

わたしもよく分からないのですが、（どうやら）新しい基板（・・・６ヶ月くらいまで？）なら、クッキリとパターンが現れるようです。
しかし、パターンがクッキリ出ない場合でも、支障なくエッチングできることもあります。
ただ、露光でクッキリパターンが出ると、一安心できるのは確かです。

2.現像
感光済みの基板を、現像液に漬けると、30秒から１分くらいでシュワシュワと感光液が溶け出てきます。
確かに、長時間浸すことはよくないです。
１分半くらいで終わるはずです。
基板を引き上げてみて、目視で感光部がピカッと光っていて、影の部分に完全な着色が残っていれば、完璧です。
（影の状態より、除去部の状態の方が重要）
銅箔部分が光っていなければ、槽に戻してもう少し時間をかけます。

蛇足ですが、わたしはスプレー式の現像液はあまり好みません。
泡のために、途中経過が目視観察できなくなるからです。

3.エッチング
液に長時間漬けすぎも良くないです。
２０分は適正な時間です。

わたしは、サンハヤトの噴流式攪拌槽を使ったことはないのですが、この内容を見ますと、「攪拌が十分に行われていないのではないか？」という気がします。
銅箔の溶け残りは怖いです。
溶け残りに拘って長時間浸しておくと、他の部分が溶けてきます。

わたしは、100円ショップで買ってきた、「ザル付きのプラ容器」を使っています。
エッチングの間、３分おきくらいに基板をザルごとゆすります。
（電熱器で加温しながら、放射温度計で温度を管理しています）

終わりごろには頻繁に基板を引き上げて目視観察します。
時に、数箇所白っぽく銅箔が残っている場合があります。（斑点程度）
こういうところは、割り箸の先（角）で軽くこすり、再びエッチング液に漬けます。
（こういうところは、ほとんどエッチングは終わっているので、数十秒で完全に溶けます）

またまた蛇足ですが、わたしは（アマチュアですが）いろいろ研究の結果、0.3mm幅のラインを0.2mm間隔で引けるようになりました。
（1cmの間に20本のラインを引くことが可能）

エッチングした後の仕上がりを20倍ルーペで見ますと、多少のギザギザは出ていて、ちょっとかっこ悪いですが、実用的には十分と思っています。

ガンバってください。

補足

ありがとうございます。
露光した後は多少のムラはありますがパターンがくっきりでています。

回答No.4

soramist

攪拌や温度管理などもキチンとされておられるようで、まさか、サンハヤトの製品が汚れているということも考えられないので、何が原因なのかな、と頭を抱えています。
（市販製品を使い、マニュアル通りにやってエッチング出来ないということは、通常考えられません）

エッチング液、現像液の濃度は適切でしょうか？
フォトマスクはちゃんと仕上がっていますか？

露光についてですが・・・
感光が適正に行われた基板は、現像液に漬けてから、30秒～１分くらいで感光部が溶け始め、２分くらいで完全に除去され、除去部はピカッと光ってきます。
現像液の温度管理も適正になされているでしょうか？

>エッチングできない部分があります。

この言葉がちょっとひっかかりました。
「ちゃんとできる部分」もあるのですか？
どのような状態になっているのでしょう（全体的に）？

各工程の概略時間等、更に情報がいただければ、より詳しいご回答が出来るかもしれません。

補足

エッチング液は薄めずに使っていますし現像液も大丈夫だと思います。フォトマスクはインクジェットプリンタで専用のフィルムに印刷し見たところ問題はないように思います。

しかし現像では現像液につける時間は１分半くらいで見た感じレジストがはがれたら引きあげ、終えていました。もしかしたらこれが原因でしょうか。長時間現像液につけすぎても問題があるような気がしたので。

エッチングは大体３０分くらいで様子を見てみて銅箔が溶け残ったところがあったのですが、そのまま２０分くらい続けても変化がなかったので終わりにしました。ひとつの基盤に何個も回路を作ったのですがちゃんとエッチングできている部分もありそちらに悪影響がでると思ったので。エッチング液に長時間つけすぎもよくないですよね。

エッチングできない部分もあるというのは見たところ一部にまとまって銅箔が溶け残っていて時間を増やしても変化がないということです。ちゃんとできている部分もあります。

回答No.3

saru_1234

エッチングで溶かしたくない部分には、保護する樹脂のような膜が残っていると
思います、逆に溶かしたい部分はこの層が除去できていなければいけないわけです。

露光で光が当たった部分が層および金属を残すのか、もしくは逆なのか
忘れましたが、後者であれば露光不足がエッチング残りにつながりますね。

露光～現像～保護膜形成に問題がないとすると...
エッチング液がきちんと触れ、金属を溶かしこんだらその場から離れ、
新鮮なエッチング液と交代する必要があります。

指脂など油分がついていると「濡れない」為、エッチング液が触れず、溶けません。
また、エッチング液に漬けた状態では状態を観察しづらいですが、
浅く漬けた状態で観察すると、液で濡れないと鏡のように光を反射するので
判別できると思います。

エッチング中は、液を各藩し、金属を溶かし込んで濃くなった液を
金属面からどけるようにしたほうがいいです。
そうしないと、エッチングむらにもつながります。

回答No.2

inaken11

ついでに、銅メッキスルーホール基板の場合は、メッキ厚の不均一が原因であることも考えられる。
また、下地銅箔が厚すぎることも考えられる。

断面検鏡で膜厚の測定もするべき。

補足

細かい条件を出さずに失礼しました。使っているのはすべてサンハヤト製で、エッチングもヒーターで暖めて自分で攪拌して行っています。その場合でもメッキ厚の不均一や液の不良などありますか。

回答No.1

inaken11

現像不良は現像上がりに顕微鏡で観察すればわかる。

比較的広範囲に銅が残るのであれば、エッチング液の不良や、スプレーノズルのつまり、圧力低下、など。

現場・現物・現象を見てますか？