自宅でのプリント基板エッチング — トナー転写法

PCB の設計ソフトウェア（KiCad、EasyEDA、Eagle、Fritzing のいずれか）で回路レイアウトを設計します。レイアウトは鏡像で印刷する必要があります。銅面に裏向きで転写するためです。レーザープリンターの最高トナー濃度設定を使用して、光沢のある写真用紙に印刷します。レーザープリンターのトナーは、加熱すると銅面に定着する合成樹脂ポリマーで、エッチングレジストとして機能します。インクジェットインクは水性で腐食液に溶けてしまうため使用できません。家庭でのエッチングで確実に仕上げるには、配線幅を少なくとも 0.3mm にしてください（専門の PCB 工場ではさらに細かく作れます）。まず普通紙にテスト印刷し、銅張り基板に重ねてサイズを確認してください。

PCBの未加工基板の銅面を、細かいスチールウールまたはスコッチブライトパッドで擦って、酸化、指紋、油脂がなく均一に明るく光沢が出るまで洗浄してください。汚れがあるとトナーが付着しません。洗浄後の基板は端のみを持って扱ってください。印刷したグロス紙を、回路レイアウトを合わせながら洗浄済みの銅面に裏向きに置いてください。最高温度に設定したアイロンで熱と圧力を加えてください（スチーム不可）。3～5分間、アイロンをゆっくりと表面全体に動かしながら、力強く均等に押し付けてください。熱でトナーが溶け（約180℃）、圧力によってトナーが銅に接着します。少し冷ましてから、基板を温水に10～15分間浸し、紙が柔らかくなって剥がれ、銅の上にトナーパターンが残るまで待ってください。

明るい光の下で、転写されたトナーパターンを注意深く検査してください。トナーがきれいに転写されなかった箇所を探します。例えば、配線の断線、ピンホール、パッドの欠落などです。欠陥は、油性マーカー（Sharpie）またはPCBレジストペンを使ってタッチアップしてください。マーカーインクはトナーと同様にエッチングレジストとして働きます。この検査工程は非常に重要です。配線が1か所でも断線していると、完成した基板で電気的接続が切れてしまい、後から原因を特定するのが非常に困難になる場合があります。特に細い配線や、間隔の狭いパッド同士の隙間に注意を払ってください。これらはトナー転写で最も故障が起きやすい箇所です。

安全手袋と保護眼鏡を着用し（塩化第二鉄は永久的な染みを残し、軽度の腐食性があります）、塩化第二鉄溶液をプラスチック製のエッチング皿に深さ約1cmまで注ぎます。基板を銅面を下にして浸し、エッチング液の表面に浮かべます。1分ごとに皿を前後に揺すって、穏やかに攪拌してください。攪拌によって新鮮なエッチング液が銅表面に供給され、処理が速まります。エッチングには、溶液の温度と新しさに応じて15〜45分かかります（温度が高いほど速く進み、40〜50度Cが最適です）。基板を持ち上げて定期的に進行状況を確認してください。トナーで保護された配線の周囲から、銅が徐々に溶けていく様子が見えます。露出していた銅がすべて溶解し、トナーで保護された配線だけが残ったら、エッチングは完了です。過度にエッチングしないでください。溶液がトナーの縁の下に浸食し、配線が細くなります。

エッチングされた基板をエッチング液から取り出し、水でよくすすぎ、アセトンまたはマニキュア除去液でトナーを除去して、下にある明るい銅のトレースを露出させます。トレースの導通を確認してください。マルチメーターの導通モードを使用して、各トレースが隣接するトレースと短絡することなく、意図された接続点を接続していることを確認します。小型のドリルプレスまたはロータリーツールで0.8～1.0mmのドリルビットを使用して部品穴を開けます。PCB ドリルビットは超硬製です。これは、ガラス繊維（FR4）が非常に研磨性が高く、鋼製のビットをすぐに摩耗させるためです。穴あけ後、細かいスチールウールで銅を軽く研磨し、酸化物を除去してはんだ付け性を向上させます。仕上がった基板は部品のはんだ付けの準備ができています。長期的な保護のためには、部品を取り付ける前に、銅にフラックスコーティングまたは透明ラッカーを塗布して酸化を防止してください。