プリント基板は、たくさんの電子部品を載せて電子回路を作る土台となる部品です。電子機器には必ずといってよいほど使用されており、私たちにとっても身近な存在であると言えるでしょう。

今回は、プリント基板の製造工程について解説するとともに、どのような製造装置を用いてプリント基板が製造されているのかや、製造装置を導入するときのおすすめの相談先なども紹介していきます。

もし、プリント基板の製造装置の導入コンサルティングを受けて、

• 省力化、省人化してコストダウンしたい
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• 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
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関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

もし、プリント基板の製造工程に画像処理を導入して、

• 省力化、省人化してコストダウンしたい
• 検査レベルを高めて品質価値を高めたい

というご希望がございましたら、お気軽に画処ラボまでお問い合わせください。
ルール型画像処理からＡＩによる画像処理まで、ご希望に対して幅広い対応が可能です。

１．プリント基板の製造工程

（1）製造工法のパターン

プリント基板の製造工法は、大きく分けると引き算型のサブトラクティブ法と、足し算型のアディティブ法の2つに分かれます。それぞれどのようなものかみてみましょう。

①サブトラクティブ法

サブトラクティブ法は、プリント基板の全面に貼り付けられている銅箔の不要な部分を取り除いて回路パターンを形成します。回路パターン部分をマスクで覆い、それ以外の不要な部分をエッチングによって溶かすことでプリント基板が製造されます。
引き算型の工法とも呼ばれており、製造コストの観点からプリント基板の製造工程では主流の方法となっています。

②アディティブ法

アディティブ法では、絶縁体基板に対してメッキ処理を行って回路パターンを形成します。回路パターン以外の部分にレジスト(保護膜)を形成して、レジストのない部分にメッキ処理を行うことで、回路パターンを形成します。
アディティブ法は、回路パターンを後から付け加える足し算型の工法です。

（2）内層工程の製造フロー

ここからは、プリント基板を製造するときの主流な工法であるサブトラクティブ法での製造フローを解説します。

プリント基板には、基板の片面に回路パターンのある片面基板、基板の両面に回路パターンのある両面基板、4枚以上の基板を重ね合わせた多層基板の3種類あります。多層基板を製造する場合は、まずは内層の製造からスタートすることになります。その製造フローをみてみましょう。

１．材料切断
基板を加工するサイズに合わせて切断します。

２．フィルムラミネート
内層基板をローラーなどに通して、ドライフィルムを貼り付けます。

３．露光・現像
ドライフィルムが貼り付けられた基板に回路パターンが印刷されたマスクを重ね合わせて、紫外線を照射します。紫外線があたったドライフィルムが光に反応(感光)して、基板に焼き付けられます。これを露光といいます。
回路パターンが焼き付けられた後は、不要なドライフィルムを溶解して除去します。これを現像といいます。

４．エッチング
露光・現像によって、基板は回路パターン以外の部分の銅箔がむき出しになった状態になります。むき出しになった銅箔を薬液によって溶かしていくのが、エッチング加工です。
エッチング加工後は、回路パターンに焼き付いたドライフィルムも不要になるため、除去します。

５．黒化処理
回路パターンが形成された内層の銅箔は表面がツルツルしており、積層したときに他の層と密着しにくくなっています。そのため、黒化処理という表面をデコボコにする処理を行って密着性を向上させます。

６．積層
内層の基板に回路パターンが形成されたので、基板を構成する材料を重ね合わせます。その後、積層プレス機などによって熱と圧力をかけて1枚の多層基板にします。

（3）外層工程の製造フロー

外層工程の製造フローは、片面基板、両面基板、多層基板の内層製造後に共通する製造工程です。どのような流れでプリント基板が製造されるのかをみてみましょう。

１．材料切断
基板を加工するサイズに合わせて切断します。

２．穴あけ・銅メッキ
基板には必要に応じてスルーホールと呼ばれる穴をあけます。スルーホールには銅メッキが施されており、電気的な接続をする役割があります。
スルーホールは、電子部品を挿入して接続するためのスルーホールと、多層基板において異なる層同士をつなぐためのビアホールの2つに大きく分かれます。
ドリルなどを用いて基板に穴をあけたのちに、電気的な接続ができるように銅メッキを施すことになります。

３．フィルムラミネート
外層基板をローラーなどに通して、ドライフィルムを貼り付けます。

４．露光・現像
内層工程と同じく、外層基板にも露光・現像して、回路パターンにのみドライフィルムが焼き付けられた状態にします。

５．エッチング
エッチング加工によって外層基板にも回路パターンを形成したのちに、残ったドライフィルムを除去します。

６．ソルダーレジスト
ソルダーレジストとは、プリント基板の表面を覆って回路パターンを保護するインクです。ソルダーレジストの主流は緑色のインクであり、私たちがイメージする緑色のプリント基板はソルダーレジスト工程後の姿となります。
ソルダーレジストは、回路パターンを保護して絶縁性を保つ、ほこり・熱・湿気などから回路パターンを守る、電子部品の実装時に不要な部分に半田が付いてショートするのを防ぐ、といった役割を持っています。
ソルダーレジストの工程はエッチング加工と近く、ソルダーレジストを塗布したのちに露光により硬化させ、不要部分を現像して除去するという流れになっています。

７．シルク印刷
ソルダーレジストで覆われた部分に、型名・メーカー名・電子部品の位置などの情報を書き込みます。シルク印刷と呼ばれており、インクジェットプリンタなどを用いるのが一般的です。

８．表面処理
回路パターンは銅で形成されているため、空気に触れて酸化してしまうと半田が濡れずにうまく電子部品を実装できない可能性があります。
必要に応じてめっきなどの表面処理を行うことで、銅の酸化を防いだり、半田濡れ性を高めます。半田コートや金メッキがよく行われています。

９．外形加工・Vカット
基板の不要な部分を外形加工で切断します。もしくは、電子部品の実装後に不要な部分を切り離しやすくするために、V字型の溝を入れるVカットを行います。
Vカットを行っておけば、手で折り曲げるだけで簡単に不要な部分を切り離すことができます。

10．検査
製造工程で不具合があると、断線やショートなどの問題が発生する可能性があります。品質確認のために、検査機器を用いて製造した基板の導通検査を行います。
導通検査以外にも、キズや汚れなどの外観不良をチェックする外観検査を行う場合もあります。

このように、数多くの工程を経てプリント基板は製造されています。製造工法やプリント基板メーカーによって製造フローは異なる場合がありますが、今回は一般的な流れを紹介しました。

次の動画では、一例としてプリント基板メーカーである株式会社トクホウでの製造フローを見ることができます。

２．プリント基板を製造するときに必要な装置

ここでは、プリント基板の製造工程で活躍している主要な設備の概要と名称を紹介します。

（1）エッチング加工

回路パターンを形成するためのエッチング加工では、さまざまな装置が利用されています。

• ドライフィルムを基板に適したサイズにカットして貼り付けるオートカットラミネーター
• ドライフィルムに紫外線を照射して感光させる露光装置
• 不要なドライフィルムを除去するドライフィルム現像機
• エッチング加工で不要な銅を溶かして回路パターンを形成するエッチング装置

（2）基板加工

プリント基板の製造工程では、基板を切断したり、穴をあけたりする加工機が利用されています。

• 積層プレス後の端面をきれいに整えるマルチカットフォーマー
• スルーホールの穴をあけるNCドリルマシン
• 基板の外形や取り付け穴を加工するNCルーターマシン
• Vカット加工を行うVカットマシン

（3）ソルダーレジスト・シルク印刷

回路パターンを形成した後の基板に対して行うソルダーレジストとシルク印刷の工程では、次のような装置が利用されています。

• インク上のソルダーレジストを塗布したり、散布するコーター装置
• ソルダーレジストを感光させる露光装置
• 不要なソルダーレジストを除去する現像機
• 基板に文字などを印刷するインクジェットプリンタやスクリーン印刷機

（4）検査

製造したプリント基板の品質をチェックして保証するための検査工程では、次のような検査装置が利用されています。

• プローブと呼ばれるピンを回路パターンに接触させて導通検査を行うフライングチェッカーや専用チェッカー装置
• スルーホールに異常がないかをチェックするホールチェッカー
• 基板の表面と外観にキズや汚れがないかをチェックする自動外観検査機

３．プリント基板を製造するときのポイント

（1）最適な工法を選定する

プリント基板の製造工法は、大きく分けると引き算型のサブトラクティブ法と、足し算型のアディティブ法があると紹介しました。しかし、サブトラクティブ法はさらに細かく分けることができるため、工法の選択肢が多く存在しています。

回路パターンのピッチや製造するロット数によって最適な工法が変わってくるため、自社で製造したい基板の仕様と想定する事業規模を考慮したうえで、工法を選定する必要があるといえるでしょう。

（2）製造工程の自動化

プリント基板は電子機器が正常に動作するかを左右する重要な部品であり、高い品質レベルが求められます。そのため、すでにかなりの工程で製造装置による自動化が進んでおり、各工程を担う製造装置を組み合わせて生産ラインが組まれているのが一般的です。

しかし、製造装置へのセッティングや搬送、外観検査などの作業は人の手で行っており、作業効率が低いままになっている企業も多くなっています。

今後ますます進むと予想される少量多品種生産や人手不足に対応し、生産性を向上させて競争力を維持するためには、上述した人の手で行っている作業も自動化していくことが求められるでしょう。

４．プリント基板の製造装置を導入するときにおすすめの相談先3選

①株式会社FAプロダクツ

【特徴】
FAプロダクツは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレータです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

• 産業用ロボット
• 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
• 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
• 治具の設計・製作

【実績】
ＮＭ社（電子部品の製造販売）、ＨＳ製作所（情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売）、ＴＴ社（ショッピングセンターなどリテール事業）、ＳＭ社（自動制御機器の製造・販売）、ＯＲ社（自動車安全システムの製造販売）

②ムラタ機工株式会社

【特徴】
ムラタ機工株式会社は、プリント基板製造装置メーカーとして、一般基板からフレキシブル基板製造装置まで取り扱っています。プリント基板の製造工程における現像・エッチング・研磨・めっき前処理・めっき後処理の装置や自動化機械などを開発・製造しています。

【所在地】
神奈川県横浜市港北区小机町89番地1
TEL.045-475-2162(代表)
FAX.045-475-2163(代表)
http://www.murata-kiko.co.jp/

③株式会社フジ機工

【特徴】
株式会社フジ機工は、プリント基板生産設備装置の設計・製作・販売を行うメーカーです。「プリント基板水平ウェットプロセス生産装置」に強みを持ち、パターン形成・めっき・表面処理・仕上げ処理の各工程向けの生産装置を提供しています。

【所在地】
新潟県小千谷市薭生甲2230番地4
TEL.0258-82-0221(代表)
FAX.0258-82-0181(代表)
http://fujik.co.jp/

５．プリント基板の製造装置の導入に関するご相談はFAプロダクツへ

本記事では、プリント基板の製造工程について解説し、製造工程で利用される製造装置やプリント基板の製造におけるポイント、おすすめのメーカについても紹介しました。

電子機器の増加に伴ってプリント基板の需要は高まっており、プリント基板の製造メーカーはさらなる生産性向上のために製造装置を導入したり、自動化機器による省力化・省人化を進める必要があるでしょう。

FAプロダクツは、生産設備の導入コンサルティングを行っており、プリント基板の製造装置の導入についてもサポートしております。また、ロボットシステムインテグレータとして製造工程の自動化の豊富な実績もありますので、プリント基板の製造でお悩みの際には、ぜひFAプロダクツにお声がけください。

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