15世紀中ごろのヨーロッパにて発明された「エッチング（Etching）」は、凹版画、電子回路などの製造において、銅などをはじめとした幅広い金属製の素材の加工で利用されてきた歴史があり、現在では半導体工学などの分野でもその技術が活かされています。
ここでは、そのエッチングの基礎知識や活用分野、メリットなどについて解説していきたいと思います。
エッチングとは？
まずはエッチングの基礎知識、具体的な方法や、それによって加工を行えるメカニズムなどについて解説します。
エッチングとは、腐食作用を利用して行う表面加工の技術のことを指します。加工の対象となるのは、銅などをはじめとした金属で、その表面の微細加工に用いられています。
一般的なエッチングでは、最初に、加工を行う金属の表面の残したい部分にのみ防食処理を行い、硝酸などの腐食剤で不要な部分を溶解侵食して除去する、という手順が基本的な方法となります。
また、エッチングは銅だけでなく、亜鉛などの幅広い種類の金属に対しても行われており、腐食性のあるものであれば、幅広い素材の塑形・表面加工に応用することが可能となっています。そのため応用パターンは数多く存在し、「半導体の薄膜の形成」など、高度な技術が要求される製品の製造にも使われています。
幅広いエッチングの活用分野
続いては、数多く存在するエッチングの活用分野をいくつかに分類し、ご紹介していきます。
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盤に回路を露光転写してマスキングし、不要な部分を除去する方法で、プリント配線基板や集積回路の作製において不可欠な技術でもあります。
この技術は極小・極薄で複雑な形状の製品の製造において大きな効果を発揮し、レーザー加工と比べて製造コストが安いというメリットがあります。
版画・印刷
版画・印刷におけるエッチングは、銅版の版画や印刷技法として発展した歴史を持ちます。また、この名称はエッチング加工で作った印刷用の凹版による印刷物を指すこともあります。
基本的には、防食処理をした銅板の表面をニードルなどの針で削り、その後腐食させるという手順が取られます。これにより、銅板の削った部分が溶解し、凹版が完成します。
半導体工学
半導体工学におけるエッチングには「ウェットエッチング」と「ドライエッチング」の2種類があります。
このうち「ウェットエッチング」は、酸やアルカリなどの薬液で金属を溶解する加工方法のことを指します。ここで使用される薬剤は「エッチング剤」と呼ばれ、塩化第二鉄などが多く用いられます。また、この方法には同じ薬液で一度に複数枚の加工ができるため、安価で行うことができるというメリットもあります。
一方で「ドライエッチング」は、ガスをプラズマ化し、イオンで金属を除去する加工方法のことを指します。この方法では電極の間で反応が加速したガスを金属の表面にぶつけて膜を削ることにより加工を行います。
また「ドライエッチング」は周囲を汚染しにくいため、精度の高いエッチングが可能であるというメリットがある反面、「ウェットエッチング」と比較すると費用が高くつくというデメリットも存在します。
エッチングのメリット
続いてはエッチングによって加工を行う際に生じる技術面、コスト面のメリットについて解説します。
金型が不要
金属加工では、金型を使用したプレス加工が行われることも少なくありませんが、この方法では金型を作成しなければならないという点で大きな手間がかかります。しかしながらエッチングではこのような金型の設計・作成が必要ないため、加工時間が大幅に短縮できるというメリットがあります。またそれによって小ロットにも対応することが可能となり、コストがかからないというメリットもあります。
繊細な加工が可能
プレス加工は、金属の繊細な加工には向いておらず、デザインの細かい製品の加工には向かないという特徴があります。しかしながら、エッチングは薄い板への加工や複雑な加工などに適しているというメリットがあり、デザインの細かい製品の加工にも応用することが可能です。
非接触加工のため変形しにくい
エッチングの溶解は非接触加工であるため、プレス金型加工と比べてバリやカエリ、ひずみ・たわみなどの発生の心配がありません。そのため、総じて変形がしにくいという点も大きなメリットです。
ここでは金属加工において古くから活用されているエッチングについて、その基礎知識や活用分野、メリットについて解説してきました。ここでご紹介した内容を参考に、さまざまな金属加工においてのエッチング技術を活用してみてください。
制作：工場タイムズ編集部
