大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
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A. エッチングは物質の酸化還元電位に依存する。大きい方が酸化体、小さい方が還元体となる。エッチングするものをエッチャントという。エッチングにはドライエッチングとウェットエッチングがある。不動態と活性態について、不動態とは、金属の表面が酸化皮膜などの安定な保護膜に覆われ、化学反応しにくくなっている状態、活性態とは金属の表面がむき出しで、酸や水などと反応しやすい状態である。 グループワークでは電位ーpH図を書いた。亜鉛の電位-pH図を書いた。電位が-0.9以下では亜鉛、それより高いとpHによって水酸化亜鉛や亜鉛イオンとして存在するということがわかった。 事後学習ではウェットエッチングとドライエッチングについて調べた。ウェットエッチングは化学的な溶液であるエッチング液を用いて、材料を溶解・除去する方法である。特徴は低コストで量産性が高いことである。用途としてはプリント基板の製造やめっき加工の前処理がある。ドライエッチングは、プラズマ化されたガスを、生成されたイオンやラジカルの物理的衝突作用や化学反応を利用して材料を削り取る方法である。特徴は高精度で細微加工ができ、またプロセスが密閉された空間内で行われるためクリーン性が高い。用途としては半導体デバイスや光学デバイスの製造に用いられる。
A.①?③を以下に示す。 ①【講義の再話】 Reference electrode（リファレンス エレクトロ―ド）とは測定温度あるいは測定溶液中で、安定な電位を示す適当な半電池のことをいう。 電位が高い方を貴、低い方を卑と表す。貴の方に使われる（電位が高い：イオン化傾向が小さい、すなわちイオンになりにくい）金属を貴金属という。イオンになりやすいということは錆びやすいということなので貴金属はさびにくいということになる。 海水中では腐食しやすい。そのため腐食しづらい金属あるいは合金が使われる。アルミニウムは酸化膜を作るためよく使われる。 プリント配線版とはフェノール樹脂やエポキシ樹脂にCu箔を張り付けた基盤にレジストを置いて配線部分を描き、残りのCu箔部分をFeCl３を用いたエッジング反応によって取り除いたものである。エッジング反応の原理は以下の通りである。鉄の方が電位が高く0.771、銅の方が電位が低い0.337。よって銅の方がイオン化されやすい。酸化が起きる極：アノードは銅、還元が起きる極：カソードは鉄である。アノードでからカソードに電気（電流）が流れる。 横軸にモル分率（右がFe３＋）、縦軸に電位をとったグラフに表すと右側に行くほど電位が高くなりエッチングが進みやすいことが読み取れる。 ②【発表の要旨】 演題 電位ｐH図（プールべダイアグラム）を描こう グループ名 イ、イ、イライラ 役割 責任著者 共著者 鈴木結惟、原野未優、高橋香桃花、三船歩美、大坂琉音 テキスト90ページのグラフについてZnの平衡反応にはH^+が存在しないため電位はｐHによらない。点線の傾きはRT/ｎ・Fである。①は水素の平衡反応を表している。ｐHが1の時のｙ切片の電位以下になると水素が発生する。②はｐHが1の時の電位は1.23ｍVである。これは理論分解電圧といい、起電力に等しい。 ③【復習の内容】 トピック名 ウエットエッチングとドライエッチング エッチングにはウエットエッチング、ドライエッチングがある。ドライエッチングとは液体ではなく気体やプラズマなどの反応性ガスを用いて材料を加工する方法のことである。フォトレジストのSiO２をエッチング除去する際はドライエッチングである。一方FeCl３を用いたエッチングは液体を使った化学反応によるものであるためウエットエッチングである。
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A. 電位pH図（プールべダイアグラム）は、金属の腐食や防食を理解するための重要なツールである。亜鉛は鉄よりも電位が低いため、陰極防食法により鉄を保護する役割を果たす。亜鉛の電位pH図では、Zn、Zn??、ZnOなどの化学種の平衡電位が示され、水の安定領域も酸素・水素発生反応の電位から計算される。これにより、腐食環境下での金属の安定性を視覚的に把握できる。 グラビア印刷の製版には、レーザー製版とヘリオ製版がある。レーザー製版は高精度で複雑なパターンに適しており、デジタルデータから迅速に製版できる。一方、ヘリオ製版は機械彫刻による物理的なセル形成で、耐久性が高く大規模印刷に向いている。用途やコスト、精度に応じて適切な製版方法を選ぶことが重要である。 リードフレームやプリント基板の製造では、エッチングとスタンピングが使い分けられる。エッチングは化学薬品で金属を溶解し、高精度な微細加工に適している。スタンピングは金型による打ち抜きで、大量生産に向いている。ウエットエッチングは等方性で低コスト、ドライエッチングは異方性で高精度だが設備コストが高い。製品の仕様や生産量に応じて最適な方法を選択することが求められる。
A.①電極電位の実用的な測定には、安定した電位を保つ参照電極が必要であり、銀塩化銀電極がよく用いられる。また、金属表面が酸化物や水酸化物の膜で覆われて酸化反応が進まなくなる状態を不働態といい、腐食を抑える手段として重要である。 次にプリント配線板は、樹脂基板に銅箔を貼り、レジストで配線部分を保護した後、FeCl?によって不要な銅をエッチングして作られる。このとき銅が酸化されて溶け出す。さらに、ドライエッチングは気体やプラズマを使って微細加工を行う手法であり、電子部品の製造工程にも利用されている。これらの技術は、電子回路の精密化や材料の安定性向上において欠かせないものである。 今回のグループワークは、電位ｐＨ図（プールベダイアグラム）を描こうである。 ②演題は電位pH図(プールベダイアグラム）を描こうで、グループ名は名無し、属した人は、山口竜輝、佐藤光介、山根寿々、向田有稀、須藤春翔であり、役割は調査係。 亜鉛の電位を描いた。この電位pH図を描くことで、亜鉛がどの条件で溶けるのか、また、安定であるのか、そして酸化物や水酸化物として存在するのかが分かった。 ③私は、電位pH図について詳しく調べ、まとめた。 電位pH図を用いることで、水中などの環境下で金属がどのような形で存在するかを予測することができる。たとえば、鉄は中性域で腐食しやすく、Fe??やFe??として溶け出す傾向があることなどが挙げられる。一方で、クロムやアルミニウムなどは、酸化物の保護膜を形成して広い不働態領域を持ち、腐食に対して強い安定性を示す。これにより、金属材料の使用環境に応じた適切な選定が可能となり、橋梁や配管などのインフラ、電子機器、化学プラントにおける防食設計にも活用される。 また、表面処理やコーティング技術を組み合わせることで、腐食を抑え、耐久性を高める方針も立てられるため、材料科学や腐食を考える上で非常に重要な役割を果たす図といえる。
A.①12回目は、電極や金属について学んだ。金属には、卑金属、貴金属があり、卑金属は、イオンになりづらい金属である。対して貴金属は、イオンになりやすく、さびやすいということを学んだ。実際の工業材料では、純物質ばかり使わずに、ステンレスや合金などを使用している。Reference electrode は参照電極という意味で、別名基準電極と呼ばれている。この言葉は、業界によって使い分けられている。また，エッチングについても学び、エッチングはネルンストの式からグラフをかける。エッチングには何種類かあり、ウェットエッチングや、ドライエッチングなどがある。 ②グループワークでは、電位pH図（プールベダイアグラム）を描くための議論を行った。横軸にｐHをとり、縦軸に電位をとった。亜鉛部分や水酸化亜鉛などの３か所に分かれたグラフを教科書から見つけて、そのまま描いた。グラフから、電位は境界によって下がっていくことが分かった。時間がなくて、自分たちの班はここまでしか議論することができなかった。他の物質でも電位ｐH図をかけるように概要を理解する必要があるなと思った。 ③授業でドライエッチングについて触れていたので、ここではドライエッチングについてまとめる。ドライエッチングは、半導体や微細加工の世界で非常に重要な技術である。まず、ドライエッチングとは、気体を使って材料の表面を化学的または、物理的に削り取る方法のことである。数十nm??mレベルの精密な加工が可能であったり、液体を使わないので汚れにくく、反応を精密に制御しやすいなどの利点がある。ドライエッチングにも何種類かあり、物理的エッチング、化学的エッチング、反応性エッチングなどがある。主に、半導体製造の時にドライエッチングが行われる。
A.①本講義では３電極式の電解セルを使って一定の電位で電解を行うと、対象物質が減少するにつれて電流も減少し、その電気量からファラデーの法則に基づいて物質の量を求められることを学んだ。また「貴」で金や銀のように電位が高く安定な金属をさし、「卑」は酸化されやすく腐食しやすい金属であることも確認した。さらに、エッチングにはいくつかの種類があり、ウェットエッチング、フォトエッチング、ドライエッチングなどが目的に応じて使い分けれるとこと、防食技術の基本についても学んだ。 ②グループワークではプールべダイヤグラムの電位pH図を描いた。グループではそれぞれAでは亜鉛で活性化状態、Bでは酸化亜鉛で不動態状態、Cでは亜鉛（Ⅱ）で腐食状態であることがわかった。 ③電解セルとは電気エネルギーを利用して非自発的な化学反応を起こす装置であり、役割は電気エネルギーを化学エネルギーに変換する。電源からの電気を使い陽極で酸化反応、陰極で還元反応を進める。その間を電解液がつなげる。
A. 授業では、参照電極とは測定条件下で安定な電位を示す半電池であるとされ、実用例として銀－塩化銀電極の構造図を描いた。また、海水中における金属・合金の電極電位系列を参照し、不働態状態と活性状態の電位の違いが腐食のしやすさに関係することを確認した。さらに、局部腐食の一例である孔食について、教科書からその発生メカニズムを学んだ。次に、プリント配線板の作製工程を題材に、電気化学反応とエッチングの関係を学んだ。配線板のCu箔を塩化第二鉄でエッチングする反応では、Cu → Cu??＋2e? の酸化反応と Fe??＋e? → Fe?? の還元反応が組み合わさる。標準電極電位より、Fe??が還元されCuが酸化されることが有利であることがわかった。ネルンストの式を用いて、これらの反応をグラフ化し、濃度依存性を視覚的に理解した。また、微細加工に用いられるエッチングの分類を調査し、ウェットエッチングとドライエッチングの違いを整理した。特に、ドライエッチングはプラズマ化したガスを利用する点が特徴である。 発表では、電位pH図（プールべダイアグラム）について解説し、亜鉛の腐食挙動を取り上げた。腐食域ではZn??として溶解し、不働態領域ではZn(OH)?が生成して酸化が抑制されることを説明した。 復習としては、腐食の種類や金属の不働態化の理解を深め、材料選定や防食設計にどう応用できるかを今後の課題とした。
A.① ウェットエッチングは、化学溶液を使って材料表面を化学的に溶かす方法であり、エッチング液に材料を浸すことで、広範囲を一度に加工できる反面、エッチング液が拡散してエッジが丸くなってしまうというデメリットもある。ドライエッチングは、プラズマやイオンビームなどの気相反応を用いて材料を加工する方法であり、選択性と方向性に優れ、精度の高く形成することができるため、半導体加工に広く用いられている。また、ピッティングは、金属表面に小さく深い穴ができてしまう腐食現象あり、不均一な酸化皮膜や塩素イオンが原因となることが多く、見た目でわかりにくい。 ②亜鉛(Ⅱ)イオンのプールべ図を書いた。低電位、 pHが7-14であればZn金属が安定な領域であり、高電位であればZnが酸化されてZn??になる領域であり、中電位、pHが7-14であればZnOやZn(OH)?などの不動態安定な領域であった。 ③プールべ図に関して詳しく調べた。ある種の化学種が熱力学的に安定であるpHと電位の条件を示し、プロトンが関与する電子移動反応を解析するために用いられている。プロトンを含んでいない反応はpHに無関係で電位は水平線となることも理解した。
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A.①印刷技術は知っているだろうか。フォトリソグラフィーは、半導体製造や微細加工で使われる、光を利用して回路パターンを基板に精密に転写する技術である。フォトリソグラフィの工程の一つにエッチングがある。このエッチングはウェットエッチングとドライエッチングがある。この違いを調べてみよう。 ②「電位pH図（プールベイダイアグラム）を描こう」グループ名：Zn KHANG、石毛、藤森、久保 役割：調査 亜鉛のプールベダイアグラムを描いた。横軸はpH、縦軸は電圧にした。Zn状態では-0.7627VのときはpHによらずほとんど占めていた。Zn2+のときは電圧は大きくなりpH=9より低いときに存在して、Zn(OH)2はpH=9より大きいときに存在していた。 ③ 金属の防食を応用している技術として有機塗装を選んだ。有機塗装は有機系樹脂をバインダー（下地と上塗り塗装を繋ぐ）とし防錆含量を金属表面に塗装する方法である。亜鉛粉末を用いたジンクリッチペイントは亜鉛の犠牲陽極作用によって素地の金属の腐食を抑制している。施工が容易であったり初期費用が安いというメリットがあるが、長期の防食は期待できなかったり衝撃に弱かったりとデメリットもある。
A.①第十二回の授業では作用極、対極、基準電極を持つ電解装置を用いて一定電位で電解を行うと検出目的物質の減少に伴って電流値も減少し、電流値が充分小さくなるまでの電気量からファラデーの法則にしたがって被検出物質の量を知ることができることや貴は金、銀 電位が高いものを示し、卑は非金属イオンになりにくい、さびやすいものを示すことエッチングの他にウエットエッチング、フォトエッチング、ドライエッチングなどがあり用途によって分けられていることや防食について学びました。 ②ワークショップでは亜鉛の電位pH図を描きました。グループではそれぞれAの領域では不活性状態、Bの領域では不働態、Cの領域では腐食が起きていると話し合いました。 ③授業の発展としてウエットエッチングとドライエッチングについて調べました。ウエットエッチングは液体の化学薬品を用いて材料を溶解・除去する方法であり、例としは塩化鉄（FeCl?）による銅のエッチング、フッ酸によるシリコン酸化膜の除去などがあります。 特徴としてエッチング方向は等方的、コストは安価で設備が簡便、処理速度は比較的速く、欠点としては微細加工には向かない、廃液処理が必要などがあります。ドライエッチングはプラズマやイオンビームなど気相を使ったエッチングであり半導体分野で広く利用されます。特徴としてはエッチング方向が異方的、コストは高価、精密加工は高精度な微細パターン形成が可能などがあります。
A. 講義では金属材料の表面処理技術の一つである「陽極酸化」について学んだ。講義では、特にアルミニウムや亜鉛に焦点を当て、その表面に酸化皮膜を形成することで耐食性や絶縁性が向上する仕組みが解説された。酸化皮膜は不動態として働き、外部環境から金属を保護する。このような酸化膜は、電気化学的手法によって膜厚や構造を制御できるため、さまざまな工業材料としての応用が期待されている。 グループ発表では、陽極酸化の仕組みとともに、亜鉛の電位?pH図を用いて腐食と酸化の挙動について考察した。図を通じて、亜鉛がどのpHと電位の条件下で安定な酸化物を形成するか、あるいは腐食しやすいかを視覚的に示した。また、亜鉛とアルミニウムの電気化学的挙動の違いにも触れ、両者の不動態被膜形成の比較を行った。電解液の性質や通電条件が酸化膜の構造や機能に及ぼす影響を踏まえ、材料選定の重要性についても議論した。 全体を通じて、金属材料の表面反応を理解するには、電気化学的視点だけでなく、pHや電位といった系全体の条件を考慮する必要があることを実感した。電位?pH図を活用することで、金属の安定領域や腐食の危険性を予測できる点は、実用材料の評価や設計において非常に有用だと感じた。今後もこのような理論的ツールを活かして、応用可能なエネルギー材料の理解をさらに深めていきたい。
A.①イオンになりやすいという意味はつまりさびやすいということであり、海水中の合金の腐食しにくさはプラチナ、金、チタン、銀、ステンレス鋼（不導体）、ステンレス鋼（活性態）の順に続くことがわかった。またプリント配線、ドライエッチングについても触れ、学ぶことができた。
A. 腐食と防食をテーマに授業を行った。腐食を応用したものとして半導体の回路を彫るエッチングというものがある。エッチングは銅と鉄があった場合、銅の方が鉄よりも標準電極電位が低いことで酸化する方向に反応が進むことを利用して行われている。電位ｐH図にも少し触れZｎを例に実際に書く練習を行った。 この授業での演題は電位ｐH図を描こうだった。共同著者は山根、山口、向田、須藤であった。現代の電気化学の教科書を参考に亜鉛の電位ｐH図を描いた。縦軸に電位E/V vs.NHE、横軸にｐHをとり各条件におけるZn、Zn^2＋、Zn（OH）２のいずれかの状態を図示した。 復習では以下の内容を行った。プリント基板のエッチングはまず回路図に基づきパターンを設計し、感光基板にフォトマスクを重ねて紫外線露光を行う。露光後、現像液で不要なレジストを現像しパターンを露出させる。次に塩化第二鉄などのエッチング液に浸漬し、露出した銅箔を化学的に溶解除去して回路パターンを形成する。最後にレジストを剥離・洗浄し、乾燥後に穴あけや半田レジスト塗布などの後処理を施して完成となる。
A.""【講義の再話】 金属の腐食と防食技術を理解するには、pH電位図(プールベイダイアグラム)を見ると良い。イオン化傾向が大きい金属、つまり、電位が卑である金属ほど腐食しやすく、還元しにくくなる。pH電位図では、存在する状態(単体や各種イオンなど)の種類と、それらが安定に存在できる安定領域が示してある。ある状態からどのような操作をすれば、目的の状態にすることができるのかをpH的に見ることができるので重要である。 印刷技術には、版の形式によって、オフセット（平版）、グラビア（凹版）、スクリーン（孔版）、凸版（活版）に分類される。""
A. 金属材料が平衡電位から酸化物等の生成電位の間の電位域にあるとき、保護性の腐食生成物が表面を被覆しないので、金属材料の腐食が継続する状態を活性体という。非酸化性酸中あるいは酸化性の弱い雰囲気で見られる。水溶液中の酸化材の作用が強まると、腐食生成物が表面を被覆・保護する不動態となる。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がある。 演題は「電位pH図(プールベダイアグラム)を描こう」、グループ名は冷し中華、共同著者は鈴木純奈、須田琥珀、松本碧衣、私は記録を担当した。グループワークでは亜鉛の電位pH図を描いた。pH2付近ではZnとZn??の平衡状態であり、pH9付近からはZnとZn(OH?)?との平衡状態である。 復習として、ドライエッチングについて述べる。ドライエッチングとは、半導体製造プロセスにおいて、反応性ガスやプラズマを用いてウェーハ上の不要部を除去する技術である。液体を使わないため微細なパターン形成が可能で、半導体製造に不可欠な工程の一つとなっている。ナノレベルの加工を実現するこの技術により、スマートフォンやパソコンの高性能化が進んでいると知り、その精密さと重要性に驚いた。
A.1/講義の再話：「ウェットエッチングとドライエッチング」 ウェットエッチングは、液体の薬品を使って材料を化学的に溶かす方法である。たとえば、フッ酸（HF）を使ってシリコン酸化膜を除去したり、塩化鉄(Ⅲ)を使って銅を溶かす。設備が比較的簡単で、処理速度が速く、大面積に一度に処理できる利点がある。一方、ドライエッチングは、ガスをプラズマ化して材料を削る方法である。異方性が高く、垂直方向にまっすぐ削れるため、ナノレベルの精密加工が可能である。 2/発表の要旨：「電位ｐＨ図（プールベダイアグラム）を描こう」 金属の腐食を防ぐ技術の一つに「カソード防食」がある。これは、金属をわざとカソード（還元極）にして腐食を防ぐ方法だ。金属がアノード（酸化極）になると酸化反応が進み、金属が溶けて腐食してしまう。そこで、外部から電流を流したり、もっと腐食しやすい金属（犠牲陽極）を取り付けて、その金属が先に腐食するようにして、本来守りたい金属を腐食から守る。例えば、海の中にある橋脚やパイプ、タンクなどは塩分のある水で腐りやすいから、このカソード防食がよく使われる。外部電源を使う方法を「外部電源式カソード防食」、犠牲陽極を使う方法を「犠牲陽極式カソード防食」と呼ぶ。犠牲陽極にはマグネシウムや亜鉛など、守りたい金属よりも腐りやすい金属が使われる。その結果、犠牲陽極が先に腐って、対象の金属が守られるわけだ。 3/復習の内容： 金属の腐食には様々な形態があるが、代表的なものに孔食と全面腐食がある。全面腐食は、金属表面全体が均一に腐食していく現象であり、見た目にも劣化が進んでいることが分かりやすい。一方、孔食は一見すると表面に異常がないように見えるが、特定の小さな箇所から深く局所的に腐食が進行する現象である。特にステンレス鋼などの不動態皮膜を持つ金属に塩化物イオンが存在する環境では、この不動態皮膜が局所的に破壊され、孔食が発生しやすくなる。 腐食を防ぐ方法として、全面腐食には防錆塗装や犠牲陽極の使用、耐食性の高い材料の選定が効果的である。一方、孔食に対しては、不動態皮膜の安定性を高めるためにモリブデンを添加した高合金ステンレスを使用したり、塩化物イオンを含む環境を避けることが重要である。
A.第12回では、工業製品のエッチングと腐食の仕組み、さらに基準電極、金属および合金の海水中での電極電位について学んだ。アルミニウムやステンレスは表面が酸化物で覆われているため錆びにくく、このような状態を「不動態」と呼ぶ。不動態状態では、金属表面の酸化物や水酸化物の層によって腐食反応が実質的に停止する。さらに、プリント配線基板（PCB）の製造工程の理解にも触れ、特にエッチング技術の種類について学習した。ウェットエッチングは液体の腐食剤によって不要部分を除去し、ドライエッチングはプラズマなどの技術によって加工を行うことが特徴である。実際の工業用途では、それぞれの利点を活かし用途や目的に応じて使い分けられている。グループワークでは、金属の電極電位とpHの関係を図示し、実際の腐食条件や防食設計の考え方への理解を深めた。実験と理論の両面から、金属の保護や長寿命化に化学技術が重要であることが浮き彫りとなった。
A. 電気化学の分野では、「参照電極」と「標準電極」が、業界によって使い分けられることがある。 実用的な金属・合金の海水中での電位は、不動態状態と活性状態に分かれ、電位が低いほど腐食しやすい。異なる種類の金属・合金を接続すると、電位差によって腐食が起こるが、これは後の章で詳しく説明される。 プリント配線板は、電子機器の高密度化に伴い、多層化・微細化が進んでいる。多層化は、各層をつなぐ無電解銅めっきによるスルーホール技術によって可能になっている。この技術では、高いアスペクト比（穴の深さ/直径）でも均一なめっきが可能だ。最近では、無電解銅めっきは、スルーホールだけでなく、高信頼性・高密度な微細パターン製造プロセスとしても利用されている。 半導体製造におけるエッチングには、ドライエッチングがよく用いられる。ドライエッチングは、ガスエッチング、スパッタエッチング、反応性イオンエッチングの3つに分けられる。 亜鉛の電位とpHについてグラフに表した。それぞれの時にどのような状態の亜鉛なのかがこの表を見れば分かるようになっている。 イオンエッチングについて詳しく調べた。イオンエッチングは、プラズマ中のイオンを加速して材料表面を物理的または化学的に除去する微細加工技術である。主に物理的イオンエッチング、反応性イオンエッチング（RIE）、イオンビームエッチング（IBE）がある。ナノメートル単位の高精度加工や異方性に優れ、半導体やMEMS製造に広く利用される。真空環境下で行われ、マスク材との選択性を利用して微細パターン形成が可能である。
A. 基準電極と参照電極はどちらも英語で”reference electrode”と言い、測定温度あるいは測定溶液中で安定な電位を示す適当半電池のことを示す。電位が高い金属を貴金属、低い金属を卑金属と言い、卑金属はイオンになりやすく、錆びやすい。海水中における電極電位において不働態状態と活性状態の電位があり、亜鉛やマグネシウムは腐食しやすい。プリント配線板はエッチング反応を用いて作られる。エッチング反応とは化学薬品などの腐食作用を利用して、材料の表面を選択的に除去する加工技術のことである。ウェットエッチングとドライエッチングがある。 グループワークでは「電位-pH図」について議論した。教科書を参考に縦軸に電位、横軸にpHをとり、亜鉛の電位-pH図を描いた。図において、不活性能域、不働態域、腐食域はどこに相当するのか確認した。 復習としてエッチングについて理解を深めた。ウェットエッチングは液体の化学薬品を用いて材料を溶解・除去する方法であり、主に酸やアルカリ溶液が使われる。大量処理に適している一方で、エッチングが等方的に進むため微細な構造の加工には限界がある。一方、ドライエッチングはプラズマやイオンビームなどを用いた気相反応により材料を削る方法で、反応性イオンエッチングなどが例として挙げられる。目的や素材に応じた選択が加工精度と効率に大きく影響すると分かった。
A.今回の授業では基準電極reference electrodeについて学びました。基準電極とは参照電極であり、参照電極は電極自身が不純物を系内にださないことから高純度の電解液中で有利とされています。イオンになりやすいとさびやすく、実際の工場では純物質を使わないということも分かりました。 今回のグループワークでは亜鉛の電位ph図を書きました。電位が約－０.9V以下になると亜鉛で存在し、それ以上のphになることで水酸化亜鉛、亜鉛イオンとなって存在すると分かりました。横軸にphをとり縦軸に電位をとることで図を完成させました。Phと電位によって亜鉛の形状が変化すると分かりました。 金属の腐食に関して、不活性領域は反応が起きず安定な状態。不働態領域は金属表面に酸化皮膜が形成され、腐食が抑制される特別な状態。そして腐食域は金属が電気化学的反応によって劣化する領域。これらの違いを理解することで材料選定や腐食防止に役立つと分かりました・
A.①金属のイオン化傾向が腐食性に影響することを学んだ。アルミニウムやステンレス鋼の酸化皮膜（Al?O?、Cr?O?、NiO）による不動態化現象について、電流と電圧の関係を図から読みとり、腐食の抑制について理解した。さらに、Cl?などのハロゲンイオンによる局部腐食（すき間腐食）のメカニズムにも触れた。プリント配線基板の製造や加工に関する化学的要素について学び、特にCaやFeなどの金属イオンの酸化還元反応に注目した。CaがCa??になる反応や、Fe??がFe??に還元される反応から、電子移動によるエネルギー変化と電極電位の違いを理解した。ドライエッチングとウエットエッチングの原理、利用用途の違いについて学んだ。 ②は亜鉛の電位-pH関係を示す「ポーリング図」である。亜鉛（Zn）、水酸化亜鉛（Zn(OH)?）、亜鉛イオン（Zn??）の安定領域を表している。pHと電位によって、亜鉛の状態が不溶性（A）、不働態（B）、溶解性（C）に分類され、それぞれの反応挙動を確認できる。この図は腐食や電極反応を視覚的に理解することが出来る。 ③金属のイオン化傾向が腐食に与える影響を学び、アルミニウムやステンレス鋼が酸化皮膜により不動態化し、腐食を防ぐ仕組みを理解した。配線基板の製造に関する金属の酸化還元反応や、CaやFeの電子移動による電極電位の違いを通じて、反応と電気的性質の関係を学んだ。
A.①基準電極、エッチング加工、ネルンストの式の電圧とモル分率のグラフなどについて学びました。基準電極は参照電極ともよばれ、測定温度、あるいは測定溶液中で安定な電位を示す半電池です。代表例としては、銀/塩化銀電極があることが分かりました。エッチングは、プリント配線基板んどの不要な銅箔部分を、鉄（Ⅲ）イオンの還元反応を利用して銅を溶解させて削り取る技術のことだと理解しました。ネルンストの式の電圧とモル分率のグラフは、横軸に還元体（電子を受け取った物質）のモル分率をとり、縦軸の電位切片に標準電極電位をとったグラフでした。酸化体に近づくと電位が上がる（正が強まる）ことが分かりました。 ②グループ名は7班です。グループメンバーは小野翔太、浄閑祐輝、鈴木晴琉、細井蓮、前田悠斗です。発表では、電位pH図（プールべダイアグラム）を描きました。現代の電気化学のp.90の亜鉛のプールベダイアグラムを描きました。横軸にｐH、縦軸に電位をとりました。純亜鉛で存在している領域が不活性態（不感態）域、亜鉛が2価の陽イオンで存在している領域が腐食域、亜鉛が酸化物となっている領域が不動態域であることを理解しました。グラフより、酸化条件下（pH低）で電圧を上げると酸化されて亜鉛イオンとなり、塩基性条件下（pH高）で電圧を上げると酸化亜鉛となり不動態化することが分かりました。 ③復習では、化学エッチング加工のプロセスについて調べました。まず、エッチングとは、物質の表面を選択的に削る、または溶解（＝腐食）させる加工技術のことです。主に化学エッチングと物理エッチングの2種類があることが分かりました。物理エッチングは化学反応を使わずに、器具やガス、プラズマなどで削り取る手法です。化学エッチングは、エッチングを行わない部位にフォトレジストなどの保護膜を施し、被加工物を特定のエッチング液に浸して保護膜がない部分を溶解させ、洗浄することで行われることが分かりました。
A.
A.①卑金属はイオン化傾向が高く、電子を失いやすいため、酸化されやすくさびやすい。海水中では金属や合金の電極電位が異なる。ステンレスやアルミニウムは不導体化によって表面に保護膜を形成し、腐食を抑える。活性体は反応速度が高く、電位と反応速度の関係を示すグラフでは、電位が高いほど酸化が進行しやすい。腐食の一種である孔食は、局所的に穴が開いていく現象で、見た目の変化が少ないにもかかわらず、強度が著しく低下するため危険である。 ② Znの電位pH図を書いた。pH2付近ではZnとZn2+の平衡状態であり、pH9付近からはZnとZn(OH2)2との平衡状態である。 ③レーザー露光でパターンを形成し薬液で腐食するレーザー製版と、ダイヤモンド針で銅表面を直接彫刻するヘリオ製版がある。レーザー製版は微細で滑らかな図形に適しており、医薬品や化粧品パッケージなどに使われる。一方、ヘリオ製版は濃淡や階調表現が得意で食品やカラー印刷に向いている。 リードフレームの製造では少量で多品種・複雑形状の試作段階においては金型を必要とせずに微細かつ両面加工が可能なフォトリソグラフィと薬液腐食を用いたエッチング方式で行われる。工程数は多いものの初期コストを抑えながら設計柔軟性を確保できるのに対し、量産に向けた高精度・高速な製造には精密金型によるスタンピング方式が適していて、寸法精度や形状再現性が高く生産効率や材料歩留まりにも優れている。しかし、金型設計と製作に時間と費用がかかるため、開発初期にはエッチングや量産段階ではスタンピングといった工程使い分けが一般的に行われている。
A. 第12回の講義では、基準電極や金属の分極曲線について学んだ。「現代の電気化学」によると、基準電極とは測定温度あるいは測定溶液中で安定な電位を示す適当な半電池を指す。例えば、水素電極、銀－塩化銀電極、標準硫酸第一水銀電極などが挙げられ、使用可能な条件や安定性が異なる。酸性溶液中の鉄の分極曲線について学んだ。横軸に電位、縦軸に電流をとると、アノード分極の進行に伴って、カソード（水素発生）電流域→活性溶解域→活性ー不働態遷移域→不働態域→酸素発生域と変遷していく様子が見られると知った。 グループディスカッションでは、「演題：電位－ｐH図（プールダイアグラム）を描こう（グループ名：前方、共著者名：大濱風花、松原周凛、西島光汰朗、役割：発言者）」をテーマに議論を進めた。亜鉛の電位ｐH図について、ｐH＝０付近の強酸性下では亜鉛と亜鉛イオンの平衡があり、この時の電位は約－0.76Vである。これは、起電力と呼ばれる。ｐH＝６?８付近では亜鉛と水酸化亜鉛のジェイ鋼が見られ、水酸化亜鉛の沈殿が現れる。ｐH＝11?14付近では炭化亜鉛と酸化亜鉛・過酸化亜鉛イオンの平衡が見られ、ｐHがさらに高くなると酸化亜鉛が溶解して過酸化亜鉛イオンが安定に存在するようになる。これらのことを亜鉛の電位ｐH図から読み取ることができた。 発展内容として、“さびない鉄”の開発の歴史について調査を行った。人類が最も大量に使用している鉄の大きな欠点はさびやすい点である。これに向きあい、さびない鉄を開発する動きは18世紀以来続けられてきたとされる。1818年ごろにはファラデーをはじめ多くの研究者が合金の製造を試みた。1912年には現在の基本鋼種であるオーステナイト系合金が、その後もフェライト系、マルテンサイト系が開発され、近年ステンレス鋼が誕生したことが調査により明らかになった。
A.①第12回はエッチングや腐食についての授業であった。基準電極は参照電極とも呼ばれ、測定温度、あるいは測定溶液中で安定な電位を示す適当な半電池のことであり、水素電極、カロメル電極、銀―塩化銀電極などがあげあれる。水素電極よりも電位が高いものを貴、低いものを卑という。エッチングとは材料の表面を選択的に除去するプロセスのことである。ウェットエッチングは酸・アルカリ溶液とウェーハとの化学反応で不要物を除去する方法であり、被加工物へのダメージが少なく、材料のコストが低いため経済的かつ生産的な方法である。ドライエッチングは反応性ガスやプラズマで生成したイオンを用い、ウェーハ上の不要斑を除去する方法であり、非常に精密な加工が可能であるがコストが高く管理や装置構造への理解が難しいというデメリットも持つ。 ②授業最後の演習ではpHと亜鉛の状態の関係図を書いた。班名は左前、班員は大濱風花、立花小春、西島光太朗、松原周凜の四人であり、役割は発言であった。pH0付近の強酸性下ではZnとZn??の平衡があり、この時の電位は均一の-0.76程度であった。pH6?8付近の中性下ではZnとZn(OH)の平衡があり、Zn(OH)は沈殿する。ｐH11?14付近の塩基性下ではZnとZnOやZnO??との平衡があり、pHが高くなるにつれてZnOが溶解してZnO??が安定となる。 ③この授業の復習として腐食の種類と防食について調べた。腐食には均一腐食、局部腐食、粒界腐食、エロ―ジョン腐食の4種類がある。 均一腐食は金属表面全体に均一に腐食が進行する現象であり、大気中の鉄の錆などが例として挙げられる。局部腐食は特定の場所に集中して腐食が進行する現象であり、孔食、隙間腐食、応力腐食割れ、異種金属接触腐食などが存在する。粒界腐食は金属組織の粒界に沿って腐食が進行する現象である。エロ―ジョン腐食は流れのはやい気体や液体、あるいは固体粒子との衝突によって金属表面が削られる現象である。防食の方法として、材料の選択がある。腐食環境に強いステンレス鋼やアルミニウム合金を使うことで防食をする。また、表面処理という方法もある。金属表面に塗料を塗布し腐食環境から保護する塗装、金属表面に別の金属を被覆して保護するめっき、化学的な被膜を生成して防食性を高める化学処理、酸化被膜を形成して耐食性を向上させる陽極酸化処理などがある。
A.ウェットエッチングとドライエッチングの違いについて学ぶ。ウェットエッチングは、液体の薬液（酸やアルカリなど）を用いて材料を化学的に溶解させる方法である。エッチングの進行方向が一方向に限られず、等方的（全方向的）になりやすいため、微細なパターン形成には不向きである。その一方で、ドライエッチングは、プラズマなどを用いた気相中でのエッチングであり、異方性（特定方向のみに進行）を得やすいため、高精度なパターン形成に適している。フォトリソグラフィーとはフォトレジストの塗布、ターンマスクの露光、不必要な部分のSiO2のエッチング、除去までのすべての工程のことである。これに続くエッチング処理では、不要な材料を化学的あるいは物理的に除去し、目的の構造を残す。腐食はこの除去過程の一部として働く。 発表では電位pH図(プールベイダイアグラム)の作成を行った。横軸にpH縦軸に電位を取った。電位が低ければ亜鉛は金属の安定領域に存在し不活性状態を取り、電位が中～高程度でpHが低ければ不動態を形成し、電位が中～高程度でpHが高ければ腐食域に存在することがわかった。 復習としてウェットエッチングとドライエッチングが使われる場面について調べた。ウェットエッチングとドライエッチングは、半導体製造やMEMS（微小電気機械システム）などの微細加工技術に広く用いられている。たとえばスマートフォンのICチップやセンサーでは、回路パターンの形成にこれらの技術が活用される。ウェットエッチングは液体薬品による加工でコストが低く、ドライエッチングは高精度な加工が可能で微細構造の形成に適して
A.１．塩化銀水溶液の応用例として、pHメーターが挙げられる。ここで、pHメーターとは溶液中のpHを測るための装置であり、その原理はpHメーターにはガラス電極と比較電極が存在し、ガラス電極は電極をガラス薄膜で覆ったもので、中はpH7.0に調整した塩化カリウム（KCl）で満たされている。ガラス電極内外の溶液のpHが異なることで起電力（pHが1異なると約60mV）が生じ、ガラス電極外の溶液（pHを求めたい溶液）に比較電極を浸けて、発生した起電力の差を測定することでその溶液のpHを測定する。 ２．私たちのグループでは、グループ名を7班とし、プールべダイヤグラムについて書き、ディスカッションした。プールべダイヤグラムでは、亜鉛の活性態域、不活性態域、腐食域に分けられた。 ３．基準電極について調査した。基準電極とは、電極電位の測定時に電位の基準点を与える電極のことである。 参照電極、照合電極ともいう。 電位の基準点を与えるという性質上、基準電極にはその電極電位の安定性と再現性が要求される。 すなわち、 電極反応が可逆であり、電極電位がネルンストの式にしたがうこと 電極電位が測定中に変動をしないことがたいせつである。
A.①基準電極について。作用極、対極および基準電極を持つ電解装置を用いて一定電位で電解をおこなうと、検出目的物質の減少に伴って電流値も減少する。電流値が十分小さくなるまでの電気量からファラデーの法則に従って被検出物質の量を知ることができる。電流の減少が指数関数的であることを利用して、電解を最後まで行わずに全電解に必要な電気量を評価することもできる。Referenceelectrocodeは測定温度あるいは測定溶液中で安定な電位を示す適当な半電池のことをいう。 ドライエッチングとは液体薬品を使用せず、ガスをプラズマ化してイオンやラジカルなどを利用して材料を削るエッチング法のことをいう。 ②発表ではアルミニウムの電位Ph 図について調査した。アルミニウムの酸化物や水酸化物の安定性をPhと電位の関係であらわした図のことをいう。アルミニウムは両性金属であり、酸性。アルカリ性の量環境で腐食しやすため、この図はアルミニウムの腐食挙動を理解する上で重要である。 ③復習ではプリント配線基板について調査した。電子機器の高密度化に伴い、素子実験を行うプリント配線板も同様に高密度化、高集積化が行われている。
A.この講義では不動態および活性態についてとプリント配線やエッチングについて学んだ。不動態とは、金属の表面に保護性の酸化皮膜が形成され腐食しにくい状態を指す。一方、活性態はその皮膜がなく、本来の腐食しやすい状態のことをいう。それらに関わってピッティング孔食というものがある。ピッティング孔食は、この不動態と活性態が局所的に発生することで起こる。金属表面が不動態化している際に、何らかの原因で皮膜が部分的に破壊されるとその部分が活性態となる。すると、活性態の部分が腐食の陽極、周囲の不動態の部分が陰極となって局部電池が形成され、腐食が孔状に深く進行する。この腐食によってできた孔の内部が活性態、外部が不動態という状態になり腐食がさらに加速されることとなる。エッチングという半導体などを作成する際に使われる技術にはウェットエッチングとドライエッチングといった2種類が存在しており、ウェットエッチングでは液体を用いて腐食させ溶かすがドライエッチングではプラズマなどを用いるといった違いがある。一般的に半導体政策に使われるのはドライエッチングである。 発表では亜鉛のプールべダイアグラムについて調査を行った。プールべダイアグラムとは電位-pH図のことで不活性体域、不動態域、腐食域が存在している。これらの範囲は各物質により違い、亜鉛のものについてまとめたものをグラフィカルアブストラクトとしている。 復習では半導体作成に用いられるドライエッチングの仕組みについて調査を行った。この過程で用いられるドライエッチングは、半導体ウェハを真空環境に置き、エッチングガスをプラズマ化してイオンを発生させ、このイオンをウェハに衝突させることで物理的な力と化学反応を組み合わせて不要な膜を削り取ることで非常に微細で垂直な加工が可能となりものの事で、半導体回路の製造には不可欠な技術となっている。
A.
A. 作用極はworking electrodeといい、対極はcounter electrode、基準電極はreference electrodeといい、別名を参照電極という。金属の色が黄色に近いほど電位が高く、卑色に近いほど電位が低くさびやすい。ステンレスはCr、Niの酸化物で覆われており、アルミニウムの表面は酸化物で覆われている。また、不働態化とは見かけ上反応が進まなくなることを指す。微細加工のことをエッチングといい、溶液を使うものをウェットエッチングといい、反対に使わないものをドライエッチングという。 今回のグループワークでは亜鉛の電位ph図を書きました。電位が約－０.9V以下になると亜鉛で存在し、それ以上のphになることで水酸化亜鉛、亜鉛イオンとなって存在すると分かりました。横軸にphをとり縦軸に電位をとることで図を完成させました。Phと電位によって亜鉛の形状が変化すると分かりました。 今回の講義で取り扱ったピッティングの応用例について調べた。ピッティング腐食は、鋼材などの金属表面に微小な孔（ピット）が局所的に形成される腐食現象で、特に塩化物イオンの存在下で発生しやすい。この現象は、海洋構造物や化学プラントなど過酷な環境下で使用される金属部品において重要な品質管理課題となっている。ピッティングは構造強度を局所的に低下させ、早期破損の原因となるため、非破壊検査や電気化学的手法による検出・評価が不可欠である。
A.①基準電極は別名参照電極と呼ばれている。参照電極とは電極、電位測定、法において測定、温度、あるいは測定溶液中で安定な原因を示す適当な電池のことである。また不導体と活性体について考えた。不導体は安定な酸化皮膜が形成され、反応性が低下する状態のことをいう。活性体は酸化皮膜が破壊され、金属が反応しやすくなる状態のことをいう。 ②発表では電位pH図(プールベイダイアグラム)の作成を行った。横軸にpH縦軸に電位を取った。電位が低ければ亜鉛は金属の安定領域に存在し不活性状態を取り、電位が中～高程度でpHが低ければ不動態を形成し、電位が中～高程度でpHが高ければ腐食域に存在することがわかった。 ③今回グループで調べたプールベイダイアグラムについて考察する。プールベイダイアグラムは電位とpHの関係を可視化することで、金属の腐食や安定、不動態化の抵抗を予測するためのツールである。熱学的安定性の地図としての役割や腐食防止設計の応用に使われる。しかし実際の状況では、温度や流速、イオン濃度、微生物などの外的な影響があるため、完全な予測は不可能であると考える。また、腐食速度や局部腐食などは考慮をしなければいけない。
A. プリント配線やプリント配線板から、エッチングについて教科書を用いて学び、前回の復習から、活性体と不働態について、腐食や孔食が原因であったと学んだ。 発表では、電位pH図を描くという課題から、亜鉛についての電位pH図を描いた。腐食域、不働態域、不活性態域の3つの領域から成り、それぞれの境界線はどれも直線的であった。 復習として、ドライエッチングについて考えた。ドライエッチングとは、半導体製造や微細加工において、液体を使わずに気体のプラズマなどを利用して材料表面を削る技術である。ドライエッチングの種類として3つ挙げる。まず反応性イオンエッチングはプラズマ中のイオンが加速して基板表面に衝突、物理的かつ化学的に材料を除去する。精度が高く、垂直なエッチングが可能である。次にプラズマエッチングは化学反応中心で材料を除去する。比較的穏やかで選択性は高いが、加工速度は遅めである。最後にイオンビームエッチングは高エネルギーイオンビームで物理的に材料を削る方法である。非選択的で、硬い材料にも対応可能という特徴がある。
A.①③卑金属は標準電極電位が低く、酸化されやすいため、さびやすいという特徴があるのに対し、貴金属は標準電極電位が高く、酸化されにくいため、さびにくいという特徴がある。そして、貴金属は標準電極電位が高いため、熱力学的に酸化されにくく、表面反応の反応速度も遅いことが多く、腐食反応は進みにくいといえる。腐食が激しい鉄や亜鉛は活性体に属し、腐食電位が低く、周囲の酸素や水とすぐに酸化反応を起こしやすいが、貴金属は活性でない領域に属し、自然条件下では通常、酸化されない。一部、クロムやチタンなどは、一見卑金属だが、表面に非常に緻密で安定な不動態皮膜を形成するため、腐食に強いという特徴がある。また、材料の表面を化学的または物理的に削る加工技術にエッチングがあるが、エッチングにはドライエッチングとウェットエッチングが存在する。名前の通り、溶液とウェーハトの化学反応で不溶部を除去するウェット式と反応性ガスや不活性ガスなどをプラズマによりイオン化し、ウェーハに衝突させることで不溶部を除去するドライ式が存在する。 ②グループワークでは、プールベ図を描いた。プールベ図とは、電位ーpH図としても知られており、ある化学種が熱力学的に安定であるpHと電位の条件を示すものである。主に、プロトンが関与する電子移動反応を解析するために用いられる。 ②
A. 電気めっきは、電気化学反応を利用して金属を基材の表面に析出させる技術である。例えば、銅めっきは銅イオンを含む溶液中で電気分解を行い、表面に銅を析出させる。これにより、基材の防食性や装飾性を向上させることができる。一方、アルマイト処理はアルミニウムの表面を陽極酸化させ、緻密で硬質な酸化皮膜を形成する技術である。この皮膜は高い耐食性と耐摩耗性を持ち、さまざまな製品に応用されている。これらの表面処理技術は、電気化学の原理を応用した実用的な例であり、物質の機能性を高める上で重要な役割を担っている。 アノード酸化膜の形成原理とその応用について調べ、特にチタンを用いたチタニアナノチューブ構造の有用性を検討した。形成条件によって構造が制御されること、光触媒や生体材料など幅広い用途があることを学んだ。 アノード酸化チタニアナノチューブの生成条件や構造的特徴を調査し、比表面積の大きさが機能性に直結する点を確認した。自己組織化現象によるナノ構造形成の美しさと技術的可能性に魅力を感じた。
A.基準電極＝reference electrode =参照電極で、測定温度あるいは測定溶液中で安定な電位を示す適当な半電池である。イオンになりやすいということは、錆びやすいである。純物質は工業的にはあまり使われないことが多い。アルミやステンレスピッティング（孔食）に注意する必要がある。Cu=Cu2++2e- 0.337 Fe3+=Fe2++e- 0.771 これらからFeが還元し、Cuが酸化することがわかる。エッチャント、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がある。 亜鉛の電位-pH図を見ると、pHと電位から亜鉛が単体であるか、イオンであるか、化合物であるかがわかる。
A.①今回の授業では、基準電極について初めに学んだ。基準電極は、p40に「参照電極（reference electrode）」という別名で紹介されており、電極電位測定において温度や溶液条件下で安定した電位を示す半電池のことを指す。鉄などの金属はそのままだと錆びるため、合金やステンレス、アルミニウムのように酸化物で表面が保護されているものが使われる。不導態や活性態についても考察が必要で、p107の図4.12ではアノード分極の様子が示されている。右側がアノード分極であり、電流は反応速度を意味し、これはターフェルの式にも関連している。 ②発表では電位pH図(プールベイダイアグラム)の作成を行った。横軸にpH縦軸に電位を取った。電位が低ければ亜鉛は金属の安定領域に存在し、不活性状態を取り、電位が中～高程度でpHが低ければ不動態を形成し、電位が中～高程度でpHが高ければ腐食域に存在することがわかった。 ③ 今回の授業では、基準電極（参照電極）について学び、p40にあるように、測定時に安定した電位を示す半電池であることを確認した。また、鉄はそのままだと錆びるため、表面を酸化物で覆った合金やステンレス、アルミニウムが使われることも復習した。不導態と活性態の違いについても考え、p107の図4.12を用いてアノード分極の様子を確認した。電流は反応速度に対応し、これはターフェルの式と関係することも学んだ。
A. 参照電極とは、実用的な電極電位測定法として、測定温度や測定溶液中で安定な電位を示す適当な半電池のことである。この参照電極は、銀塩化銀電極に用いられる。カロメル電極は現在あまり使用されていない。 不動態とは、金属表面を酸化物あるいは水酸化物が覆いつくしてしまうと、その後の酸化物の成長が遅くなる。よって、腐食反応が停止する。皮膜が優先的に起こってしまう。活性態は腐食反応が進行していることである。 細かい穴が開いていくと、ピッティング(孔食)が起こり、強度が崩れていく。 プリント配線とは、フェノール樹脂やエポキシ樹脂に厚さ約２５μｍのＣｕ箔を張り付けた基盤にレジストを置き、配線部分を書き、残りのＣｕ箔部分ｗｐ塩化第二鉄を使用したエッチング反応によって取り除いて作られる。銅の電位は０．３３７Ｖで、鉄の電位は０．７７１Ｖであり、銅の電位の方が低い。銅は酸化され、鉄は還元される。 エッチング反応とは、酸化反応と還元反応が組み合わさって、反応がどんどん進行するため、レジストで保護されていない露出銅部がどんどんエッチングされる。その後、レジストを剥がすことによって、配線部の銅のみが残り、コンパクトな配線ができる。 ドライエッチングとは、主に半導体製造に用いられる反応性ガスやプラズマを利用する。現像されたフォトレジストをマスキング剤として不必要な部分の二酸化ケイ素をエッチングする際はドライエッチングである。ウェットエッチングは溶液を用いる。
A. ステンレスやアルミニウムは表面に不動態皮膜（Al?O?など）を形成し、腐食を防ぐ。不動態化により反応速度が下がる領域（不動態域）があり、アノード電流を増加させると再び溶解が始まる。微細加工ではエッチング技術が用いられ、ウェットエッチングとドライエッチングに分類される。ドライエッチングは主にプラズマで共有結合を破壊し、半導体製造に応用される。 電位ｐＨ図（プールベダイアグラム）を描こう の発表では亜鉛を選んだ。グループ名は左前であり、グループメンバーは私を含め、菅野隼太郎、那須桂馬、小池快成、菅井咲椰であった。また、私の役割は執筆であった。亜鉛の電位ｐＨ図は電位とpHの値によって、不活性態域や不動態域、腐食域に分かれていることがわかった。 平常演習の腐食の種類と防食では孔食について調べた。孔食は局所的かつ深く進行する腐食であり、発見しにくい。一方、全面腐食は全体に均一かつゆっくり均一に進行する腐食であり、発見が容易である。また、これらの腐食を食い止める方法として、腐食耐性のあるアルミニウム合金やステンレス鋼を材料に用いたり、気温や湿度などの環境を最適化したりすることがよいと考えた。
A.【講義の再話】 白金やチタン等の貴金属は電極電位が低くさびにくいが、マグネシウムや亜鉛は電極電位が高く錆びやすい。ステンレスやアルミニウムは不導体を形成するため、電極電位による判断が一概に適用できない。 プリント配線板はフェノール樹脂やエポキシ樹脂に厚さ25μｍのCu箔を貼り付けた基盤にレジストという耐薬品性の被膜で配線部分を書き、残りのCu箔部分を塩化第二鉄を使ったエッチング反応によって取り除いたものである。 ネルンストの式を使用し、Fe2+の割合が１の場合を考えると、ネルンストの式のlogは-∞に発散する。一方でFe3+の割合が1の場合を考えると、logは+無限に発散する。両者の割合が等しい時には標準電極電位である0.771を通るため、これらを踏まえたグラフを書いた。Fe3+が枯渇するとエッチングが止まってしまうことが理解できた。 また、エッチングを行うには設備が腐食しないよう工夫する必要があることが分かった。 【発表の 要旨】 演題は亜鉛のプールべダイアグラム、グループ名は怒りマークである。 グループに属した人は高橋香桃花、三船歩美、原野美優、大阪琉音、鈴木結唯、増子香奈で、自分が発表の創作に果たした役割は調査である。 亜鉛のプールべダイアグラムを書いて簡単に説明を行った。亜鉛はｐH6?12の範囲で耐食性が高いことが分かった。また、酸性下では水素を発生しながら溶解し、アルカリ性環境下では亜塩酸塩を生成することが分かった。 【復習の内容】 エッチングについて復習した。エッチングにはウエットエッチング、ドライエッチングがあった。ドライエッチングとは液体薬品を使用せずガスをプラズマ化してイオンやラジカルなどを利用して材料を削るエッチング方法であり、半導体製造において微細なパターン形成に用いられることが分かった。
A.
A.基準電極とは？ 電解の終わり近くでは目的の反応以外も起きるので、間接的に目的物質の完全な電解を目指す 基準電極 ReferenceElectrode 対極 Counter electrode 現代p40 参照電極=基準電極=ReferenceElectrode 例3つ C 銀塩化銀電極 pHメーター 機械で測れてしまうので、人を雇う意味は機械の仕組みがわかっていて、問題に対応できる知識のある人 水銀が使われているので、捨てるのが大変? 標準酸化水銀電極ももう1個も酸性、アルカリ性の時使えるのでまだ使っている 銀塩化銀電極をアルカリ性の溶液に入れない?? 貴金属(+) 卑金属(-)…イオンになりやすい→錆びやすい 海水中における電極電位 現代p95 合金の海水中における 不働態状態、活性体状態 ステンレス(表面はニッケルやクロムの酸化物で覆われる)、アルミニウム(卑→すぐ酸化) 単純ではない 現代p104、106 不動態…金属表面に保護性皮膜(不動態被膜)が生成。溶解速度が小さく、耐食状態にあるとみなされ、実際の腐食材料の多くは不動態の安定性がキーとなる。 活性態金属アノード溶解速度は電極電位と共に増加するが、ある限界電位を越えると急激に減少する。(不働態化) グラフはなぜログで計算？ →ターフェルの式、ターフェルプロット 孔食(ピッティング) 砂に含まれる塩によって孔食が進み、五十年持つはずだった橋が二十年で壊れるなど、 塩化物イオンには注意が必要 銅は電気を良く流す プリンタ配線基板…プリント配線板および、プリント配線板に電子部品を取り付け、電子回路として動作可能な状態にしたものの総称です。プリント回路板は、電子機器内で電力や信号を伝達し、取り付けられた電子部品を機能させる重要な役割を担っています。 プリント基板は日本産業規格（JIS規格）にはない用語で、「プリント配線板」や「プリント回路板」を指す形で使われるのが一般的です。ただし、公的規格で定義されていないため、使う人によって意味はまちまちになる用語です。 現代p168 p161二つの反応の電極電位 銅 Cu ?? Cu2+ + 2e- 0.337 鉄 Fe3+ + e- ?? Fe2+ 0.771 エッチング加工に使うFeCl3(エッチャント) グラビアロール、リードフレーム トタンの亜鉛メッキなど防食 ネルンストの式 E=E°+RT/(n×F）×(log[Fe3+]-[Fe2+]) 酸化体が増えたらエッチングは進む ??入れ物どうする？ チタンなどの入れ物、配管、工場が高い 微細加工 ケミカルエッチング(ウェットエッチング) ドライエッチング ドライエッチングとは？ ドライエッチングは「反応性ガスやプラズマで生成したイオンを用い、ウェーハ上の不要部を除去する方法」です。半導体に良く使われる ドライエッチングはその方式により以下の3つに分けられます。 ガスエッチング スパッタエッチング 反応性イオンエッチング(RIE) 現在、一般にドライエッチングと言えば「反応性イオンエッチング」を指します。 現代p183 7.9,7.8 ,p182 最新p163、165の図6,6 真空技術 ぼうしょく 亜鉛の電位pH図 横がPH ネルンストの式 不動態、活性態、腐食の説明(ワークショップ) プールベダイヤグラム… 電位-pH図（でんいピーエイチず、もしくは、でんいペーハーず）とは、水中における化学種（特に金属）の存在領域を電極電位とpHの2次元座標上に図示したものである。1938年にマルセル・プールベが発表した。プールベダイアグラム(Pourbaix Diagram)、プールベ図、E-pH図とも呼ばれる。 電位-pH図は、熱力学的データ（平衡論）に基づいて計算して作成する。現在では、ほとんどの金属単体の電位-pH図が作成されている。また、一部の金属では、水だけでなく錯体を含む系の電位-pH図や、高温水での電位-pH図が作成されている。このような電位-pH図は、作成するための計算が複雑になる。 腐食、防食、エッチング
A.①基準電極について現代の電気化学の教科書で調べました。 基準電極は英語で reference electrode また、 p40 では参照電極と呼ばれています。参照電極とは測定温度あるいはそくていようえきちゅうで安定な電位を示す適当な半電池のことでした。 ②グループワークでアルミニウム電池ph図を調査しました。 ③電池について復習しました
A.
A. ①テーマはエッチングと腐食についてである。プリント基板では、銅の溶解-酸化反応と鉄(Ⅲ)イオンの還元反応が起こり、基盤の銅箔部分がエッチングされていく。また、エッチングにはドライエッチングとウェットエッチングがある。ドライエッチングは、真空容器内の放電プラズマ中や反応性ガス中で行うエッチングプロセスであるのに対して、ウェットエッチングは腐食作用のなる溶液を用いて行うエッチングプロセスである。 ②電位pH図(プールベダイアグラム)を描く発表では、亜鉛のpH図を選んだ。グループ名はZnで、グループのメンバーは私を含めてHUYNHVINH KHANG、小笠原大地、藤森隼也、久保明裕であり、私の役割は原稿作成であった。現代の電気化学p90の図4.1を参考にして亜鉛のプールベダイアグラムを描いた。 ③12-10【平常演習】「ウェットエッチングとドライエッチング」で取り組んだ内容を次に示す。ウェットエッチングは薬液を用いて腐食させる方法である。特徴としては、比較的コストが低く、大量生産に適している。用途としては、金属のパターニングやプリント基板の製造などが挙げられる。 ドライエッチングは薬液を用いずに、プラズマなどを利用して材料をエッチングする方法である。特徴としては、比較的コストは高いが微細な加工を行うのに適している。用途としては、ICやLSIの製造などが挙げられる。
A.
<!-- 課題 課題 課題 -->
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<a href='https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/developer/WebClass/WebClassEssayQuestionAnswer.asp?id=436'>
<q><cite>
</q></cite>
</a>.
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<!-- 課題 課題 課題 -->
大学教育の質の保証・向上ならびに 電子化及びオープンアクセスの推進の観点から 学校教育法第百十三条に基づき、 教育研究活動の状況を公表しています。
第百十三条 大学は、教育研究の成果の普及及び活用の促進に資するため、その教育研究活動の状況を公表するものとする。
