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電化製品の製造方法まとめ

この記事の所要時間: 1726

最新型液晶テレビの製造方法

かつて日本はテレビ大国でした。
テレビ製造はお家芸!
しかし現在は?
日本でテレビがほとんど製造されていません。
コストの問題で、海外に製造拠点は移されています。
4Kテレビなどは未来の家電と期待されています。
とはいえその製造方法を日本人は知らない?
最新型テレビの製造方法をちょっと覗いてみましょう。

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液晶の製造

昨今のテレビは液晶テレビが中心です。
そのためテレビの製造に際しては、液晶を作ることが最も重要になります。
なお液晶の製造は、大きくアレイ工程とカラーフィルタ工程の2つに分かれます。

アレイ工程

まずアレイ工程は、電子が流れる回路の設計が行われます。
次にこの回路を使ってフォトマスクを作成します。
写真で言えばネガに相当するものです。
そして回路をTFT基盤に焼き付けます。
昨今は画面が大きく密になっているので、慎重さが求められる作業です。
その後プラズマや溶剤などを用いることによりエッチング!
不要なものを取り除き、ひとつの膜を作り上げます。
最後に回路パターンの欠陥をチェックします。
ここまででアレイ工程は終了です。

カラーフィルタ工程

一方でカラーフィルタ工程は、カラーフィルタ基盤に樹脂材料を塗布することから始まります。
はじめに黒を塗り、次いで赤緑青のいわゆる三原色を塗ります。
こちらもフォトマスクを使って露光していきます。
また黒赤緑青それぞれ計4回現像し、不要な樹脂材料を除去します。
最後にオーバーコート層や透明電極、フォトスペーサなどを付けたら終わりです。

モジュール工程

上記2工程で製造されたものを組み合わせるのが、テレビ製造の最終段階であるモジュール工程です。
まずTFT基盤とカラーフィルタ基盤を、液晶の向きが正しく並ぶように貼り合わせます。
これは真空中で作業し、液晶が漏れないようにシール剤を外側に塗ります。
なお1個ずつの液晶パネルを作るのは大変なので、ここまでで作っている液晶パネルは極めて大きいもの!
それを次の段階で、製品個々の大きさに切断していきます。
小さくなった液晶パネルの両面に、光の透過・遮断の役割をする偏光板を貼り付けます。
そしてドライバICを取り付けます。
これはパネルの電圧や液晶の向きなどを調整する装置です。
さらに光源になるバックライトを取り付け、製品用の外枠を嵌め込んで完成です。

当たり外れも多い

最新型テレビの製造方法は、一般の人が見て理解できる状態にありません。
技術が進歩していくと?
壊れたら終わり!
部品の交換?
最悪の場合にはテレビ自体を買い替え!
精密になるほど、当たり外れも多くなりそうです。

微小モータがわかる

「モーター」はみなさんご存知ですね。いわゆる原動機です。では、最近の研究でものすごく小さい「微小モーター」が注目を集めていることは知っていますか?
これは、「バクテリア駆動型モーター」とも呼ばれるとても小さなモーターで、なんとその大きさは分子レベルです。
その製造は、まずシリコン等を使って数十マイクロメートルの大きさの小さなローターをつくることから始まります。
そして、それが回転できるように支える極小ガラス。こうしてつくったモーターを回す原動力として、バクテリアを連結します。
もっと大きなもので考えれば、きっとイメージしやすいですね。
回転する羽のようなものがあって、それを生物がくるくる回しているイメージです。
この研究は、生物の身体におけるタンパク質研究から生まれました。
そこに、もともと機械技術として研究のすすめられていたシリコン等のマイクロテクノロジーを用いることで実現したこの微小モーター。
この技術が実用化すれば、人体に送り込んで特定の作業の動力にすることも可能になるかもしれません。
もちろん、まだまだ実用化には程遠いですが、バクテリアを用いたこの技術には、大きな期待がかかっているところです。

半導体がわかる

半導体とは、半分だけ導体、つまり、電気をよく通す導体と電気をほとんど通さない絶縁体の中間に位置する物質です。
中学校でも学習するところでいえば、ダイオードに使われているのが半導体ですね。
半導体は、電流を一定方向にしか流さない整流作用があったり、温度によって流す電流を変えることができたりします。
半導体の作り方は、実はそう難しい原理ではありません。半導体自体は、絶縁体に不純物を加え、そこに必要回路さえ形成されれば完成します。
ただ、もっとも一般的なシリコンを用いた半導体の作成は、非常に難解。まず「シリコンウエハー」と呼ばれる小さく平べったいものを基に作られます。。
洗って、表面に回路の素材となるアルミニウム等の膜を張って、さらにレジストと呼ばれる感光液を塗布。感光液を塗布したので、回路は光で組みます。
さらに、不純物を注入させることでほぼ絶縁体のシリコンを半導体に。レジストを剥離すればひとまず完成です。
実際には、これらの過程を何度も繰り返して、必要な回路を形成します。
小型化を可能にするためには、この半導体も小さく高性能でなければならないため、非常に高度な技術が必要とされているのです。

半導体デバイスがわかる

IT社会と言われている今、半導体デバイスの存在感というのは非常に高まっています。
また、IT分野だけではなく、様々な分野でも必要とされているものだったりしますので、半導体デバイスというのは需要のあるものだったりするのですが、そんな半導体デバイスというのはどのような製造方法によって作られているものなのか気になるという人も少なくなかったりするのではないでしょうか。
実際半導体デバイスを目の当たりにするのは特におかしな事ではなくなってきていますが、実際にどのように作られているのか。
その製造方法まで理解しているという人はあまり多くはないのが現状なのではないでしょうか。
そんな半導体デバイスというのはどのような製品の半導体デバイスなのかによってその製造方法が大きく異なるものでもありますので、中々一言では表現出来ないものでもあります。
特に今、半導体デバイスの需要というのはとても高いものがありますので、どの企業にとっても半導体デバイスをどのように作成するのかというのはとても大きなテーマだったりもしますが、半導体デバイスが生産性や利益などをも左右する大きなアイテムですから、半導体デバイスに力を入れている企業は少なくないのです。

リチウムイオン電池がわかる

電池にはいろいろと種類がありますが、一般には「乾電池」か「蓄電池」を指すことが多いですね。
蓄電池は、化学電池のうち二次電池と呼ばれるもので、充電できる電池です。
たとえば、リチウムイオン電池。携帯電話のバッテリーなんかは充電することが出来ますが、まさにこれです。
リチウムイオン電池の製造は、化学反応を扱っているので少し難しいけれど、柱となるのは正極と負極、そして電解質。正極に多く使用されているのは、コバルト酸リチウムだったり、マンガン酸リチウムだったりする、遷移金属酸化物と呼ばれるリチウム。
負極に多く使用されているのは、炭素。電解質には、リチウム塩を使った電解液が使用されています。
正極・負極ともに、溶液の塗布→乾燥→プレスの工程を経て製作されます。
あとは接続端子を溶接し、正極と負極との間にはイオンが移動できる多孔質の絶縁フィルムをはさんで巻き、電解液を注入して密閉すれば完成。
これらの工程はすべて機械で行われます。
これで一応電池にはなるのだけれど、リチウムイオン電池は不安定で燃えてしまうようなことも。
そこで、ICを組み込むことにより、異常な電圧を感知すると止める自己抑制回路をつけた上で流通しています。

マイクの技術は超進化してる

■マイクの製造技術は、超進化しています

テレビのバラエティ番組を見ると?
司会者を含めて誰もマイクを持っていません。
とはいえ胸元に小さな黒い物があります。
それがマイクです。
かつてに比べれば?
超小型になっています。
もちろん便利ではありますが?
逆に災いして盗聴にも使われます。
マイクは進化しているのです。
それを実現する製造技術においても?
超進化しているようです。

マイクとは

マイクとは?
マイクロフォンの略であり和製英語です。
難しく言うと?
音の振動を電気信号に変換する装置です。
簡単に言うと?
音を拾う機械です。
スマホの中にも内蔵されているので?
各家庭に複数のマイクがあるはずです。
探してみましょう。
盗聴されてない?

製造工程1:回路作り

マイク製造工程の第一は?
回路作りです。
まずマイクの仕組みを理解することが重要です。
もちろん様々なマイクはあります。
しかし基本的には、中学の理科で学習した電磁誘導の原理を用いています。
例えば針金を巻いたコイルと磁石を接触しないように並べます。
この時にコイルは少し動くように設置します。
音は空気の振動です。
その振動でコイルが揺れると?
磁石に近づいたり離れたりします。
ここで誘導電流が流れるのです。
このように振動を電気に変える!
この回路を作ることが一番であり、最も重要な製造技術です。

製造工程2:整形

マイク製造工程の第二は?
整形です。
例えばカラオケなどで使うようなマイクの場合には?
持ちやすいような形に整えられます。
外形材として昨今はプラスチックが汎用されます。
しかし一部金属部品を用いることもあります。
一方でスマホなどに内臓されるマイクは?
特に外見を整える必要はありません。
マイクの基礎部品を、スマホの製造工場へそのまま搬入し、製造ラインに送るだけです。
もちろん用途に合わせて大型や超小型マイクなども作られます。

製造工程3:包装

マイク製造工程の第三は?
包装です。
マイク単独として販売される製品では?
箱詰めなどが行われます。
部品として利用される場合でも?
破損を防ぐための簡易なパッケージが使われます。
なおマイクは精密機械です。
どんな高等な技術を用いても?
相当の確率で、不良品が発生します。
これを如何にして抑えるか?
マイクの値段にも影響します。

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製造のポイント

マイク製造のポイントは?
用途に応じてサイズを決めることです。
もちろん小さい方が利便性はあるでしょう。
しかし歌唱用などには?
ある程度の大きさが必要です。
一方でスマホなどの機器に内蔵されるタイプでは?
小型化すると同時に感度を如何にして高めるか?
矛盾する技が求められます。
ハイテクの技術や機材による驚異的な超進化が起きているのです。

コンピューターの製造はCPU(12.5)

一時期、自作パソコンが流行りました。
これは費用対効果を狙ったものでしょう。
とはいえ昨今はパソコン自体が安くかつ高性能になった?
あまり自作に拘ることもなくなったのでしょう。
もちろん自作といってもパーツを組み合わせるだけです。
ならば実際にコンピューターの製造工程は?
どのようになっているのでしょうか。

CPUの製造

コンピューターの心臓部はCPUです。
この性能如何で、コンピューターはまったく別物になります。
そのCPUの基盤は、いわゆるシリコンウェーハです。
これは限りなく純粋なシリコン、化学的には珪素ですが、これを円形で薄くしたものです。
シリコンウェーハに酸素皮膜を作り半導体とします。
さらに感光剤を塗り、マスクを置いて紫外線を当てます。
これによって感光剤が露光します。
露光した部分に現像液を塗って除去し、さらにその下部の酸素皮膜も腐食剤で除去します。
これで電気的な特性を有した状態の半導体素子と呼ばれるものになります。
あとは配線して回路を作り、適当な大きさに切ったらCPUの完成です。
なおメモリも半導体製品なので、基本的な製造方法は一緒です。

ハードディスクの製造

ハードディスクは、コンピューターだけのものではなくなりました。
テレビ放送をハードディスクに保存するパターンもあるためです。
とはいえ基本的な製造工程は同じようなものです。
なおかつてはハードディスクのケースへ、モーター、ディスク、ヘッドなど個々に取り付けていきました。
しかし昨今は、一体化した部品を別の工場で作る。
その部品をハードディスク工場で組み立てる!
そんな方式が一般的です。

コンピューターの組み立て

「コンピューター」の製造工場では、部品を組み合わせるだけで終わりです。
そういう意味では、同じ自作パソコンを作り続ける!
そんなイメージです。
それぞれの部品やユニットは?
例えば中国、韓国、台湾、ブラジルなど別々に製造されています。
それらをコンピューターの工場へ運び、ラインに乗って、もしくは作業員個々の机の上で組み立てていきます。
この部分は手作業です。
作業員によって差が出る?
しかし熟練した作業員が、マニュアルにしたがって進めているため、部品の相性を超える誤差はないようです。

製造後のチェック

もちろんコンピューターは精密機械です。
目に見えない部分で何が生じているかわかりません。
そのため製造工程を経たコンピューターは?
1台ずつ専用のプログラムを使い、どんな環境でも耐えられるように、高い負荷を掛けた状態でチェックされます。
小さな異常でも見逃さない!
完全な製品だけを出荷するように努めています。

DVDの製造は基盤の貼り付け

今やDVDは身近な存在です。
家の中を探せば、数枚のDVDは見つかるでしょう。
雑誌の付録でも当たり前となりました。
とはいえいらなくなったDVDを猫やカラス避けに吊るしている?
しかし効果はないようなので止めましょう。
そもそもDVDの製造工程を知れば?
そんなことをしていられない!
もっと大切に扱いましょう。

DVDはビデオではない

DVDについて、多くの人は勘違いしているでしょう。
つまりDigital Versatile Diskです。
VはVideoではありません。
本来の意味は、デジタル多目的ディスクです。
音楽や映像、プログラムなどが記録されます。
ちなみにCDと何が違うか?
CDはデータ層が1.2ミリですが、DVDは同0.6ミリです。
薄くすることにより同じ厚さでも2層構造にでき、記録容量を倍増させることができるのです。
なおDVDにはいくつか種類があり、片面1層の記憶容量は4.7GB。
片面2層は同8.5GB。
両面1層は同9.4GB。
そして両面2層は17GBです。
とはいえ両面構造にするとラベルが貼れない?
故に特殊な製品のみに限られます。

DVDの材料はプラスチック

DVDはプラスチック製?
材料にはポリカーボネートと呼ばれる熱可塑性プラスチックが使われています。
ポリカーボネートの特徴は?
ガラスより強く割れにくい!
かつ燃えにくい!
意外なほどパソコンやDVDデッキの中は高熱になります。
それでも溶けない!
焦げない?
壊れない!
そんな性質がDVDには求められています。

基盤を作る

原料のポリカーボネートを高温で溶かし、金型に入れます。
この製造工程により、透明な基盤が作られます。
次いで記録層を作っていきます。
メーカーによって異なりますが、アゾ系、シアニン系、もしくはオキソライフ系などの有機色素を塗布します。
ちなみに円盤を高速回転させると遠心力が働きます。
すると摩訶不思議!
基盤に塗布した色素の厚さが均一になるようです。
またスパッタリングと称される方法によって反射層を作ります。
これは真空状態で薄膜を作る過程です。
ここまでで基本的な基盤の製造工程は終了です。

片面記録か両面記録か

DVDのみならずCDでも基本的な製造工程はどれも同じです。
ただし片面1層タイプは?
片方の面にダミー基盤を貼り付け厚さを一定にします。
一方で両面記録のタイプは?
記録用基盤を表裏にして貼り付けます。
これでDVDの全製造工程が終わり完成です。
後はラベルを貼ったり、梱包します。

2層構造でもぼけない

2層構造でも、ちゃんと情報は読めるの?
素朴な疑問です。
人間の目では見えませんが、情報を読み出すレーザーは微細です。
上下の層が邪魔しない!
ぼけないように、光の屈折や反射を上手く計算しているのです。
そんな細かい工夫が、DVDの製造に生かされているのです。
大切に扱いましょう。

カメラ製造では手作業が多い

携帯電話の普及によって、写真撮影が身近になりました。
スマホでも良いのでしょうが、撮っていくにしたがい本格的なカメラが欲しくなってくる?
もちろんカメラの仕組みを知る必要はないでしょうが、カメラの製造工程がわかれば?
カメラの特徴を理解でき、カメラに対する感謝の念が増すかもしれません。

レンズの製造工程

カメラで最も大切なのはレンズです。
レンズ如何でカメラの性能が変わります。
そういう意味では?
レンズの製造工程が極めて重要です。
まず人工ダイヤモンドを用いた研磨具で、大まかに特有の凹凸カーブを作ります。
一定の曲面が描けたら?
細かく表面を研磨して滑らかにしていきます。
ここで1回洗浄して、汚れを取り除きます。
次いで心取りと呼ばれる作業が行われます。
つまり外周を削ってレンズの偏りや寸法を正していきます。
これでレンズは完成です。

カメラ部品の製造

現在のカメラはほとんどが自動化されています。
つまりコンピュータ制御です。
そのためカメラの心臓部である基盤にICや各種のチップを取り付けることが、カメラ製造の第一段階です。
一方でファインダーも重要です。
こちらはプラスチック製が多いようです。
プラモデルのような部品を1枚ずつ人間の目でチェックします。
カメラ製造においては、現在でも人の手に頼る過程が多々あります。
なおボディとレンズをつなぐのがバヨネットと呼ばれる部品です。
バヨネットは機械で1つずつ油を使って研磨されていきます。
これがスムーズな動きを演出します。

カメラ本体の組み立て

基本的に最終的なカメラ本体の組み立ては、ほとんどが手作業です。

まずは前板部を組み立てます。
メイン基盤が取り付けられる部分です。
女工さんたちが手作業でネジ止めや半田付けしていきます。
一方で後ボディ部にも各種基盤類を接続していきます。
それぞれが完成したら両者を合体させ、上蓋を被せます。
次いで露出やオートフォーカスなどを1台ずつ作業員が調整していきます。
最後に外フレームを組み合わせ、異常がないことを確認したらカメラの製造工程は終了です。
ちなみにコンパクトカメラはレンズと本体が一緒になって売られています。
しかし一眼レフカメラは、別途レンズを組み合わせることになります。

作ってくれた「お母さん」に感謝

機械が精密化するにしたがい、人間による感覚が大切になってくる?
意外なようですが、職人技が求められるのでしょう。
とはいえカメラ製造においては名前も知られていない「お母さん」たちが支えているのです。
手にしたカメラを作ってくれた人に感謝して、新たな芸術作品を生み出しましょう。

光ファイバがわかる

インターネット時代と言われて久しいですが、そんなインターネット時代と言われている要因の一つとして、インターネット環境がしっかりと整えられているという点も挙げられるのではないでしょうか。というのも、インターネット環境というのは非常に大事です。
特に通信環境。インターネットがこれだけ普及したのは、拘束回線、そして常時接続。
この二点をしっかりと整えた事が非常に大事なものだったりするのですが、それを可能にしたのも光ファイバーの影響が大きかったりします。
かつてはDSLが一般的でしたが、電話回線に干渉してしまうというその構造的欠陥から、今では光ファイバーが一般的になっていますが、そんな光ファイバーというのはその製造方法が非常に難解なものだったりするのです。というのも、光ファイバーにも様々な種類があるのですが、そのどれもが様々な製造方法を経て我々のインターネット環境を支えてくれるようになりますので、光ファイバーの製造方法というのは様々なものがあるのです。
例えばVAD法と呼ばれる製造方法は水素と酸素の混合気体の火炎から生み出されるものですが、MCVD法はガスを混合して作り出すものだったりしますので、光ファイバーの製造方法は様々なのです。

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