A's LabⅡ

アスラボと読みます。ロボトレースやマイクロマウスの大会に向けて、機体の構造設計・回路設計・基板設計・プログラミングを中心に行っています。趣味のパワーエレクトロニクス系では、テスラコイルやコイルガンなどを製作・評価・改善を繰り返しています。興味を持って頂ければ幸いです。アドバイスや感想などございましたらコメント欄にお願いします。

プリント基板

ユニクラフトで基板を発注しました。

先日ユニクラフトの紹介無料キャンペーンの存在をTwitterで知り、ちょうど発注しようと思っていた基板を海外ではなく日本の企業に初めて発注してみることにしました。
ユニクラフトホームページ
無料というのはホームページやブログなどで感想を載せることを条件に、 ユニクラフト様が無料で基板を製造してくださるとのこと。これはやるしかないですね。
unicraft紹介キャンペーン

早速この企画の条件を確認してみましょう。

・基板サイズ:最大100mm×100mm
・層数:片面または両面
・発注枚数:最大3枚
・基板厚:1.6mm
・銅箔厚:35um
・最小パターン幅/間隔:0.18mm
・最小穴径:0.3mm
・シルク印刷:白色
・レジスト:緑色
・基板形状:長方形・正方形のみ
・内部切り抜き:不可
・長穴加工:不可
・Vカット(面付け):不可
・仕上げ:HASL(有鉛半田レベラー)
・納期: 最大20営業日(通常のご発注より納期が長くなります) ※特急対応不可

とのこと。Eagleでは100*80が標準では限界なので、なかなかいいサイズまで作成できますね。私はEagleの有料版を買った友達に面付を依頼して100*100ギリギリまで使わせていただきました。

データが完成したら、Eagleにガーバーデータを出力するためのファイルを追加しましょう。
ガーバーの出力法
他社のサイトですがわかりやすいです。
そして、ガーバーファイルを確認しながら下記のようにデータの名前を変更していきます。それから拡張子も変更となります。エラーメッセージが出ても許可しておいてください。

*.sts 下面レジスタ res_btm.grb
*.stc 上面レジスタ res_top.grb
*.sol 下面パターン ptn_btm.grb
*.plc 上面シルク slk_top.grb
*.cmp 上面パターン ptn_top.grb
*.gpi *.drd ドリルデータ dri.grb dri.grb
*.out  外枠 outline.grb

このような作業を終えて見積もりを書きました。
ここから行います。
ユニクラフト基板見積もり

すると素早い返事が返ってきました。
内容は以下のとおりです。

■ドリルデータ
 今回お送りいただいたデータですが、穴が記号で表されています。
 この状態では製造することができないので、実際の穴の形(○で直径も実際のサイズ)に変換していただけないでしょうか。

■面付け
 お送りいただきましたデータでは4つの基板に分割されていますが、紹介キャンペーンの場合ルーターカットで分割することはできません。 分割部分をシルク印刷などに変更していただき、お客様自身で分割する方法に変更いただけないでしょうか。

■長穴
 紹介キャンペーンでは長穴加工を禁止しております。
 大きいサイズの丸穴に変更していただけますでしょうか。

とのこと。ドリルデータはガーバーの出力方法を間違えていたようで、上のURLのとおりやれば大丈夫です。面付は、Eagleの初期画面で出てくる四角い枠を、そのままコピペして複製した際に発生した問題でした。あの線はシルク印刷ではなく基板カットの線だということを初めて知りました。長穴はできないと上の規定に書いてありましたが、下の画像のようにすれば許可もらえるかな?と思ってやってみたらあっさり却下でした。
B98DaFICEAAh-bz

これらを修正し、製作していただけることになりました。日本語で会話できる相手でほんとよかったです。

プリント基板製造の流れと進捗状況は、メールで送られてくるURLに行くと見ることが出来るので安心です。私の場合、1週間ちょっとかかりました。キャンペーンの注文は後回しにされるようなので、普通の購入ならもっと早いはずです。

基板の枚数は3枚であるにも関わらず、かなりでかいダンボールで送られてきました。正直定形外の郵便でも良かったのですが、送料は着払いで656円払いました。私が払ったのはそれだけで、基板系は全てユニクラフト様のサービスでした。ありがとうございます。

新聞紙を掻き分けていくと過保護の基板を発見しました。
まず見て驚いたのがシルク印刷です。海外の基板と比較すると一目瞭然。FusionPCBで発注した基板はシルク印刷が細くて切れてる部分があるし、エレクロウで発注した基板は逆に太くて潰れている部分があるのですが、ユニクラフトの基板は完璧でした。とても美しい。基板の質やレジストの色は素人が見る分には同じ感じです。
image

しかし、目を疑うことが一つ。
image
なんかパターン抉れてね??

そのことを素直に担当者に連絡すると、この基板の代わりを送ってくださるとのこと。基板は電気的にチェックしているようで、完全に切れていなかったのでチェックが通ってしまったらしいです。この部分はAC100Vの大電流が流れる場所なので、ちゃんとしておいて欲しかった場所でした。

そのメールを打ったのが日曜日の午前中なのに、1時間以内に返信が返ってきました。更に、代わりの基板が届いたのは翌日(月曜日)の午前中。一体どうなっているのでしょうか・・・素晴らしすぎる対応で唖然としました。この方、休み無いのでは?と思いながら商品を受け取ると、今回は送料もユニクラフト様が負担していただいてました。なんだか申し訳ない気持ちになりました。昨日と同じサイズのダンボールを開けて過保護の基板を取り出すと、2枚の基板とお詫びの手紙、次回使える2千円分のクーポン券が入っていました。元々私が無料ということで飛びついたのにここまでしていただくと辛くなりますね。

届いてからなるべく早くハンダ付けして出来栄えを見ようかと思ったのですが、引越しやら大学が始まったり等色々忙しくなってしまって今になってしまいました。記事を書くの遅れて申し訳ございません。
CB_RoqHVIAIcBSk
サーキュラソウテーブルのダイヤモンドソーを買いました。
image
この刃は基板を切る際、完全な粉末にしてカットしていくので外でやらないと大変なことになります。切れ味は超硬丸鋸刃よりもよかったのですが、そんなに基板を多く切らないのであれば超硬丸鋸刃でもいい気もします。スパスパ切れて気持ちいです。

CCXMt2QUgAAtMaE
頼まれた基板と一緒に基板をカットしました。手で切ると丸一日かけても終わらなさそうな量です。

CC1o9BzUMAEgqei
昨日やっと時間ができたので、ハンダ付けをある程度済ませました。部品が足りなくて完成までは持っていけませんでしたが・・・
これ以上長引かせてもいけないので、取り敢えずここで一つの記事としてまとめようと思います。これらの基板とフルブリッジ基板があれば一通りプリント基板化できるので、いっそのことフルブリッジ基板も発注するかーってノリになってます。あとスレイヤーエキサイターという小型なテスラコイルっぽいものの基板も余ったスペースに乗せて量産して遊ぼうかと思ってます。激安の2N2222が中国から100個届いたので近日試作していい感じの回路をプリント基板化します。エナメル線も腐るほどあるし。スレイヤーエキサイターが量産できれば手品カテゴリでも売れるんじゃね?みたいな。まあ販売は今のところ考えてません。今はお金稼ぎより時間と遊びに人生を使いたい。勿論勉強以外の時間をという意味でね。マジで勉強不安だなぁ。今のところ大丈夫だけど。。。

話がそれてしまいました。ユニクラフト様はとにかく対応が素晴らしいです。一ヶ月ほど前の情報ですが、このキャンペーンは今のところ終了する予定はないとのことですので、基板づくりに興味を持っている方が居れば、是非この機会に挑戦してみてはいかがでしょうか。

キャンペーン以外でも、ユニクラフトは国内業者の中で高いコストパフォーマンスを誇ります。海外の業者に発注して、問題でも発生するとどうしても英文読解や英作文が必要になってきます。しかし、日本の企業なら気軽に質問ができるので、特に初めてプリント基板の発注を考えている人は、まずユニクラフトで発注することをおすすめします。価格は海外業者の数倍ですが、信頼性や保証・対応が海外業者の比になりませんので重要なプロジェクトの際はユニクラフトで発注すると安心です。それと学校のお金でプリント基板を作るとなると、「日本の企業で発注しなさい」と言われるはずなので、その場合はユニクラフトで発注するといいと思いますよ。

長文読んでいただきありがとうございました。

【おまけ】
CC9v4olUMAAM_Xg
Arduino pro miniが5個にトランシーバーモジュールが2つずつ2セット、無線Wi-Fiモジュールが1つ。海外通販でとても安かったので買いました。また時間が出来た時に遊ぼうと思います。

image
それと旅館で貫徹しました。次の日蕎麦打ち行ったのですが、通常のそばの16倍の太さの塊がそのまま入ってたりとか滅茶苦茶でした。

CBvCodsUMAAFNv0
大学でできた新しい友達にと散歩した桜並木。ずらーっと咲いてるけど場所特定されるわけにもいかないからこれだけ。よく見ると電信柱と柱上変圧器も逆光になって桜と馴染んでる感じがとてもいいね。。。なんでもない。

ではまた。 

プリント基板を自宅で安く簡単に自作しよう(作り方)

夏休みも終盤ですね。今年は色々あって夏休みのような感じが全くありませんでしたけどね。大学に行ったらもう少し楽なんだろうなと考えているHaidoです。

今回は前回のおまけで言っていたプリント基板の自作についてどこのブログよりも詳しく書いていこうと思います。(H27.1.26追記:プリント基板を海外の業者に発注するやり方はこちらの記事にまとめましたので参考にどうぞ)

まずは基板設計です。 それは前回の記事で書いたのでそちらを見てください。
前回の記事にちょっと追記ですが、一枚だけで印刷するのは何か勿体無い感じがあるのでEagleの制限の範囲まで基板を詰め込みましょう。そうすると転写で失敗した時とかに再印刷する手間が省けるので最低でも2枚は欲しいですね。今回始めてだったので同じ基板を大量に準備しておきました。この様に大量に基板を複製するときは、レイヤーを全て表示する設定にして、基板を選択、コピーして複製します。この時、回路図にリンクされてるとエラーが起きるので、回路図はDeleteするか新しいフォルダを作成してボードデータのみを入れ、そこで作業すれば複製できます。詳しいやり方は動画じゃないと説明できません。わからないことがあったらコメントください。
BvaFaSYCMAE5RZH
これは表の面ですね。後ほど反転して印刷しました。

生基板についてですが、私はヤフオクで2kg落としてしまいましたw
BvZE2-UCAAAB6tu
ヤフオクでずーっと狙ってるのが面倒だという人はアマゾンなどでも生基板が購入できます。リンクを張っておきました。私自身もこれだけあると使い切れないので、声をかけてくれれば格安で販売します。(なくなり次第終了)

次にすることは基板データの印刷です。 必ずレーザープリンターを使用してください。インクジェットプリンターで印刷してもなにも起きないので気をつけましょう。
ちなみに私が今回使用した紙(転写紙) はこれです。
BwG_6aRCQAAXI1d
amazonで400円くらいで売っていて送料は無料でした。

これは一見普通のコピー用紙に見えますが、普通紙よりもきめが細かく凹凸がないように感じます。(手触り)
ちょっといい紙使いたいときにでもあるといいと思います。

私はレーザープリンターを持っていないので学校のをお借りしました。電気科パソコン室で印刷してきました。

個人でプリント基板対応のレーザープリンタを買うならこのプリンターが安くていい感じだと思います。


そして印刷してICの脚を合わせてみたら唖然としました。
Bv56LerCYAAIgS3
まさかのサイズがちょっと違う!?wwww

どうやら余白を印刷の設定が勝手に変更しちゃったようです。そこを修正してもう一度印刷したら成功しました。このこと書いてあるサイトは見たことがないので意外とやってみて悩んでる人多いんじゃないかな?
IMG_20140828_135741
こちらはばっちりです。

次は基板のカットですがこれは写真を撮り忘れました。学校の工作機械(名称忘れた)でスパスパ切断していきます。
IMG_20140821_133913 (2)

そしたら基板をクエン酸で洗浄しましょう。水に溶けるだけクエン酸を溶かして飽和レベルまでもっていってください。
これが最初
IMG_20140828_150033

液に入れるととてもピカピカになります。
BwGz0wbCYAACErJ

この液は捨てずにとっておきましょう。また使えます。というか母に取られましたね。10円と5円もピカピカになるということを言ったばっかりに。。。いや、思ってる以上にピカピカになるんですよそれがw
IMG_20140828_154359

続いて転写です。まずはアイロンを一番高温になる設定にしておきましょう。その間に基板の準備です。転写紙と基板を貼り合わせて水で濡らして密着させます。この時に位置をしっかり合わせておきましょう。動かせるのは今だけです。水滴のように乗っている水は拭き取って、紙が湿ってるような状態で転写していきます。まず耐熱の本や板を置き、その上に基板・転写紙、適当なコピー用紙の順番で置いていきます。まずはコピー用紙を当ててアイロンがけしていきます。ちょっとアイロンがけするとコピー用紙が濡れるので、ちょっと場所を変えて水を蒸発させる感じで掛けていきましょう。
コピー用紙を外してみて、基板全体が白く乾燥してるようなら今度はコピー用紙を基板の下に入れてアイロンがけしていきます。1分から2分ほどでしょうか。ずっと当てるのではなく円を描くように転写しましょう。ここで圧を加えたほうがいいという人もいますが、私はそんなに圧を加えずにやりました。(ちょっとは加える)そのほうが転写紙に優しい気がします。そして一度冷まします。手で持てるくらいになったら冷水に着けます。そしてさらに密着させるようにし、もう一度アイロンの工程を1回ループします。そうすることで成功率が上がるのではないかと自分で思っています。(自分で編み出したし比較してない)この転写工程がプリント基板で一番難しい所らしいですが、私は一度も失敗しませんでした。 確実に成功する方法はラミネーターを使うといいらしいですね。5回ほど潜らせばいいそうです。

そしてまた触れる程度に冷めたら水に数分漬けて転写紙をふやかします。
BwG9pusCUAEDhaX
指の腹でゴシゴシ落としていきます。結構力を入れてもトナーは剥がれないので心配せず。IMG_20140828_162949

剥がれるようならアセトン(マニキュアの除光液)やラッカーシンナー、紙やすりなどでトナーは落とせるのでそこまでビビる必要はありません。
BwG_a8GCIAAtlHh
完全に落とせたなと思ったら一度乾燥させてみましょう。

BwHBu26CYAEaH2q
意外と残ってますね。トナーの部分に紙が残ってるのは別にいいのですが、溶かす銅の部分に紙が残ってるとうまく腐食されないので念入りにしましょう。
一度乾燥させてまた水に入れるとさっきは取れなかった部分が取れていきます。
BwHHDofCQAMtpjw
こんな感じになればOKです。

ここまで来たらエッチングです。塩化第二鉄をポリ袋に入れてその中にさっきの基板を放り込みます。そして温度を40℃程度になるようにすると反応が早くなります。大体20分ほどですかね。ゲームをしながら待ちましょう。何度が揉んで腐食液を均等な濃度にすると反応が早くなります。あまりやりすぎるとパターンが切れるらしいので程々に。さっきの指とは違うことを忘れずに。

腐食液(塩化第二鉄液)にはこちらのエッチング液を使用しました。基板のエッチング専用でないものもありますが、濃度が違うとエッチングされないので、専用を買っておけば間違いないかと。
BwIM4cvCIAEkctN
なんか周りのお湯が茶色いですね。ポリ袋に穴があったみたいです。秋月の電子部品が入っていた袋を使ったのが間違いでした。キッチンに行けば分厚いいいのがあったのに。

この液には重曹を投下し放置します。
IMG_20140828_232228

すると腐食液が下に沈んでいくので、綺麗な部分は外に放置して自然に蒸発するのを待ち、塩化第二鉄の部分は新聞紙に吸い取らせて日光に照らして余分な水分を蒸発させてから燃えないゴミに捨てます。
IMG_20140828_230351

塩化第二鉄を水道に流して痛い目を見るのは自分ですよ。

エッチングが終了した基板を蛍光灯に当てて見てみましょう。
IMG_20140829_002811
うーん・・・
文字の削れがある。それに転写紙が残ってたのがエッチングが進まない部分があったようです。というかベタアースの距離が近すぎた。要修正。
他の基板のはベタアース部分がちょっと残念なことになったものの、いい動作はするだろってことなので画像は省略します。

次はトナーを落とす工程に入りましょう。さっき言ったアセトン(マニキュアの除光液)やラッカーシンナー、紙やすりなどで落とします。簡単です。
Bwb4erFCUAA0GFE
250mlと400mlでどっち買うか迷いましたが100円しか変わらなかったので400mlにしました。

最後は穴あけです。小さめの基板用のボール盤があるととても捗ります。お金を掛けたくない人は100均のピンバイスでも購入してください。
BwnJ0FcCMAA7kQ3
こんな感じになります。ドリルは学校にあった一番細い1.0mmを使用しましたが、それでもまだ太かったみたいです。ハンダ付けがめちゃくちゃ難しそうな部分ありますね。twitterでは「ドリルは標準0.4mm」「細いやつで0.2mm」とwataさん。「ドリルはいつも0.8mm使ってる」と雑追K。0.4mmって結構細いですよね。手元にあったエナメル線見てみても加工精度高くないと難しそう・・・ということで0.6mmくらいのを求めて100均に行ってみたのですが1.5mm以下のドリルが売っていなかった。。。ネットで調べると売ってるみたいなのでほかの店も回ってみようと思います。ピンバイス形式になってたら持ち手部分切断してボール盤にくっつければいいだけだしw

穴あけが終わったらフラックスを前面に塗って酸化予防します。レジストでもいいですが、部品の部分をマスキングしたりするのが面倒なのでフラックスを使います。フラックスを塗った基板も長時間放置すると腐食していきますが、何もしないよりかはマシです。

さて、いよいよ実装です。

プリント基板の配線過程なんて見ても面白くないと思うので全部飛ばして完成。
IMG_20140907_012210
周りの余分なところはネジを開ける部分で残してあるだけで、部品のところだけで考えるとなんと30*30のSSTC制御基板です。この密集度は最高です。今使ってるSSTC制御基板はというと・・・
BwTyLWyCAAEmrVy
フィードバック用のCTに落雷して死にました。テスラの高電圧使って色々実験してたらね。直すより新しく作ったほうが早いというのもプリント基板のいいところ(?)


こんな感じでプリント基板が完成しました。初めてだったので丸一日分くらいの時間持ってかれてると思います。このプリント基板製作に投資した金額は全部で三千円も掛かってません。これで基板2kg分作れると思ったらユニバーサル基板の出番はなくなりそうですね。とても簡単な回路なら手で組んでもちょっと複雑だとEagle走らせたほうが断然早い。2回目は今回の1/5くらいの時間でできそうなきがする。いろいろ手探りな点が多かった。

という私の覚書メモでしたっと。長文読んでくれた方ありがとね。コメントくれると今後の更新にも力はいるからよろしく。 プリント基板の委託・販売も考えてるからそちらもよろしく。現在は受け付けておりません。

追記
Bw25EhQCcAEw6cd
右が人生初で左が5枚目のプリント基板。かなりコツ掴みましたね。最初はエッチングの時間とか分からずに適当にやってましたが5枚目にもなると「この辺かな?」という勘が鍛えられます。みなさんも頑張ってね。
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