Ealing Broadwayで工作用品を探してきました。 手ごろなPillar Drillを探してたのですが、ありませんでした。
その代わりに買ってきたものは以下です。
精密ドリル。3.50ポンドでした。 なんと0.30mmから1.00mmまでは0.05mmきざみであります。 相当丁寧に扱わないと、すぐに折ってしまいそうです。
こちらはDyamond Burr Set。1.99ポンド。 基板の銅箔の残りの除去にどうかなと思い購入。 試してみましたが、一応使えそうです。 ただ、今回の基板は対象となる面積が大きすぎるのでちょっと無理そう。
ようやっとインクジェット用のOHPシートを見つけました。 Staplesにありました。 20枚で13ポンド強と結構高いですが、仕方なし。
機材の都合で、出力6Wの蛍光灯、基板との距離は約16cmになりました。 キットの説明書には、27Wの蛍光灯で15cmの距離のときに露光時間30分ということなので、露光時間を長く取りました。およそ45分です。
現像時、やはり露光ムラがけっこうあったことが発覚しました。 中央部分はきれいに銅箔が露出しても、周辺部分に露光しきれてない部分があります。 一応蛍光灯を動かしながら露光したのですが、ちゃんと時間を計りながら一定時間ごとにムラなく光を当てるようにしたほうがいいようです。
後になってわかりましたが、現像後にかなり念入りにレジストの残りを検査するべきですね。 銅箔が露出していると思っていても、薄く残っている部分がけっこうあったようです。 そういう部分は、あとで網掛けのように銅が残ってしまいます。
そのため、エッチングがなかなか進まず苦労しました。 レジストがうっすらと残っているらしい部分の銅がなかなか溶けず、30分粘ったところで、パターンが痩せてきた部分があったので中止しました。
7～8割方はきれいに抜けたのですが、かなりきつく残っている部分もあり、仕方ないのでいったん仕上げを行ってから修正をかけることにしました。 本当はレジストが乗っている状態で修正をかけて、再度エッチングを行えばよかったことに後で気づいたのは内緒です。
なお今回、先日購入した赤外線温度計が大活躍でした。
現像液やエッチング液の液温を非接触で測れるので、大変便利です。 特に、液温を維持するために、液を入れた容器をお湯を張った大き目のタッパーに入れ、時々液温を測りつつ作業ができました。
当たり前ですが、「やってみなければ分からない」ことがいろいろ分かりました。
OHPシートはうちのプリンタ(HP)用のを買ってきて、高品質モードで印刷しました。 コントラストも高く、印刷面と基板を密着させてもレジストがはがれるということもありませんでした。 ちゃんと露光できれば、今回のピッチ(ライン幅10mil、間隔50mil)は十分に実用に耐えます。 慣れれば間隔25milでも十分いけそうです。
今回は成功したとは言えませんが、おおよその手順は理解できたので、次も頑張りたいと思います。
なお、穴あけも一応少しだけやってみました。 ドリルが重くかつスタンドがないので、基板のほうを水平に手で持って作業しました。 70milのパッドに1mm径のドリルで穴を開けてみましたが、特に問題は感じませんでした。 ポイントとしては、あらかじめ穴あけ(よくある6本セットに入っているやつ)でセンターに印をつけておくことくらいです。 50mil間隔の隣のラインに干渉もしません。
パターン印刷用にOHPシート(Transparency film)を探しているのですが、店頭では見かけません。 PC WorldもCurrysもMaplinもだめでした。 もちろん、web shopでは売られていますが、すぐに手に入れたいとなると店頭で見て買いたくなります。
写真用紙ならいくらでも売ってるんですけどね。 最近はみんなOHPなんて使わないからでしょうねぇ。
特殊な用紙のコーナーでは、名刺用紙やCDラベル用紙などのほかに、Tシャツに転写する紙なんかもありました。 これなんかは、ひょっとすると生基板を使うときに使えるかもしれません。
レーザープリンタならいいんでしょうが、まだ日本から輸送途中で届いてないのです。 他人のプリンタを使って壊したりしたくないですし。
昨日は透明シートがなくて挫折した基板作成。 今日帰りにスーパーに寄ったのですが、ありませんでした。 最近はOHP使わないので、専門店に行く必要がありそうです。
うちにあるいくつかの種類のクリアファイルで印刷を試してみましたが、どれもインクは乗らず、うまくいきませんでした。
さて、今回は初めてということもあり、サンハヤトのPK-6というキットを使います。 ポジ感光基板に現像剤、エッチング液とレジストペンやらパッド転写用シートやら廃液処理剤やら、関連グッズが一通り入っています。 千石で2300円くらいで買いました。
そもそも自分で作成する基板の仕組みというものがよく分かってなかったので、あちこちネットを彷徨ってようやくどういうものなのかが分かってきました。 サンハヤトのキットは、手順は書いてありますが、仕組みはあまり詳しく書いてないのです。
メモ代わりにここにも書いておきます。
基本的には、次のような仕組みになっています。
問題は「どのように回路部分を遮蔽するか」です。 生基板の上に直接レジストペンなどで手書きしてもいいのですが、あまり細かいパターンは作れません。 そこで、パソコン上で設計し、プリンタで印刷したものを使いたくなります。
この際、プリンタで生基板上に直接印刷できればいいのですが(業務用では実際そうするようです)、個人ではつらいものがあります。 中にはプリンタ、主にCDラベル印刷、すなわち堅い平面への印刷が可能なインクジェットプリンタ等を分解して直接印刷に挑戦する強者もいるようですが、なかなか難しいようです。
感光基板は、銅箔の上にさらに感光剤を塗布してあります。 これにOHPシートなどを印刷したパターンを重ねて感光させれば、パターンのないところの感光剤が反応し、現像処理により感光剤が除去されて銅箔が浮き出ます。 こうして浮き出た銅箔をエッチングで除去します。
一方生基板では、一般にパターンをレーザプリンタで出力した紙やシートを使います。 この紙やシートを基板に密着させ、アイロンをかけることでトナーがパターンどおりに基板上に移ります。 その後エッチングすれば、やはりパターンのない銅箔部分が除去されます。
このあたりを知らないままサンハヤトのキットの説明書を読んでも、意味がさっぱりでした。
キットに入っているポジ感光基板(P12K)は片面紙フェノールの100mm x 150mm x 1.6tのもので、これだけで500円ほどします(価格はいずれも千石、以下同じ)。 両面(G33KR)にいたってはガラエポですが、960円です。 生基板なら、同じサイズの片面紙フェノールのもの(12)が180円、両面(12R)でも240円です。
このようにポジ基板は高いので、いずれレーザープリンタから生基板に転写する方法を試したいと思います。 これなら感光する代わりにアイロンで転写するので、手順的にも楽になると思います。 まぁ、慣れは必要でしょうけど。
ExpressPCBでのアートワーク、一応ほぼ完成しました。 片面基板用に頑張りましたが、ジャンパを20本ほど飛ばす必要があります。 それでもユニバーサル基板に配線することを考えたら気が遠くなりそうなので、パソコンでデザインできるのは助かります。
結局、「PCBのデザインにあわせて回路を変える」ということを結構しましたが、なんとか形になったかな?
ジャンパ部分は反対面に描いてあるので、ほぼこのままExpressPCBで注文することも可能ではあります。 でも今回は自分で焼きます。 ちなみに、ツール上からの見積もりでは、価格は2枚で120ドル、10枚で200ドル強といったところでした。
今日さっそく焼いてみようと思ったのですが、プリンタに印刷できる透明シートがないことが判明。 クリアファイルで試してみましたが、いまうちにあるインクジェットプリンタではまったくインクが乗らないため、今日のところは諦めました。
せっかく今日はMaplinに行ってinfraredの温度計と、ついでにデジタルノギスを買ってきたのに。
なんとか今週中に1枚作って、うまくいったら来週の日本出張時に生基板を補充したいものです。
ちなみに、以下が今日買ってきた温度計(Thermometer)とノギス(Callipers)です。 どちらも電池式のデジタル。 温度計はこんなにいいものは不要だったのですが、これしかなかったのです。
価格は、温度計が29.99ポンド、ノギスが9.99ポンドでした。 温度計の電源はは006Pで、買うときに「これは電池が必要だけどいる? buy one get one freeだよ。つける?」と言われたので「いいよ」と言って買ったのですが、本体には最初から電池が入ってました...。 ノギスはLR44なのですが、最初から入っている上にスペアも同梱されてました。
え～ん、回路にバグ(未結線)が見つかって、ジャンパを足さなければならなくなりました。 これでジャンパはおよそ30本になります。 それ自体はいいのですが、まだ何かあるのかと思うと心配なのと、パッドを追加したことで焼付け時のショートの可能性が増したのが心配です...。
以前設計したSDカードアダプタのアートワークにチャレンジしています。
使う回路CADはフリーのものです。 どのソフトにするか、いくつか試しました。 悩みましたが、まずはExpressSCHおよびExpressPCBにしました。
これまで回路はBSCh3Vを使っていたので、まずは回路をExpressSCHで書き直しました。 ExpressSCHの持つ部品はあまり多くないのですが、カスタムコンポーネントは簡単に作れるようです。 ライブラリ中の似たような部品を置いて、Ungroupしたあと、ピンを編集して再びGroupすれば部品になります。 ついでにカスタムコンポーネントにしておけば、使いまわしも楽です。
ExpressPCBでは、回路図で登場した部品を自動的にボードにおいてくれることも、ラッツネットの作成もしてくれません。 これはちと面倒といえば面倒ですが、逆に自由度も増しています。 というのは、回路図とボードデザインの間は部品番号とピン番号のみで連携しているようなのです。 そのため、やはりライブラリ中から似たようなな部品を引っ張ってきてUngroupし、適当に編集すればカスタムコンポーネントを作れます。
ハンドルーティングなのでかなり面倒ですが、これは練習だと思ってがんばります。 ツール上で配線チェック(交差している、全結線したかどうか等)ができないので、目視検査となりちと大変です。
ちなみに、手持ちのキットが片面基盤なので、とりあえず部品面に回路を引いて、実回路では半田面に焼き付ける予定です。 そうすると、反転してデザインする手間が減ります。 回路が複雑なので片面基盤で出来るレベルではないですが、その辺はジャンパを飛ばすなり何なりで対処します。 でも、なるべくならプリントしてしまいたいので結線を工夫します。この辺はやってみて初めてノウハウが身につく感じですね。 引き始めは結線の多さに呆然としていましたが、少し結線を進めていくとだんだん面白くなってきます。
今のところ、SDカードの部品がないのが少々困ります。 結線用のパッドを置く位置は問題ないのですが、固定用のパッド位置が分かっていません。
結構回路規模があるので、大きさが問題になりました。 通常のカートリッジ用の基板は縦が72mm程度です。 配線幅を50mil(1.27mm)で設計すると横はともかく縦があふれます。 配線の太さはデフォルトの10mil(0.254mm)です。 電源線は太くするとしても、このくらいでないとかなり厳しいです。 このあたりはもう少し練る必要がありそうです。
エッジカード部分も片面しか作れないので、これも何とかする必要があります。 とりあえず、部品面へはパッドで接続し、イージスペンで部品面の端子を作ることにします。
設計にあたっては、西田さんに教示いただいた「なるべく基板配置を考えた回路図にする」というのがとても参考になりました。 CPLDやSRAM、244などは利用する端子に自由度があるので、これらについて最初から配線にクロスが生じにくいように設計したのですが、おかげでアートワークがかなり楽になりました。 こういうのもノウハウがいろいろあるのですね。