Eagle と Modela を使って電子基板を作る その1


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Eagle は電子基板を作成する CAD ソフトです。

Roland Modela MDX-15 は、切削加工機です。
Modela には、 Modela Player と Dr.Engrave が付属してます。
Modela Player は3次元データ用です。
Dr.Engrave は2次元データ用です。

概要
今回は、Dr.Engrave を使用しました。
Dr.Engrave が取り込めるのは、BMP形式とDXF形式の画像データです。
BMP形式の画像データから輪郭を抽出します。
DXF形式では、輪郭でなく中心線になってしまい、うまくいきませんでした。
取り込んだ画像データには、大きさの情報がありません。
あらかじめ、外形などを大きさの分かる画像を用意します。
また、小さな図形だと、うまく輪郭を抽出できません。
あらかじめ 、大きめの図形に変換しておきます。

Eagle 側の作業
今回は、LEDと抵抗のみというシンプルな電子基板を作成します。
参考 Eagle を試す

配線と穴あけの2つの画像を作成します。

1. 配線の画像
配線 (top) の幅を、0.04インチ にします。
配線層にPADを追加します。半径 0.02インチ、幅 0.04インチ。
外形 (demenssion) を表示します。
白黒画像で export します。

2. 穴あけの画像。
ホール層 (hole) にドリル穴を追加します。半径 0.01インチ。
白黒画像で export します。

20141012modela_eagle_board 20141012modela_eagle_img_pat 20141012modela_eagle_img_drill

Eagle が exportする画像は png形式なので、BMP形式に変換します。

Modela 側の作業
捨て板を敷いて、基板を固定します。
捨て板には、100均の発砲ボードを使用しました。
固定には、両面テープを使用しました。
外形を切り出したときに、はずれないように、加工する箇所にも両面テープを貼ります。

Dr.Engrave 側の作業

1. 配線の加工
配線の画像を import します。
この時点では、大きさが加工領域になっています。
グリッドを表示して、外形に合わせて、リサイズします。
外形が2重になっているので、1つ削除します。
20141012modela_engrave_pat_bmp20141012modela_engrave_pat_resize20141012modela_engrave_pat_final_

Modela のパラメータを指定します。
「塗り潰をする」を解除する。
「Z切削ピッチ」を0にする。
これを忘れると、加工がいままでも終わりません。
20141012modela_engrave_pat_print

Modela に 1/64 のエンドミルを設置します。
エンドミルの高さを、基板の上面に合わせます。
OK を押して、加工します。
20141012modela_board_milling

2. 穴あけの加工
穴あけの画像を import します。
外形に合わせて、リサイズします。
外形を削除します。
穴の大きさを 0.1 mmに変更します。
20141012modela_engrave_drill_resize20141012modela_engrave_drill_hole20141012modela_engrave_drill_final

Modela に 1/32 のエンドミルを設置します。
手持ちに 1/32 がなかったので、1/16 を使用しました。
穴が大きくなって、半田付けで苦戦しました。

Dr. Engrave から、深さ方向の設定が、うまくいかなかったので。
エンドミルの高さを、基板の下面に合わせて。
強引に穴あけしました。
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3. 外形の加工
穴あけと同様に加工します。

基板の組み立て
切り出した基板の側面を、やすりで磨きます。
部品をつけて、半田付けします。

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留意点
(1) 1/32 のエンドミルで穴あけしたところ、穴が大きくなって、部品が固定されず、苦戦しました。
(2) 1/64 のエンドミルで切削したところ、配線領域と残りの部分との余裕が 0.5mm くらいしかなく、半田ブリッジを起こしやすい。

動作確認
1. 電池をつないで、点灯するか、確認します。

2. Arduino につないで、点滅させます。
切削した面が、半田面になるので、裏表が逆になった。
作った基板が、Arduino の外側になってしまいました。

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まとめ
(1) 加工には 1/64 と 1/32 のエンドミルが必要です。
(2) 加工面は、裏側の半田面になるので、画像の表裏の反転が必要です。
(3) 配線領域と残りの部分との余裕が少ないので、半田ブリッジを起こしやすい。
PADを大きめにするとか、外側にガード領域を作るとか、工夫が必要です。

参考
Dr.Engrave で加工した例


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