Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る その1


20150103_sevenmini

概要
Eagle は電子基板を作成する CAD ソフトです。
Sevenmini は MITS社 の基板加工専用のミリングマシンです。
Roland 社の Modela との違いは、ガーバーデータの読み込みができる、ミリング・ドリル・フォーミングの専用のエンドミルがある、基板押えがある機構なので水平面が取りやすいなどがあります。
そのため、Modela より精度の高い加工ができるようです。
今回は、お試しとして、3x3LEDマトリックスの Arduino シールドを作成しました。

EagleデータとArduinoスケッチは GitHub で公開しています。

Eagle 側の作業
(1) 回路図(sch)とボード図(brd)を作成するところは、ほぼ同じです。
ボード図では、配線を太くしたり、PADを大きくしたりします。
20150114_eagle_sch 20150114_eagle_brd

(2) ガーバーデータを出力します。
このとき、Mirror にして、ハンダ面が表になるようにします。
MAC のときは、改行コードを LF から CRLF に変換します。
20150114_gerber

FLASH 側の作業
Sevenmini には FLASH というCADソフトが付属しています。
EASY CAD、CONVERTER、CAM-Circuit2 という3つのアプリケーションを切り替えて使います。
CONVERTER アプリは、Eagle など代表的な基板作成CADのガーバーデータが読み込めます。
例題がついているので、それが正しく動くことを確認します。

1. CONVERTER アプリ
(1) 単位をインチに切り替えます。
(2) アパーチャーとドリル情報を読み込みます。
CAD種別は Eagle に選択して、アパーチャー (*.whl) を読み込みます。
現行の Eagle は、アパーチャーは出力しないので、例題にあるものを読み込みました。
ドリル情報 (*.drl) を読み込みます。
(3) 変換条件を設定します。
フォト変換条件の単位系を 0.0001 インチにします。
穴変換条の単位系を 0.001 インチにします。
値が違うので、要注意。
20150114_flash_converter_photo20150114_flash_converter_drill

(4) ガーバーデータを読み込みます。
Sevenmini は両面加工で出来ますが、今回は裏面のみとするので、裏のデータを表として扱います。
ハンダ面データ (*.sol) を「フォト表」として読み込みます。
ドリルデータ (*.drd) を「穴」として読み込みます。
外形データ (*.out) を「外形表」として読み込みます。
(5) 読み込んだガーバーデータが 0.1 インチ刻みのグリッドに合っていれば、OK です。
違うときは、単位系を調整します。
20150114_flash_convert

2. EASY CAD アプリ
(1) 輪郭線抽出を行います。
繰り返し回数を「2」にして、半田ブリッジを防止します。
20150114_flash_easy_cad_2

Sevenmini 側の作業
1. 配線の加工
(1) 基板を両面テープで固定します。
(2) 原点を移動します。
(3) ミリング用のエンドミルを取り付けます。
(4) CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。

2. 穴の加工
(5) 指示に従い、ドリル用のエンドミルを取り付けます。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
ドリルの太さに応じて、何度かエンドミルを交換するように指示が出ますが、今回は 1mm ドリルで全て済ませました。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。

3. 外形の加工
(6) 指示に従い、フォーミング用のエンドミルを取り付けます。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
20150114_pcb_milling

ハンダ付け
(1) 基板を研磨剤で磨きます。
(2) フラックスを塗ります。
(3) 表面の配線を行います。
(4) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150114_pcb_polish20150114_pcb_rear
20150114_pcb_front

課題
(1) 配線から輪郭線が抽出ができない箇所がありました。
PADの形状が大きいのかも。
加工したあとで気づいたで、カッタナイフで刻みを入れました。
20150114_flash_easy_cad_miss

(2) 1mmドリルは、抵抗などのリード線の穴には少し大きかったようで、ハンダ付けがやりにくかったです。
0.8mmドリルくらいがよさそうです。


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