LED 3×3 の電子基板を作る


概要
Eagle と Sevenmini を使って、LED 3×3 の Arduino シールドの基板を作ります。
過去に作った下記のものと、ほぼ同じですが、今回は配線が全て裏面になるように工夫しました。
Eagle と Modela を使って電子基板を作る その2
Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る その1

データは 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) を作成します。
20150708_led_sch20150708_led_brd

(2) Mirror にしてガーバーデータを出力します。
20150708_led_gerber

FLASH 側の作業
(1) ガーバーデータを読み込みます。
ハンダ面データ (sol) を「フォト表」に、
ドリルデータ (drd) を「穴」に、
外形データ (out) を「外形表」にします。
(2) 輪郭線抽出を行います。

Sevenmini 側の作業
(1) 配線の加工
基板を両面テープで固定します。
ミリ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。
(2) 穴の加工
ドリル用のエンドミル 0.6mm に交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
(3) 外形の加工
フォーミングのエンドミルに交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
20150708_led_milling_120150708_led_milling_2

後加工
(1) 怪我をしないように、切断した縁をヤスリで削ります。
(2) 部品の足の太さに合わせて、ハンドドリルで穴を大きくします。
(3) ハンダが乗りやすいように、表面を研磨します。
20150708_led_polish

ハンダ付け
部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150708_led_pcb_rear 20150708_led_pcb_front

動作確認
完成したLEDシールドを、Arduino に載せて、LEDを1つづつ点灯するスケッチを実行します。
20150708_led_test

備考
今回は、基板加工機の講習を兼ねています。
私の方で、ガーバーデータの作成まで行いました。
FLASH側の作業以降は、別の方にやって頂きました。


PIC16F84A スロットゲームの基板を作る


20150506_pic_front

概要
Eagle と Sevenmini を使って、PIC16F84A で制御するスロットゲームの基板を作ります。
7セグLEDやタクトスイッチや電磁ブザーなどを搭載します。
元ネタは PICと7セグLEDでスロットマシン です。

基板作成の手順は Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る を参照してください。
データは 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) を作成します。
20150506_pic_sch 20150506_pic_brd

(2) Mirrorにして、ガーバーデータを出力します。
20150506_pic_gerber

FLASH 側の作業
(1) ガーバーデータを読み込みます。
ハンダ面データ (sol) を「フォト表」に、
ドリルデータ (drd) を「穴」に、
外形データ (out) を「外形表」にします。
20150506_pic_flash

(2) 輪郭線抽出を行います。

Sevenmini 側の作業
(1) 配線の加工
基板を両面テープで固定します。
ミリ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。
(2) 穴の加工
ドリル用のエンドミル 0.6mm に交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
(3) 外形の加工
今回は基板をそのまま使い、加工せず。
20150506_pic_milling

ハンダ付け
(1) 表面の配線を行います。
(2) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150506_pic_front 20150506_pic_rear

動作確認
PICに Lチカのプログラム を書き込みます。
ボタン電池を搭載します。
LEDが点滅すればOKです。

今回は、ゲーム基板を作るところまでです。
ゲームのプログラムは、後ほど作成します。

課題
(1) 表の配線と、抵抗が、同じ穴になってしまった。
意識して設計したつもりが、1ヶ所だけミスった。
(2) 電池のスイッチを付け忘れた。
電池を切るときは、ボックスから外す羽目に。
これが割と面倒。

(3) PIcKit3 が 電池ケースとぶつかってしまった。
ちょっと浮くけど、書き込みには支障なし。
20150506_pic_todo2

参考
PICと7セグLEDでスロットマシン
PIC16F84Aで電子工作 スロットマシーンを作ってみました


PIC16F84A のベース基板を作る


20150503_pic_led

概要
Eagle と Sevenmini を使って、PIC16F84A のベース基板を作ります。
発振子、LED、IOピンとPICkit3用のヘッダピンなどを必要最低限なものを実装します。

基板作成の手順は、Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る を参照してください。
データは 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) を作成します。
20150503_pic_sch 20150503_pic_brd

(2) Mirror にしてガーバーデータを出力します。
20150503_pic_gerber

FLASH 側の作業
(1) ガーバーデータを読み込みます。
ハンダ面データ (sol) を「フォト表」に、
ドリルデータ (drd) を「穴」に、
外形データ (out) を「外形表」にします。
20150503_pic_flash

(2) 輪郭線抽出を行います。

Sevenmini 側の作業
(1) 配線の加工
基板を両面テープで固定します。
ミリ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。
(2) 穴の加工
ドリル用のエンドミル 0.6mm に交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
(3) 外形の加工
フォーミングのエンドミルに交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
20150503_pic_milling

ハンダ付け
(1) 表面の配線を行います。
(2) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150503_pcb_front 20150503_pcb_rear

動作確認
PIC16F84A で Lチカ を実行します。

失敗
RB6とRB7を PICkit を接続すべきが、1ピンずれてRB5とRB6を接続していた。
追加で穴をあけて、修正した。

課題
3端子レギュレータを、よく考えずに配置したため、基板から飛び出してしまった。
向きを変えて、基板に収まるようにしたほうがいいです。


Bluetooth シールドの基板を作る


概要
Eagle と Sevenmini を使って、Arduino の Bluetooth シールドの基板を作ります。
Bluetooth は、JY-MCU BT BOARD を使用します。
動作確認のために、LEDやスイッチや半固定抵抗も搭載します。
基板作成の手順は、Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る を参照してください。

データは 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) を作成します。
20150408_bt_sch 20150408_bt_brd

(2) Mirror にして、ガーバーデータを出力します。
20150408_bt_gerber

FLASH 側の作業
(1) ガーバーデータを読み込みます。
ハンダ面データ (sol) を「フォト表」に、
ドリルデータ (drd) を「穴」に、
外形データ (out) を「外形表」にします。
(2) 輪郭線抽出を行います。
20150408_bt_flash

Sevenmini 側の作業
(1) 配線の加工
基板を両面テープで固定します。
ミリ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。
(2) 穴の加工
ドリル用のエンドミル 0.6mm に交換します。
CAM-Circuit2 アプリから加工を指示します。
(3) 外形の加工
今回は基板をそのまま使い、加工せず。
20150408_bt_sevenmini 20150408_bt_pcb

ハンダ付け
(1) 表面の配線を行います。
(2) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150408_bt_front 20150408_bt_rear

動作確認
(1) Arduino にエコーバックのスケッチを書きます。
(2) 通信相手は Android の BT terminal を使用します。
(3) Androidで入力した文字がエコーバックすれば、OKです。

課題
(1) タクトスイッチが USBコネクタ の上にあり接触しそう。
(2) BT BOARD のピンソケットの足が長くなり、機械強度が心配。
こういう実装になったのは、BT BOARD がL型ピンヘッダを使っているため。


Eagle と Sevenmini を使って電子基板を作る その2


20150129_test_main

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。
前回の題材は 3x3LEDマトリックス・シールド でした。
今回は Arduino 互換ボードです。

Eagleデータは 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。
20150129_eagle_sch 20150129_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。
20150129_gerber

FLASH 側の作業
1. CONVERTER アプリ
(1) 単位をインチに切り替えます。
(2) 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 0.0001 インチにします。
20150129_flash_photo 20150129_flash_drill

(4) ガーバーデータを読み込みます。
ハンダ面データ (sol) を「フォト表」として読み込みます。
「特殊なアパーチャ形式です」という警告が出ますが、気にせず進みます。
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。
20150129_flash_wranig

(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。
20150129_flash_converter

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」にします。
20150129_flash_easycad

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 0.8mm ドリルで全て済ませました。

3. 外形の加工
(6) 次に、フォーミングの指示が出ますが、今回は外形は切らずにここで終了します。
20150129_sevenmini

穴の拡張
ピンヘッダなど 0.8mm では小さいところに、
ミニドリルで1.0mmの穴に広げます。

基板の研磨
銅箔面を研磨剤で磨いて、ハンダが乗りやすいように、表面を滑らかにします。
20150129_pcb_polish

ハンダ付け
(1) 表面の配線を行います。
(2) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
20150129_pcb_rear 20150129_pcb_front

動作確認
1. Arduino ボード
(1) ブートローダーが書き込んである CPU を差します。
(2) USBシリアルアダプタを差します。
(3) Arduino IDE から Blink スケッチを書き込みます。
(4) 書き込み完了が出れば、ボードは正しく動作しています。
(5) 続いて、LED が点滅すれば、OKです。

2. シールド
(1) 前回作った LEDシールド を差します。
(2) USBシリアルアダプタを差します。
(3) スケッチを書き込みます。
(4) 全ての LED が点滅すれば、OKです。
20150129_test_board 20150129_test_shield

課題
ミリングマシンには特にないです。
基板の実装に関して、いくつかありました。
(1) 3端子レギュレータ
19mm と高さがあったので、横にしました。
今回は基板の外側になりましたが、内側にあるほうがいいです。
(2) 電源入力端子
ピンヘッダを使ったところ、シールド基板にあたります。
ピンを横に曲げて対応しました。
DCジャックを使ったほうがいいです。
(3) リセットボタン
この位置だと、ICソケットからCPUを抜きにくいです。
(4) 電池
使用したことのある乾電池だと、電圧が低かったです。
1.5V×4本でなく、5本か、9V電池がよさそう。


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。


Eagle と Modela を使って電子基板を作る その4


2014128_pcb_test

概要
Eagle は電子基板を作成する CAD ソフトです。
Modela は、Roland 社の切削加工機です。
今回は ファブラボ・メルボルンの手法 を部分的に適用してみました。
題材は、7セグ LED の Arduino シールドです。

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。
配線を太くしたり、PADを大きくしたりします。
20141227_eagle_sch 20141227_eagle_brd

(2) fablab-mill-n-drill.ulp を使って、ミリング (配線パターンの外形線) とホール (穴) のデータを作成します。
なお、ホールのデータは、小さいので、目視しにくいです。
20141227_eagle_milling

(3) ミリングとホールをひとつにして、dxf 形式でファイルを出力する。
このとき、左右反転 (Mirror) します。

Dr.Engrave 側の作業

1. 配線のと穴の加工
(1) データの作成
配線と穴の dxf ファイルを import します。
残念ながら、大きさの情報は無視されてしまいますが。
bitmap から外形線を抽出するのに比べて、dxf では鮮明な外形線が保持されます。
グリッドを表示して、外形に合わせて、リサイズします。
2014128_engrave

(2) Modelra に 1/64 のエンドミルをつけます。
(3) 加工を指示します。

2. 外形の加工
(1) 配線と穴のデータから、配線と穴を削除して、外形のみにします。
(2) Modelra を 1/32 のエンドミルに変えます。
(3) 加工を指示します。
2014128_milling

穴あけ
(1) 基板を Modela からはずします。
(2) 机に基板を固定します。
(3) ミニドリルに 0.8mm のドリル歯をつけて、穴をあけます。
ピンヘッダには、少し小さいので、穴を大きくなるようにグルグリします。
2014128_dirill

基板の研磨
(1) 基板の縁を平ヤスリで削ります。
(2) 基板の銅箔面を荒い紙ヤスリで磨いて、表面のギザギザをとります。
(3) 銅箔面を研磨剤で磨いて、ハンダが乗りやすいように、表面を滑らかにします。
2014128_polish_2

ハンダ付け
(1) 部品をつけて、裏面をハンダ
付けします。
2014128_pcb_rear 2014128_pcb_front

動作確認
(1) Arduino に今回作った基板を載せます。
(2) Arduino にスケッチを書き込みます。
(3) 全てのセグメントが点灯すれば、OKです。

Arduino スケッチ
000 から 999 まで 0.1秒刻みでカウントアップする 10秒タイマーです。
スケッチには、各セグメントを1つづつ順番に点灯するモードも含まれています。


Eagle と Modela を使って電子基板を作る その3


概要
Eagle は電子基板を作成する CAD ソフトです。
Modela は、Roland 社の切削加工機です。
今回は、ファブラボ・メルボルンの手法を試してみました。
結果としては、うまくいきませんでしたが、少し前進したところもありました。

ファブラボ・メルボルンの手法
前回まで手法 は、Eagle を使って配線パターンを画像情報として作成して、Modela のソフトでベクタ情報に変換する方法です。
ファブラボ・メルボルンの手法は、Eagle を使って、直接 Modela の CAMデータを作成するやりかたです。
Dr.Engrave や fabmodule などは使用しません。
オリジナルの英文 の他に、日本語訳 もあるので、詳しくはそちらをご覧ください。

基本的な流れ
(1) Eagleで、回路図(sch)とボード図(brd)を作成します。
配線を太くしたり、PADを大きくしたりします。
(2) fablab-mill-n-drill.ulp を使って、ボード図(brd)からミリング(配線パターンの外形線)とホール(穴)のデータを作成する。
(3) fablab-mill-n-drill.cam を使って、Modela の制御コードを作成する。
Modela を新たな工作機器として認識させるために、eagle.def の修正が必要です。
(4) Modela に制御コードをUSBシリアル通信で渡す。

実際に出来たこと
(1) Eagleで、回路図(sch)とボード図(brd)を作成します。
今回の題材は、7セグLED SND2537 です。
20141227_eagle_sch 20141227_eagle_brd

(2) の fablab-mill-n-drill.ulp は、オリジナルのままでは、1/30 くらいの小さいデータが作成されます。これは、Eagleのバージョンの違いによるもので、下記に対処方法がありました。
EAGLE ulp generates wrong scale
20141227_eagle_milling

(3) (4) の操作を行いましたが、Modela は全く反応しなかったです。
生成した制御コードに誤りがあるのだと推測しています。
詳しい調査は、そのうちに。

ひとまず GitHub に下記を公開しておきます。
– fablab-mill-n-drill.ulp (修正したもの)
– fablab-mill-n-drill.cam (オリジナル)
– eagle.def

前進したこと
(1) fablab-mill-n-drill.ulp により、配線パターンの外形線のベクタ情報が得られるようになった。
(2) 配線パターンを bitmap 形式の他に、dxf 形式で出力できるようになった。
fabmodule は、dxf 形式を受け付けることはできませんが。
Dr.Engrave は、受け付けることはできます。
次は、Dr.Engrave を使った基板作成を試してみます。

Arduino スケッチ
000 から 999 まで 0.1秒刻みでカウントアップする 10秒タイマーです。
スケッチには、各セグメントを1つづつ順番に点灯するモードも含まれています。

参考
Making Printed Circuit Boards with the Fab Lab
FabLabでプリント基板を作る方法
EAGLE ulp generates wrong scale


Eagle と Modela を使って電子基板を作る その2


20141019_pcb_test

概要
Eagle は電子基板を作成する CAD ソフトです。
Modela は、Roland 社の切削加工機です。
その1 では、Modela でどんな加工ができるのか味見してみました。
今回は、もう少し実用的なものにしてみました。
題材は、3x3 LED マトリックス の Arduino シールドです。

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

全体の流れ
Modela の加工は、 (1)配線 (2)穴あけ (3)外形 という異なるエンドミルを使う3つのステップがありますが。
今回は、穴あけに適切なエンドミルがないので、配線と同時に穴の位置を切削して、あとでミニドリルで穴をあける手順にしました。
また、外形を加工しようとしたところ、原点がずれたようで違うところを切削しようとしたので、外形の加工は諦めて、あとでアクリルカッタで切りました。

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。
配線を太くしたり、PADを大きくしたり、大きいドリル穴を追加します。
今回は、配線が交わるところがあるので、一部は表面になっています。
基板で配線されるのは、裏面だけなので、表面は手配線します。
20141019_pcb_eagle_sch 20141019_pcb_eagle_brd

(2) 配線とドリル穴のデータを bitimap で出力します。
このとき、左右反転(Mirror) して、白黒画像にします。
20141019_pcb_eagle_pat 20141019_pcb_eagle_drill

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

Dr.Engrave 側の作業

1. 配線の加工
(1) データの作成
配線の画像を import します。
グリッドを表示して、外形に合わせて、リサイズします。
近接している PAD の間に、ハンダブリッジしないように、長方形を追加します。
20141019_pcb_engrave_pat

(3) Modelra に 1/64 のエンドミルをつけます。
(4) 加工を指示します。

2. 穴あけの加工
(1) データの作成
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。
左下は、切削できなかったところあったので、もう一度切削にするために、配線パターンを残しています。
20141019_pcb_engrave_drill

(2) エンドミルはそのままで、加工を指示します。

3. 外形の加工
(1) 配線と穴あけの画像から、配線と穴あけの削除して、外形のみにします。
(2) Modelra を 1/32 のエンドミルに変えます。
(3) 加工を指示します。
(4) 問題発生
原点がずれたようで違うところを切削しようとしたので、外形の加工は諦めて、すぐに止めました。

穴あけ
(1) 基板を Modela からはずします。
(2) 机に基板を固定します。
(3) ミニドリルに 0.8mm のドリル歯をつけて、穴をあけます。
LEDや抵抗にリード線には、この大きさでぴったりです。
ピンヘッダには、少し小さいので、穴を大きくなるようにグルグリします。
手操作のため、ちょっと穴に位置がずれて、ピンヘッダがまっすぐ入らないところもありますが、気にしないことに。
20141019_pcb_drill

外形の切削
(1) 基板をアクリルカッタで切ります。
結構大変だった上に。
途中まで切って、板を割ったところ、断面がギザギザになってしまった。(^^;
(2) 基板の側面を、やすりで磨きます。
20141019_pcb_outline

基板の研磨
(1) 基板の縁を平ヤスリで削ります。
(2) 基板の銅箔面を荒い紙ヤスリで磨いて、表面のギザギザをとります。
(3) 銅箔面を研磨剤で磨いて、ハンダが乗りやすいように、表面を滑らかにします。
20141019_pcb_board

ハンダ付け
(1) 部品をつけて、裏面をハンダ付けします。
(2) 本来の手順であれば、表面の配線は、部品をつけるときに同時に行うべきですが。
忘れてしまったので、あとから空中配線しました。(^^;
回路図とボード図にゼロオームの抵抗をダミーで置くなど、工夫が必要です。
20141019_pcb_rear 20141019_pcb_front

動作確認
(1) Arduino に今回作った基板を載せます。
(2) Arduino にスケッチを書き込みます。
(3) 全てのLEDが点灯すれば、OKです。

課題
(1) エンドミルを交換するため、電源を切ると、Modela の原点がずれます。
(2) 配線の加工で、切削できないところがありました。
20141019_pcb_milling_2


Eagle と Modela を使って電子基板を作る その1


20141012modela_pcb_arduino

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。
20141012modela_board_drill

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。

20141012modela_board_bare20141012modela_board_front20141012modela_board_rear

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。

20141012modela_pcb_test20141012modela_pcb_arduino

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