PCBgogoから基板が届いたので早速組み立てましょう。

回路と基板の設計の記事はこちらです。

基板が届く

発注してから10日ほどでPCBgogoから基板とメタルマスクが届きました。

PCBgogoはシルクがとても綺麗です。IN OUTは文字高0.5mmしかない小さな文字なのですが、とても綺麗に印刷されています。

USBコネクタの細長いスルーホールの加工も綺麗ですね。

部品の実装

クリームはんだの印刷

まずはクリームはんだを印刷します。段ボールの板の上に基板を載せます。

メタルマスクを乗せて、開けておいた穴にマップピンを差し込みます。これで、基板とメタルマスクの位置合わせが完了です。

メタルマスクの奥側にクリームはんだを乗せます。クリームはんだは普通のオーブンでも簡単に溶ける、低融点の鉛フリーはんだをCHIP QUIK TS391LT50を使っています。

先端がしなるフレキシブルパテを使って、クリームはんだ手前に引き寄せながら印刷します。マップピンで、基板とメタルマスクの位置合わせをしているため、USB-Cコネクタのような細かいパッドにも、完璧な位置に印刷できます。

部品の実装

続いて部品を実装します。私はピンセットではなく、吸着ピンセットHAKKO394を使っています。

テープから直接吸い付けて...

目的の場所に置いて離します。

テープから直接吸着すると、とても便利です。例えばLEDなど極性のある部品は、テープの中で必ず同じ向きを向いています。

一度ばらしてしまうと、向きを揃えなければいけないのですが、その手間がないんです。このため、実装時間がかなり短縮されます。

ノズルを吸盤に交換するとICも吸着できます。

吸着ピンセットHAKKO394を使うことで、短時間で実装することができました。

リフロー

庫内を熱風が循環するテスコムのコンベクションオーブンでリフローします。設定温度と、庫内の温度が違う場合があるので、K型熱電対温度計で庫内の温度をモニターします。

90度→120度→140度→165度と温度を変化させてリフロー完了です。

完成！

目視でチェックしましたが、異常なしです。綺麗に実装できました。

動作テスト

それではPCに接続して動作チェックをしたいと思います。

が、

あれ？

認識しません。

ユニバーサル基板で作った試作機を接続してみると、こちらはちゃんと認識します。

あっ

これは、USB設計ミスあるあるのあれですか？回路図を確認してみましょう。

あー　やっぱりあるあるでした。

コネクタのD-端子に、D+というラベルを貼ってしまいました。このため、D-がD+に、D+がD-に接続されてしまっています。

改修

仕方がないので、D-とD+を正しい接続になるように修正してみます。

来たー！ USBシリアルのポートがCoolTermのポートに出現しました。

5Vでループバックテスト

VCCに5Vの電源を接続し、RxDをTxDに接続してループバックテストをしてみます。

CH340のデータシートには、2000000までボーレートを設定できます。

そこで、CoolTermのボーレートを2000000に設定します。

10kBのテキストファイルを送信します。ループバックしているので、送信したデータがそのまま受信できます。

受信データが送信データと同じかどうかdiffコマンドでチェックしてみます。diffコマンドを実行しても何も表示されなかったので、ファイル同士に差異は無いということです。5Vで2Mbpsの送信は成功しました。

1.5Vでループバックテスト

レベルシフターの下限の電圧は1.65Vなのですが、1.5Vで正常に通信できるかチェックしてみます。

5Vの時と同じデータを送信して、送信データと受信データの比較をしてみます。diffコマンドを実行しても何も表示されていないので、差異は無いということです。

1.5Vでも正常に通信できました。

D+,D-以外は問題ない

テストの結果、機能的には全く問題ないことがわかったのですが、残念ながらD+とD-を間違えたことで動作しない基板となってしまいました。

残念

2025.7.27追加 続きはこちら

追加終わり

ここで紹介している「レベル変換機能付きUSBシリアル」の正常に動作する物はKohacraftのShopで販売しています。