設計編の前回の続きです。
基板と実装する表面実装部品が届いたので、早速実装したいと思います。
自作CPLD MAV V 5M160Z評価ボードをリフローする
ステンシルのセットアップ
ステンシルを使って半田ペーストを印刷するので、その準備をします。
印刷の基板の周辺に、厚さが同じ不要となった基板を配置して、印刷する基板が動かないよう固定します。厚みが同じというのはとても重要です。厚みが違うと、ステンシルが基板から少し浮いてしまい、その状態で半田ペーストを印刷すると、半田ペーストが穴からはみ出して印刷されてしまい、ステンシルの穴通りに綺麗に印刷できません。
ステンシルの位置合わせをして、テープで固定します。今回は0.4mmピッチという狭いピッチのICなので慎重に位置合わせをして、ずれないようテープで固定します。
半田ペーストをかき混ぜる
マルツの部品実装品質基準書によると、半田ペーストは使用前に5分以上かき混ぜると書いてあります。
やってみると、確かにいい感じに印刷できました。なので今回もよくよくかき混ぜます。歯磨き粉ペーストみたいな粘性になります。かき混ぜるは結構重要なのかもしれません。
半田ペーストを印刷
印刷の過程は写真が取れないので写真はありませんが、こんな感じで印刷します。
スキージには、もう使っていないマルツの会員カードを使っています。不要なクレジットカードでも大丈夫です。上から下へゆっくりと1回で印刷しました。
0.4mmピッチのICのパッドにぴったり印刷できました。なかなかいい感じに半田ペーストが印刷できました。
実装
1608のチップ部品など、つまめる小さな部品は、逆作用ピンセットを使って載せていきます。逆作用ピンセットは普通のピンセットに比べて、部品の保持力の安定性が抜群です。絶対おすすめです。私はこれが無いと実装する気が起きません。
CPLDのようなピンセットでつまめない面積の大きな部品は、バキュームピックを使って載せます。あるととても便利です。
CPLDはピッチがとても狭いので、デスクライトのルーペで超拡大して、ぴったりの位置に調整します。このデスクライトは拡大レンズの周りに照明が付いているので、影ができず、詳しく良〜く見えます。とても便利です。実装後のブリッジチェックも視認性抜群なので、これも私には必須アイテムです。
リフロー
K型熱電対温度計で、基板の温度をモニターしながら、ホットプレートを使ってリフローします。
温度計を使わず、半田が溶けるのを見届けて、リフローを終わりにするというのもいいのですが、温度を測りながらリフローすると、溶けているけどまだ加熱不足というのがわかっていいですよ。加熱しすぎもわかるので、温度がわかるととても安心です。
センサーの先端はホットプレートに直接つけるのではなく、実装基板の表面温度と温度が同じくなるように、基板の切れ端の上に取り付けて、ホットプレートに貼り付けています。
この温度計は、オートパワーオフの機能があって、加熱の途中で勝手にOFFになってしまうこともあります。スイッチを押せば、また測定開始されます。
リフロー終了
0.4mmピッチと狭かったですが、綺麗にリフローできました。一部ブリッジしていましたが、半田吸い取り線で吸って修正できました。
狭ピッチの場合ブリッジしやすいので、ステンシルの開口幅をちょっと狭くして、半田ペーストの量を減らす工夫をした方がいいのかもしれません。
JTAGコネクタがまだ届いていない
残念ながらJTAGコネクタ(ボックスヘッダ)がまだ届いていないので、テストはできませんが、部品の実装まで完了しました。ピンヘッダでもいいのですが、上下反対にも刺せてしまい危険なので、安全性を上げるため、ボックスヘッダが届くのを待とうと思います。AVRのJTAGコネクタはあるのですが、ピッチがハーフピッチなので使えないんですよね。
あとは、開発環境のセットアップもしないといけないですね。
2019.5.20 つづき
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