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電池のエネルギーを使い切るまでミニチュアLED電球が光る基板を作っています

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電池の電圧が0.9Vまで光り続けるミニチュアLED電球を使ったスモールLEDライトの基板を作っています。

先日、低電圧でも動作する昇圧型DCDCコンバータの実験をしました。

この回路を基板化して、小学生や中学生などが電子工作を手軽に体験できるキットにしたいと思っています。

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基板の設計

DCDCコンバータIC以外は、DIP部品を使って簡単に組み立てられるようにします。DCDCコンバータICはこちらではんだ付けして、残りのDIP部品をはんだ付けするキットにしようと思います。

サーマルGNDもはんだ付けしやすいように、スポークを細めにしてみました。

はんだ付けするDIP部品は、10個だけです。

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モックアップ

組み立てるとどのような感じになるのか、基板データを印刷してモックアップを作ってみました。基板の表面に部品をはんだ付けします。

スイッチは、ON-OFF-ONのタイプで、LEDの明るさを2段階に変えられます。実験では4Vくらいで十分明るく、3Vでは暗いけどロングライフの2種類の電圧がいい感じでした。このスイッチで3Vと4Vを切り換えて、ミニチュアLED電球の明るさが変えられるようになっています。

かわいいミニチュアLED電球は、USBコネクタに差し込みます。ミニチュアLED電球についてはこちらをご覧ください。

基板の背面には単三電池の電池ボックスが付きます。電池ボックスは、スペーサーとネジで基板と固定します。

はんだ付けと、ねじ止めの工作が楽しめるキットになる予定です。

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基板を面付け

10cm x 10cm の基板に3つ面付けしました。

3つ面付けしても横幅に余裕があったので、基板と基板の間をV CUTではなくスリットにしてみました。

子基板の上部に丸みがあるので、ルーターがスムーズに切り出せるように、カットラインを曲線で構成しています。基板屋さんのオペレータが、開口部を認識しやすいように「HOLE」とシルクを入れました。

基板の四隅には、基板とメタルマスクの位置合わせのための穴が開いています。この穴の設計の仕方はこちらをご覧ください。

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基板の発注

設計した基板をPCBWayに発注したいと思います。

基板のパラメータ設定

今回の基板は面付け基板なので、「基板の種類」を「面付け」にし、それぞれの子基板が全て良品であって欲しいので、「X-out Allowance in Panel」を「いいえ」にします。この設定項目は他の基板製造会社にはないので、面付けされた基板全てを安心して使うのであれば、PCBWayはおすすめです。

その他、基板の色は青にしたいので、「レジスト」を「青」にします。基板の金属部分は金色にしたいので、「表面処理」を「無電解金フラッシュ」にしました。

その他はデフォルトのままです。

メタルマスクのパラメータ設定

メタルマスクも一緒に注文します。私は手動ではんだペーストを印刷するため、枠が不要です。そのため「枠なしメタルマスク」にします。

基板とメタルマスクの位置合わせのために、メタルマスクに穴が空いて欲しいので、既存の基準点を「レーザーが通る」にしておきます。

そのままのメタルマスクのサイズは190x290mmととても大きいです。そのため適度なサイズにカットしてもらいます。

私はいつも基板のサイズ+50mmでメタルマスクを作ってもらっています。基板のサイズが100mmx100mmなので、「その他特殊加工」の欄に「Please cut 150mm width 150mm length」と書いておきます。これで、このサイズにカットしてくれます。

以上で設定が完了です。カートに入れます。

ガーバーファイルのアップロード

カートの中の基板の項目にある「ファイルを追加」をクリックします。

「ガーバーファイルを追加」をクリック。

zipで圧縮したガーバーファイルをアップロードします。アップロードできたら「今すぐ注文する」をクリックします。

基板のデータチェックが開始されます。数分から数10分でデータチェックが完了します。PABWayはこのデータチェックがとても早いので、急いでいる時などとても助かります。また、他の基板製造会社と違って、PCBWayによるデータチェックで料金が確定してから支払いに進むので、料金に納得してから支払うことができます。納得できなければデータを修正して新たに注文できます。

データのチェックが完了すると、メールが届くのでしばらく待ちます。

データのチェックが完了すると基板のプレビューが可能になります。プレビューをクリックすると、基板の仕上がり状態を確認できます。面付けした子基板の姿を確認することができます。設計通り基板の上部に丸みがあります。想像した通りに製造できそうです。

支払い

「チェックアウトに進む」をクリックすると支払いの画面に進みます。発送先、宅配業者を選んで、PayPalで支払いをします。

「注文する」をクリックすれば発注完了です。

ステータスが「製作中」になりPCBWayに基板が発注できました。後は、基板が届くのを待つだけです。