先日試作してPCBWayに発注していた基板が届いたので、早速組み立てました。
PCBWayはすぐに届く
中国のお正月休みに入る前に発送してもらえるか、ギリギリの発注だったのですが、PCBWayはすぐに製造してくれてお休み前には届いてしまいました。間に合ってよかったです。
今回の基板は端面スルーホールで、親の基板に実装できるようになっています。とても綺麗に端面スルーホールができています。
ステンシルも注文通り10cmx10cmにカットしてくれました。
クリームはんだの印刷
それでは早速組み立てていきましょう。ダンボールに基板を置きます。
ステンシルを乗せて、四隅に開けておいた穴にマップピンを差し込み、ステンシルと基板との位置合わせします。
普通のオーブンでもリフローできる低融点鉛フリークリームはんだを、ステンシルの奥に乗せます。
今回は左半分だけ実装するので、幅の狭いスキージ「ステンレスパテベラ」を使います。
このヘラは写真のようにたわんで均一な力でクリームはんだを印刷できます。
正確な位置に、綺麗にクリームはんだが印刷できました。
部品の実装
電動バキュームピックアップツール HAKKO 394を使って、部品を実装していきます。
テープから直接掃除機のように部品を吸着します。テープの中の部品は必ず同じ向きに入っています。
ピックアップする部品の向きと、実装する基板の向きを合わせておくことで、部品の向きを変える事なく基板に乗せることができます。今回の基板のように、たくさん面付けされた基板の場合、同じ部品を同じ向きに実装するため、この方法によって実装がとても速く進みます。
部品が少ないこともあり、あっという間に実装が終わりました。ピンセットだったら数倍も時間がかかっていたでしょう。
ノズルは、短くて位置決めしやすいこれを使っています。
リフロー
風が循環して庫内を均一に加熱することができる、テスコムのコンベクションオーブンでリフローします。
庫内の温度を90度、140度、165度と変化させて、加熱が完了です。テスコムのコンベクションオーブンは、加熱の途中でも設定温度を変更することができます。
扇風機で基板を冷却します。
綺麗にリフローできました。目視では全て異常はありませんでした。
導光板の作成
イラストレータでフォントを作る
イラストレータで、本物のVFD IV-6 のフォントをトレースします。
トレースしたフォントを元に、AとVのフォントを作りました。Vは14セグメントっぽく、勝手な妄想で描いてあります。
たくさん導光板を作って試したところ、アクリルの背面を加工した導光板の方が、表面を加工した導光板よりも明るく綺麗に発光したので、文字を左右反転してアクリルの裏面を加工するデータにしています。
Etcher Laser Proで加工
レーザーカッター Etcher Laser Proで加工します。専用の加工ソフトSmartDIYsCreatorに先ほど作ったSVGファイルを読み込みます。
試行錯誤の結果、文字の部分は完全に塗りつぶすのではなく、0.5mmのハッチングが良い感じでした。
また、２枚の導光板のうち、手前の導光板の加工は、裏側の導光板の加工よりも弱くしたほうが、裏面の導光板が光った時に手前の導光板が光をあまり散乱させず見やすいこと代わりました。そのため、裏側の加工スピードを1000mm/minにし、手前の板の加工スピードを1500mm/minにしてあります。
さらにアクリルにクラフトテープを貼って、レーザーのパワーを弱めています。
導光板が切り出されました。
IPAをキムワイプに染み込ませて、余分な保護シートを剥がします。
2枚を厚みのある両面テープで貼り合わせます。
基板に導光板を固定
導光板と基板をUVレジンを使って固定します。UVレジンはLEDでも硬化する「まさるの涙」を使っています。
レジンを使うことで、LEDとアクリルとの間が透明な樹脂で埋まるため、LEDの光が全てアクリル板に伝わるようになります。
UV LEDには、USB電源で光る UV LEDテープを使いました。長くてたくさんLEDが付いているので、まとめてレジンを硬化させることができます。
ガラス管の接着
ガラス管もUVレジンで接着することにしました。5mmlのシリンジにUVレジンを少量入れて、ガラス管と基板の間に塗布します。
ノズルには、クリームはんだを塗布する時に使っている物を使いました。
そのままでは細すぎるので、先端をニッパでカットして穴を大きくしています。
UV LEDテープでレジンを硬化させます。
ゲッターを再現
真空管の上部に銀色の帽子のような部分があります。これはゲッターと言って、真空管を製造する時に抜けきらない空気を吸着して真空度を保つため、管の内側に塗ってあります。
ミラーのようなテカテカが再現できるという説明の書いてあった、クロームマーカーを買ってみました。これでゲッターを再現してみます。
このペンは、本当にメタリックの鏡みたいな状態を再現できます。でもムラができやすく綺麗に塗るのがとても難しいです。
点灯させてみよう！
おおおおおおおおお！とても視認性が良いです。Vのフォントは、完全に妄想のセグメントなのですが、普通にありそうな感じになっています。
手前のVの加工を裏側のAよりも弱くしているおかげで、Aが点灯していてもVの影響があまりなく、とても視認性がいいです。
VFDっぽい表示管が完成しました。これでIV-6 VFDを使った電圧計を作ることができるようになりました。
2023.1.27 応用して、はちゅねミクさんにネギを振ってもらいました。
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