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ミニチュア ガリガリ君ソーダ味 タッチセンサライトを作っています

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以前シアン色のLEDをご購入頂いた方から、ガリガリ君の色に似てる色ですねという感想をいただきました。そこで、シアン色のLEDを使ってガリガリ君の形をしたLEDライトを作ってみようと思います。

シアン色のLEDはこちらで購入いただけます。

495nmシアン色3mmLED
特別に作ってもらった鉄道信号の青色のような色に発光するLEDです。
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ガリガリ君を採寸

早速スーパーマーケットにガリガリ君を買いに行きました。袋を開けると、ソーダのいい香りします。すぐに食べたいところですが、ノギスを使って寸法を測定していきます。

測定したところ、上の写真のようなサイズでした。このままLEDライトにすると大きいので、おおよそ1/3のサイズにしようと思います。

きりのいいサイズにしました。

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KiCadで基板を設計

TTP223タッチセンサを使って非接触で明暗が切り替えられるライトの実験をしました
TTP223タッチセンサモジュールを使って、非接触でライトの明るさが2段階で明るくなったり暗くなったりするライトを作るた...

回路は、以前実験したタッチセンサのICのTTP223を使った回路にします。ミニチュアガリガリ君をタッチするとLEDの明るさが変わる仕組みです。

今回は、基板サイズが小さいので両面実装基板にしました。

こちらが表面。タッチセンサのICが載っています。

こちらが裏面。トランジスタやコンデンサが載っています。

基板はLEDの色が拡散しやすいように白のレジストにします。アイスの木のスティックの部分は、レジストを塗らず、基板そのものの色にしてスティック感を出そうと思います。

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PCBWayに基板を発注

PCBWayに基板を発注します。

今回の基板は6つの基板を面付けしたので、「基板の種類」を「面付け」にします。

「レジスト」を「白」に、「表面処理」を金メッキにするために「ENIG」にします。

メタルマスクは、表面と裏面とそれぞれ分けて作ってもらいます。基板とメタルマスクをマップピンで位置合わせするため「既存の基準点」を「レーザーが通る」にします。メタルマスクはそのままのサイズはとても大きいので、基板のサイズ+2cmの大きさにカットしてもらいます。

PCBWayによる基板データのチェックを受けたら、チェックアウトで費用を支払い基板の発注完了です。

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基板が届いたよ

10日ほどして、PCBWayから基板が届きました。メタルマスクは注文した通り表面と裏面と2種類あります。

「kohacraft.com」の金メッキの文字の綺麗に作られています。思った通りの仕上がりです。

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部品の実装

まずは表面

ダンボールの上に基板を載せます。中央がターゲットとなる基板で、左右を同じ厚みの基板で挟み、ターゲットの基板を固定します。

メタルマスクを乗せて、マップピンを刺して基板と位置合わせします。今回の基板は両面実装基板です。先にリフローする基板の表面は高い温度で溶けるクリームはんだ(融点217度の普通の鉛フリーはんだ)を使い、次にリフローする裏面は低い温度で溶けるクリームはんだ(融点138度)を使います。こうすることで、2回目のリフローの温度では1回目のはんだが溶けず、両面実装が可能になります。

適度にしなるフレキシブルパテを使って、クリームはんだを印刷します。

この日本製のフレキシブルパテは先端の加工精度がとても高く、綺麗にクリームはんだが印刷できます。

表面のクリームはんだの印刷が完了しました。

表面実装部品を吸着ピンセット HAKKO394で実装していきます。

表面実装部品の入っているテープから、直接部品を吸着します。極性のある部品は同じ向きにテープに収納されています。

基板の向きを部品の向きに合わせておくことで、部品の向きを変えることなくスムーズに実装していくことができます。

タッチセンサのICもテープの中に同じ向きに収納されています。

面付けした基板なので、部品は同じ向きに実装します。次から次へとスムーズに素早く実装することができます。

あっという間に表面の部品が実装できました。

熱風で庫内を加熱するコンベクションオーブンでリフローします。

庫内が250度になったらリフロー完了です。

扇風機で冷却します。

裏面の実装

次に裏面の部品を実装します。背面に部品が実装されているので、角材を使って基板を浮かせます。

メタルマスクを乗せてマップピンで固定します。裏面は低融点の鉛フリーはんだを使います。

綺麗に印刷できました。

表面同様、吸着ピンセット HAKKO394で部品を実装します。

このはんだペーストの場合は低融点なため165度に達したら、リフロー完了です。

裏面も実装が完了し、基板の両面に部品が実装できました。

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動作確認

電源を供給すると、LEDが光ります。

基板にタッチすると、LEDの明るさが変化します。正常に動作することがわかりました。

次回は、アイスの部分を作っていこうと思います。