上からブスッとUSBデバイスを刺せるUSBスタンドを組み立てました。
PCBWayから基板が届く
注文していた基板がPCBWayから届きました。
11月11日に注文した基板は15日には製造が完了し、16日には集荷され、18日には届きました。PCBWayは仕事が早いです。今回は運送業者にOCSを使ったのですが、かかった日数はたった2日です。OCSは料金が安いのに早くていいですね。
ルーターカットが綺麗ですね。シルクも綺麗に印刷されています。KiCad7からシルクの文字に TrueTypeフォントが使えるようになったので、簡単に素敵な文字が使えます。「USB Stand」と「kohacraft.com」に使いました。
部品の実装
クリームはんだの印刷
それでは部品を実装していきましょう。まずは表面実装部品のためのはんだを印刷します。
ダンボールに基板を置き、その上にメタルマスクを載せます。メタルマスクの四隅に開けておいた穴にマップピンを刺して、基板とメタルマスクの位置合わせと固定を行います。
メタルマスクの奥側にクリームはんだを載せます。クリームはんだには低温で溶ける、低融点の鉛フリークリームはんだを使っています。
このはんだは138度で溶けるので、普通のオーブンでも簡単にリフローできます。
フレキシブルパテを使って、クリームはんだを手前に引き寄せながら印刷していきます。
使っているフレキシブルパテは先端の加工精度が高く、綺麗にクリームはんだを印刷することができます。
クリームはんだの印刷が完了しました。
部品の実装
表面実装のマイクロUSBコネクタを基板に載せていきます。ピンセットではなく、吸着ピンセット「HAKKO394」を使います。
部品の上から掃除機のように吸い付けて、目的の場所に置くことができます。
USBコネクタはピンセットではつまめないので、このような工具はとても便利です。ちょっと高いですが、実装作業がとても楽になるのでおすすめの工具です。
マイクロUSBコネクタだけなので、あっという間に載せ終わりました。
リフロー
テスコムのコンベクションオーブンでリフローします。中にファンがついていて、熱風が循環するので場所による温度ムラが少ないのが特徴です。
この中に、K型熱電対温度計を入れておいて、温度をモニターします。
90度→140度→165度と温度を上げてリフロー終了です。
扇風機で冷却します。
USBコネクタのはんだ付け
垂直型のUSB Aコネクタをはんだ付けします。
これまで使っていたはんだが無くなりそうだったので、新しいはんだを購入しました。千住金属工業のスパークルESC21という鉛フリーのはんだです。
モノタロウの説明によると
コテ先温度を低く設定してもはんだ付けが良好であり、コテ先の寿命を長く保てます。
また、はんだ付け後の残渣が無色透明に近く、外観が良好です。
とあります。はんだ付けすると黄色のヤニが残るのですが、これが透明に近いそうです。その方が見た目が良いので、このはんだを選択しました。濡れ性がいのもポイント高いですね。
また、太さもいつもは0.6mmを使っているのですが、表面実装部品を使っているとちょっと太いなぁと思うことがあるので、0.5mmの太さにしてみました。
使ってみた感想ですが、確かに残渣が透明に近いです。普通のフラックスをリードに塗ってしまったので、それが少し黄色く変色していますが、これまでよりも断然見た目がいいですね。
濡れ性も鉛はんだよりは低いですが、普通の鉛フリーよりもいいかもって感じです。
0.5mmという太さも、太すぎず細すぎずいい感じです。
全ての基板に、垂直型のUSBコネクタのはんだ付けが終わりました。
ケースに入れる
さて、それでは先日レーザーカッターで切り出したMDFのケースに入れてみましょう。
箱の左右のスリットに、基板の左右に飛び出したレールをはめ込みます。ケースに基板が保持されました。
上から蓋をすれば、USBスタンドの完成です！
MDFのケースと、基板がピッタリはまりました。
USBケーブルの穴の位置もバッチリです。
USBスタンドが完成しました。
刺してみる
USBメモリを刺してみました。頻繁に抜き差しするのであれば、このような形状の方が便利ですね。
USB電球を刺してみました。ちょっとした照明としても使えそうです。
USBスタンドが完成しました
傘立てのようにUSBデバイスを上から刺すことができる、USBスタンドが完成しました。
次は、ここに刺すUSBデバイスを作りたいと思います。
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