基板どうしをスリットで組み合わせる最適な幅の検証

基板どうしをスリットで組み合わせて立体的な作品を作りたくて、JLCPCBで実際に何度も試作し、ちょうどいいスリット幅を検証してみました。

きっかけ

基板を2枚組み合わせて、立体的な作品を作りたいと思っています

仕組みはシンプルで、上の写真のようにそれぞれの基板にスリット(細長い切り込み)を入れて、差し込み合うことで立体的に組み立てられるようにします。

基板の厚みは1.6mmなので、スリットがこれより狭いと基板が入りません。かといって広すぎるとガタついてしまいます。JLCPCBの製造誤差は仕様として0.2mmと書かれています。はたして、設計値としては幅を何mmにすればいいのか、実際に試作して調べてみることにしました。

1枚の基板に0.05mmごとに幅の異なるスリットを10本設計して、JLCPCBに発注しました。

JLCPCBは小さな基板なら$2で作れるので、テストにはうってつけです。しかも何か他の基板を発注するついでに一緒に注文すれば、送料もかからずかかる費用は$2で済んでしまいます。

今回は1回のテストにつき5枚ずつ製造してもらって、それぞれのスリット幅をノギスで測定しました。1枚だけだとたまたまその値だった可能性もあるので、5枚分のばらつきも見てみようと思います。

まず1回目のテスト基板が届いたので、5枚それぞれのスリット幅を測ってみました。

1回目の基板のスリットの設計値と実測値　単位[mm]

スリット幅が1.6mm近辺では、仕様としては0.2mmとあるのですが、実際の製造誤差は+0.05mm程度でした。思っていたよりも結構いい精度で製造されていることがわかりました。

1回だけではたまたまかもしれないので、2回目のテストもやってみました。1回目のスリットが少し広めに製造される傾向だったので、今回は少し狭めにスリットの幅を1.2mmから開始して1.65mmまでになるように設計しました。

2回目の基板のスリットの設計値と実測値　単位[mm]

1.6mm近辺の製造誤差は+0.05〜+0.1mmでした。今回も最小誤差は1回目と同じく+0.05mm程度となっています。

2回だけではまだ不安だったので、念のため3回目も試してみました。今回はスリットの幅が1.6mmを中心に、1.35mmから1.8mmの範囲で設計しています。

3回目の基板のスリットの設計値と実測値　単位[mm]

今回は1.6mm近辺の製造誤差が+0.1mm〜0.2mmと、これまでの2回よりも大きくなりました。同じJLCPCBに発注しても、製造するタイミングによって製造誤差は変動するようです。

3回のテストを通して、最小誤差は+0.05mm、最大誤差は0.2mmという結果になりました。JLCPCBは全体的に、スリットが設計値よりわずかに広く製造される傾向があるようです。

続いて、実際のスリット幅によって、基板を差し込んだときの感触がどう変わるか試してみました。

実測値	差し込み具合
1.55mm	かなりきつく、最後まで入らない
1.60mm	基板どうしが90度であればピッタリ入る。ほぼぐらつかない
1.65mm	スムーズに入る。ぐらつき角度約5度
1.70mm	かなりスムーズに入る。ぐらつき角度約10度

実測値が1.6mm以上あれば、基板どうしがしっかり刺さり合うことがわかりました。1.55mmだと0.05mm足りないだけで、最後まで入らなくなってしまいます。