穴の開いたブレッドボードやはんだ付けをしないブレッドボード上にあちこちに乱雑なワイヤを張ることにうんざりしていませんか？デザインを小さくして、もっと専門的なものにしたいと思った人はいませんか？この記事では、PCBフライス加工の一般的なヒントに焦点を当てます。私はBantam卓上フライス盤を使用しましたので、この投稿ではそのハードウェアとソフトウェアに言及します。参考までに、フライス盤はDigi-Key品番 1932-1000-ND (メーカー品番OM1002）です。 このデバイスには、初心者向けの開発ボードに加えて、いくつかのツールオプションが付属しており、トラブルシューティングのための多くのサポートがあります。
基板のフライス加工は初めてなので、Arduinoで動作する簡単なAudio Visualizerを作ることにしました。私は基板を加工しようとしたときにいくつか失敗しましたので、以下の提案を検討してみてください。
- 直接、配線用の銅板のパッドを作らないようにしてください。つまり、一般的にはプリント基板に直接、配線をはんだ付けしないようにしてください。
- 可能であれば、より大きなはんだパッドを使用し、少し大きめのトレースを目指してください。
- 各部品の設計を意識し、パッドのはんだ付け性を考慮した計画を立ててください。
- レイアウトでパーツの向きを変えて片面基板を目指す。
- 適切なドリルビットを使用して、加工時間を短縮してください。
- PCBプロービングツールを購入し、常に基板の高さをプローブします。
- ガイドを使って基板を両面粘着テープで完全に固定してください。
- 3回測って1回切る。
- カットに使用する前にドリルビットを点検してください。
- 基板を切断するプロセスがあり、手順は一般的な順序に従ってください。
- 基板を規定の位置に配置します
- ブラケットを取り付けて、それを「位置決め」します
- カスタムサイズの基板を使用するか、標準的な片面 / 両面基板を使用するかを選択します
- フルプランを読み込みます：表面、裏面、ボーダー、ドリル穴
- 両面粘着テープを貼った銅板を載せます
- フライス工具を適切な工具に変えて（最初に片側のトレースを選択して）、その位置を見つけさせて、工具が銅板やカットされているものではなく、スポイルボードの底に触れることを確認してください。
- ビットブレーカメニューで基板の高さを調べる
- トレースの加工を開始し、必要に応じてビットを変更します（特定のビットが動作しない場合は、ミルが教えてくれます）
- その後、（該当する場合）推奨されるビットを使用してスルーホールを加工します
- 最後に、大きめの工具でエッジカット（外枠）を加工します
- スポイルボードが装填された銅板とともにきれいである（ゴミが付いていない）ことを確認してください。
- Bantamソフトウェアは、スロットカット用のオペレーションコード（命令コード）を処理できません。
技術的にはワイヤを使ってパッドに直接はんだ付けすることができますが、私はこれをお勧めしません。そもそもパッドはかなり小さくなってしまうので、ハンダ付けでは銅板の表面とワイヤの結合はあまり強くありません。これが原因でワイヤが簡単に引き抜かれてしまうことが多いことがわかりました。実際には、このタイプのはんだ付けには撚り合わせた銅線を使用する方が良いのですが、それでも、はんだ付けを簡単にするためには、ワイヤ・ツー・ボード・ヘッダやボード・ツー・ボード・ヘッダを使用することをお勧めします。
細い配線でつながる小さなはんだパッドが問題を起こしていることがわかりました。私が使用していた基板は1オンスの厚さの銅層を持っていますが、私の小さなパッドと細い配線は、私がそれを引っ掻いたり、はんだごてを長くつけたままにしておくと、銅層が壊れてしまうという問題を引き起こしました。幅の狭い配線は、熱を加えすぎたり、はんだ付け中に傷をつけたりすると断線することがあります。小さなパッドやトレースは、はんだこて先のサイズが限られている場合、はんだ付けが非常に困難になることがあります。（また小さいはんだこて先を持っていない人もいます）
設計上、はんだ付けがかなり難しい部品があることがわかりました。オスピンヘッダは、下面からではなく上面から下面にはんだ付けする方が簡単です。これらの部品を下面からはんだ付けすると、位置ズレの原因になります。他にも、何かのプラスチックハウジングの下にピンがあるような部品は、スルーホールの部品であれば下面からはんだ付けしやすいです。上面からはんだ付けされているものと接続する場合は、トレース用のビアを作る必要があるかもしれません。製品が表面実装で、標準的なはんだごてではパッドに届かない場合は、リフローパッドとともにはんだペーストを使用する必要があります。複数の面をはんだ付けする場合は、複数のグランド面基準が必要になる場合があります。
すべてのアイテムが片側にある場合はすべてが簡単ですし、長期的にはボードのコストが低くなります。
私は間違った工具を数回使用したため、フライス時間が大幅に長くなってしまいました。また、大きなドリルビットでうまく機能するレイヤで間違ったサイズを使用してドリルビットを壊しました。KiCadのデフォルトのトレースクリアランスを使用する場合、0.005" PCBミリングビットはトレースに最適です。大きなスルーホールのサイズは1/32インチのビットでちょうどよく、小さな穴の場合は1/64インチのビットが必要です。エッジカット（外枠）は1/16インチのビットが適しており、材料を無駄にしないだけでなく、フライス加工の時間を短縮することができます。例えば、Bantamのフライス加工ソフトは、選択された切削層で特定のビットが動作するかどうかを教えてくれます。 うまくいくときは赤いマークは出ません。クリックする前にStart Milling に表示されている予想時間に注意してください。一度に一枚のレイヤ（穴、外枠、トレース）を行うようにしてください。
ノギスで基板を測定したり、データシートから外れてしまうと、最終的なフライス加工でエラーが発生することがあります。私はPCBプローブツールを入手することをお勧めします：Digi-Key品番 1932-1004-ND 、メーカー品番 UP1007。Bit Breaker メニューを使用し、切断前にプロンプトに従って基板の厚さをプローブします。切断する前に、プローブツールを邪魔にならない場所に移動します。これらのツールはBantam miller専用のものなので、用途に応じて適切なツールを入手してください。
基板ガイド（ブラケット）は、機械が切断する場所を特定するのに便利な工具です。フライス盤の中で大きめの切削工具を逆さにし“Locate”をクリックして工具の位置を特定します。基板が粘着テープでプレートに完全に貼り付けられていない場合は、ビットは、それが切断を開始するときに基板の周りを移動します。新しい基板をテープで貼る前に、スポイルボードにゴミがないことを確認してください。ロケート機能はフライス盤によって異なる場合があります。
フライス加工をする前に、パッドの寸法と基板レイアウトの寸法が正確であることを絶対に確認してください。私はArduino Uno用のシールドを初めて作ろうとしたときに寸法を間違えてしまい、左側が2.44mmほどずれてしまい、全体にピンホールがない状態になってしまいました。フライス盤と基板を用意することは無料で、新しいものをカットすることは比較的低コストですが、この場合、プロ用の基板はフライス加工をやり直すのにはるかに多くのコストがかかりますので、測定は確実にしてください。
ビットは、基板を切断する前に壊れているか、または鈍っているようには見えないことを確認してください。壊れたまたは鈍いビットは、最終的に所望値よりさらに基板深くに移動するか、基板全体の再カットを引き起こして切断しているものの周りのすべてを破壊させる可能性があります。
両面基板の場合も同じ手順ですが、片面だけトレースをして、その後他の片面のトレース、穴あけ、縁取りをするのがおすすめです。ドリルは、あらゆることをしても、ボードにドリル穴を加工できない場合は、基板を逆にしてそれを再びカットすることができますが、いずれにせよ、ほとんどの方法でそれを作っているのと同じドリルビットを使用して残りの部分を突き出す方が簡単です。上記の工程は、Bantamの卓上フライス盤を使用した私の経験に基づいています。
スポイルボードや銅板がきれいでなく、なにか物質が付いていると、高さの測定を誤り、フライス加工の際に誤差が生じることがあります。使用後は必ず真空引きをしてください。
KiCadの楕円形の穴を使用すると、.drlファイルをBantamフライス加工ソフトウェアにロードするときにエラーが発生することがわかりました。 ボードは切断されず、画面にエラーメッセージが表示されます。 同じ楕円形のカットは、問題の貫通穴の直径の半分を少し超えたカットを繰り返して、同じ軸で同じドリルカットを使用することによって達成できます。
magpie_lark
素晴らしいヒントですね！
一つ追加しておきたいことがあります。スロットホールはいくつかのEDA Suitesで可能です。単にスロットホールをアウトラインレイヤに移動させます。そうすれば、基板のアウトラインと一緒にカットされます。そうでなければ、穴開けを重ねるトリックはピンチの時にはうまくいきます。
Kaleb_Kohlhase
私の知る限りでは、この問題を起こしたのはEDAではなく、私がBantamのソフトウェアを使用して経験したソフトウェアエラーです。KiCadは楕円形の穴を開けることができますが、卓上ツールでは、G-CodeまたはOPCODEに問題があり、切断プロセスでエラーが発生し、基板が切断されません。機械にアウトラインカットであると思わせることによるトリッキーな回避策があるというなら別ですが、これはGコードの問題に関して非常に賢い方法です。