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引き半田が出来ない [XY_STAGE]

(2015.02.12)
年明けから、支援装置を使った表面実装部品の半田付けに取り組んでいます。
チップ・コンデンサ(1608)の半田付けは、(練習次第で)何とかなりそうな感触を得ているのですが、PIC32MX450(TQFP)の方は手も足も出ません。

こんなの(↓)を参考にして、試してみるのですが・・・
http://www.hakko.com/english/tip_selection/flv/tip_movie.html?id=bcm-2
http://www.hakko.com/english/tip_selection/flv/tip_movie.html?id=d-2-2

引き半田が上手く行かない ==> 1pinずつの半田付けを試みる
1pinずつの半田付けが上手く行かない ==> 引き半田を試みる
引き半田が上手く行かない ==> 1pinずつの半田付けを試みる
1pinずつの半田付けが上手く行かない ==> 引き半田を試みる

少しずつやり方を変えながら、こんなことを繰り返していたのですが見通しの立たない状況が長く続きました。

どうしたらビデオ動画のように出来るのでしょうか?

気を取り直して、
引き半田が上手く行かない ==> 1pinずつの半田付けを試みる
1pinずつの半田付けが上手く行かない ==> 引き半田を試みる
エンドレス。orz

万策尽き掛けた頃、基板をプリヒート(予備加熱)するという方法を思いつきました。
ステンレス製バット(<==100均で買ってきた)の上に基板を置き、300Wの電熱コンロをDuty制御して、バットの温度を100℃に保ちました。基板が十分に温まった所で、引き半田を試してみると・・・

ビンゴ~

手持ちの半田コテがぶれ、上手く出来た訳ではありませんが今まで試した中では、一番マシな出来です。支援装置上でプリヒート出来れば念願の引き半田が実現するかもしれません。

熱源は、制御回路は、PICは・・・
支援装置に100Wクラスの小さなヒータを組み込む構想が”むくむく”と湧き上がっています。

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支援装置を使った半田付けを練習した [XY_STAGE]

(2015.01.22)
SMD基板の半田付け(テスト)に失敗して、一時は半田付け支援装置の開発を諦めかけました。しかし、このままではOscilogi_32基板とPIC32MX450F256Lが無駄になってしまいます。それ以上に、最新デバイス(殆どが0.5mmピッチ以下のTQFP)から目を背けることになるのがエレクトロニクス・エンジニアとして大きな問題です。

”現役引退”orz

なんて、大げさに書き出しましたが半分嘘です。
親族SNS管理人は諦めが悪いタイプなので、失敗して落ち込むことはあっても、開発を諦めることはありません。(<==キッパリ)

”今のままでは駄目だなぁ”

”半田コテの温度が高すぎ?”
”半田コテと半田を支持する機構が必要?”

”それじゃ、どうしよう?”
”う~ん”(<==頭を抱えた振りをして、実は楽しんでいる)

以前作った”そよ風メロディー”(これです)を半田コテの温度コントローラ代わりに使っているのですが、実際に何度になっているか測っていませんでした。orz

で、早速測ってみました。
<GOOT<==秋月で買った安いやつ>
5 369℃
4 341℃
3 312℃
2 273℃
1 220℃

<DASH<==千石で買った少し高いやつ>
5 313℃
4 294℃
3 275℃<==これで下半田
2 251℃
1

測定の結果HAKKOのDASH(レベル3)で下半田することにしました。

木のブロックにエポキシパテを盛り、半田コテを押し付けて、半田コテの支持部を作りました。それを両面テープで適当な位置に貼り付け半田コテの支持機構にしました。

微妙な位置あわせは手で行うのですが、以前より半田コテが楽に操作できるようになりました。

同様に半田支持棒を固定する仕組みを作り、両面テープで貼り付けました。

これだけ準備をしても器用な方では無いので、WEBカメラの映像(0.5秒くらい遅延する)を見ながら半田コテを操作するのは大変です。

それでも練習を重ねるごとに少しずつ上達しているのを感じています。半田コテの操作は概ね良さそうなので、残された課題は半田の支持棒の操作です。

あと、もう少し?
(それとも、また別の問題が噴出する?)

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半田付け支援装置のテストで失敗した [XY_STAGE]

(2015.01.14)
半田付け支援装置をテストしたのですが失敗に終わりました。PICクラブの情報交換会で成果を発表したいという思いに駆られて”功を焦った”のが敗因です。

最初に試した、縦置きしたチップ抵抗(2012)の半田付けは比較的順調に進んだのですが、横置きしたチップ・コンデンサ(1608)の半田付けで躓きました。

PADが小さく半田が上手く流れてくれません。何とか片側を仮止めし、反対側の半田付けが終わったと思ったら、コンデンサが有りません(半田コテの先にくっついていた)。

orz

そんなことを繰り返して、ようやくチップ・コンデンサの半田付けが終わりました。この時点で、成果発表する気はかなり萎えたのですが、”TQFPの引半田さえ上手く行けば”という思いに駆られて、ICの半田付けを試すことにしました。

始めて直ぐジグの問題に気付きました。ICを所定の位置に送る動作の途中で少し回転してしまうのです。そこで手順を変更して、ICを位置あわせしてから仮止め用の下半田を行うことにしたのですが、これが大間違いでした。

半田や半田コテがICに触れて、pinとPADがずれてしまうという失敗を何度も繰り返し、何とか仮止めを終えて、引き半田を試すと、半田が多すぎて一列25pinが全てブリッジしました。orz

成果を発表する気をすっかり失い、フラックスを使ってブリッジを取り除いたのですが、そこでICの位置が少しずれていた(0.2mm位)ことに気付きました。orz

動くかもしれませんが、TQFPの半田付けとしては失敗です。

テストに使った基板は没にするつもりで、暫くは支援装置を使った半田付けの練習に励みます。

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半田付け支援装置を組み立てた [XY_STAGE]

(2014.12.01)
XYステージに半田付け作業ステージを固定しました。

XYステージが上手く動いてくれるか心配だったのですが、古いプログラムを引っ張り出してきてXYステージにコマンドを送ると、1年半ぶりにXYステージがウィーンと動き出しました。
2014_1201_1.JPG半田付け支援装置の開発環境
半田付け支援装置として動作させるためには、多くの作業(リミット・スイッチの取り付けなど)、が残っていますが、何はともあれこの装置を使って半田付けが出来るかどうかの確認が喫緊の課題です。

半田付けテスト用のホスト・コントローラ(JAVAプログラム)の設計から始めます。

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位置合わせ治具を仮組みした [XY_STAGE]

(2014.11.14)
治具の先端部分を研磨し、位置合わせ治具を仮組みしてみました。
チップ・コンデンサ(1608)を使って、位置合わせと部品送りの動作を試してみました。
2014_1114_1.png1608
支持金具を基板表面から僅かに(0.1mm位?)浮かせて、部品ガイドにする計画は上手く行きそうです。しかし、仮止めした先端部分が支持金具から浮き上がってしまい、所定の位置に部品を置くと見えなくなってしまいました。微妙な部分なので、仮組みでは難しいようです。

失敗したら作り直す覚悟で、位置合わせ治具を接着してみます。

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半田付け作業ステージを仮組みした [XY_STAGE]

(2014.11.13)
半田付け作業ステージの部品加工がのんびりペース(一日一工程)で進んでいます。部品加工図を描き、部材を切り出し、穴加工するのに三日掛かりました。それでも部品加工が粗方終わったので、半田付け作業ステージを仮組みしてみました。
2014_1113_3.pngカメラの取り付け

2014_1113_1.png1608

2014_1113_2.pngSSOP

WebCAMのマクロ撮影ですが、1608のPADもSSOP(0.65mmピッチ)のPADも十分確認できます。
これならTQFP(0.50mmピッチ)でも行けそうな感じです。

いよいよ位置合わせ治具の先端部分の加工・組立に取り掛かります。

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磁石が届いた [XY_STAGE]

(2014.11.07)
Dealextremeに注文した、磁石(これです)が届きました。”Super Strong Rare-Earth Magnets”という表記ですが、多分ネオジム磁石だろうと思います。

単にエアキャップを厚く巻いただけで、送られてきました。
2014_1107_1.png
今時、フロッピー・ディスクを郵送したりする人はいないと思いますが、この磁石が他の郵便物に悪い影響を与えていないことを祈るばかりです。
2014_1107_2.png期待通りの吸着力
鉄プレートの裏面に固定し、表面に別の鉄プレートを貼った位置合わせ治具を取り付ける計画です。


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位置合わせの治具を設計した [XY_STAGE]

(2014.11.05)
SMD(表面実装部品)の位置を合わせる治具を設計しました。

SMDの厚みは、チップ・コンデンサ(1608)が0.8mm、チップ抵抗(2012)が0.6mm、PIC(TQFP)が1.0mmです。治具は、その位置がXY方向に数mmずれても、(手ハンダなので)コテ先の位置を合わせれば問題ありません。しかし、Z方向は0.1mm単位で合わせないと、部品を上手く固定できません。

最初は、治具に調節機構を設けて異なる高さに合わせることを考えていました。しかし、親族SNS管理人の加工技術では実現出来そうもありません。orz

無い知恵を絞って考え続け、(ようやく)高さを固定した治具を3種作り、半田付け作業ステージにマグネットを付けて、治具を着脱する方式に辿り着きました。
2014_1105_1.png着脱式治具
治具の先端部分を取り付けるときに、現物合わせで調節します。その調節代(±1mm位)の精度で加工すれば良いので、何とかなるのではないかと考えています。

Dealextremeに注文した磁石も日本に到着し、準備は着々とすすんでいます。

さて、どうなるか?

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半田付け作業ステージの設計を進めた [XY_STAGE]

(2014.11.01)
親族SNS管理人は、開発を大きく三つの段階に分けて考えています。
第一(妄想)段階
”こんなのが有ると良い(欲しい)なぁ”と夢を抱く。
第二(構想)段階
”どうすれば実現出来るか”(方策)を考える。
第三(設計・試作)段階
”ここはこうして、ここはこうなって”と具体策を詰める。

先日のブログに”半田付け作業ステージの構想”がまとまった”と記しましたが、少しずつ設計が固まってきました。(パチパチパチ~)
2014_1101_1.pngカメラの配置
寸法を出すため同じ側面図に書きましたが、実際は半田コテの左側面がカメラの正面になります。

2014_1101_2.png穴加工
右上が半田コテ用、左上が半田用、手前下がカメラ用の穴です。

上部に来る、SMDの位置を合わせる要の治具がまだT.B.D.です。orz

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半田付け支援装置の検討を始めた [XY_STAGE]

(2014.10.28)
Oscilogi32基板にTQFP100ピンのPICを使う計画です。器用な方なら手ハンダで何の問題もなく実装出来てしまう(らしい)のですが、親族SNS管理人にとって、その半田付けは大きな課題です。

”SMDの半田付けを支援する装置を作ろう”と思い立って、はや3年が経ちました。Stepping-Motor-Controler(最大7CH)を作り、送り機構を組み込んだXYステージが動き出したのは2013年の春でした。その上に半田付け作業ステージを設けて・・・

試作を始めたものの、結局半田付け作業ステージの構想はまとまりませんでした。狙い(自動化する範囲)が高すぎて実現出来そうもなかったのです。orz

それでも(親族SNS管理人は諦めが悪いタイプなので)XYステージに積もるホコリを眺めながら、”どうしたものか”と思案を続けました。

”PIC32MZ(<==TQFPしかない)が出るまで、まぁいいか”と先伸ばしにしてきたのですが、Oscilogi32基板を設計して、いよいよ半田付け作業ステージを実現しなければならなくなりました。

”窮すれば通ず”の諺通り、頓挫していた半田付け作業ステージの構想が何とかまとまり、試作を再開することにしました。
2014_1027_1.png半田こてとXYステージの配置図
XYステージの上48mmに基板を置くと、半田付け作業ステージ上の半田こてで作業できることが判りました。

XYステージを動かすのは1年ぶりです。上手く動いてくれるかなぁ

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