研究開発用ユニバーサル基板有効利用のヒント

プロエクシィ製ユニバーサル基板のユニークさの活用

●主な内容

• 研究開発用ユニバーサル基板の特長
  
• 製作関連の利用法ヒント
  
• 設計関連の利用法ヒント
  

項　　　　目	記　　　　　　　事
実用（実戦）向けチップ部品のはんだ付け方法	表面実装はんだ付けが、初心者でも容易にできる方法を書いたものです。 技術資料 小形チップ部品のはんだ付けが容易　L型こて先による点眼はんだ法」
SMDクランプの利用	表面実装はんだ付け用ツール「SMDクランプ」」は表面実装部品のはんだ付けに大変便利です。 表面実装部品をはんだ付け用パッドに位置決めし固定（クランプ）するので、後はゆっくりはんだ付けするだけです。 特に初心者にはお薦めで、一度使ったら手放せなくなります。
チェック端子取り付け	試作回路ではチェック端子は効率を上げる為に重要です。 研究開発用基板では回路パターンは接続されていても実装しない部品のスルーホールを用いて簡単にチェック端子を取り付けられます。 また、回路構成用のジャンパ線をＵ字型にすればチェック端子としても使用でき、コストゼロです。
開発機器（測定器）用グランドバー	ファンクションジェネレータ、オシロスコープ、ディジタルマルチメータ等複数の開発機器や測定器を接続する場合は多くのグランド端子が必要になります。 研究開発用基板には多くのグランドスルーホールが有るので、φ０．６ｍｍ程度の単線をユニバーサルエリアに設け、グランドスルーホールに接続すれば容易に機器用グランドバー（バス）を得られます。 ＣＨＩＰ／ＤＩＰ兼用ベースユニバーサル基板 ＰＸ１３１０の基板端や、大径リード用ユニバーサル基板ＰＸ１２２０ではφ１．０ｍｍの単線が使用できるので頑丈で大きめのグランドバーが設けられます。
電源インジケータ	電源オン／オフ状態が一目で判る電源インジケータは有れば便利です。 研究開発用基板の電源スルーホール、グランドスルーホールとユニバーサルエリアを利用すると簡単にＬＥＤが実装できます。 基板によってはそれらが近接しているので、配線無しでＬＥＤと抵抗を実装するだけで電源インジケータが組めます。
リード線の再利用	リードタイプの部品実装後にカットしたリードを保管しておいて回路構成用のジャンパ線に用いると便利です。 写真はリード線をカットする際に、名刺の空き箱に貯め込んだものです。
絶縁用底板の作成	基板で試験治具を製作する際に、周囲と電気的に絶縁する為に、絶縁用の底板を設ける場合が少なからず有ります。 　基板に合わせた絶縁用底板を、予めまとめて製作しておくと便利です。 　厚さ1mm以下のアクリル板であれば、ハンドカッタで簡単にカットできます。 　勿論取り付ける為の支柱やビスもプラスチック製にします。
リードベンダ	ジャンパ線、リード部品のリード曲げ加工にはリードベンダＲＢ−２、ＲＢ−５（サンハヤト）が便利（というよりむしろ必須）です。
チップ部品用ピンセット	以前下記のSMDピンセットをご紹介しました。 しかし、現在メーカさんのホームページからは削除されている様で、余り支持されなかったのかもしれません。 その後、チップ部品紛失対策にはピンセットにフラックスを塗布する方法が有効な事が判りましたので、現在は ピンセットにフラックスを塗布して置く方法をお薦めしております。 *****（以前ご紹介）************* 一般的なピンセットでは尖った先端が少し捻れただけでチップ部品は何処かに飛んで行き、探す時間コストから大抵の場合は行方知れずになります。 SMDピンセット PT-20（株式会社　エンジニア）はチップ部品を確実にホールドでき、行方不明が大幅に減るのでお奨め品です。 チップ部品のホールドを前者が２点で行なうのに対して、後者は４点で行なう事に因るものと考えれば納得できます。
半田付けに関する情報	半田付けを練習するにしても誤った自己流に陥り易いので要注意です。 インターネットで探すと半田付け職人の半田付け講座（ノセ精機）、 ＣＱ出版社、各半田コテメーカ等のサイトに半田付けの動画が多数有り、大変参考になります。 その中でも特に半田付け職人の半田付けblogやメールマガジンは理論的にも実践的にも 半田付け関連の情報が満載で初心者には大変為になります。 お目に掛かった事はありませんがサイトを運営する野瀬氏は筆が立ち、多芸多才の方の様で、その手はさしずめ”ゴッドハンダ”？．．．
フラックスは必須	表面実装部品の半田付けにはフラックスが必要と言われますが、フラックス入りの糸半田で充分なリード部品の半田付けの経験から、編者も含め半信半疑の人が多いと思われます。 しかし、表面実装部品の半田付けの仕上がりが今一つなので、試しにフラックスを使用した処、目からウロコ的に仕上がりが良くなりました。 やはりフラックスは表面実装部品の半田付けには必須の様です。 この事は半田付け職人の半田付け講座（ノセ精機）でも口を酸っぱくする様にして説かれています。 懐疑派の方には、騙されたと思って一度試される事をお奨めします。
フラックス洗浄剤も	フラックスを使用したら後のトラブル防止の為に洗浄剤で落とすと見栄えもスッキリします。 Z-293　フラックスリムーバ、　Z-76　クリーンポット（ホーザン）（一例）も便利です。 油性サインペンのインクも落とせるので研究開発用基板のメモ欄の書き換えにも便利です。
リード部品の布マット	リード部品の半田付け、特に背の高い部品を取り付けた後の背の低いリード部品は部品が下方に脱落するので半田付けがし難いものです。 その様な場合は、１５Ｃｍ角程度の木綿の布をマット状に折りたたんで部品に当ててから、基板を反転させて作業台に置くと部品の脱落が防げます。 この時、作業台から基板（の支持用支柱）が少し浮く程度のマット厚にするのがポイントです。 後は基板を上から押し付けながら半田付けをします。 柔らかめのＩＣ用導電マットを小さく切って使用する事もできますが、加熱で変形する事もさる事ながら、異臭（有毒ガス？）が発生するので奨められません。
マスキングテープの利用	研究開発用基板では表面実装部品の端子には配線の為に必ずその近傍にパターンで接続したスルーホールを設けています。 表面実装部品の半田付けの際にスルーホールに半田が流れ込み難くする様な形状の半田レジストにしていますが、半田付け技術に負う面も有り完全ではありません。 不要箇所への半田防止には耐熱性クレープマスキングテープ（住友３Ｍ）（一例）の様なマスキングテープが便利です。 手半田作業では少量のテープを剥がして使い回せるので無視できる程のコストで済みます。 また、半田付け部に隣接して既に実装し半田付けされた部品が有った場合に、これをマスキングテープで カバーする事により、半田ゴテが無用に接触してその半田付けを駄目にする事から保護できるというもう一つのメリットが有ります。
チップ部品の端子蒸発	ノーブランド品のチップ抵抗には、端子が熱に弱く、一般的推奨温度（３３０〜３４０℃、鉛フリー）でも端子に直接半田コテ先を当てると直ちに端子が蒸発してしまう物が有りました。 その様な場合はパッドの部品端子近傍を半田コテ先で加熱してそこからハンダが部品端子に流れ込んで行く様にするのが良く、端子が蒸発しない物であれば念の為最後に単時間端子に半田ゴテを接触させると良い様です。 しかし、その様な部品は最初から使用しないに越した事はありません。 【補足】幾つかの日本メーカのブランド品を試した処、問題となる様な物は有りませんでした。 　（改訂 2018/07/21）

項　　　　目	記　　　　　　　事
応用回路	技術資料にも多数有り。
電源供給コネクタ	研究開発用基板への電源供給コネクタはそのピンアサインも含め常に同一にして置きましょう。 電源装置からの電源供給ケーブルをその都度作成せず、接続変更もせずに使い回せます。 （ケーブル製作やケーブル接続作業は結構面倒で楽しくもありません）
ネジ止め式電源コネクタ	電源供給コネクタを自由に選択できる場合は、専用の圧着工具が不要なネジ止め式がお奨めです。 例えばMC 1,5/N-ST-3,81 Phoenix Contact （一例）が有ります。 （Phoenix Contact社のホームページ、カタログは非常に分かり難いので、入手性の点からもリンク先は上記としました。） ピッチ３．８１ｍｍなので大径リード用ユニバーサル基板ＰＸ１２２０、ＣＨＩＰ／ＤＩＰ兼用ベースユニバーサル基板 ＰＸ１３１０では追加工無しで基板側コネクタを直接実装できます。
メモ欄の活用	研究開発用基板には回路の使い回しができる利点もあります。 その為には管理方法が大事で、製作台数が増えてくると実機を保管して置いても何の回路か判らなくなってしまう様では只のゴミになってしまいます。 研究開発用基板にはシルクによる多くのメモ欄が有るので、ここに回路図番号や回路名等管理に必要な事柄を書き込んで置くと時間が経っても問題なく再利用ができます。 構造的には回路の改造も容易に行なえますので、その場合には回路図の変更も正確に残して置きます。
大容量パスコンの要否	殆どの研究開発用基板の電源入力部には１６０８サイズのチップコンデンサ以外に最低φ６．４ｍｍの電解コンデンサ 又は５７５０サイズ迄のチップコンデンサが実装できる様にしています 基板単体で使用する場合はそのフットプリントに合う範囲で大きめの容量のコンデンサを実装しておけば安心です。 しかし、複数基板を連結使用したり、ＣＨＩＰ／ＤＩＰ兼用ベースユニバーサル基板ＰＸ１３１０のドータボードとして 実装する場合は、電源供給部に代表で大容量コンデンサを実装すれば、全ての基板に大容量コンデンサを設ける必要は有りません。 例えば後者の場合にはドータボードは１６０８の０．１μＦチップコンデンサだけで問題無しの実績が有ります。
ＶＴパターン	シングルオペアンプ基板ＰＸ１３３０にはＶＴパターンが有ります。 　これはピンヘッダや種々のピン配置の可変抵抗、トランジスタ、ダイオードが３端子ＳＯＴも含め、リード部品、表面実装部品に関わらず実装できる様にした弊社オリジナルのフットプリントです。 　これにより、トランジスタ回路、ゲイン調整回路、オフセット調整回路、基準電圧作成回路、ジャンパコネクタによる選択回路等多様な回路が少ない配線で組めますので、回路設計時には有効利用して下さい。
パッドインDIP	研究開発用基板の多くには空きスペースにユニバーサルエリアとして弊社オリジナルのパッドインＤＩＰパターンを設けています。 これは２個宛連結した２．５４ｍｍピッチで配置したスルーホールの間にチップ部品または３端子ＳＯＴの表面実装部品用パッドを配置し、 表面実装部品への配線はスルーホールを介して行なう様にしたもので、 表面実装部品を実装しない場合は通常の２連スルーホールのユニバーサル基板と同様に扱えます。 専用のピッチ変換基板を使用せずに表面実装部品を使え、回路設計のフレキシビリティが大幅に増加します。
電源グランドとシグナルグランドの接続	研究開発用基板では電源グランド（ＧＮＤ）とシグナルグランド（ＳＧ）を分離してグランド系統の配線にフレキシビリティを持たせています。 実際の回路ではこれらを何処か一点で接続する必要が有ります。 大元の電源部での短絡、基板単体で使用する場合はその基板上の接続ジャンパを短絡、複数組み合わせる場合は何れか１台の基板の接続ジャンパを短絡、の方法が有ります。 ＣＨＩＰ／ＤＩＰ兼用ベースユニバーサル基板ＰＸ１３１０を使用する場合は大元の電源部かＰＸ１３１０上の電源供給部で短絡し、各ドータボードの接続ジャンパはオープンのままとします。 オープン／ショートを変更する可能性がある場合は、そのジャンパ線実装部に２極ピンヘッダコネクタを実装しておくと容易に変更できて便利です。