MIC5524-3.3Vと同じパーツ・基板です。この寸法のパーツもなるべく扱いたいので、手慣らしがてらやりました。今回はパーツ配置上の工夫と、問題が顕在化した「ステンシルの保存」について概要を書きます。リフローと動作確認は前回と同じなので省略します。前回のリフロー作業時にはパーツ中央をピンセットでつまんでターゲットの真上から降ろしていくスタイルで配置しました。今回は他の方法を試してみたかったので、まずパーツをつまむ位置を中央から片端へと変えました。基板に対して平行にパーツを降ろしていく方法ではなく、先に片端をソルダーペーストに接触させた後でパーツを離してトンッと置いてみました。パーツ中央をつまんで平行に降ろす方法だとピンセットを開いてもなかなかパーツが離れずにパーツ位置がズレてしまうケースがあるため試してみた策で、これは位置の目算を誤らなければ割といい精度で置けそうです。パーツ配置作業の後半まで基板面が見えるというメリットもあるので、これで安定すると嬉しいところですが、目算を誤るとソルダーペーストを拭き取って塗り直しなので大変です。ステンシルのメンテと保存状態の重要性ステンシルは構造上ソルダーペーストが穴に残りがちです。今回は食品用の消毒アルコールとティッシュペーパーを使って拭き取っていました。これだけでは不十分でした。1週間ほど経ってまた同じ基板をリフローしようという段になって、今回の拭き漏らしソルダーペーストが0.25x0.32mmのステンシル穴に詰まっていると気付きました。その時には既にかなり硬くなっており、ソルダーペーストで上面から押し込むようにしてもなかなかうまく抜けてくれませんでした。この話はだいぶ長くなるので回を改めて書きますが、ステンシル利用直後にマメなクリーニングをすべきというのが今のところの結論です。手間はかかりますが、ソルダーペーストが詰まって固まると本当に厄介でボードの出来に大きく響いてくるため重要ポイントです。事前に自宅リフローについて調べた際にあまりこの方面の情報は見つかりませんでした。問題になるような0.3mm平方前後の小さな穴をカッティングシートで実現するのが困難そもそもステンシルを中途半端なクリーニング状態で1週間以上放置して再度利用することがまれ(?)このあたりでしょうか。手作業リフロー向きの部品形状・寸法について考えた紆余曲折あって結論は「MIC5524-x.xYMTの寸法のパーツ(TIのX2SON-4なども同様)を多用するとソルダーペースト塗り・リフローの両面で歩留まりを悪化させるので当面は避ける」と落ち着きました。今回の試作品についてはステンシル用に書いたパターンが今ひとつ良くないのも原因のひとつですが、それを差し引いても結構難易度の高いパッケージという印象です。何よりもこの寸法・パッド形状のパーツはリフロー工程で失敗した際にリワークするのが困難です。リワークの難しさはボード全体の歩留まり悪化に直結します。手作業リフローではなるべくミスを起こしづらく、リワークが可能なパーツを選定すべきだと考えています。部品点数が10以上あって部分的な失敗が全体に響く構造のボードであれば、以下のポリシーで運用すると安定しそうです。1.6x0.8mm)品で問題ない配置を詰めすぎるとピンセット実装が大変なので、その点には注意IC/LSIはなるべく0.5mm以上ピッチ・角丸0.25x0.8mm以上パッドのパーツを選ぶなるべく、側面にランドの露出しているQFNパッケージ(および類似品)を選ぶまだBGAはスキル的に無理。リフロー機材選択時に両面部品実装の筋は捨てているので当面考えないレギュレータはTLV713のSOT-23(5)パッケージ品(0.95mmピッチ・0.55x1mmパッド)などを利用するTLV713シリーズは入出力コンデンサ不要ながらも安価なのがとても良い出力が150mAで不足する場合は400mA出力のTPS736シリーズなどを検討する(しかし内蔵コンデンサの大容量化によるものか、値段が250円程度まで上がるので可能なら避けたい)諦めて入出力コンデンサを配置する場合はRohmのDUxxSD5シリーズが手頃(50円程度)でよさそうだが未検証ボードの極端な小型化は製造難易度を上げて歩留まりを悪化させるので、ほどほどで諦めるのも重要だと実感しました。いうことをすれば費用的・時間的に「高くつく」かが見えてきたのは自宅リフロー1ヶ月目の大きな収穫です。PIC16F753-I/MLでうまくいったものと同じ構成です。このチップはリフローの練習用と割り切って安価なものを入手しているので、色々な方法を試しつつスライムを安定して殴れるような水準まで早く行きたいところです。今回は残念ながらパッド間でブリッジしてしまいました。ピン間でブリッジしてしまった実はこの2ピンはNCなので外部的な問題はありません。内部でもおそらく結線されていないので問題ないと思いますが、やはり気持ちの良いものではありません。失敗原因として、パーツを置いてから多少ピンセットで触って位置合わせをしたことが挙げられます。前回ピンセットでのパーツ位置の調整が割とうまくいったため、そのノリでやりすぎたかもしれません。当初のペースト乗りがきちんとしていても、あまり横移動させると当然ブリッジしやすくなりますからね...。他の原因も検討してみます。写真で仕上がりを見比べると、前回のものよりも今回のほうがピン全体的にハンダの乗りが多いためペースト分量が多かったと考えられます。これに作業プロセスによる影響が大きそうです。今のところ基板上へ載せるペースト量を抑え気味にし、プラスチックのカードで何度もステンシル面をゴリゴリと往復して各パッドへペーストを詰めるようにしています。これは少々やり過ぎで、ステンシルと基板の間の微妙な隙間へペーストがにじみ出る格好になっているかもしれません。ある程度多めにペーストを置き、プラ片でサッと全体へ塗ったほうがうまくいく可能性が高い気がしてきました。一つ有力な原因として、基板面がステンシル面から浮きやすいというのがあります。この基板は複数の基板を面付けしてミシン目カット用に仕上げたものなので、当然ペーストを塗ったそばから基板を切り離していきます。今回の作業時点で、本基板からレギュレータ1/2とPIC16Fその1を切り離した後で、基板面が割と空いていました。基板を固定用の基板で囲んだ上にステンシルを載せるというフローを採っていますが、基板面がスカスカだとステンシルが面として安定せず湾曲してしまいます。考えると、ステンシル自体をサブ基板用に切り分けたほうが安定するのかなーという気もしました。0.12mm厚とはいえステンレスの加工は割と鬼門で、たわませずに切り分けるのは結構難しいと思います。最初から切り分け前提でミシン目状に穴あけをしておき、ニッパー/ニブラーで簡単に切り離せるような形状もアリかもしれません。Elecrow側で製造上の負荷が大きなものは断られる可能性が高いのに加え、デザインルールに準拠した設計が可能か要確認です。短期的な方法としては、他のサブ基板を取り外して空いたエリアを適当な基板片で埋める策が考えられます。大体Elecrowで注文すると1-2枚余分に納品されてくるので、それぞれ見比べてシルク印刷がズレているものやスルーホール位置が怪しいものを穴埋め専用基板として使うとよさそうです。リワーク...この時は残念ながら手動でリワークのための機材が不足していました。具体的には、致命的なことにハンダ吸い取り線の手持ちを切らしていました。物は試しとデザインナイフで端子間をブリッジしているハンダをなるべく削り取って再リフローしてみました。ハンダ形状は変わっていませんでした。一度目でフラックスが揮発しているのでこのような振る舞いなのかな、と少々興味は湧きましたが。IPEを利用したところ、問題なくチップ情報を読み取って書き込みも確認できました。MIC5524-3.3Vと同じタイミングでリフローしました。リフローの練習用と割り切れる価格帯のチップを探していて見つけたものです。Mouserで1つ127円でした。100円前後で16ピン程度の小規模QFNパッケージ品を探していてぴったりとマッチしたので購入しました。基板は図1のとおりで、16/14ピンの電源部分にパスコンを入れたのがほのかな進化ポイントです。コンデンサの都合上難しかったため400mil幅にしました。MIC5524-3.3Vの回に書いた、ステンシル上の位置合わせ用コンデンサ穴が役に立ちました。想像以上にうまくいっています。可能な限りの接点テストをおこなったところ、電気的にも問題なさそうです。テスターを順に当てていったところ14/15ピンが通電しておらず焦ったのですが、そもそも共にNCなのでピンヘッダ側へ配線を出しておらず問題ないというオチでした。基板表面の写真を無理やり撮っていると、だんだんとマイクロスコープが欲しくなってきますね。動作確認はまださすがにPICライターなしでは手軽に確認できないので、確認は別のタイミングでおこないます。Semiconductorの買収を計画の記事で話題になった、LatticeのFPGAです。32ピンとFPGAにしては少ないピン数で5mm角というほどほどの扱いやすさを感じたので入手してみました(図1)。Mouserで1つ190円ぐらいです。基板0.5mmピッチQFNパッケージなので手ハンダが厳しく、ステンシルを作ってソルダーペースト塗布→リフローの流れで作ろうと考えました。チップを45度回して四方へいい感じに信号線が伸びる基板に多少のあこがれがあったので、今回はブレッドボード用のブレークアウトボードを作ってみました。Elecrowで通常注文し、8日ほどで到着しました。届いたブレークアウトボード初ステンシル実は今回のものは私が最初に作ったステンシルです。MIC5524-3.3Vのほうが先になりましたが、基板アートワーク作業/発注/到着すべてこちらのほうが早く、しばし寝かせていました。前回の記事で書いたようにユポ紙ステンシルを使わないと決めています。このため、とにかくKiCad→ステンシル→ソルダーペースト塗り→リフローの流れの不明点を早く潰していかないと先々が不安でした。多くのPCB製造会社ではステンシル作成費用がかさむようですが、Elecrowは$16.00で15x15cmまでのステンシルを作成してくれます。この値ごろ感もあり、初回注文分は最悪使えなくても勉強になればよし(当然、事前に可能な限りの確認作業はする)という気持ちで注文しました。最終的なパーツ配置イメージは図3です。ソルダーペーストなしで仮位置合わせをした前回のリフローで多少は経験値がたまったので挑戦してみましたが、難しかったです。前回は基板の端に位置合わせ用の無駄チップコンデンサ(C0603)を配置していましたが、今回使ったステンシルはそのような知恵を見出す前の世代のものです。5mm角チップとそのパッド位置のみを頼りにしてステンシルの位置を合わせるのはとても難しいと感じました。隣同士でベタッとくっついてしまっている場所があります。ペーストを拭ってやり直し。2度目やはりくっついてしまっている箇所があるのと、斜めにズレたためやり直し。3度目ペーストの量はほどほど良さそうですが、塗れていない(抜けていない)パッドがあったのと斜めになっているのでやり直し。