クリスマスなにそれおいしいのたしか辛ラーメンよりも辛いよね見たいな生活を送っているwataです。
皆さんクリスマスの性夜、性の6時間をご存知ですか？そうです、12月24日21時から12月25日3時の間の日本でもっとも大量にエクスカリバーからケフィアが射出される時間のことです。この時間にツイッター、スカイプなどにいない人はみんなベッドの上でお楽しみです。縁を切ることをお勧めしますｗ もちろん私は画面の中の嫁といちゃいちゃラブラブくんづほぐれつな時間をすごしますｗｗｗ
まぁそんなどうでもいい冗談はさておき、今回はFBTドライバを基板化したお話です。
あぁそうだもし前置きがちょっと問題だったら遠慮なく言ってください。即消します。
＊この記事はhttp://blog.livedoor.jp/wata_net/archives/1851322.htmlのコピーです。
以下本編
というわけで前回の予告どおりFBTドライバを基板化しました。
設計編
設計ソフトにはPCBEを使いました。
はっきりいってこのソフト使いにくいですｗ 慣れたらそうでもないんですが、慣れるまでがかなり苦労しました。何しろ初めのころは適当に使ってみて自分で使用方法を開拓していきましたから。
そんな感じで出来たのがこちらです。
結構がんばって作りましたｗｗｗ
全て1枚の基板に収まっておりこれ1枚でオーディオ変調FBTが出来ます。
部品表はこれです。
C10あたり結構入手が難しいかもしれませんね。
ここのコンデンサは結構電流流れるのか普通のフィルムコンデンサだと発熱して膨らんでしまいます。大電流用のコンデンサを使う必要があります。
準備編
まず今回買ったものたち。
千石電子で買ったもの。
感光基板紙エポキシ100mm×150mm3枚 ガラスエポキシ100mm×150mm3枚 現像剤50g1袋 エッチング液200ml1個 ハンダマスキング剤1本 フラックス1個 です。 全部で7000円くらいです。特にレジストが高かった・・・・これ1本で1000円もするんですよ。
ホムセンとかで集まるもの。
計量カップ ビニールテープ 計量スプーン プラスチックカッター アルミなべ 木工用ボンド（不要でした） 燃料用アルコール チャックつきビニール袋 電球型蛍光灯 ミニルーターセット ケミカルランプ 写真には写ってませんがあとで合成のりを追加購入しました。
その他用意するもの
ガスコンロ 温度計 ガラス板 割り箸 電動ドリル OHPシート プリンター 新聞紙 ドライヤーなど
で、露光器買ってる余裕は無かったので電球型蛍光灯とケミカルランプとダンボール箱で自作します。
そこで出来上がったのがこちらですね。
電球型蛍光灯の中のインバータを取り出してダンボールの裏にホットボンドで張り付けられており、ほかは全部ビニールテープでくっつけてあります。 あまりにも適当という突っ込みは無しですよｗｗ これでも十分露光できますしムラもありません。
次は先ほど設計したパターンをOHPシートに印刷します。
液晶ディスプレイに乗せて透かせています。なかなかいい感じですｗｗ
1回印刷しただけだとインクが薄くて透けてしまうので3回くらい重ね印刷してあります。 自分のプリンターは4ヶ月前に10800円で自腹で購入したものですが、最近のプリンターは精度が高く、重ね印刷してもほとんどずれません。
また、印刷した直後に印刷面に触るとインクがずれてせっかく印刷したのが大変なことになってしまうので、しばらく乾燥させましょう。
ちなみに左側のはまた別のものです。別記事で紹介するかもしれません。
製作編
まずは感光基板に先ほど印刷したOHPシートを重ねて、隙間をなくすためにその上からガラス板を置き、さらにその上から自作露光ボックスを置いて露光します。 この工程はなるべく暗くして行わないといけないので、写真はありません。
というわけで露光中の写真でも。
上に乗っかってるのは重しのトランスです。ダンボールは軽いので浮いてきたりずれてきたりしまうんですよ。
露光時間はとりあえず適当に10分にしましたが、この時間でうまくいきました。
次に現像です。
200mlの25~30度のぬるま湯をチャックつき袋に入れ、10gの現像剤をはかりとって溶け残りがなくなるまで溶かします。普通はトレーでするものなのですが、かき混ぜたり、基板の様子を見たりするのにこっちのほうが有利なので。でも安物を使ったためちょっと漏れてくるｗｗｗ
湯煎をしながら現像しています。時々かき混ぜます。
ガスコンロの右側に乗っかっているのが温度計です。銅箔が見えてきたなと思ったら割り箸で引き上げて洗浄しました。
現像が終わったのがこれです。
うーん、なかなかいい感じですね、特につながっているところも切れているところも見つかりません。
このとき、ぜったいに基板を傷つけないようにします。
続いてエッチングです。これが一番の山場ですかね。
先ほどと同じようにエッチング液をチャックつき袋に入れて湯煎で40~45度にします。
その中にさっきの基板を突っ込んで同じくかき混ぜながら基板の様子を観察します。エッチング時間も銅箔が完全に溶けたのを見計らって割り箸で引き上げるようにしました。
で、完成したのがこれですね。
うｎ 久しぶりにしてはとてもいい出来ですね！ どこもくっついてないし修正は必要ないようです。
このあと、表面に残った感光剤を燃料用アルコールで落としましたが、写真取るの忘れました。
レジスト塗布編
正直この工程はしなくていいですｗｗ
メリットよりもデメリットのほうがおおいです。
まとめるとメリットは
さび防止
半田が余計なところに流れるのをある程度は阻止できる
デメリットは
レジストが高い
見た目よくなりそうで実は悪くなる うまくするときれいに出来ますがムラができたりゴミが付いたり指紋が付いたりルーターで穴あけするときに傷が付いてしまったりで結構残念なことになってしまいます
はんだの熱で溶けてしまう
とんでもない時間と労力を消費する
ですかね
まぁ一応工程とか
まずは先ほどの基板のランド（レジストが付いてはいけないところ）に合成のりをつけてマスキングします。
そこで電動ドリルとルーターを駆使して割り箸でこんなものを作りました。
これでランドに合成のりを乗せます。
乗せている途中です。
写真では木工用ボンドを使ってますがはがすときにとてもはがしにくくて相当苦労しました。合成のり使ったらｸｿはがしやすくてﾜﾛﾀ
これがかなり労力と時間を消費するんですね。ランドにきれいに丸になるようにのりをつけていくんですが、なかなかうまくいかないし失敗してふき取ろうとすると、広がったりほかのところにあたって大変なことになったり、つけている途中になんか今までつけたところに手が当たってやり直しになったりうわぁぁんなことになったりしてもう大変です。
苦労の末に完成したのがこれです。2,3時間かかりましたｗｗ ほんと疲れました。
ではこれにレジストを吹き付けていきましょう。
ちなみに写真のは失敗してますｗｗ ムラなく塗るコツはとにかくうす塗りしてはドライヤーで乾燥させを繰り返すことです。あとゴミが入ってもいけません。
しばらく乾燥させて穴あけの工程に入ります。
どうも、マスキングをはがして穴あけするより穴あけしてマスキングをはがしたほうがマスキングがはがしやすいようです。まぁマスキングはがす前に穴あけすると中心が確認しにくいので光を透かしながら作業するといいでしょう。そのあと基板をプラスチックカッターでカットして完成です。また写真とるのわすれてたおｗ
これが完成した基板です。ムラがあったり傷が付いていたりして微妙ですね。
ガラスエポキシと紙エポキシとの比較です。
ちなみに下側の基板がもっともうまく出来たやつです。
下側の基板はムラもなく、きず、汚れも少なめでいい感じです。
ついでに表側の写真でも。
ガラスエポキシは裏側のパターンが透けて見えますね。やはりこちらのほうが格式高い。
それではお楽しみの組み立て編行きましょうｗｗｗ
というかもう一気に部品乗せてしまいましたｗ
端子が付いた線はヒートシンクをアースするための線です。ヒートシンクをアースしないとヒートシンクにFBTからの高電圧が帯電して回路とスパークし、故障の原因になります。
で、半田付けしていて気づいたんですがレジストが半田の熱で溶けますｗｗ 溶けないと思ってたのに・・・うえぇーんあの苦労はいったい みたいな気分でしたｗｗ
あとMC34063を使ったあたりの配置がちょっと無理ありすぎましたね。きつきつ過ぎました。
一部設計値と違いますが気にしてはいけませんｗｗ
ちなみにIGBTたちはどこについているのかというと・・・
裏側についています。
とても見にくいのですが、ランドに穴を3mmに広げたナットがはんだ付けしてあり、その上に絶縁用のスペーサー、IGBTのタブがきています。この上にさらに絶縁シートを挟んで基板の表からヒートシンクと固定します。
こうすることでヒートシンクの形状やサイズの制限がとても広くなり、基板もヒートシンクにしっかり固定できます。
この写真だとダイオードが付いていませんが、ダイオードも同じようにします。
正直DCDCコンバーター回路がうまく動くか不安だったので、最初にDCDCコンバーター回路と切り離して動作させて見ました。
はい案の定動作しませんね。出力に入力電圧の37Vがそのまま出力されています。しまいにはMC34063が爆発しましたｗｗ この回路はMC34063のデータシートの参考回路をそのまま引っ張ってきたのですが、あとからちゃんと各部品の定数を計算してみるとインダクタに1.5mH800mAのものが必要になったりしてかなり無理があることがわかりました。よってこの回路は没です。 R1 IC1 VR1 L1 L2 D1 C1 C2 C3は不要です。C2の両端から+12Vを入力することによってとりあえず動作させました。
結果はうまくいきました。ちゃんとオーディオ変調も出来ています。
動画など
オーディオ変調なしで動作。
大体7cmくらい放電していますね。もっと大きいFBTを使えば10cmくらい放電したのですが、高電圧の影響か、ぎゃらくしたんが誤作動しまくってうまく撮れませんでした。
ちなみにFBTの1次コイルはコアに銅線を10~15回巻きつけたものとします。
オーディオ変調させた。
なんかあんまり音がよくないんですがたぶんぎゃらくしたんのせいです。音量でかいせいもあるかと。生ではもっといい音に聞こえます。まぁいい音とはいっても携帯のスピーカー並みの音質にとどまりますが。
これ結構でかい音出せます。うるさいですｗ
ちなみに曲は the first the last です。わかる人にはわかります。わからない人はググるなりして勉強してくださいｗｗｗｗ
とまぁうまくいったので調子に乗ってデューティ比をあげまくるとIGBTが死にましたｗ
IGBTは普通C-E間がショートで故障しますからそのせいで大電流が流れると
基板のパターンがこんなことになっちゃいました。 結構太くしたつもりなのにきれいに溶断してます。これは改善させないとですね。（ヒューズ入れればいい話なんだけど何気にヒューズ高いし・・・）
改善点まとめ
DCDCコンバーターをちゃんと動くようにする。
パターンをもっと太くする。
大電流に対応させる。
ですかね。というわけでそれを念頭にオーディオFBTドライバ基板Ver2を設計中です。
最後に
いろいろ不具合のある基板ですが、使えないこともないし、3枚くらいあまっているので希望者がいればいくらかで配布するかもしれません。wata_netあっとまーくlivedoor.com （あっとまーくを@に変換してください）あてにFBTドライバ基板希望の趣旨を書いてメールを送っていただければ対応します。質問などはここではなくこちらのコメント欄でよろしくお願いします。・・・・・まぁ希望者がいればの話ですが。
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