ステンシルプリンタの精度向上

今までスキージングの際には、塗布時のヘラの動きでずれないようにステンシルのフレームにテンションをかけた状態で作業してました。でも、時々、どうしようもなくズレるんですよね……それも基板上で均一にずれるのではなく左端はあっているけど右端だけ0.1mmぐらい左に寄る感じで。

ふと思いついてステンシルの上に照明付きのミニ顕微鏡を置いてみたら、非常にいい感じで観察できました。いろいろな方向に力をかけながらズレを観察した結果、

• ヒンジ側から離れる方向にヘラをこすってもズレない
• ステンシルフレームにテンションをかけると盛大に左右方向にズレる

と判明しました。

なので、比較的大きな基板でテンションをかけないず、ヒンジから引張方向にだけ動くようにして試してみた結果は非常に良好でした。

やっぱり精密に観察しながら実験しないと駄目ですね……。

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ステンシルプリンターとリフロー炉

1.注文
2.到着時破損
3.リフロー炉試用
4.ステンシルプリンタ試用
5.フレーム付きステンシル＋ステンシルプリンタ＋リフロー炉

■注文■

Aliexpressに注文したものが届きました。今まで細かいものは買ったことがあったんですが$100を超えるものは初めてです。

ステンシルプリンターは11月12日注文で11月14日発送、21日着。

リフロー炉は唯一無二の家庭用中華リフロー炉T962の後継機、LY-962Aを注文しました。赤外線＋熱風式です。

■到着時破損■

ステンシル・プリンタは2つの意味で難物でした。まず到着時に破損してました。AliExpressにDisputeしたところ「それはFedExによる破損なので、FedExにクレーム入れろ」と。ただ、費用負担は一切交渉の余地なしでしたが、破損した部分の修理についてはかなり親身に相談に乗ってくれました。

ただ、プリンタがないと仕事にならないので、ebay.comにもうちょっと安いやつを注文しました。

で、FedExについても、破損状況を示す動画や写真、なかでも外箱とシュリンクラップと製品に同じ打痕があったことが決定打となったのか、一度も確認無しですんなり返金となりました。ものすごく重い製品で、8mmぐらいの太いボルトがぐんにゃり曲がっていましたので、多分相当高いところから落としたんじゃないでしょうか。

FedExさんに壊れたステンシル・プリンタの処分について確認したところ、捨ててくださいとのこと。譲渡や修理について確認したところOKとのことでした。

AliExpressの業者さんにはその旨を報告し、一件落着。

と思ったら（笑）、前記ebay.comの業者が発送すらしていないことが判明ｗ

相談してみたところ、前記AliExpressの業者さんが15000円ほどで修理部品を送ってくれることになり、直して使うことに。ただ機械経験のないソフト屋風情に破損部分の解体は本当に難物で、ハンマー1本と半日を潰して、なんとか復旧できました。鋼鉄製の土台も微妙に曲がっているので広い面積の基板だと精度が落ちるんですが…私が使う程度ならまぁOK 。

なお「新しいのを買ったほうが安かったんじゃない？」という指摘を禁止します。

■リフロー炉試用■

この時点ではステンシル・プリンターが手元になかったので、手スキージングで試してみました。共晶ハンダを使って温度220度。110Vの機器を100Vで使っているせいか、昇温が遅いのですが、きれいに仕上がりました。

■ステンシルプリンタ試用■

ということで、ステンシルプリンターの試用です。

このあと1時間かかろうとは…。

組み立てと、細かいパーツの役割の理解、基板を取り付けて調整が終わるまでに90分かかりました。ステンシルフレームの取り付けまではわりと見た通り大きな部品を組みててていけば良いのですが、基板を正しい位置に固定する機構に関しては理解するのに時間がかかりました。実作業してて写真がないのですが、

1. L字型の金具の横にあるネジをアーレンキーで緩めてピンを基板のネジ穴にあわせて交換する。3mm、2.5mm、など4種類のピンが付属しています。
2. ピンが金具から基板の厚さより少し短い程度、飛び出すように金具の底の部分のネジをアーレンキーで回して、金具横のネジで固定する。
3. フレームをプリンターに取り付けて高さを調節する。ネジたくさん。ここできちんと水平かつ同じ高さに合わせておかないと密着精度がでません。
4. 金具を基盤に固定する。その際、基盤のすべての穴にネジが切られているわけではなく、ステンシルの位置と合わせる必要があるので、なかなか面倒くさいです。ステンシルの比較的大きめな穴から基板の特徴的なパターンが見えるように合わせたら金具を基盤に固定し、あとはX-Yステージ調節ノブを回してあわせるのが良いと思いますが…いやー苦労しました。
5. 最後に基盤の下にある固定ネジでステージが動かないようにする

位置を合わせたら、あとはスキージングです。フレーム付きのステンシルを使うのは始めてですが、「あろえ師匠」が書いておられた通り、基板とステンシルに余計な力をかけなくても密着するので、ずれることや塗ったステンシルが抜けることを気にしないでスキージングできます。実際、少し粘度の高くなったペーストを使ったのですが、VSONや0.5mmピッチコネクタ周辺でも抜けはゼロでした。

おうちでやるはんだペースト印刷

箱から出して組み立てて〜また箱にしまうのに軽く2時間かかりましたｗ　まぁ慣れれば30分ぐらいで済むでしょうけど、出しっぱなしにできる作業場がほしいです。試作についてはこれまで通りフレーム無しのステンシルをテープで貼ってスキージングし、生産のときにはステンシルプリンターを使うという運用になりますわ…。

■フレーム付きステンシル＋ステンシルプリンタ＋リフロー炉■

これまでシリンジでクリームハンダを塗ってVSONを使うと不良率が1割程度あり、フレーム無しステンシルでのスキージングでもパターン抜けが必ず1箇所は発生していました。

写真とってからL1忘れに気づきましたorz

でも、今回パターン抜け、ハンダブリッジ、いずれもゼロでした。いやー…ウデが悪い分は道具に金かけないといかんですね…。

という当たり前の結論ですみません。

リフロー炉導入

いい仕上がりです。

■購入まで■

私淑する先輩がリフロー炉とステンシルプリンターは必需品とおっしゃったので、Aliexpressを物色。すると、定番リフロー炉T962の後継機種としてLY-962Aというのが出ていました。T962は赤外線加熱のみでしたが、LY-962Aは赤外線＋熱風式。これまで私が使っていたホットプレートは手軽ですが均一に加熱されないのが悩みのタネでしたので、即購入しました。送料込みで$328.21です。

ステンシルプリンターは、ピンで基板の位置を自在に変えられるちょっと良いやつを買いました。送料込$421.98。

どちらも発注日は11月12日です。

■ちょっと紆余曲折■

ステンシルプリンターは11月21日に届きました。

でかい

サラリーマン業が忙しくて開封したのは28日なのですが…見事に破損していました。かなり重い機械なのですが、高いところから落としたようで、箱の一辺が潰れ、その中にある調節つまみがひん曲がり、アルミ製の分厚い定盤も曲がっていました。

Aliexpressに連絡を取ったのですが、業者は「配送業者FedExに連絡しろ」とのこと。で、FedExに連絡を入れたところ、折返しメールでクレームを出してくれと言われて、担当者と何度かやりとりをして提出しました。返金されるかどうかは7-10日ほどで通知されるそうです。どうなることやら…。

【追記】FedExに画像などを送ってクレームを入れたところ、運送中の破損だと認定され全額損害賠償されることになりました。クレームを入れてから10日で決裁されたと連絡があり、その1週間ほど後に入金されました。AliExpressへのdisputeは、一度却下されたのですが、破損状況を説明する怒りの動画を送って再審査を求めたところ、再度裁定の判断になり、業者側で対応を検討するステータスになりました。業者からは、「こうすれば治る」という説明は来るのですが、破損した部品を交換するとお金がかかるからFedExと交渉してくれ、の一点張りでした。結果的にFedExが認めたから良かったものの…。【追記終わり】

リフロー炉は11月23日に届きました。特に問題はないです。

でかい^2

■テスト運転■

こっちもでかくて重いです。作業場所がないので、とりあえずキャンプ用テーブルを引っ張り出して、その上で動作テストをしました。

スイッチのパネルが割れているというような些細なことはどうでもいいのです。

リフロー炉のテストです。110V仕様を100Vで使っているせいか150度から上の昇温が0.5度/秒って感じでとても遅い。220度まで2分ちょい。冷却も遅いので、150度以上に5分程度とどまってしまっています。

T962はそのままではまともに動かないので制御プログラムを入れ替えて使っている方が多いとのことですが、これは少しオーバーシュートしますが一応制御はまともに動いており、特に改造しなくても使えそうです。

遅大きな基板で試してみても端から端までのフラックスの流れ方が均一なので、ホットプレートで一部240度、反対側はまだ溶けてない…なんていうのより遥かに品質は良いはず。

■実践：ステンシルでスキージング■

前記の通りステンシルプリンタが破損していたので、手動でスキージングしました。

カッティングマットの裏側に捨て基板をマスキングテープで止めてから、実基板を固定し、ステンシルの位置を合わせてマスキングテープで止めます。

スキージングには漫画喫茶の会員証を使いましたｗ　テレホンカードが良かったんですが、さすがに在庫が尽きました。一部で0.2mmほどズレましたけど、ユニクラフト製の基板はきっちりレジストが塗られているので大丈夫…と思います。

で、手で…というかピンセットで部品をマウントしました。ほとんどのパーツはルーペをみながら、0.4mmピッチコネクタだけはUSB顕微鏡を見ながらマウントしました。

■リフローとその結果■

付属の排気ダクトを装置裏の排気口につないで換気扇の下まで伸ばし、リフロー炉に基板を入れて、プロファイル1を選択してリフロー開始（予熱100度1分、プリヒート160度30秒、リフロー220度5秒、ホールド5秒（温度不明）、冷却）。室温から約10分で冷却まで終わります。

当たり前ですが、ホットプレートで手動で温度管理するよりも圧倒的に楽。

結果はトップの写真です。0.4mmピッチコネクタの下で3箇所ブリッジがありました。しかし、それ以外の箇所には完璧でハンダゴテでの補整は必要なしでした。表面実装のDCジャックは熱量が足りなくてハンダ不良になることもあるのですが、完璧でした。

いやー…やっぱり道具にはお金かけないとダメですね…。

■今後■

課題として前記の通り昇温が遅いので自宅量産を始める前に100->110Vの変圧器入れようと思います。1600Wぐらいの変圧器、適当な中古品が見つかれば良いのですが…デカイし重いし大変。【追記】溶接機なんかに使う15% / 25% up切り替えスイッチのついた2KVAのやつを購入しました（スター電器製造(SUZUKID)昇圧専用 ポータブル変圧器 トランスターハイアップ SHU-20D）。怖くて25%にはできませんが、15% upの115Vなら定格内、試してみたところ0.5度/秒ぐらいだった最後の昇温が1度/秒程度までスピードアップしました。新品で思ったよりも安かったし。よかったよかった。【追記終わり】

あとはステンシルプリンターの返金処理…。結果は後日ご報告します。【追記】輸送中の破損ということでFedExから返金されました【追記終わり】

Elecrow PCB : ステンシルも注文してみた

梱包はこんな感じ。MDF板でしっかり挟んで保護されてます。MDFにはカット穴が沢山あいていて、明らかに再利用なのですが裏表2枚ずつ重ねてあるので、素通しの穴はありません。これは良いリサイクル。

中身はコレ。テープで保護されています。このテープの糊は養生テープぐらいの強さで、細かいパターンの場合無造作に剥がすとパターンが変形しちゃいそうな気が。剥がす時はくれぐれも慎重に。

ということで、スキージングの準備をします。同じ厚さの基板で枠を作って養生テープで固定し、

基板を仮止めした状態で位置を合わせてステンシルもテープで止めます。

で、テレフォンカード（死語）でスキージング。一発で塗れなくて何度か塗った結果、どうもはみ出し気味。うーん、全部のパターンを塗ることに固執するよりも、塗り残しは注射器で補正するぐらいの気持ちの方が良いかもしれません。

しかし気にしないでリフロー。一箇所ブリッジしましたが、まぁこれは塗り方が悪かったということで。

ステンシルは15x15cm以下で$16です。注射器と比較すると、準備と後片付けがちょっと大変です。計測したわけじゃないですが、私が作る程度の基板1枚や2枚なら注射器の方が早いんじゃないかと思います。あと、適切なハンダペーストを出すのが難しいので、どうしても塗り残してしまって、ものすごく「MOTTAINAI」感があります（笑）。

まぁハンダペーストは期限切れで廃棄する方が多いので、それを考えればこうやってスキージングで使うぐらいでちょうどいいのかもしれませんけども。