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activities:products:pcb_spacer

ユニバーサル基板スペーサーの作成

経緯

人感センサーのモジュールを作ろうと、小さなユニバーサル基板(両面、FR4)の詰め合わせを買いました。ところが、四隅のスペーサー用の穴がφ2mmで、手持ちのφ3mmスペーサーは使えません。φ2mmのスペーサーを買うか、もしくは穴を大きくする手もありますが、穴の周りの余白があまりなく基板が折れてしまいそうです。
そこで3Dプリントでスペーサーを、ネジ止めなしで両面テープでケース内に固定できるものを作りました。取り付けがしやすくケース加工も要らず、再利用も簡単で便利です。

コンセプト

  • テープ貼り付け式の基板スペーサーは市販品もありますが、今回は取り付け穴ごとではなく、基板単位で一体型のスペーサーにして強度を確保し、両面テープの貼り付け部分を広くします。
  • ユニバーサル基板で大きさが共通なので、種類ごとに1つのモデルを作っておけば、何度も使いまわしできます。
  • 基盤の種類に合わせてバリエーションを作りやすい設計の仕方を検討します。
  • 作っていて気が付きましたが、ケース組み込み用のスペーサー用途だけでなく、足を長くしたもの、基板を裏返してはんだ付けする際のホルダーとしても使えて便利です。


設計

  • スペーサーのスケッチ 基板のスケッチFusion360のスケッチを、基板そのもののスケッチ、スペーサーのスケッチと分けて作成します。
    基板の穴や銅箔の位置を見比べながらスペーサーの各部の形と寸法を決めていきます。
  • モデルごとに別のコンポーネントで作成 各部分ごとに押し出しスケッチから押し出しで底板と四隅の柱、基板に差すピンを別々のボディで作成。
  • 最終的なモデル(ボディ)は、ボディの結合で新規コンポーネント内に作成します。ルートに置いてある結合前の各ボディ部品はモデルを何種類も作る際に使い回すので、保持しておきます。
  • 個別のモデルで独特な内容は、それぞれのコンポーネント内でスケッチ作成や押し出し等を行って反映させ、3Dプリントに使うモデルを完成させます。今回のものは、センサー部品の取り付け位置の関係で、干渉しそうな底板の一部に切り欠き部分を設けました。
  • バリエーションをつくる場合は、ルートにあるボディ部品に必要な修正を加えたり(フィーチャ編集)、新たな部品を追加したりして、組み合わせて結合し、バリエーションのモデルを新規コンポーネント内に作成していきます。
  • 共通に使う部品はルートで作成して、それらを使って3Dプリントする個別のモデルを専用のコンポーネント内に作っていく作業イメージです。個別の場合にだけ必要な内容をそのコンポーネント内で加工します。
  • 底板の縁に、四隅以外は大きく面取りを行って、後で外す際の引っ掛かりを作っておきます。内側に開けた円の穴も同様です。
  • ケース組み込み時に困ることがないように、基板サイズの外形からはみ出す部分が無いようにしています。

はんだ付け作業用モデルケース組み込み用モデル 縁は面取りします






3Dプリント

  • 少し糸引きがあります 特に問題ありませんPLA+でプリントしました。
  • 四隅に4本の柱が立つ形(特に柱を高くしたタイプ)の場合、糸引きやひげのようなものが付きがちですが、モデルの形自体はきちんと出ています。しょせん治具なので、寸法通りの形ができていれば問題ありません。
  • ちょっと心配だった、基板の穴に差すピンの部分も無理なく抜き差しできました。


装着

  • 部品の干渉なしではんだ付けできます 基板をはめてみました。手配線しても十分な隙間です実際に基板を装着してケースに組み込みました。問題ありません。
  • 基板を装着したら、四隅で突き出したピンの頭をはんだごての熱で軽く潰せば、固定されます。
  • 裏面に両面テープを貼る際は、長辺方向に10mm幅のテープが2本貼れるようにしています。基板も小さいので、テープはもっと小さくても十分です。
  • 不要になって外したい時は、爪やマイナスドライバーの先などを底面の縁から差し入れて少しずつ力を入れて剥がせばきれいに取れると思います。


コメント

  • 今回は30×70mmの基板用に、ケース組み込み用とはんだ付け治具用の2種類を作りました(はんだ付け治具用は後から作ってみたので実際には使っていませんが)。
  • 4種類で回路の規模で使い分けできます購入した基板のセットも色々なサイズ(スルーホール仕様の両面基板4種類×5枚)が入っているので、各種サイズに合わせてスペーサーベースのモデルを追加する予定です。底板の寸法以外は同じでよいので、バリエーションも簡単に作れます。
  • この方式でφ3mm用も作っても良さそうですが、基板が大きくなるとプリント時間が長くなってしまうので、小さい基板にこそ向いていると思います。特殊な形のケースや、穴あけ出来ないケース等に基板を組み込む際に使い道がありそうです。
  • このあと基板に部品を取り付けて配線していきましたが、ここで作っていた基板のスケッチモデルが配線図の検討とチェックのために利用できて一石二鳥でした。この話は別のところで。


activities/products/pcb_spacer.txt · 最終更新: 2022/05/13 10:19 by Staff_Ujiie