【ワレコオーディオ】PCBWAY基板(ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ)に抵抗を半田付けした

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写真 バッグの中身は秋葉原で買った電子部品?今日は半田付けをするぞ。

さて、中国深圳のPCBWAYさんに発注して一週間と言う早さで自宅まで届いた「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)」用の専用基板であるが、基板に付いては前回記事で紹介した。

【ワレコオーディオ】ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)専用基板がPCBWAYから一週間で届いた
写真 八百屋で新鮮な野菜を買って帰って晩飯。そのあと半田付けでぺるけ式アンプを作る予定か? 現在ワテはぺるけさん設計のヘッドホンアンプを自作している。 第一回目の記事では、そのヘッドホンアンプに使う専用基板を設計してPCBWayさん...

このプリント基板を使ってアンプの製作を開始した。

まずは抵抗などを半田付けしたので、その作業過程を備忘録として記事にしておく。

結論としてはやはり専用基板は半田付けがサクサクと進むので、お勧めだ。

あと、ホワイトレジストはプリアンプには中々よく似合っているので正解だった。

では、本題に入ろう。

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ワテの半田付け作業手順の紹介

ワテの場合、以前はユニバーサル基板に手配線をする方式で電子工作をしていたのだが、最近ではKiCadで設計した専用基板を使う手法が多い。

その理由は、ぺるけさん設計の回路はユニバーサル基板に手配線を行う方式で作られているが、視力が衰えて来たワテは配線を間違えやすいのでユニバーサル基板方式はなるべくやりたくないのだ。

まあ要するに根性無しと言う事だw

下写真に2018年7月頃に自作した「ぺるけ式FET式平衡型差動プリアンプVersion2」の例を示す。

写真 2018年7月頃作成した「ぺるけ式FET式平衡型差動プリアンプVersion2」部品面

このアンプは現在ワテのPCオーディオシステムのプリアンプとして、日常的に利用している。

ノイズも一切無く、素直で癖のない静寂感のあるピュアな音が出るのだ。

写真 2018年7月頃作成した「ぺるけ式FET式平衡型差動プリアンプVersion2」半田面

上写真に示すように、タカスユニバーサル基板に銅単線を使って配線するぺるけ式は、かなり細かい作業なのだ。

それに代わる方法として、ワテはKiCadで専用基板設計して海外基板メーカーに製造依頼する方式でやるようにしたのだ。

プリント基板ホルダーが便利

そんなワテが使っているのが、下写真に示すプリント基板ホルダーだ。プリント基板固定スタンドと言っても良いだろう。

写真 ワテが使っているプリント基板ホルダー

その基板ホルダーに先日完成したPCBWAY製の白色レジスト基板を固定している。

YouTube動画でこの基板ホルダーの使い方が解説されている。

Aven Adjustable Circuit Board Holder

ワテが使っているのはAvenと言うアメリカの会社の製品だ。

Digital Microscopes, Video Inspection Systems | Aven Tools
Since 1983, Aven Tools has been a leading provider of premium equipment for precision inspection and assembly. Learn more at aventools.com!

Avenさんは各種のツールを販売している総合ツールメーカーだ。

日本で言うとHOZAN(ホーザン株式会社)さんとか株式会社エンジニアさんみたいな会社なのかな?

最近では↴のようによく似た類似品も出ている。

Avenの製品にソックリというか全く同じに見えるのだが、OEMなのかな?

 

なお、プリント基板ホルダーは、以下のようなフレキシブルなアームで固定する方式もある。

ワテのお勧めはやはりワテが使っているタイプの基板ホルダーだ。

以下では、半田付け作業を通してその辺りの理由も説明したい。

抵抗は半田付け前に必ず抵抗値をテスターで計測する

ワテの場合は、抵抗は半田付けする前に必ず値をテスターで計測している。

写真 3.3KΩ金属皮膜抵抗を半田付けする準備

上写真のようなリード線型抵抗をテスターで計測するためには、赤黒のテスター棒をリード線に当てる必要があるが、ツルっと滑って測り辛い。

かと言って、下写真のようなクリップを抵抗のリード線に引っ掛けてテスター計測するのは面倒だし(なお、これらのクリップは一セットは持っておくと何かと便利)。

 

そこでワテは、下写真のテスター計測ステーションを自作して使っている。

写真 ネオジュウム磁石を利用したワテ自作のテスター計測便利ステーション

この計測ステーションの製作記事はこちら↴

このテスター計測便利ステーションを使う時には、電極ネオジュウム磁石の上にリード型抵抗やコンデンサを載せるだけで良いので、テスター棒がツルっと滑ってイライラする問題も起こらない。

多数の抵抗器の抵抗値を測定する場合も、次から次へと抵抗の値を測れるので物凄く作業効率が良いのだ。

で、3.3KΩの抵抗を測定したら、3.3025KΩと計測された。誤差1パーセントの抵抗なので妥当な値だ。

写真 液晶ディスプレイが埃っぽいワテのデジタルテスター

ちょっと埃っぽいので掃除せなあかんがなw

抵抗の足を曲げる工夫

ぺるけさん設計のオーディオ機器の場合、タカスのユニバーサル基板に高密度にパーツが実装されている。
リード線形抵抗器は縦に取り付ける場合が多いので、ワテは下写真のように精密ドライバーの丸い軸を利用してリード線を曲げている。

写真 精密ドライバーの丸軸を利用してリード線型抵抗器のリード線を丸める

その抵抗を下写真のように専用基板に差し込む。

写真 PCBWayさんで作った両面スルーホール専用基板にパーツを挿し込む

ワテが使っている基板ホルダーは下写真のように基板を取り付けた状態でクルッと回転させられる。

写真 Avenのプリント基板ホルダーは基板を取り付けた状態で表も裏も自由に回転出来る

下写真のように真横から見て抵抗器の高さが均一になるように、リード線の差し込み深さを調整しておくと良い。

写真 自由に回転して裏も表も見易いので、抵抗器の高さを揃える作業もやり易い

あとは半田付けをすれば良いのだ(下写真)。PCBWayの両面スルーホール基板は、標準では有鉛はんだメッキ処理がされている。その見た目は光沢があり綺麗な仕上がりだ。半田の乗りも良くて作業がサクサクと進む。

写真 Avenのプリント基板ホルダーを使って半田付けしている様子

もし基板を裏返した時に抵抗器が脱落する場合には、マスキングテープや養生テープで抵抗器を軽く固定しておくと良い。

なお、タカスユニバーサル基板の場合はドリル孔径が1ミリなのでΦ0.6ミリのリード線型抵抗器は抜け落ち易い。なのでマスキングテープ固定は必須だ。

一方、ワテ自作の専用基板はドリル孔径をΦ0.8ミリにしているので、Φ0.6ミリのリード線型抵抗器はテープで固定しなくても摩擦で動かない場合が多いので作業がやり易い。

もし部品取り付け場所が分からない場合にはKiCadのハイライト表示機能を使う

さて、プリント基板のレイアウトを自分で設計したにも係わらず数日経つと、どの抵抗をどの位置に取り付けたら良いのか忘れてしまう。

そんな時には、KiCadを使うと作業がやり易い。

つまり、下図に示すKiCadの回路図エディタ(Eeschema)で回路図を表示しておいて、該当の抵抗器をクリックする。

 

図 抵抗器R207の取り付け位置が分からなくなったので回路図上でクリック

そうすると、上図のようにこのR207抵抗器が赤くハイライトされると同時に、下写真に示すようにレイアウトエディタ(Pcbnew)上で、そのR207抵抗器がハイライト表示される。

図 回路図エディタ(Eeschema)に連動してレイアウトエディタ(Pcbnew)上のパーツがハイライトされる

そうすると、上図のようにレイアウトエディタ内で目的の抵抗器R207がハイライト表示されるので、取り付け位置が分かるのだ。

この手の機能は市販のEDAソフトなら標準で持っている機能であるが、無料のKiCadにも標準で付いているので有難い。

なお、逆にレイアウトエディタでパーツや配線をクリックした場合に、回路図エディタ側のパーツや配線(ノード)が連動してハイライトされる機能も付いている。

と言う感じで、KiCadの機能を駆使しながら取り付け場所や抵抗値を間違えないように慎重に半田付け作業を進めた。

手持ちに無かった以下の抵抗値は秋月電子さんかマルツなどで購入予定だ。

110KΩ x 4
 130Ω x 2
 4.7Ω x 8
 5.6Ω x 2

電子部品を買うなら、まずは秋月で探すのが良い。安いから。

次は、マルツ、千石、共立辺りを探す。

それでもない場合にはRSコンポーネンツさんなら、大抵の物はある。

あとヤフオクも時々利用するが、あまり怪しげなパーツはオークションで買わないほうが良いだろう。

ダイオードも半田付けで取り付けた

抵抗器やダイオードを寝かせて取り付ける場合にはサンハヤトのリードベンダーを使う。

写真 定電流回路のダイオード(1S2076A)の足をx3位置で折り曲げる

例えば上写真のようにx3位置で折り曲げると2.54x3=約7.5ミリの長さになる。

そのようにして折り曲げたダイオードは下図のように2.54ミリピッチユニバーサル基板にの3穴分の長さにピッタリを挿し込めるのだ。

〇  〇  〇  〇

〇━      ━〇

 

サンハヤトのリードベンダーは電子工作に必須のツールなのだが、不思議な事にワテが知る限り他社から類似品が出ていないのだ。

こんな便利なツールなのだから、似た様なコピー商品が沢山出ていても不思議では無いのだが。

なお、リードベンダーの先端部分の突起を使えばリード型抵抗器を縦付けする場合の曲げ加工も出来るのだが、ワテは上で紹介したように精密ドライバーの丸軸を使っている。と言うのはリードベンダーの先端は四角なので、曲げ加工すると直角にカクカク折れ曲がる形状に仕上がるのだが、ワテは丸い方が好きなので。

 

抵抗を取り付ける場合は向きはどっちでも良いが、ダイオードは向きを間違えると回路が正しく動かないので慎重に取り付ける必要がある。

写真 定電流回路のダイオード(1S2076A)を向きを間違えないように慎重に半田付けした

こんな風に、基板ホルダーは部品面も半田面も自由に回転出来るので、半田付け作業が物凄くやり易いのだ。

写真 部品面を上向けた状態

上写真は部品面が上を向いているが、それを180度回転させると下写真のように半田面が上向きに出来る。

写真 半田面を上向きにして半田付けを行う

皆さんにもお勧めしたい。

Aven 17010 Adjustable Circuit Board Holder by 24-Hours

Aven 17010 Adjustable Circuit Board Holder

抵抗とダイオードを半田付けした「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)」用の専用基板

下写真のように一時間も掛からずに、八割くらいの抵抗やダイオードの半田付けが完了した。

やっぱり専用基板を使うと電子工作が楽しい。

写真 「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)」用専用基板に抵抗やダイオードを半田付けした

もしこれがユニバーサル基板に銅単線の手配線だと、上写真の基板ならワテがやると恐らく最低でも延べ20~30時間くらい掛かると思う。つまり、毎晩数時間の作業を一週間くらい続けてようやく完成。

それで動けばいいけれど、配線間違いが一箇所でも有れば当然ながら正常動作しないわけなので。

今回は白色レジスト基板を採用したのだが、ワテは白色レジスト基板を使うのは初めての経験だ。

実際に部品を取り付けてみた印象としては、見た目が真っ白でピュアな感じがするので、今回のヘッドホンアンプ(兼プリアンプ)に使って正解だった。

ワレコ・ホワイト・アンプ

このアンプを使ってワテが聴きたいのはこれだ。

通称「ホワイトアルバム」

あと、以下のレコードを持っていたと思うのだが、押し入れに仕舞い込んでいるやつを久しぶりに出してみるかな。

ただし、レコードプレーヤーを持っていない。

白色レジスト基板を使ったワテ自作「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)」はぺるけ式マニアの間で通称「ホワイトアンプ」と呼ばれようになるかも知れない。

ほんまかいなw

確か真空管アンプに似た様な名前の回路が有った気がする。ロフチン・ホワイト・アンプだったかな?

じゃあワテのアンプは「ワレコ・ホワイト・アンプ」にしておこう。

なんのこっちゃw

まとめ

当記事では、PCBWAYさんでに発注して製作した「ぺるけ式FET差動バランス型ヘッドホンアンプ15V(2017版)」用専用プリント基板にリード線型抵抗器やダイオードを半田付けする手順を紹介した。

ワテの半田付けの作業手順をまとめると以下の通り。

  1. 抵抗器の抵抗値を必ず計測する(ワテ自作の測定ステーションを使う)
  2. 精密ドライバーの丸軸でリード線を丸める、あるいはリードベンダーで折り曲げる。
  3. プリント基板ホルダーに固定した基板に抵抗器を挿し込む
  4. 横から見て抵抗器の高さを揃える
  5. 基板を裏返して抵抗器の片足を半田付けする
  6. 二本の足をニッパでカットする
  7. もう一方の足も半田付けする

こんな感じ。

以降、この手順の繰り返し。

 

まあこれはワテ流なので、皆さんがどんな風に半田付けしているのか気になるところである。

半田付けの画像をネット検索すると、信じられないくらい綺麗に仕上げている人もいる。

リード線の折り曲げ方にしても完璧に直角に曲がっていたり、半田付けの半田の量や丸い形が完璧に揃っているなど。ワテには真似できない。

PCBWAY公式サイトはこちら => https://www.pcbway.jp/

ワテお勧めの半田付け関連グッズ

ワテの実体験に基づくワテお勧めの便利商品だ。

基板固定ホルダーが便利

半田付けを上手く仕上げるコツは、基板やパーツをしっかりと固定しておいて、両手は半田付けに専念出来るようにする事だ。

サンハヤトのリードベンダーを知らない人はモグリ

電子工作には必須のアイテムと言っても過言ではない。

半田ごてのコテ先リフレッサーを使うとコテ先が新品同様になる

ワテは上のHAKKOさんのやつを使っているが、コテ先が新品同様に蘇るので感動した。もっと早く買えば良かった。

下写真はgootの類似の商品だ。

太洋電機産業株式会社(たいようでんきさんぎょう)は、広島県福山市に本社を置く、はんだごて及びはんだ付け関連製品を製造・販売する企業である。

昭和40年(1965年)に広島県福山市草戸町で電気はんだごて及び関連製品の製造販売を目的として創業。グットあるいはgoot ブランドとして認知されている。はんだごての日本国内トップメーカー。社名の由来は「グットくる」という言葉が創業当時流行していたからだと言う。

太洋電機産業 - Wikipedia

ワテの場合、何故「good」ではなくて「goot」なのか長年の謎だったのだが、wikiを見たら解決した。

じゃあ「白光」の由来が気になるw

基板のクリーニング関連

コロナウイルス騒動で一時値段が高騰した無水エタノールであるが、今は平常時の値段に戻った。

ワテの場合、この無水エタノールを豆腐の空容器に少量入れて、半田付け後の基板のフラックスを歯ブラシで洗い落としている。無水エタノールは色んな用途に使えるので一本買っておくと色々と役立つ。

でも、下写真のような専用のフラックスリムーバーを使う方がお勧めだ。特にこのサンハヤトのスプレー式フラクスクリーナーは物凄く良く落ちるらしい。

このスプレー式のフラックスクリーナーを使う上での注意事項としては、基板が冷えて結露するのだが、水滴が乾いた跡が残ると基板が汚く見えるので、クリーナーでフラックスを洗い流した直後にドライヤーで基板を乾かすと良い。

こう言う小型ヒートガンなら一つあれば基板の乾燥や熱収縮チューブの収縮にも使える。値段も安い。ワテの場合はライターの火で熱収縮チューブを炙っているのだが、時々熱すぎてチューブが溶けたり燃えたりする事がある。

あかんがな。

やっぱりヒートガンを買うべきだな。

 

と言う訳で、即席の半田付け関連グッズ紹介コーナーになってしまった。

このあとの予定としては、FETやトランジスタの選別だ。

続く

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