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【自作基板 / JLCPCB】microSDカード形状のエッジコネクタPCBの製作! [基板到着 – 動作確認]

前回のこちらの記事の続きです。

【自作基板 / JLCPCB】microSDを基板エッジで作る!エッジコネクタPCB テスト基板の製作[設計 – JLCPCBに発注]

前回、microSDカード形状のエッジコネクタPCBのテスト基板を設計し、JLCPCBへ発注しました。

PCBのエッジにゴールドフィンガーと呼ばれる金メッキ処理された導電パターンを配置し、基板そのものをmicroSDカードとして利用するという少し変わった試みですが、果たして実際にどこまで使えるのか…気になるところでした。

上記前回の記事では、フットプリントの作成や基板厚0.8mmの選定、FFCコネクタで各信号を引き出すテスト基板の構成など、設計から発注までの流れをまとめました。

実際に製造された基板が到着したので、仕上がりの確認をはじめ、microSDスロットへの挿し込み具合や接触状態、基本的な動作確認まで試していこうと思います。

外形寸法のわずかな違いや接点精度などによって結果が大きく変わる部分でもあるため、このあたりは特に気になるポイントです。

microSDカード形状のエッジコネクタPCBの製作!

JLCPCBから基板が到着

前回の記事でも触れましたが、microSDカードの図面上の厚みは0.7mmとなっているため、0.6mm厚PCBにするか、または0.8mm厚PCBにするかで少し悩みました。

最終的に、保持力や製造しやすさも考慮し、今回発注したものは0.8mm厚PCBとしています。

また、設計自体は単体基板として作成していましたが、料金差があまり無かったことから、JLCPCBによる面付けサービスを利用し、5×3枚の面付け基板として発注しています。

発注時に、接点部分の品質を重視してENIG(金メッキ)を選択し、あわせて[金端子 / カードエッジコネクタ]オプションも指定しています。

エッジコネクタ用途では、接点表面の平滑性や耐久性も重要になるため、このあたりはできるだけ条件を整えておきたいところです。

0.8mm厚PCBでENIGを選択した場合、黒レジストでは追加料金が発生し製造日数も少し延びるようですが、今回発注した基板では通常基板とほぼ変わらず、約2日ほどで製造が完了していました。
配送方法にOCS Expressを選択し、発注から9日で手元に基板が到着したことになります。

MEMO
今回、実際に動作確認まで行えたため、基板データ(ガーバーファイル)を前回の記事からダウンロードできるようにしておきました。
何かの参考になれば幸いです。

届いた基板を確認してみると、全体的に非常に綺麗に製造されており、エッジコネクタ部分の細かなパターンやシルク印刷も問題ありませんでした。

特に気になっていたエッジコネクタ部分の仕上がりも良好で、金メッキ処理された接点面も滑らかに整っておりパターンズレなどもなく、第一印象としてはかなり期待できそうな完成度です!

SDカードスロットへの挿し込み具合やフィット感は完璧でした。
違和感なくスムーズに挿し込むことができ、保持感についても通常のmicroSDカードとほとんど変わらない印象です!

あとは、0.8mm厚の基板による接点部分への当たり具合や接触圧が問題なければ、上手く機能してくれそうです。

またこれは余談になりますが、[JLCPCBによる面付け]は基本的にVカットによる面付けとなるため、発注時にエッジコネクタ部分へVカットラインが入らないよう、このような配置で面付け指定を行っていました。

実際に届いた面付け基板を確認してみると、一部にマウスバイトによるタブが追加されていました。

基板外形エッジは図面を元に正確にトレースしており、特に先端のエッジコネクタ部分はmicroSDカードスロットへ直接挿し込む重要な箇所となるため、切断面のバリや段差、寸法ズレなどによる挿し込み不良を避けたいという意図がありました。

そのため、できるだけ接点部分に影響の出にくい形で上記のように面付け指定していたのですが・・・

おそらく、0.8mm厚と薄い基板であることに加え、左右に付けたエッジレールとのVカットラインによる保持力が弱くなるため?加工時の強度確保やズレ防止を考慮して、製造側で調整してくれたのかもしれません。

想定していたように、やはりこの部分にバリがあるとカードスロットにうまく挿し込むことが出来ないため、綺麗にバリ除去を行う必要がありました。(今回の面付けでは上部の左右2ヶ所のみですが)

動作確認

今回製作したmicroSDカード形状のエッジPCBテスト基板は、SDカードの8信号ピンに加え、両サイドにGNDを配置し簡易的なシールド効果を持たせた10ピン構成とし、FFCケーブルで外部へ引き出す構成としています。(0.5mmピッチFFCコネクタを使用)

また、接続先となる受け側についても、同じく10ピン 0.5mmピッチのFFCコネクタを付けたDIP変換基板をあわせて製作しています。

この組み合わせで、通常のmicroSDカードと同様に機器側で正しく認識され、問題なく動作してくれるかが今回の大きな目的です。

まず今回のメインとなるエッジPCB本体、そしてピッチ変換基板へFFCコネクタを実装していきます。

0.5mmピッチのFFCコネクタは手はんだでも実装可能ですが、ピン数が多く端子間も狭いため、ステンシルを用いてはんだペーストを塗布し、リフローで仕上げると作業はスムーズに完了します。

今回も愛用しているミニリフロー装置MHP50を使い、サクッと取り付けました。

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FFCケーブルで両基板を接続し、市販のSDカードモジュールに接続して動作確認を行ってみました。

気になるmicroSDスロットへの挿し込み具合もかなり良好、保持感も十分でした。

そしてSDカードの認識やデータ通信についても問題なく行え、通常のmicroSDカードと同じ感覚で使用できることが確認できました。

実用上遜色なく機能して使えるこのようなエッジコネクタ部分を自作できると、例えばSDカードスロットからの延長ケーブル用途はもちろん、機器外部への配線引き出しや外部ストレージの増設、デバッグ用の信号取り出しといった用途にも活用できそうですね!

最後に!

今回、microSDカード形状のエッジコネクタPCBテスト基板を製作し、実際にSDカードスロットへの挿し込み具合や接触状態、動作確認まで行ってみました。

基板そのものをmicroSDカード端子として利用する少し変わった試みではありますが、想像していた以上に自然な挿し込み感があり、認識やデータ通信についても問題なく行えることが確認できました。

前回製作したUSB Type-CエッジPCBに続き、今回のmicroSD形状についても十分実用性があり、利用用途によっては非常に面白い選択肢になりそうです!

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このようなエッジコネクタ部分を実用レベルで自作できるようになると、延長用途や信号の引き出し、独自インターフェース化など、さまざまな応用も見えてきます。

実際にこれを活用して進めてみたいプロジェクトがひとつあり、今回しっかり動作確認ができたことで、一歩前進することも出来ました。

また今回は、FFCケーブルで信号を引き出すテスト基板として製作しましたが、0.8mm厚PCBで十分機能することが分かったので、今後はFPC(フレキシブル基板)とPCB製スティフナー(補強板)を組み合わせることで、シンプルに1枚構成のものとして作ることも出来そうです。

こちらも今後試してみようと考えています。

少しニッチな内容ではありますが、自作基板のアイデアの一つとして何かの参考になれば嬉しいです。

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