[電子工作]YAHAアンプを作った

　12Vで真空管を動かせることが特徴の、YAHAアンプを作りました。

2020/05/06 追記：続きは新Blogに書いています。http://vita-brevis.hatenablog.com/entry/2020/05/06/045822

2016/05/14 追記 : なんだか全然よく動かないので、なにか問題があるのでしょう…でもどこだか分からない。とりあえず、この作例は参考にしないほうがいい気がします…。

外観図。こんな感じ

といっても、まだ動作確認途中なので、出来ました程度です。
片chのみ動いて、しかもハムノイズ(100Hz)がかなり乗っている状況。


回路図

回路図

パターン図

パターン図

部品選びに結構苦労しました。縦向きにスイッチが動かせて、スルーホール実装できて、なおかつ耐圧がDC24V以上、電流0.5A以上のスイッチなんて全然なかった。青のLEDインジゲータも種類がなく、100k2連もDigi-Keyにはそこまでない。
5Wでセメントや巻線形ではない抵抗も少なかった。
スライドスイッチも、直流0.5A弱流せるものは少なく、気がついたらこんな大きなものを使う羽目になっていた。

DC24Vまで電圧を加えられる、低ノイズで出力電圧が可変なLDOなんてのもあまりない。PTCも、耐圧を上げるとだんだんサイズが大きくなっていき、値段も上がっていくし。コンデンサも1000μFを超えた辺りから選択肢が減っていく。

真空管ソケットに至っては、穴位置などが記載された、ちゃんとしたデータシートが付いたものを探すのに苦労した。

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[電子工作]QFNパッケージのハンダ付けについて

　QFNパッケージのハンダ付けに挑戦してみたので、感想などを書いておきます。

QFNパッケージとは

ググってください

どうして練習したの？

最近の部品は小型化が進み、TSSOPやQFPパッケージですら時代遅れとなりつつあります。新製品によくあるパッケージとして、BGA(Ball Grid Array)やQFN(Quad Flat Package)というものがあります。このうちBGAは、裏側にボールが並んでいるもので、手ハンダだと流石に付けるのが難しいです。一方QFNパッケージは、側面にパッドが並んでいるものなので、なんとか手で付けられるようです。インターネットで検索してみると、たくさんの先人の方々の例が出てくるかと思います。
　さて、電子工作をしていると、やはり新しい部品を使いたくなるものです。なんといっても、高機能ですし、性能も従来のものに比べると便利な物が多いです。特に、電源ICなどではTSSOPパッケージのものが少なく、QFNが主流になってきているような気がします。
　そんな理由から、「QFNをそろそろ使えるようにしないと」と思い、今回(Digi-Keyに部品を買う機会があったので、ついでに購入して、)練習してみることにしました。

今回使った部品

今回使った部品は、以下の表に示す3つのICです。Digi-Keyで、『なるべく安く』『(JTAGなどで)動作確認がしやすい』『QFNパッケージの』ICをいろいろ探したところ、結果的にこうなりました。

型番	製造メーカー	説明	梱包形態/ケース	値段
XC2C32A-6QFG32C	Xilinx Inc	IC CPLD 32MC 5.5NS 32QFN	32ピンVFQFN露出ボトムパッド	JPY 188
STM8S103K3U6	STMicroelectronics	MCU 8BIT 8K FLASH 32UFQFPN	32ピンUFQFN露出ボトムパッド	JPY 229
ATTINY48-MU	Atmel	IC MCU 8BIT 4KB FLASH 32QFN	32ピンVFQFN露出ボトムパッド	JPY 147

　なるべく安くといいつつも、200円程度の費用が掛かってしまったので、あまり安い練習ではないです…。

　それから、実装する基板は、aitendoの『ピッチ変換(0.5) [QFN(0.5)32P-DIP36-5x5]』です。

　利用したはんだごては、前に購入したgootのRX-802です。ハンダは0.6mmのを使ってます。

実装結果

まずは写真で。今のところまだATTiny48は実装していないのですが、その他の2つはこんな感じになりました。

XC2C32Aのハンダ付け俯瞰。5ピンを付けるのに失敗してしまいました。

XC2C32Aのハンダ付け俯瞰(その2)

STM8S103のハンダ付け俯瞰

…そうですね、XC2C32は5ピンを付けるのに失敗してしまいました。1-8ピンのある辺が、少しズレてしまったのです。最初、2ピン程度を仮止めしていたのですが、どうも位置調整に失敗してしまいました。ズラせないか試行錯誤しているうちに、5ピンのランドが熱で剥がれてしまったようです。
(幸い、5ピンはただのI/Oなので問題なかったですが…)

　逆に、STM8S103の方は、自分で言うのもなんですが、まあまあまともに出来たような気がします。半田のフィレットがなんとか確認できる、ような。

　STM8S103の様なパッケージは、『ダイシングタイプ』と言うようで、XC2C32Aのような『金型抜き打ちタイプ』に比べると、些か付けるのが難しいように見えます。しかし、実際やってみると、肉眼だとほぼ見えないような側面パッドにも、半田はちゃんと乗ってくれたようです。(さすがに側面パッド無しだと難しいでしょう…)

他に得られたこと :

• 外側リードが銅なら(STM8S103)、位置が正しく揃ってる時は、ランドに銅色が映り込むから分かりやすかったです。フィレットが形成されているかも、銅色が見えなくなったかどうかで、一応判断できる気がします。
• ハンダ付け自体は割と簡単でした。パッドが小さいので、TQFPパッケージの様に、ハンダがあまりブリッジはしませんでした。なので、コテに付いたハンダで、端から順に撫でていくようにするだけでどうにかなりました。(ただ、一度だけだと付いてないときもしばしば。)
• 逆に、ハンダ付けの確認は少し大変。小さいので、肉眼ではあまり見えませんでした。今回のように近接撮影するか、虫眼鏡などを通して見るのが良さそうです。
• 位置決めの方法ですが、3辺を確認しながらセロテープで固定→そのうち1辺をハンダ付け→セロテープを剥がして残りの1辺を確認、くらいしか思いつきませんでした…。

　さて、今回は底面パッドのハンダ付けが出来ませんでした。横を付けてからだと、底の部分にはコテは入りませんからね…。予めランドにはんだを盛ろうとしましたが、そうするとICが浮き上がってしまい、側面パッドが付けられなくなってしまいました。なので、viaを通じて、裏面からどうにかしないといけないようです。

　また、一度位置決めをして付けてしまうと、その後の調節は無理そうです。頑張ってリフローするか、クリップなどで周辺を囲い、一気に加熱などの方法が必要なようです。

けつろん

ということで、位置決めさえしっかりすれば、一応QFNパッケージも付けられなくないことが分かりました。動作確認はしてないですが…。しかし、手ハンダで付けるのが難しそうなQFNパッケージというのもあります。以下の様なものです。

• 側面パッドが無いQFNパッケージ
• 金型打ち抜きタイプのうち、ダイパッドの露出があるもの
• 小さなパッケージで、底面パッドを付けるのに十分な大きさのViaが置けないほど小さいもの

脚注

QFNについては、以下のPDF文献などが参考になりました。
Renesas, "QFN 実装マニュアル", http://documentation.renesas.com/doc/products/others/r50zz0005jj0150_pkg_qfn.pdf

　写真は全て、OLYMPUSのTG-2で撮影しました。アウトドア用に購入したのですけど、マクロも強くて、その手の用途にも重宝しています。

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