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「電子工作:カーボン抵抗器を取り付ける」についてご紹介|「電子工作/修理/メンテナンス」

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「電子工作:カーボン抵抗器を取り付ける」についてご紹介

ご訪問ありがとうございます。

今回は、「カーボン抵抗器を取り付ける」についてご紹介します。

「カーボン抵抗器を取り付ける」について

電子回路の試作では、必ずといってよいほど、4分の1ワット用カーボン抵抗器を手にします。ここでは、1本の抵抗器について、リード線の折り曲げからハンダ付けまでの手順を見ていきましょう。

【1】基板と抵抗器を押さえる

カーボン抵抗器を曲げる(手動|ラジオペンチ)でコの字形に曲げたカーボン抵抗器を、ICパターンのユニバーサル基板(サンハヤト(株)のICB-96GU、または同等品)に差し込みます。

「電子工作:カーボン抵抗器を曲げる」についてご紹介|「電子工作/修理/メンテナンス」
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「電子工作:ラジオペンチでカーボン抵抗器を曲げる」についてご紹介|「電子工作/修理/メンテナンス」
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基板と抵抗器を押さえる

基板と抵抗器を押さえる

・左手の中指と親指で基板をはさみ、人差し指で抵抗器の本体が浮かないよう圧力を加えています。
・人差し指で押し付けるのは、カーボン抵抗器の本体だけです。リード線に触れるのは避けられませんが、力を加えると簡単に変形してしまいます。

「ICパターンの利用法」について

ICパターンは、確かに2.54mmピッチのICを実装するのに好都合です。一方、このようなICパターンで抵抗器を取り付けるときは、グラウンドラインと電源ラインをまたぐように取り付けるのが一般的です。

トランジスタ回路の基礎を思い出してみましょう。エミッタフォロワーや共通エミッタなど、抵抗器の多くはグラウンドか、電源に接続されているはずです。

その他ユニバーサル基板の種類によっては、抵抗器とグラウンドライン、または抵抗器と電源ラインを直結することもできます。

部品面から見たICパターン例

基板と抵抗器を押さえる

グラウンドラインと電源ラインに区別して使います。
【注意】片面基板の銅箔パターンが透けて見えている様子を描いたものですので、部品面に銅箔はありません。

【2】リード線を折り曲げる

左手で、基板全体をしっかりと固定します。右手の人差し指を基板の部品面に、また親指は、飛び出している抵抗器のリード線の根元に当て、ハンダ面(ランドのあるパターン面)に接するまで直角に曲げます。

このとき、強く押し付けた方がきれいに仕上がります。実際には、リード線が指に食い込んで痛くなるため、無理をする必要はありません。また、指の皮膚から出る汗などで、基板の表面を汚してしまいますので、別ページ(複数の部品を効率よく付ける)では、より効率的な方法を紹介しています。

リード線を折り曲げる

リード線を折り曲げる リード線を折り曲げる

折り曲げたあと、双方のリード線をニッパで切断しますので、作業性を考慮して、互いに離れる方向へ曲げます。

【3】ニッパを握る

カーボン抵抗器のリード線を切る前に、ニッパの握り方を確認しておきましょう。ここで用意するニッパーは、軟らかい銅線を切断するための精密なものです。たとえば、工具メーカーのホーザン(株)で「ミニチュアニッパー」と呼んでいるものが該当します。

初めから電子部品などの銅線に特化した刃を使用していますので、このニッパーで鉄線や太い電線を切断することはオススメしません。

ニッパを握る

ニッパを握る

ホーザン(株)のN-32、N-31などが適しています。

【4】ニッパを基板に当てる

ユニバーサル基板にニッパを当てるときは、部品のリード線と刃の位置がはっきりと見えることが重要です。

ニッパを基板に当てる

ニッパを基板に当てる

【5】リード線を切断する

折り曲げたあとのリード線は、基板の表面に密着することが理想ですが、実際には弾力性があるので浮き上がってしまいます。

左手は、親指でリード線を押し付け、残りの指で抵抗器本体と基板を支えます。右手は、ニッパーでリード線を正確に狙うことだけに専念します。

リード線を切断する

リード線を切断する リード線を切断する

・ニッパの先が、ランドの端(円弧の部分)と一致する位置で、リード線をはさみます。
・また、ニッパの刃の先端が基板表面に当たっていることを確認してから、しっかりと切断してください。

【6】ランドとリード線を加熱する(図2.43)

切断が終わるとハンダ付け作業です。ここでは、ハンダゴテを当てるときの注意点をご紹介します。

ランドとリード線を加熱する(コテ先と母材の位置関係)

ランドとリード線を加熱する(コテ先と母材の位置関係)

ランドとリード線をハンダ付けするので、コテ先が両方に触れるように角度を調整します。
加熱で重要なこと

加熱で重要なことは、ハンダ付けされる複数の導体が同時に加熱されなくてはならないという点です。

・片方だけ高温になっても、ハンダはすき間に流れてくれません。
・また、ここで使用している基板は、片面・ハンダメッキですので、ハンダ付け性は優れていますが、熱の伝わるスピードが、両面スルーホール基板とは異なります。部品の載っていないランドに比べて、このランドではカーボン抵抗器と面積の広い片面のランドがありますので、少し長め(3〜4秒)に加熱するのがよいでしょう。

加熱時間をコントロールする

同じ道具と部品を使っていても、加熱時間を微妙にコントロールすることができます。コテ先が円錐形の場合、垂直よりも水平に近い方が、コテ先とリード線との接触面積が増すため、加熱時間が短くなります。

ハンダ付け経験の浅いうちは、わかりにくいかもしれませんが、次の7で述べるように、「よく観察する」ことを繰り返すうちに、自然に加熱のタイミングが身に付いてくるものです。

コテ先の当て方と加熱時間(長い短い)

コテ先の当て方と加熱時間(長い短い)

【7】ハンダを溶かして観察する

この場合、ランドだけのハンダ付けとは違って、溶かすハンダ量を決めるのは容易ではありません。たとえば、次の要素が大きいほどハンダ量が増えることになります。

・リード線の太さ
・リード線の切断寸法
・ランドの面積
・ランドとリード線のすき間

特に、ここまでの作業のばらつきによって、リード線の切断寸法と、すき間が変わってきます。「部品の取り付けとハンダ付けは別の作業」ではないのです。リード線を基板の穴に入れるときに、すでにハンダ付けの良し悪しが決まりつつあるということを念頭におくことが重要です。

ルーペで観察

ハンダ付けが終わったときの様子をルーペで観察してみました。リード線とランドの間にすき間なくハンダが流れ、リード線の形(切断箇所付近)がはっきりとわかるようであればOKです。

・写真用のルーペは、焦点距離に合わせてケースが作られているため、時間をかけて基板を観察するのに適します。

・写真用のルーペは、焦点距離に合わせてケースが作られているため、時間をかけて基板を観察するのに適します。

プリント基板を使った大量生産とは異なり、ユニバーサル基板で試作するときは、リード線に何度も圧力や熱が加わります。この下図では、ハンダが多いように思われるかもしれませんが、すべての配線が終わるまでの衝撃に耐えるためには、ハンダによる機械的な補強も重要な要素です。

プリント基板を使った大量生産とは異なり、ユニバーサル基板で試作するときは、リード線に何度も圧力や熱が加わります。この下図では、ハンダが多いように思われるかもしれませんが、すべての配線が終わるまでの衝撃に耐えるためには、ハンダによる機械的な補強も重要な要素です。

・リード線の切断部分がはっきりと見えなくてはなりません。これがハンダ付け不良ではないという証拠の1つになります。
・フラックスがハンダ付け部分全体をコーティングするため、これがランドの外に出ることがあります。

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