ナヒテック大容量SDRAM+USB付きFPGAボード NP1003

１．作業前準備

２．FPGAの半田付け

３．その他IC半田付け

４．チップ部品の半田付け

５．完成へ

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１．作業前の準備

明るいところで作業しましょう。太陽光が最適です。
細かい部品が多いので、コンタクトレンズの人は、裸眼の方が楽に作業できます。
袋を開けたら、まず部品の数を確認してください。
次の工具・道具が組み立てには必要になります。
- 半田ごて
- 半田吸い取り線
- ニッパ
- ピンセット
- 導通チェッカ(テスタ)
- 虫眼鏡、ルーペなど
- ヤニクリーナー(もしくは無水エタノール、メタノールなど)
- 綿棒

２．FPGAの半田付け

　最初にFPGAをはんだ付けします。FPGAはピンが0.5mm幅でたいへん細かいので、半田付けにはある程度の習熟が必要です。
　ここでは、FPGAを比較的簡単に半田付けする方法を紹介します。

２．１　乗せる

　FPGAを取り出したら、ICのピンとプリント基板のパターンが正確に重なるように、ピンセットを使って基板の上に乗せます。
　このとき、部品の向きに気をつけてください。XILINXのロゴの向きと１番ピンの場所は違いますので、注意が必要です。NP1003は、XILINXのロゴがもっとも格好良く見えるように１番ピンの位置が調整されているから安心です。
　部品を載せたら、四隅が正しくあっているか、ICのピンがプリント基板のパターン上に正確に合っているか、再度確認してください。

２．２　仮半田付け

　FPGAのはんだ付けを本格的に行う前に、仮止めします。

　慣れてくればいきなり本止めもできますが、半田付け中にICがずれて動いてしまうとせっかく四隅を正確に合わせのが無駄になってしまいますし、最悪ショートしてしまいます。

　プリント基板のパターンにはもともと薄く半田(or 亜鉛 or 鉛)でめっきがされていますので、半田ごてを当てて、ちょっと力を加えながら加熱すると、部品は軽く基板にくっつきます。この現象を用いて仮止めします。　最低２つの隅を仮止めしましょう。

対角側を仮止め

　これを対角線側の隅にも行います。これで軽く固定されました。
　ICの足が基板のパターンとずれていないか再度目視でよく確認します。ルーペなどを使って部品の足と基板のパターンがずれていないか念入りに確認してください。もし、ずれたまま作業を進めると、ショートする原因になります。

　この状態では仮止めなので、加熱しながらちょっと指で力を加えればFPGAは簡単に外れてしまいます。少しでもピンと基板がずれていたなら、FPGAをはずして、乗せるところからやり直してください。

２．３　べったり半田付け

　次に、ICの足に半田をべったりと盛ります。すべてのピンをブリッジするように満遍なく盛ります。

　ICのピンを一本一本半田付けすると結構たいへんですが、全部の足を一気にくっつけてしまうのは簡単です。ちなみに２．２で仮止めした隅から半田を盛るとずれてしまいますので、仮止めしなかったところを最初に半田付けします。

２．４　吸い取り

　そしたら、半田吸い取り線を当てて、余分な半田を吸い取ってください。
　半田吸い取り線は、真上から当てて、横向きの力を加えないのがコツです。力を加えて動かすと、ICのピンが曲がってしまいます。
　このようにして、余分な半田を全部吸い取りますが、吸い取りすぎると弱くなりますし、導通も失われれてしまいかねないので、あまりムキになって吸い取らなくてもいいです。隣のピンとのブリッジが解消されれば良しとします。
吸い取った後のピン

　なお、細かいブリッジは、こてを当てるとすっと吸収されます。半田には強い表面張力があるのです。

２．５　導通チェック

　余分な半田を全部すいとったら、導通チェックを行います。チェックする目的は、3.3VとGND、5VとGND、2.5VとGND間がショートしていないかを確かめるためです。
　FPGAのピンは、電源とGNDが隣り合っていることが多く、ショートした状態で電源を投入すると致命的です。そこで最低限電源がショートしていないことを確認しましょう。
　右の写真を見ながら、横一列に並んだGNDのどこかにテスタの-棒を当て、3.3Vと5Vの所に順に+棒を当てて、チェックしてください。

2.5Vの導通チェック

　次に、基板を裏返して、U1(5端子レギューレータ)の1番ピンと3番ピンにテスタを当てて2.5VとGNDがショートしていないことを確認します。右の写真を参考にしてください。

２．６　洗浄

　導通チェックが済んだらFPGAの半田付けは終了です。でも、ちょっと基板が汚くありませんか？

　それもそのはず。半田吸い取り線は、半田の流動性をよくするためフラックスがいっぱい染み込んでいますから、吸い取った後にはギトギトになってしまいます。

半田ヤニ洗浄剤と綿棒

　そこで、半田ヤニ洗浄剤の登場です。ただし、スプレーの缶に書かれているとおり、「洗い流す」という使用法どおりにやると、洗浄剤をいっぱい使う上、ICのピンとピンの間に溶けたヤニが入り込むためあまり綺麗になりません。洗浄剤をいっぱい使う割には綺麗にならず、洗浄剤が乾いたあとに溶けていたフラックスがパリパリに乾いて残って粉を吹いたようになってしまいます。
　その上、周りが汚れるから机の上ではできないし、洗面所や外でやるのも面倒です。
　そこで登場するのが綿棒。綿棒の先に、ちょっとだけスプレーして、洗浄液を染み込ませ、フラックスの汚れをゴシゴシと拭きとります。

汚れが取れた

　この方法だと、ほんのわずかな量の洗浄液で驚くほど綺麗にヤニが拭き取れます。もし、ヤニクリーナを持っていなければ、エタノールなどでも代用できます。ただし、エタノールでは洗浄力が落ちるため、時間はかかります。メタノールでも大丈夫かもしれませんが、人体によくありません。
　四塩化炭素や、フロンをつかうとすごく綺麗になると聞いたことがありますが、オゾン層を破壊するのでやめましょう。なお、四塩化炭素は人体に有害です。

　クリーナーで拭き取ったら、右の写真のように綺麗になりました。汚れは綿棒に移りました。