3Dプリンターで出力したK/Bプレートを使った空中配線の自作キーボードを作る(1個目)

今回は、3Dプリンター(Ender-3x)で出力したキーボードケースを使い、空中配線で自作キーボードを作りました!
空中配線での自作キーボードに興味のある方はどうぞ♪

3Dプリンターで出力したキーボードケースを使った自作キーボード(空中配線)

◎このページの内容
1 空中配線の自作キーボードに必要なもの
2 自作キーボードを作る手順【空中配線】
3
自作キーボードを作る手順【ProMicroへの配線】
4 自作キーボードを作る手順【ファームウェア】
5 キーマトリクスに関すること
6 QMKファームウェアの環境構築
7 空中配線の自作キーボードを作るのに使った工具類

※この記事内の写真はクリックすると、別ウィンドウで大きい画像を表示します。
※空中配線の自作キーボードを作るのに使った道具類は最後に載せています。

空中配線の自作キーボードに必要なもの

ブログで紹介済みのEnder-3xでキーボードケースを出力しています。
キーボードケースのデータ(Thingiverse)
これは、PLAで出しました。

キーキャップ以外はだいたい秋月電子遊舎工房で買い揃えてますが、Amazonで買えるものはリンクを置いておきます。

✓ ブレッドボード秋月電子
✓ ジャンパーワイヤー各種
事前に想像してたより長さが必要で後から買い足してつなげたりしているので、正確には分かりませんが、オス-オスとオス-メスは30本ずつくらいだと思います。
それと、写真にはありませんが1本ずつがくっついてて10ピンまとまってるジャンパー線を買って、後からつなげ直しました。そっちの方がまとまります。
✓ ProMicro遊舎工房
✓ コンスルー(スプリングピンヘッダ)2.54mm、12ピン
✓ キースイッチ(Blue Zilent v2-62g)(40個)
✓ キースイッチ用ソケット(MX用40個、Kailh Choc ロープロファイル用2個)
✓ Kailhロープロファイルスイッチ(4個)
✓ 記号のみのキーキャップ(monolegends)
pimpmykeyboard.comページで「mono legends」で探すと他にも記号だけのキーキャップがあります。
✓ 矢印などのその他キーキャップ(DSA “Beyond”)
✓ ダイオード(1N4148)秋月電子
✓ ポリウレタン銅線

キー配列のテスト用に使ったもの
大きいブレッドボード
タクトスイッチ

自作キーボードを作る手順【空中配線】

自作キーボードの作業手順を解説します。
まずは、空中配線のところから。

① キーボードケースを3Dプリンターで出力する
3Dプリンターがあれば、好みのキーボードケースを作ることができます。
でも1からデザインするのは無理なので、誰かが上げてくれてるデータで出力しました。

夫が気に入ったのは親指が横に来るタイプの立体型のキーボードケースです。
⇨ キーボードケースのデータ(Thingiverse)

② キーボードケースにキースイッチとキーソケットをはめる
キースイッチを使いまわしたいので、ハンダの直付けはしません。
キースイッチ用のソケットをはめてます。

③ ROWとCOLの空中配線をする
ダイオードでROWを、ポリウレタン銅線でCOLのラインを空中配線します。
ROWとCOLのつながりは、下の画像のようになっています。

▼キーマトリクス(ROWとCOL)
keymatrix(rowとcol)

上の画像は、右手→左手です。
(下段の5つが親指用のキー)

ダイオード(1N4148)には向きがあり、黒い方がカソードです。
赤の方をキースイッチにはんだ付け、黒から出る線を次のキーへつなげます。

▼COLとROWを空中配線したところ
COLとROWを空中配線したところ

ここではCOLのラインにポリウレタン銅線を使いましたが、ふつうはジャンパ線のがいいです。

ポリウレタン銅線を使う場合は、はんだ付けする部分の皮膜を溶かしておく必要があります。
はんだごてで500度近くにして溶かすので熱いし面倒ですね。
被膜が溶けてるか分かりにくいので、毎回テスターで導通チェックしてました。

最初にジャンパー線でやろうとしたのですが、キーソケットの両端が窮屈で2本分のジャンパーワイヤーをはんだするのがしんどいなと思ってポリウレタン銅線に変えました。
(中途半端な長さのポリウレタン銅線がいっぱい余ってた)

この写真だと分かりにくいですが、立体型のキーボードケースなので最深部で6cmくらいあります。
COL6のラインとか、すごくハンダしにくかったです。

④ ブレッドボードにつなぐためのジャンパーワイヤーをつなぐ
左右それぞれのROW1〜5、COL1〜10のラインから各1本ずつ、全部で20本のジャンパーワイヤーをはんだ付けします。
この20本はブレッドボードにつなぐためのものです。

▼ブレッドボードにつなぐジャンパー線
ブレッドボードにつなぐジャンパー線

ROW1=紫色のジャンパー線
ROW2=赤いジャンパー線
ROW3=オレンジ色のジャンパー線
ROW4=茶色のジャンパー線
ROW5=黄色のジャンパー線
これは左右各1本つけます。
どこでもはんだしやすいところでいいと夫に言われたので、その通りにしました。

COLのラインは左右それぞれで内側から外側へ、白・グレイ・黒・の5色のジャンパー線をつなげています。
これは出口になるべく近いところがいいと夫に言われたので、最上段のキースイッチとCOLがつながってるところにはんだ付けしました。
(出口は最上部)

左右のジャンパー線は、それぞれ最上部の出口からまとめて外へ出して、ブレッドボードに接続します。

▼ROWとCOLをまとめて上から出す
ROWとCOLをまとめて上から出す

ここまでの空中配線が私の担当です。
ここからは、夫の担当です。

自作キーボードを作る手順【ProMicroへの配線】

ProMicroへの配線は、以下のピン配置図を参考にします。

▼ピン配置図(外部リンク)
ピン配置図

ROW 1 ↔ PD7
ROW 2 ↔ PC6
ROW 3 ↔ PD4
ROW 4 ↔ PD0
ROW 5 ↔ PD1
COL 1 ↔ PB4
COL 2 ↔ PB5
COL 3 ↔ PB3
COL 4 ↔ PB2
COL 5 ↔ PB6
COL 6 ↔ PB1
COL 7 ↔ PF7
COL 8 ↔ PF6
COL 9 ↔ PF5
COL10 ↔ PF4
上記のように、接続します。

ジャンパー線は20本つないだのに、ROWが5個でCOLが10個では数が合わないと思いますね。
実際のブレッドボードは下の写真のようになっています。

▼ブレッドボード上でのProMicroへの接続
ブレッドボード上でのProMicroへの接続

COLは10本とも、直接ProMicroに接続しています。
ROWはいったんブレッドボード上で1本にまとめてからProMicroにつないでます。

写真の緑色の線を見てみて下さい。
ブレッドボードの【c】と【e】に挿した分を【a】でひとまとめにしてから、ProMicroへ接続しています。

最初に載せた写真「キーマトリクス(ROWとCOL)」を見ると、ROWは横1列でつながっています。
COLは1から10までありますが、ROWは1から5までです。

自作キーボードを作る手順【ファームウェア】

次に、ファームウェアの準備をします。

ブラウザ上でキーボードのレイアウトを操作できる便利なページがあります。
keyboard-layout-editor.com
このページでキーボードのレイアウトを作ります。
作成したら、《Raw data》をコピーします。

▼キーボードのレイアウトを作成
キーボードのレイアウトを作成

ブラウザ上でファームウェアを作成できるページもあるので、こちらを使うと便利です。
Keyboard Firmware Builder

Keyboard Firmware Builderの使い方
1) Raw data をペーストする
2) importボタンを押す
3) PINSタブで配線したピンに合わせる
4) KEYMAPタブで適当にキーを設定
5) COMPILEタブでDownload.hexをクリックしファームウェアをダウンロード
6) Download.zipもついでにダウンロード
7) QMK Toolboxでファームウェアをpro microに書き込む
8) 動作確認する

▼ファームウェアの作成画面(3枚)
ファームウェアの作成画面-1
ファームウェアの作成画面2
ファームウェアの作成画面−3

Download.zipにソースコードも入ってるので、今後カスタマイズしたい場合はこれをいじります。

今回の自作キーボードで夫が使っているデータはこちらからダウンロードできます。
 mykeyboard.zip

キーマトリクスに関すること

Pro MicroはIOピンが少ないので、1ピン1キーで接続してしまうと18キーまでしか対応できません。
キーマトリクスを使うことで、最大9Row×9Colの81キーまで増やせます。

ただし、キーマトリクスを使用する場合は、同時押しの際の電気の流れを気にする必要があります。

ちゃんと理解しているわけではないので詳しく説明はできませんが…
意図しない方向に電気を流さないよう、ダイオードを使って電気の流れを一方通行にする必要がある、ということです。

ダイオードは電気をカソードからアソードにしか流さない特性があります。
で、今回のキーボードはColからRowに対して電気を流して、どこが押されたかを判断するので、キースイッチの外側に向かってカソードを配置しました。
こうすることによってRowからColに対して電気は流れなくなるので、他のキーに迷惑をかけなくなります。

詳しく知りたい方は『オリジナルキーボードを作ってみる その7「キーマトリックス」』を読むと良いかも?

QMKファームウェアの環境構築

miniaxeの記事を参考にQMKファームウェアの環境構築をします。

「mykeyboard.zip」を解凍してqmk_firmware/keyboardsの下に置きます。

make mykeyboards/mymap:avrdude

上記のコマンドを実行しpromicroをリセットすると書き込まれます。

▼空中配線の自作キーボード出来上がり♪
空中配線の自作キーボード出来上がり♪

手作り感満載ですが、メインキーボードとして使える仕上がりです。
とても立体的で他にはないキーボードですね!
夫はとても満足して愛用しています。
これに慣れてしまい、もうふつうのキーボードには戻れないらしいです。

空中配線の自作キーボードを作るのに使った工具類

最後に、自作キーボードの製作で役立つ工具類を紹介します。

自作キーボード「miniaxe(LP)」の組み立て作業を解説

思いの外、夫が自作キーボード「miniaxe」を気に入っています。
途中、MPUのピン折れという大事故でいささか不細工な仕上がりとなったのにも関わらず、メインキーボードとして愛用中です。
はじめこそキー数の少なさに戸惑ったり新しいキーの配置の練習に苦労したようですが、1週間も立たないうちに「普通のキーボードでは入力できない」などと言い出す始末。
とうとう、HHKBのType-SBluetooth版を洗ってしまうよう言われました!

というわけで。
今度は、『miniaxe(ミニアックス)』のロープロファイル版を作ります。
以下、miniaxe(lp)と書きます。

miniaxeLP

miniaxe(lp)の作り方を、電子工作初心者の目線で紹介します。

◎このページの内容
1 miniaxe(lp)を作るのに買い揃えたもの
2 miniaxe通常版とLP版の違い
3 miniaxe(lp)を組み立てた作業手順
4 miniaxe(lp)を作るのに使った工具類

※この記事内の写真はクリックすると、別ウィンドウで大きい画像を表示します。
※miniaxe(lp)を自作するのに使った道具類は最後に載せています。

miniaxe(lp)を作るのに買い揃えたもの

自作キーボード「miniaxe(lp)」の製作キットは、秋葉原にある遊舎工房で購入しました。
※ 遊舎工房は自作キーボードを作りたい人におススメのショップで紹介しています。

【miniaxe(lp)を作るのに購入したもの】
✓ miniaxe(lp)キット 9,000円
✓ キースイッチ*36 5コで700円=4,000円くらい
✓ キートップ*36 1コ54円=2,000円くらい

miniaxe(lp)の組み立てキットの内容物など詳しく見てみましょう。

▼miniaxe(lp)キット
miniaxe(lp)の組み立てキットの中身

左上から時計回りに各袋の内容物です。
✓ キーキャップ(別売り)
✓ キースイッチをはめるソケット(別売り)
✓ PCB(左右)とケースプレート(左右*2)
✓ ケースを組み立てるネジ類
✓ ゴム足とケーブル
✓ PCB(基板)にはんだ付けするパーツ

※ キースイッチが品切れだったので、キースイッチが映ってませんが、使ったのはこれです↓
Kailh Low Profile Choc Switches
Kailh Low Profile Choc Switches

PCBにはんだ付けするパーツは細かいので別写真で見て下さい。

▼はんだ付けするパーツ各種
miniaxe(lp)ではんだ付けするパーツ各種

① USBコネクタ*2=設置場所【J1、J2】
② MPU(ATmega32u4)*2=設置場所【U1】
③ コンデンサ()(22pF)*5=設置場所【C4、C5】
④ コンデンサ()(1μF)*5=設置場所【C1、C3】
⑤ 抵抗()(22Ω)*5=設置場所【R2、R3】
⑥ 抵抗()(10kΩ)*5=設置場所【R1、R4】
⑦ リセットボタン*2=設置場所【SW20】
⑧ ショットキーダイオード*2=設置場所【D1】
⑨ 水晶発振子*2=設置場所【Y1】
⑩ コンデンサ(色無)(0.1μF)*3=設置場所【C2】
個数が奇数のパーツは、1つずつ予備があります。

miniaxe通常版とLP版の違い

miniaxe通常版はMXキースイッチでキートップの高さもふつうです。
miniaxe(lp)はロープロファイルで、通常版の半分くらいの高さになります。
作業手順の最後にLPの出来上がり写真と通常版のminiaxeを並べているので、高さを見比べたい人はそれで確認して下さい。

それ以外に作業手順での違いを感じたのは、2箇所です。

ひとつはリセットボタンのところ。
リセットボタンは四足以外に2箇所ブリッジさせるようなはんだ付けがあります。
そこがちょっと手間取りました。

もうひとつは、キーソケットです。
見た目はMXスイッチのソケットとそっくりですが、大きさが違います。
通常版のときは上から抑えるようにしてキースイッチもカンタンにはんだ付けできました。
LP版のソケットはコテ先の入るすき間がないので、両端からコテ先を立てて当てるようにしてはんだ付けました。
パッドがギリギリだったので、その分作業が細かく感じました。

オプション作業になりますが、キースイッチの打鍵感をぬるぬるにするために潤滑油(krytox)を塗りました。
LP版のスイッチもMXスイッチよりも小さくて薄い分、ちまちました作業でした。
(翌日、右手首のくるぶしが痛くなった)

miniaxe(lp)を組み立てた作業手順

では、miniaxe(lp)の作業手順を説明してきます。

miniaxe(lp)の作業工程は『MiniAxe LP 組立説明書のページ』を参考にしました。
miniaxeキットの中身と作業で難しいところ』も参照して下さい。

miniaxe(lp)の作り方は、以下のようになります。

① PCBにMPU(atmega32u4)をはんだ付けする
② 水晶発振子をはんだ付けする
③ 抵抗、コンデンサをはんだ付けする
④ ショットキーダイオードをはんだ付けする
⑤ USBコネクタをはんだ付けする
⑥ リセットスイッチをはんだ付けする
⑦ キーソケットをはんだ付けする
⑧ 各パーツのはんだ付けや導通を確認する
⑨ USBでつないで認識しているか確認する
⑩ ケースを組み立てる
⑪ キースイッチとキートップをはめる
⑫ ファームウェアの書き込みをする

たくさんの工程があるように感じますが、実際には以下のような流れで作業しました。

1) 各パーツのはんだ付け→導通確認
2) ケーブルでPCにつないでminiaxeを認識してるかチェック
3) ファームウェア書き込みと出力テスト
4) ソケットのはんだ付け
5) ケースをネジ止めして、キースイッチとキーキャップをはめる

MiniAxe LP 組立説明書のページ』と少し順序が違います。
私はキーソケットを付ける前に、デバイスを確認→ファームウェアを焼いて→出力テストをしました。

それでは、各作業を順番に解説していきます。

まずは、各パーツをPCBボードへのはんだ付けです。

▼まっさらな左右のPCB
miniaxe(lp)PCBminiaxe(lp)PCB


はんだ付け前にフラックスを塗り、終わったらフラックス洗浄剤でキレイにします。
この工程ははんだ付けで毎回やりますが、文中では省略します。

① PCBにMPUをはんだ付けする
MPU(atmega32u4)は四辺に細いピンが11本ずつ出ている小さなチップです。
基板の中心部にある【U1】に載せてはんだ付けします。

MPUを乗せる向きが決まっています。
基板上の◯印とMPU上にある◯印(ピンク色)を合わせるようにして乗せます。

▼MPUの向きを確認する
miniaxe(lp)のPCBにMPU(atmega32u4)をはんだ付けする

ピッチの狭いはんだ付けは難しいですが、すでにminiaxe通常版でMPUのはんだ付けは経験済です。

最初にMPUをはんだ付けした時はなかなか上手く行かなかったので、家にあるジャンク基板の無線LANモジュール差込口で練習しました。

細かいはんだ付けではコテ先選びも重要です。
平たいD型のコテ先斜めにカットされてるC型のコテ先がやりやすいです。

また、はんだも鉛フリーではなく、鉛入りで細めのはんだを使った方がスムーズにはんだが乗ります。

参考ページで紹介されていた動画》
参考動画リンク100ピンQFPの実装(0.5mmピッチ)はんだ付け考察

《MPUのはんだ付けで参考になりそうな動画》
参考動画リンク面実装部品(ピン間0.65[mm])のはんだ付け

かなり細かい作業なので、ルーペ台などあると便利かと思います。

② 水晶発振子をはんだ付けする

水晶発振子はMPUの隣にある【Y1】に設置します。

▼水晶発振子はMPUの隣にある【Y1】に設置
水晶発振子はMPUの隣にある【Y1】に設置

水晶発振子、抵抗、コンデンサ、ダイオード、リセットスイッチなどは表面実装ではんだ付けします。

【Y1】には4箇所パットがあるので、1カ所をつけたら対角線上の角をつけてから、残り2箇所をハンダするといいです。

③ 抵抗とコンデンサをはんだ付けする

抵抗とコンデンサのはんだ付けは、極小粒との戦いです。
▼蚤サイズに小さいコンデンサ
蚤サイズに小さいコンデンサ

注意点は、2つあります。

ひとつは、とにかく見失わないこと。
もうひとつは、コンデンサの見分けがつきにくので間違えないようにすること。

はんだ付けする時に使う分をひとつずつ出します。
一度出したら、目を離さないようにします。
ピンセットでつまむときなど飛び跳ねていくこともあります。

パーツ(色) 数値 個数 PCB設置場所記号
コンデンサ( 1μF 5 個 C1、C3
コンデンサ(色無) 0.1μF 3 C2
抵抗( 10kΩ 5 R1、R4
コンデンサ( 22pF 5 C4、C5
抵抗( 22Ω 5 R2、R3

※個数が奇数のパーツは、1つは予備です。

▼抵抗とコンデンサを乗せる場所
抵抗とコンデンサを乗せる場所
※ 【C2】は色なしなので灰色で囲んでいます(中央、MPUの右脇)

蚤サイズの抵抗とコンデンサをはんだ付けするコツは?

1 片方のパッドに予備はんだを軽く盛る
2 抵抗なりコンデンサを乗せたら、ピンセットや爪楊枝などで軽く抑えながら、はんだを溶かす
3 反対側をはんだ付けしたら、最初の方もしっかりはんだ付けする
4 抵抗(コンデンサ)をピンセットで軽く押して、動かないようならOK

▼逆作用ピンセットで挟んだ抵抗
逆作用ピンセットで挟んだ抵抗

逆作用ピンセットを使うやり方も試してみましたが…抵抗やコンデンサのような極小サイズのパーツは軽く抑えながらはんだ付けしたほうがやりやすかったです。

ピンセット類だとはんだが溶けるときの勢いで、立ち上がったり端へ寄ったりしてしまうけど、上から抑えながらだと失敗せずにはんだ付けできました。

人によってやりやすい方法があると思うので、いろいろ試して自分のやり方を見つけるのがいいと思います。

④ ショットキーダイオードをはんだ付けする

次にショットキーダイオードのはんだ付けをします。
設置場所は【D1】です。

ダイオードには《向き》があるので、必ず確認しましょう。

▼ダイオードの向きを確認する
ダイオードの向きを確認する

【D1】のパッドの間に向きを示す印があります。
右へ向いてるので、ダイオードの白っぽくなってる方をそこに合わせます。

⑤ USBコネクタをはんだ付けする

四足を穴に挿したらいったんマスキングテープなどで固定すると安心です。
先に基板上につながるピン(ピンク色のところ)をはんだ付けしてから、4本の足をはんだ付けします。

▼USBコネクタのはんだ付け
USBコネクタのはんだ付け

このピンのはんだ付けもminiaxe(lp)で難しいところのひとつです。
ピッチが狭く細いピンをはんだ付けするのも大変ですが、すぐ上にコネクタが被さってるのでちょっとやりにくいです。

▼USBコネクタの裏側
USBコネクタの裏側

USBコネクタの足は裏側からはんだ付けします。
表にはんだが盛り盛りするくらいしっかりはんだを入れます。

⑥ リセットスイッチをはんだ付けする

リセットボタンは【SW20】にはんだ付けします。

▼リセットスイッチを乗せるところ
リセットスイッチを乗せるところ

写真の【SW20】にはパッドが6箇所あります。
リセットボタンをよく見てみると四足以外に、上下にも小さな金属の出っ張り(ピンク色の印)があります。

▼リセットボタンの出っ張り部分
リセットボタンの出っ張り部分

この上下の出っ張りを基板上のパッドにはんだするのが結構大変でした。
(何度も何度もやり直しました)
予備はんだを盛っておいて、ブリッジさせるような感じでやりました。

細かいはんだ付けはこれで終わりです。

⑦ ケーブルでつないで認識確認し、出力もチェックする

ここでいったんPCにつなげて、、USBデバイスが認識されているか確認します。
更に、認識していたらファームウェアを焼き、ひとつひとつのキーがちゃんと出力されるかチェックします。

▼先に入力の確認をする
先に入力の確認をする

やり方は、各キーのパッド(ピンク色の印)にピンセットなどで触れるだけです。
(写真では奥のピンセットが少しずれてます)

例えば、上の写真は左手の内側の最上段なので「t」が出力されます。
その隣は「r」「e」…というように文字が出てくるはずです。

文字が正しく出力されなければ、導通してないということ。
2つ3つ同時に出力されていたら、ブリッジしているということ。
はんだのやり直しがある場合でも、ソケットを付ける前なら楽です。

左手は、今回も一発でデバイスを認識しました。
右手は、今回もなかなかデバイスの認識してくれません。
前回の失敗を踏まえ、認識しなくてもMPUを外すことはせず、はんだを溶かして再度はんだ付けし直す作業を繰り返しました。
(結局7〜8回ほど繰り返した)

もう絶対上手くできてるはず! とイライラして、テスターで目視で分かるすべての導通チェックをしました。
そうしたら、ようやく右手もminiaxe(lp)を認識してくれました。

ちなみに、私も夫も回路図が読めません。
導通チェックは素人なりのやり方でやっています。
各パーツは両端で導通確認、それから基板上のつながりを目で追って、その先との導通チェックをする感じです。
あとはUVCC-GND、VCC-GNDのチェックとブリッジしてないかの確認もします。

出力確認では付属のケーブルでは文字が出力されなくて、いまminiaxeで動いてるケーブルに変えたちゃんと出力できました。

自宅にケーブルの予備がある人はいいですが、ない人は確認しようがないかも?
(この記事を書いてる最中にもう一度試してもらったら認識ましたが…なぜでしょうね)

⑧ キーボードのソケットをはんだ付けする

出力確認も済んでいるので、残りの作業は安心です。

ソケットはminiaxe通常版でも使いましたが、ロープロファイル版のソケットはひと回り小さい分、手間がかかりました。

ソケットの両端のすき間にコテ先が入らないので、外側からコテ先を立てて金属同士が触れるよう押し付けながらはんだ付けしました。

【SW7】【SW8】の2ヶ所だけ向きが違っているので、間違えないように注意して下さい。

▼キーソケットのはんだ付けが終わったところ
キーソケットのはんだ付けが終わったところ

miniaxe(lp)では、キーボード用のソケットを使います
ソケットを使うと、上に載せるキースイッチ(とキートップ)が取り外し可能になります。

新しく別の自作キーボードを作るときに、キースイッチとキートップを再利用できるので、経済的です!

⑨ ケースを組み立てる

ケースの組み立ては板をネジ止めするだけなので、省略します。
(プレートのネジ止め詳細は『MiniAxe LP 組立説明書のページ』を参照して下さい)

⑩ キースイッチをはめる

キースイッチは、事前にkrytoxオイルでぬるぬるにしています。
(やり方は自作キーボードでキースイッチの打鍵感を滑らかにする【Lube】 で詳しく書いています)

▼キースイッチをはめたところ
キースイッチをはめたところ

⑪ キーキャップを乗せて出来上がり

▼miniaxe(lp)の出来上がり
miniaxe(lp)の出来上がり

キーキャップは白と黒しかなかったので、赤は自分で塗りました。
ベタベタな上にまだらですが、そこはスルーでお願いします(笑)

▼miniaxeの通常版とLP版
miniaxeの通常版とLP版

MXスイッチのminiaxe通常版(左側)とminiaxe(lp)を並べたところです。
かなりの省スペースですね!

完成から1週間ほど経ちますが、すっかり夫のメインキーボードとして愛用されています♪
一生懸命作った甲斐があります!

自作キーボードminiaxe(lp)を作るのに使った工具類

最後に、自作キーボード「miniaxe」の製作で役立つ工具類を紹介します。

自作キーボードでキースイッチの打鍵感を滑らかにする【Lube】

【追記あり】ロープロファイルのキースイッチもぬるぬるにしました〜2019.3.14

ロープロファイルのキー軸を遊舎工房で試していたところ、Lubetなるぬるぬるのキースイッチを発見。
ふつうのchoc switchとの違いを店員さんに訪ねてみると、キースイッチに潤滑油を塗ったのがLubetだ
とのことでした。

早速、潤滑油を購入して、試してみました。

※このページにある写真は、クリックで大きな画像を表示します(別窓)。

キースイッチ(MX)をぬるぬるにしよう♪

すでに組み立て済のminiaxe(MX)のキースイッチを外して、ぬるぬる化してみました。
Blue Zilents V2の62gのスイッチです。

購入したのは「Krytox GPL 100」という潤滑油です。
AmazonではDerby Worx DWXKT01 Krytox GPL 100 5mlが現在売り切れ中。
モノタロウでもクライトックスGPLオイル 105の取扱はありますが、容量が個人向けではないですね。
(遊舎工房では少量に小分けして売っていました)

やり方は、キースイッチを開けて、キーを押した時に中でこすり合う部分にkrytoxオイルを塗って、元に戻すだけです。

1回やり方が分かれば、とてもカンタンです。
写真と説明を載せておきます。

▼キースイッチを分解する
キースイッチを分解する

キースイッチの両脇に爪があるので、ピンセットなどで押し上げて分解します。

krytoxオイルを塗るには、筆を使います。
ヨドバシでタミヤ 平筆が80円でした。

▼キースイッチを分解したところ
キースイッチを分解したところ

上の写真のように4つのパーツに分かれます。

Krytoxオイルを塗るのは、右の3つのパーツです。
下側のパーツと水色のプラスチックパーツが接触する部分、それにバネの上下にkrytoxオイルを筆で塗っていきます。

▼krytoxオイルを塗るところ
krytoxオイルを塗るところ

krytoxオイルは取りすぎないよう、筆先をオイルに浸した後に入れ物の端っこで筆を軽くしごきます。
平筆なら上下とも軽くしごいて、余分なオイルを落としてから塗ります。

赤い印が付いてる溝(凹)に、水色のプラスチックパーツの両脇にある凸部分がはまります。
キーを押すと上下に動いてこすれるのが溝部分なので、ここにkrytoxオイルを塗ります。
中心の円柱の周りと底面にも塗ります。

次にバネの端にkrytoxオイルを塗り、塗った側を下へ向けて、円柱部分にはめます。
はめたら、バネの反対側にもkrytoxオイルを塗っておきます。

▼krytoxオイルを塗る場所
krytoxオイルを塗る場所

水色のプラスチックパーツの両脇に有る凸部分(赤い印)にもkrytozオイルを塗ります。
内側は、円柱周りを中心に全体的に残りのオイルを塗ります。

あとは、元通りにキースイッチを組み立てればOKです。

水色のプラ部品と上に乗せるフタ部分は、どちらも向きがあり、、間違えるとキーが戻らなくなったりします。

向きを間違えないように気をつけましょう。

《MXスイッチに潤滑油を塗るやり方の参考動画》
参考動画リンクMXスイッチに潤滑油を塗るやり方(説明は英語)

試しに、krytoxオイルを塗ったキースイッチと塗ってないのとを夫に押し比べてもらったところ、まるで違う! すぐに分かる! とのことでした。
(私はそれほど違いを感じなかったので聞いてみました)

夫曰く、HHKBのtype-sほどではないが、HHKBのBluetoothよりは滑らかだそうです。
使う本人が違いを感じて喜んでるので何よりです。

Lube化作業の様子を夫が撮影してくれました。

動画URL https://youtu.be/ImKE5eRnjkU

※ 筆にレジンと書いてますが、無視して下さい。
レジン用に買ってきて間違えないようにレジンと書きましたが、まだ使ってなかったのでLubeに使いました。

ロープロファイルのキースイッチもぬるぬるにしよう♪

ロープロファイルのキースイッチもkrytoxオイルで滑らかにしました。
Kailh Low Profile Choc Switchesの赤です。

▼キースイッチを開ける
キースイッチを開ける

MXのときと同様に側面にある爪を外して、スイッチを分解します。

▼キースイッチ(lp)を分解したところ
キースイッチ(lp)を分解したところ

キースイッチを分解すると5つのパーツに分かれます。

左から、フタ部分、スイッチを上下するプラスチック部品、コの字型の針金、バネ、底の部分。
右の4つ、フタ部分以外に潤滑油を塗っていきます。

ですが、左から2番目の赤いプラ部品、よく見ると凹みのところにすでにゼリーが塗ってあります。
ここはそのままにします。
ゼリーが取れないように注意して他の箇所にkrytoxオイルを塗っていきます。

こちらも、スイッチを押した時にこすれる場所に塗っていきます。

赤いプラ部品でkrytoxオイルを塗るのは、、針金が通る2つの穴、側面の出っ張り、棒、棒の周りの穴に塗ります。
コの字型の針金は、両足の部分に塗ります。
バネは両端に塗ります。
底のパーツは、内側の両端にある溝、中心の円柱の外側に塗ります。

▼底の部分
底の部分

ピンク色の印が付いてる凹み(溝)は赤いプラ部品の側面にある出っ張りがこすれるところです。

▼針金を戻す位置
針金を戻す位置

コの字型の針金(スタビライザー?)を乗せる場所には注意して下さい。
フック(ピンク色の印)の外側へ下ろすように乗せます。

フタと底のパーツには向きがあるので、間違えないように戻します。

動画URL https://youtu.be/P2bbhMV1L-E

夫に動画を撮ってもらいましたが、接写のため細かいところが見えにくいかも知れません。

自作キーボードのkeebio「IRIS」をpromicroとキースイッチをソケット化して作ってみた

夫がIRISにファームウェアを焼いてるところ

自作キーボードkeebioの「IRIS」を作ってみます。
IRISはProMicroとキースイッチをPCBに直にはんだ付けしますが、あえてProMicroとキースイッチを再利用できる仕様にして組み立てたいと思います!

思うように行かなかった点もありましたが何とか完成させたので、気づいたことなどあれこれ含めて解説します。

◎このページの内容
1 自作キーボードirisのキットと追加購入したもの
2 irisの組み立てで仕様変更する箇所
3 自作キーボードirisを作る作業手順
4 IRISを作るのに使った工具類

※この記事内の写真はクリックすると、別ウィンドウで大きい画像を表示します。
※keebioのirisを自作するのに使った道具類は最後に載せています。

自作キーボードirisのキットと追加購入したもの

「IRIS」のキーボードキットはkeebioで購入しました。

① Iris Keyboard – PCBs for Split Ergonomic Keyboard(Black PCB Kit) $17.99
② TRRS Cable *1 $3.99
③ Pro Micro(5V/16MHz)Arduino-compatible ATmega32U4 *2
④ Iris Keyboard – Case/Plates *1
送料 $24.22
合計 $87.17(およそ10,000円)

キースイッチとキートップは、秋葉原の遊舎工房にて購入しました。

✓ キースイッチ*56 5コで700円=7,000円ちょい
✓ キートップ*56 1コ54円=3,000円ちょい

keebioでの買い物が分かりにくいので、中身を書いておきます。

①が本体部分です。
左右のPCB基板、ダイオード(余裕ある個数)、TRRSケーブルのジャック*2個、リセットボタン*2個(何に使うか不明な抵抗2本)がセット
②左右をつなぐTRRSケーブル
③ProMicro*2個、ピンヘッダ*4個
④キーボードケース(左右セット)、組み立てに必要なネジ類
※ 注文から10日間くらいで届きます。

irisの組み立てで仕様変更する箇所

Pro Microをコンスルーに変更
Pro Microには2本のピンヘッダがセットで付いていて、はんだ付けする仕様になっています。
そのピンヘッダをスプリングタイプのピンヘッダ「コンスルー」に変更します。
コンスルーを使うことでPro Microの取り外しができるようになり、他のキーボードを作る時に再利用できます。

《追加で買ったもの》
✓ コンスルー*4 1本220円=880円
遊舎工房にて購入)

キースイッチはホットスワップ対応に変更
キースイッチをはんだ付けせず、ベリリウム銅でホットスワップ対応にします。
ベリリウム銅をPCBにはんだ付けすることで、キースイッチ(とキートップ)が取り外し可能になり、別のキーボードに使いまわすことができるようになります。

※ 自作キーボードのパーツではキースイッチ(軸)が予算がかさみがち、再利用化でお財布にやさしくなります。

《追加で買ったもの》
✓ Mill-Maxソケット*120個 5,000円くらい
100個入り3780円と20個入り(金額忘れました)を買いました。
Mill-Maxはキースイッチをソケット化するベリリウム銅のパーツです。
遊舎工房にて購入)

自作キーボードirisを作る作業手順

irisの製作工程は『keebioのIris Build Guidesページ』を参考にしました。

▼irisの作り方は、以下のようになります。
1 Pro MicroのUSB差込口を強力接着剤などで強化する
2 ダイオードを折り曲げる
3 PCBの左右を決める(以下の4工程は片側ずつ)
  3-1 ダイオードをはんだ付けする
  3-2 リセットボタンとTRRSジャックをはんだ付けする
4 Pro Microにコンスルーをはめる
  4-1 Pro Microにコンスルーをはんだ付けする
5 リセットボタンとTRRSジャックをはんだ付けする
6 はんだ付け済のPro MicroをPCBに差し込む

7 キースイッチをはめる
8 スイッチ軸の穴にベリリウム銅を挿してはんだ付けする
9 ケースを組み立てる
10 キートップをはめる
11 ファームウェアを焼く

★ 作業手順7の前に、ファームウェアだけ先に焼くことも可能です。

それでは、各作業を順番に解説していきます。

1 Pro MicroのUSB差込口を強力接着剤などで強化する
Pro MicroのUSB差込口を強化
自作キーボード界隈ではPro MicroのUSB差込口がもげやすいと言われています。
その対策として、Pro Microの基板上と差込口のところ(青い囲み)に強力接着剤を載せて固めます。

接着剤が完全に固まるまで24時間かかるので最初にやっておきます。

2 ダイオードを折り曲げる
ダイオードを折り曲げる
ダイオードを挿す穴の間隔は約8mmでした。
それに合わせてダイオードを軽くおっておきます。
(上の写真は折りすぎてるので、もっと開いてていいと思います)

IRISのケース(板)を3枚ほど重ね、それで折り目をつけると良いとありました。

3 PCBの左右を決める
IRISのPCB

IRISのPCBは左右同じ形です。
片面には【R】や【D】といったパーツの設置箇所に目印がついていますが、反対の面はマークがありません。

先日組み立てた「miniaxe」は左右対称のPCBで、どちらも【D】や【R】などの目印を見ながら作業できました。

IRISでは左右どちらかの分を目印なしで作業することになります。
間違えると右手が2枚、もしくは左手が2枚できてしまいます。

左右を決めたら、片側ずつダイオードのはんだ付け作業に入ります。
はんだ付けの前は、フラックスを塗るのを忘れずに。

3-1 ダイオードをはんだ付けする
ダイオードは乗せる場所と向きを必ず確認しましょう。

▼ダイオードの向きを合わせてPCBに乗せる
IRISのPCBでダイオードを乗せる箇所と向きの確認
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

ダイオードをはめるところは【D_XX】という目印がピンク色という目印があります。
片方のPCBで28箇所、右と左で合わせて56箇所です。

ダイオードは乗せる向きがあります。
ダイオードをはめる穴をよく見ると、○(黄色の印)と□(緑色の印)になっているのが分かります。
□の方にダイオードの黒い側がくるように向きを揃えてはめます。

▼PCBにダイオードを乗せる
PCBにダイオードを乗せる
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

ダイオードの向きが間違ってないか確認したら、マスキングテープで仮止めします。

▼マスキングテープで止めておく
マスキングテープで止めておく

私は一気にはんだ付けしたいので、右手と左手のPCBを2枚とも準備しました。

▼ダイオードを仮止めし終わった
ダイオードを仮止めし終わった
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

ダイオードの両足で不要な分は先に切ってからはんだ付けしてもいいです。
私は後で切ります。

▼ダイオードのはんだ付け完了
ダイオードのはんだ付け完了(裏)
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

右側と左側のはんだ付けが完了しました。
(PCB全体写真で『上』と書いてたりシールが貼ってあるのは、PCB左右で裏表を間違えないためです)

▼PCBをひっくり返して確認
ダイオードのはんだ付け完了(表)
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

PCBをひっくり返して、反対側のはんだ付けを確認したら、ダイオードの足で出てる部分をニッパーで切ります。
ビニル袋の中で作業すると、切ったピン先が飛んで行きにくくなります。

▼余分なピンを切ったPCB
余分なピンを切ったPCB

4 Pro Microにコンスルーをはめる
スプリングピンヘッダのコンスルー

上の写真がスプリングピンヘッダのコンスルーです。
Pro Micro1枚に2本使うので、4本買いました。

▼コンスルーの向き
コンスルーの向き

コンスルーは差し込む側が決まっています。
向きを確認するには『窓』(黄色い印)を見ます。

窓との距離が近い方(赤い矢印側)をPro Microに挿します。
窓との距離が遠い方(青い矢印側)はPCBに挿します。

コンスルーをはめる際は、もうひとつ確認することがあります。
表裏(外と内)の向きです。

コンスルーには、窓の有る側と窓のない側があります。
コンスルーをPro Microに挿す時は、どちらのピンヘッダも窓側が同じ方を向くように挿します。

▼コンスルーの窓側の向き
コンスルーの窓側の向き

上の写真では、どちらのピンヘッダもちゃんと窓側が手前を向いています。

▼コンスルーの向き(2)
どちらのピンヘッダも窓のない側が手前に向いている

上の写真は、ひとつ上の《コンスルーの窓側の向き》のPro Microを反対側から写したところです。
どちらのピンヘッダも窓のない側が手前に向いています。

窓の有る側と窓のない側は同時に確認できるような向きがコンスルーを挿す時の正しい方向です。

コンスルーのピンはズレやすいので、しっかり奥まで差し込んだらマスキングテープで仮止めして動かないようにしてはんだ付けします。

IRISでは左右でPro Microを乗せる向き(裏表)が逆になります。
下の写真のようにUSB差込口が上に来る方と下に来る方があります。

4-1 Pro Microにコンスルーをはんだ付けする
Pro Microにコンスルーをはんだ付けする

ピンヘッダの角度や刺さり具合を確認しながら、コンスルーの両端のピンをはんだ付けしました。
両端がはんだ付けできたら、ピンが浮いたり斜めったりしてないか再度確認し、テープをはがして他のピンもすべてはんだ付けします。
(角度がズレるとPCBに刺さらない)

5 リセットボタンとTRRSジャックをはんだ付けする

▼リセットボタンとTRRSジャックを設置する場所
IRISでリセットボタンとTRRSジャックを設置する場所

リセットボタンは【Reset】と書いてあるので分かりやすいと思います(赤い囲み)。

TRRSケーブルのジャックは、親指の内側辺りです。
IRISのPCBは左右同一企画なので、右と左で黄色い印を使うか、青い印を使います。

TRRSケーブルジャックのピンを合わせれば分かります。

▼リセットボタンとTRRSジャックを仮止め
リセットボタンとTRRSジャックをマグキングテープで仮止め

リセットボタンとTRRSケーブルのジャックをPCBにはめて、マスキングテープで仮止めしたところです。

しっかりはまってるのを確認したら、はんだ付けします。

6 はんだ付けしたPro MicroをPCBに差し込む
▼はんだ付けしたPro MicroをPCBに差し込んだIRISのPCB
はんだ付けしたPro MicroをPCBに差し込んだIRISのPCB
※クリックするとPCB全体の写真が見られます

PCBに先ほどはんだ付けしたPro Microを差し込みます。
左手と右手でPro Microの上下の向きが逆さまになります。

★この時点でファームウェアの書き込みができます。

USBケーブルを挿すと、キーボードが認識されてました。
コマンド入力して、リセットボタンを押すとその間にファームウェアを焼くことができるそうです。
ファームウェアの焼き込みは夫の担当なので、教わったやり方をカンタンに書いておきます。

promicroにGNDにつながってるピンが2つ並んでるところがあるので、そこをピンセットなどで同時に触れてショートさせる(=リセット)

ふつうのコマンド入力ではエラーを繰り返したが、QMK Toolboxを使ったら上手く焼けました。

この状態だと、キースイッチをはめる前に全部のキーボードが正しくはんだ付けされてるか=各キーで入力されるかの確認もできます。

7 キースイッチにベリリウム銅のソケット化パーツをはめる
本来はキースイッチを挿して基板に直接はんだ付けします。
が、今回はキースイッチをソケット化してみたいので、まずベリリウム銅のパーツをひとつずつ付けていきます。

キースイッチにソケット化用のベリリウム銅パーツをはめるのが、実はものすごく大変でした。

▼ベリリウム銅のパーツをはめた65gのキースイッチ
キースイッチにベリリウム銅のソケット化パーツをはめる

BlueZilent(v2)スイッチ62g(一番薄い水色)が在庫切れの時に、65g(少し濃い水色)のスイッチを購入しているので、今回のIRISには手元に有る65gのスイッチを使うことにしました。

キースイッチをはめるための出っ張りが、2本あります。
1本はすんなりはまるのですが、薄っぺらいヘラ状の出っ張りにはそのままだと挿せません

試しに、miniaxeで使っている62gのスイッチを取ってはめてみると、こちらは問題なくはまりました。

どうやら、65g(少し濃い水色)のスイッチとベリリウム銅のパーツが合わないようです。

ベリリウム銅のパーツがはまらない方、ヘラ状の平たい出っ張りはよく見てみるとバリが結構あります。

剣先のような細長い五角形の中に芯が通ってるような感じです。
芯の周りにはみ出たバリの部分をニッパーでカットして、細くすることでベリリウム銅がはまりました。
これを全キー(28個*2枚)分やりました…

▼ベリリウム銅をつけたキースイッチをアップで
ベリリウム銅をつけたキースイッチ

8 PCBにキースイッチをはめて、ベリリウム銅のパーツをはんだ付けする

片側のPCBは全部のキースイッチを挿して、マスキングテープを貼って作業したのですが、すごくやりにくかったです。
一度にすべてのキースイッチを付けるより、1〜2個ずつの方がはかどります。

下の写真で、PCBにある差込口の穴を見て下さい。
ひとつはピッタリサイズの穴ですが、もうひとつは穴が長く(青い囲み)ベリリウム銅を寄せながらはんだ付けしなくてはなりません。

▼穴の端へ寄せながらはんだ付け
PCBにキースイッチをはめて、ベリリウム銅のパーツをはんだ付けする

私は爪楊枝を挿しながら作業しました。
(上の写真で左→右に、はんだ付け終了、はんだ前、はんだ作業準備中です)

9 いったん、キースイッチを外す
ベリリウム銅パーツのはんだ付けが終わったら、いったんキースイッチを外します。

▼PCBからキースイッチを外す
いったん、キースイッチを外す

浮いてるところがないか、目で確認します。

10 ずれてるベリリウム銅があれば直す
しっかりはまってないところ、浮いてしまってるベリリウム銅は直します。
でないと、キースイッチを乗せたときに高さが違ってしまいます。

▼浮いてしまったベリリウム銅がないか確認
ずれてるベリリウム銅があれば直す

直し方はカンタンです。
はんだしてない側のベリリウム銅パーツの穴に爪楊枝を挿してから、PCBをひっくり返します。

爪楊枝を支えにする感じで、PCBを平らに持ちます。
温めたコテ先で基板上のはんだを溶かすと同時に軽く基板を押します。
このやり方だと、はんだが溶けた瞬間にスポッときれいにはまります。

動画URL https://youtu.be/x5XEGQvdaVU

動画では基板しか見えませんが、基板の下側に刺さってる爪楊枝が支えになっています。

11 ケースを組み立てる
ケースの組み立ては見たままです。

▼ケース板を組み立てる
ケースを組み立てる

金色のパーツを乗せて、下側の穴からネジ止めします。
この上にPCB、キーボードの枠組みになってる板を乗せてネジ止めします。

12 キースイッチを入れて、キーキャップをはめる
ケースのネジ止めができたら、ソケット化しておいたPro MicroをPCBに挿して、キースイッチをはめこみます。

▼ケースをネジ止めしてキースイッチをはめる
キースイッチをはめこんだところ

ここまで問題なく(あっても解決しながら)作業してきましたが、最終段階で問題発生です。

IRISは左右のPCBで同じ形状です。
そのため、Pro Microも左手と右手で裏表の向きが逆になります。

PCB側にMPUが向く左手は、Pro Micro上に載ってるパーツとキースイッチの足が干渉することに気づきました。
下の写真を見て下さい。

▼わずかに刺さりきらない
Pro Microが奥まで刺さらない

左手はPro Microが刺さりきってない(赤い印)。
右手はPro Microが奥まで刺さっている(青い印)。

Pro Microの位置とかぶるキースイッチも刺さりきりません。
他のキースイッチもPro Microに近いほど浮き気味になります。

入力テストをしましたが、認識はしており使うことは可能です。
悔しいですが、ここまできたので、とりあえず仕上げます。

▼IRISが完成
keebioのIRIS完成

キースイッチが微妙に浮いてるのは難ありなので、近いうちにどうにかしようと思います。

【分かったこと】
keebioのIRISでキースイッチのソケット化は厳しかった。
ケースとPCBのすき間の高さがギリギリなので、ソケット化に使うベリリウム銅のパーツがPro Microとぶつかってしまいます。

自作キーボードIRISを作るのに使った工具類

最後に、自作キーボード「IRIS」の製作で役立つ工具類を紹介します。

自作キーボード「miniaxe」のPCBが認識しないトラブルの詳細と解決した方法

【追記】あります(2019/3/1)

自作キーボード「miniaxe」を作る』の記事で失敗したと書きました。

今回は、miniaxeのはんだ付け作業で導通確認やUSBデバイスとして認識しない失敗の詳細と解決方法を紹介します。

私は(夫も)電子工作初心者です。
素人考えによる解決方法ですので、実践しようという方は自己責任でお願いします。
(こんな失敗する人もそういないでしょうが)

◎このページの内容
1 回路図は読めないけど、導通確認したいとき
2 自作キーボードminiaxeでUSBデバイスが認識しない
3 miniaxeでMPUがピン折れしたら?
4 miniaxeの失敗をリカバリするのに使った工具

※この記事内の写真はクリックすると、別ウィンドウで大きい画像を表示します。
※miniaxeを自作するのに使った道具類は最後に載せています。

回路図は読めないけど、導通確認したいとき

キーボード用ソケットをはめる前に、キーボードとパソコンをケーブルでつなぎ、USBデバイスとして認識しているか確認します。

左手はすぐに認識したのですが、どうやっても右手側のPCBが認識されません

回路図が読めないため、導通チェックはちょこっとしかしませんでした。
でも、導通チェックは必要です。

そこで回路図が読めない人が導通確認する方法を夫が考えました。

導通確認にはテスターを使います。

▼導通確認するテスター
自作キーボードminiaxeを作るとき導通確認するテスター

幸い、テスターはうちにありました。
(だが、ほとんど使ったことはない)

導通を確認するには、ダイヤルを左上の音声っぽいアイコン(10時くらい)へ合わせます。
確認したい2箇所に赤と黒の棒の先を当てます。
導通しているなら、ピー♪と高い音がなります。
もっと詳しい使い方があるようですが、今回はこれで確認しました。

これなら難しくないですね!

まず、はんだ付けした各パーツの導通チェックです。
色分けが分かりにければ、上の写真を拡大して見て下さい。

① 抵抗【R4】の導通を確認する場合
自作キーボードminiaxeを作るとき、PCB上だけで導通チェックする

【R4】のはんだ付けした抵抗の両端、緑色ライム色の場所にテスターの棒を当てます。
ピーと鳴ったらOKです。

次に【R4】の抵抗から出てる線がつながっている場所を探します。
MPU下辺の端っこにあるピン(青緑色)に繋がっています。
今度は抵抗の上側の緑色とMPUの青緑色のピンにテスターの棒を当ててみます。
ピーと言ったら、ここもOKです。

こんな感じです。
はんだ付けした両端で導通確認、それからパーツから出てる線を辿り、つながっている場所と結んでみて導通確認します。

② 抵抗【R2】の導通確認する場合
自作キーボードminiaxeを作るとき、PCB上だけで導通チェックするパタン2

先ほどの【R4】と同じようにチェックしてみます。

まずは抵抗【R2】の両端、明るい水色青色にテスターの棒を当てます。
それがOKなら、次は抵抗の上側の明るい水色から線を辿った先にあるUSBコネクタの真ん中のピン(ターコイズっぽい水色)にテスターの棒を当てて導通を確認します。

【R2】は下側がMPUにもつなっているので、そちらもチェックします。
青色とMPU上辺の紺色のピンにテスターの棒を当てて導通確認をします。

では、ついでにブリッジしてないかの確認方法も紹介します。

抵抗【R2】の下側(青色)は、MPU上辺の紺色のピンにつながっていました。

この時、MPU上辺の紺色のピンではなく、その隣の黄色いピンにテスターの棒を当ててみましょう。
これでピー音が鳴ったら、紺色のピン黄色いピンはブリッジしてるということになります。

このやり方で他の箇所も導通の確認、ブリッジしてないかの確認ができます。
本来の導通するべきピンから線が繋がってるところ、それとブリッジしてそうなお隣さんにテスターを当ててピー音が鳴るかどうか、です。

PCB上は細かく線を辿るのもしんどいですが、回路図が読めないので仕方ないですね。

自作キーボードminiaxeでUSBデバイスが認識しない

少し悩んで、やはりMPUのはんだ付けがダメなのではないかと思い、いったん外すことにしました。
(しかし、この判断が大間違いでした)

はんだ吸い取り線ではんだを吸いまくって、もうほとんどはんだは溶かしたでしょ? と思い、ピンセットでMPUをずらしてみようとしたところ…

端っこのピンが飛んでいきました!!
ピンが折れてしまったのです。

終わりました。
夫はショックのあまり半ギレです。

でも、根本からピンが折れたMPUではどうにもできません。

自作キーボードminiaxeでMPUがピン折れしたら?

もうどうにもならないし、正直、私は諦めました。
もう1セット買うしかないかなと。

けど、夫は諦めませんでした。
そして、何故かピンの折れたMPUを載せた状態で、パソコンとつないでました。
が、何と!
ピン折れのMPUを載せたPCBボードが認識されたのです。

(ただし、ピン折れしているので『N』は入力できない)

どういうことでしょう?!

これは後から夫と二人で考えたのですが…
最初のはんだ付け作業では、ピンの下までしっかりはんだが回り込んでなかった、それがハンダ吸い取り作業でピンを抑えるように加熱したことで溶けたはんだがピンの下へ回り込んでうまく接続された、のではないでしょうか。

MPUが認識しないときはいきなりMPU自体を外そうとせず、まずはピンの下側までしっかりはんだが通るように何度かはんだを吸い取ったり溶かしたりを繰り返す方が良かったようです。

でも、せっかくMPUがつながりPCBが認識されたなら、何としてでもこのminiaxeを救いたい!

針金による空中配線
何か良い手立てはないものかと考えた夫がアイデアを思いつきました。
最初にトライしたのが針金による空中配線です。

針金は、はんだ練習キットに入っていた抵抗で一番足が細いものを選びました。

▼針金での空中配線にトライ
自作キーボードminiaxeでMPUがピン折れしたので、針金で空中配線を試みる

抵抗の足の先端をMPUのピンに接触させてはんだで固定、ピンを上の方(紺色の印)でカットしたら、PCBの中に埋まってる線(緑色の線)に直接つないではんだ付けする作戦です。

何度もやってみて、針金がMPUの根本にはんだ付けできません。
(はじめは針金を短くカットして90度に曲げた状態でやってみたが、全然無理だった)

一瞬くっついても、すぐにMPUから外れてしまいます。

銅線ケーブルでの空中配線
やっぱり無理かと思っていたところ、夫が名案を思いつきます。

それは銅線ケーブルを使ってPCB板上で配線する方法です。
余っていた電子タバコの充電ケーブルの皮膜を割いて、中身を取り出します。

▼USBケーブルの中の銅線ケーブル
USBケーブルの中の銅線ケーブル

USBケーブルの皮膜を剥がすと、中には更にケーブルが4本入っています。
それを取り出して適当な長さに切り、両端から少しずつ銅線の房を出します。
この房状であることがポイントです!

針金は固くてはんだ付けできなかったけど、房状の銅線の束なら柔らかいし可能性があるのではないかと思いました。

▼銅線ケーブルでの空中配線にトライ
銅線ケーブルでの空中配線にトライ

そして、MPUの入れたピンの根本に銅線ケーブルをはんだ付けすることに成功しました。
はんだ付けが上手く行っているかどうか分からないので、MPUのピンに乗せたはんだと銅線の端っこ(下部の房状のところ)で導通の確認をします。
ちゃんとつながっています!

この状態で動かないようにケーブルをテープで止めます。
さらに、はんだ付けしたMPUの根本を接着剤で固めます。
24時間経ってボンドが固まったら、もう一度導通テストをします。
OKなら、反対側をはんだ付けします。

▼銅線ケーブルでの空中配線が成功
銅線ケーブルでの空中配線が成功

苦労しましたが、ピン折れしたMPUを無事救うことができました!

▼無事に完成したminiaxeの裏側
無事完成したminiaxeの裏側

余ったケーブルの中身でピン折れMPUを救い出すことができたのは、超感動です。
裏側が空中配線されてるminiaxeでも全然OK!

PCBも認識されたし、ファームウェアの書き込みも問題なく完了。

▼ちゃんと『N』の段も入力できる
完成したminiaxeで入力するところ

これで本当に、自作キーボード「miniaxe」の完成です(^^)

ブチギレだった夫も上機嫌になり、自分で考えた配列での入力を覚えようと練習しています。
すぐに壊れるか、動いたり動かなかったりになるかと心配しましたが、いまのところ(数日間)夫がメインキーボードとして起きてる間中使っていますが問題ありません。

今回ピン折れした部分は入力キーに直接つながっているところだったので、導通確認なども簡単にできたので良かったです。


【追記】〜2019/3/1
miniaxeが、すっかり夫のメインキーボードに昇格。
ところが一週間を越えたあたりで「y」が押しにくくなるという現象が起こりました。
キーを押し込むと入力できるけど、しばらくするとまた押しにくくなると言う状況が続き様子を見ていたのですが、とうとう「j」まで押せなくなりました。

何しろど素人が組み立てして、しかもMPUがピン折れしたのを無理やり完成させてるので仕方ないですね。

回路図を見ると「y」と「j」が隣り合ってるので、やはりMPUが原因と思いハンダを塗り直すことにしました。
いったんはMPU自体を剥がそうとしてはんだを溶かしまくりましたから。
はんだが薄くなってることもあり浮いてしまったのかも知れません。

幸いにしてピン折れしたのとは反対側の列なので、難しくなさそうです。
夫がはんだをやりたいと言うので、お願いしました。

が、はんだの塗り直してい夫は、なぜかピン折れをリカバリした部分が気になってしまったようです。
ピンセットでいじったら、修理箇所が取れてしまいました。

私がピン折れ箇所を再度、空中配線で直したものの、入力してみると3つの記号が同時入力されるという笑える状況になりました。

▼MPUのピン折れ箇所を再度修理
MPUのピン折れ箇所を再度修理

改めて回路図を見てみると、同時入力された記号は隣り合っていたので、これはいま直したピン折れのところがブリッジしたのだろうと想像できます。
ピン折れ横のブリッジを直し、無事復活しました。
念の為、接着剤で補強して作業完了です。

※入力できなくなったのは私の組み立て失敗が原因です。
miniaxeはとてもすごいキーボードです。
夫も非常にminiaxeを気に入って、修理後もメインキーボードとして使っています。

自作キーボードminiaxeの失敗をリカバリするのに使った工具

最後に、自作キーボード「miniaxe」の製作で役立つ工具類を紹介します。

自作キーボード「miniaxe」を電子工作ど素人が作ってみた

夫が自作キーボード(を使う方)に夢中です。
先日、はんだの練習をかねて「Blockey」を作りましたが、今度はふつうサイズの自作キーボード『miniaxe(ミニアックス)』に挑戦しました。

miniaxeの作り方を、電子工作初心者の目線で紹介します。

完成した自作キーボード「miniaxe」

◎このページの内容
1 自作キーボードminiaxeのキットと追加購入するパーツ
2 miniaxeキットの中身と作業で難しいところ
3 自作キーボードminiaxeを作る作業手順
4 自作キーボードminiaxeを作るのに使った工具類

※この記事内の写真はクリックすると、別ウィンドウで大きい画像を表示します。
※miniaxeを自作するのに使った道具類は最後に載せています。

自作キーボードminiaxeのキットと追加購入したもの

自作キーボード「miniaxe」の製作キットは、秋葉原にある遊舎工房で購入しました。
※ 遊舎工房は自作キーボードを作りたい人におススメのショップで紹介しています。

【miniaxeを作るのに購入したもの】
✓ miniaxeキット 9,000円
✓ キースイッチ*36 5コで700円=4,000円くらい
✓ キートップ*36 1コ54円=2,000円くらい

※ 後から、Amazonで左右をつなぐUSBケーブル(899円)も追加購入
(キットに付属しているケーブルは短すぎて、左右に分けて使いにくいので)

miniaxeキットの中身と作業で難しいところ

現状、市販されている自作キーボードのキットでは難易度が最も高いらしく、購入時にはショップの店員さんに大丈夫ですかと声をかけられました。

まずは、miniaxe製作キットの中身を確認してみましょう。

▼miniaxeキットの中身
自作キーボードminiaxeキットの中身

左上から時計回りに各袋の内容物です。
✓ ケースのパーツ(USBケーブル、ゴム足、ネジ類)
✓ PCBにはんだ付けするパーツ
✓ キースイッチをはめるソケット
✓ PCB(基板)
✓ ケースのプラスチック部分

▼はんだ付けするパーツ各種
自作キーボードminiaxeではんだ付けするパーツ各種

① コンデンサ()(1μF)*5=設置場所【C1、C3】
※写真だと裏返しで色が分からないです、すみません。
② 水晶発振子*2=設置場所【Y1】
③ ショットキーダイオード*2=設置場所【D1】
④ コンデンサ(色無)(0.1μF)*3=設置場所【C2】
⑤ USBコネクタ*2=設置場所【J1、J2】
⑥ タクトスイッチ*2=設置場所【SW20】
⑦ 抵抗()(10kΩ)*5=設置場所【R1、R4】
⑧ コンデンサ()(22pF)*5=設置場所【C4、C5】
⑨ 抵抗()(22Ω)*5=設置場所【R2、R3】
⑩ MPU(ATmega32u4)*2=設置場所【U1】
個数が奇数のパーツは、1つずつ予備があります。

▼蚤サイズの小さなパーツ
自作キーボードminiaxeの抵抗とコンデンサは非常に小さく蚤サイズ

写真を見て分かるように、非常に細かいパーツばかりです。
米粒より蟻より小さい蚤サイズのパーツなので、取扱注意です。

ですが、miniaxeの製作が難しいのは、パーツの小ささではありません。
miniaxeの作業には、2ヶ所難しいところがあります。

ひとつは、ProMicroを使わず、MPUを直接PCB(赤い基板)に取り付けること。

大半の自作キーボードでは、ProMicroを使います。
ProMicroは、あらかじめMPUが付いてる小さい基板です(↓)

写真中央の四角いチップがMPUです。
miniaxeではこのチップのピンを自分ではんだ付けするのですが、それがまず難しいです。

もうひとつは、MicroUSBコネクタをPCBに付ける作業です。
こちらも細かなピンのはんだ付けがあります。
しかも、ピンはコネクタの内側にあるので、はんだ付けをするときコネクタの上部が邪魔になります。

この2点がminiaxe製作で難しいと言われる作業箇所です。

自作キーボードminiaxeを作る作業手順

miniaxeの製作工程は『MiniAxe組立説明書のページ』を参考にしました。

miniaxeの作り方は、以下のようになります。

① PCBにMPUをはんだ付けする
② 水晶発振子をはんだ付けする
③ 抵抗、コンデンサをはんだ付けする
④ ショットキーダイオードをはんだ付けする
⑤ USBコネクタをはんだ付けする
⑥ タクトスイッチをはんだ付けする
⑦ キーボードのソケットをはんだ付けする
⑧ 各パーツのはんだ付けや導通を確認する
⑨ USBでつないで認識しているか確認する
⑩ ケースを組み立てる
⑪ キースイッチとキートップをはめる
⑫ ファームウェアの書き込みをする

いろんな名前がいっぱいあって複雑に思いますが、大ざっぱに書くと次の5段階になります。

1) パーツのはんだ付け
2) はんだ付けの導通確認
3) ケーブルをつないで認識してるか確認
4) パーツの組み立てを完了させる
5) ファームウェア書き込み

それでは、各作業を順番に解説していきます。

まずは、各パーツをPCBボードへのはんだ付けです。
はんだ付け前にフラックスを塗り、終わったらフラックス洗浄剤でキレイにします。

① PCBにMPUをはんだ付けする
いきなり難しい作業の片方に取り掛かります。

▼MPUの向きをチェックする
自作キーボードminiaxeでPCBにMPUをはんだ付けする

MPUは四辺にピンが出てる小さなチップです。
それをPCB(赤い基板)の【U1】へ載せてはんだ付けします。
MPU上の○とPCB上の○を重ねるように向きを合わせて載せます(緑色の印)。

▼MPUを載せてテープで留める
自作キーボードminiaxeの製作でMPUを載せてテープで留める

ピンがずれるといけないので、テープで止めてはんだ付けしました。

MPUのはんだ付け作業は、参考にした動画のリンクを紹介しておきます。

参考ページで紹介されていた動画》
参考動画リンク100ピンQFPの実装(0.5mmピッチ)はんだ付け考察

《MPUのはんだ付けで参考になりそうな動画》
参考動画リンク面実装部品(ピン間0.65[mm])のはんだ付け

すごく細かい作業で裸眼だと厳しいです。
ルーペ類は必須だと思います。

狭いピッチのピンをはんだ付けするコツを言葉で説明するのは難しいです。
あえてコツを書くなら…
◎ ブリッジに気をつける
◎ フラックスをたっぷり使う
◎ 鉛入りのはんだを使う

度胸よく2度トライしましたが、練習が必要だと悟りました。
ノートPCの無線LANモジュール差込口が似た形状だったので、それで練習しました。
(幸い、我が家にはジャンクがたくさんあるので)

元のコテ先ではきつかったので、細めで先端が平たいコテ先を購入しました。
それと鉛フリーのはんだを使っていたのですが、鉛入りのはんだ(0.6mm)を買い直しました。

コテ先とはんだを変えたところ、2回くらいで感覚がつかめました。
鉛入りのはんだの方が溶ける温度が低く、初心者には扱いやすいらしいと夫に言われたのですが、想像以上に感触が違いました!
鉛、バンザイです。

ブリッジは、ピンとピンをはんだで橋渡ししてしまう状態です。
ブリッジしないはんだ付けは、上で紹介した2つ目の動画がすごく参考になりました。

下は私のはんだ付け作業の様子です。
ど素人のはんだ付けなので、参考にはなりません。

初心者でも「何とかなりそう!」と思ってもらえるよう載せました。
はんだ付けに慣れてる人はスルーして下さい…

動画URL https://youtu.be/IGDKt0DgSMw

上の動画は、夫に頼んでスマホで撮ってもらいました。
作業中、私自身がルーペ越しに見ていたのよりだいぶ大きく映ってます。
この動画を撮ったおかげで、スマホスタンドでiPhoneを固定しビデオモードにした画面を見ながら作業するとMPUが拡大されて見やすいということが分かりました。

② 水晶発振子をはんだ付けする

水晶発振子は《はんだ付けするパーツ各種》の⑥です。
PCB上の【Y1】に設置します。
下の写真では2つ映ってますが、一枚のPCBに1つずつです。

▼水晶発振子は【Y1】に
自作キーボードminiaxe製作で、水晶発振子は【Y1】に

端子が小さいので4つのパッドに各端子がきちんと乗るよう注意してはんだ付けします。

▼水晶発振子をはんだ付け
自作キーボードminiaxe製作で、水晶発振子をはんだ付け

③ 抵抗とコンデンサをはんだ付けする

抵抗とコンデンサのはんだ付けは、極小粒との戦いです。

注意点は、2つあります。

ひとつは、とにかくなくさないようにすること。
もうひとつは、各パーツが見分けがつかないので間違えないようにすること。

使う分をひとつずつ色や数でパーツと設置場所の確認をしながら取り出し、目を離さないようにします。

パーツ(色) 数値 個数 PCB設置場所記号
コンデンサ( 1μF 5 個 C1、C3
コンデンサ(色無) 0.1μF 3 C2
抵抗( 10kΩ 5 R1、R4
コンデンサ( 22pF 5 C4、C5
抵抗( 22Ω 5 R2、R3

※個数が奇数のパーツは、1つは予備です。

数が多いので、集中して一気にはんだ付けしました。

蚤サイズの抵抗とコンデンサをはんだ付けするコツは?
(これははんだ付け終了後に夫がネットでみた情報を教えてくれました…)

1 パッドの片側にはんだを溶かす
2 逆作用ピンセットで抵抗(コンデンサ)を挟んだ状態にしてパッドに跨がるように置く。
(先にはんだを溶かしたパッドの上に重ねるように)
3 右手に持ったコテでパッド上のはんだを溶かして抵抗の場所を固定する

逆作業ピンセットというものがあることをはじめて知りました。
通常のピンセットだと挟む力と固定するための下へ抑える力がかかるので、力加減がうまくいかずに抵抗が飛んでいったりします。

またははんだ付け中に左右へ寄ったり、下の写真のように立ち上がったりします。

やり直そうとするとコテ先に引っ付いたりして、何度も見失いかけました。

▼抵抗のはんだ付けで立ってしまう
自作キーボードminiaxeの製作で、抵抗のはんだ付けで立ってしまう

▼パーツのはんだ付けが終わったところ
自作キーボードminiaxe製作で、PCB上のパーツのはんだ付けが終わったところ

④ ショットキーダイオードをはんだ付けする

次にショットキーダイオードのはんだ付けをします。
設置場所は【D1】です。

このダイオードには《向き》があるので、必ず確認しましょう。

▼ショットキーダイオードの向きを確認
自作キーボードminiaxe製作で、ショットキーダイオードの向きを確認

PCBボード上の【D1】のところに、左から右へ矢印のような記号があります。
矢印が向いている右側にダイオードの白い方を合わせて載せます。

⑤ USBコネクタをはんだ付けする

USBコネクタのはんだ付けがminiaxeの作業難所の2つ目です。
PCBの端っこに2ヶ所凹みがあるので、設置場所は一目瞭然ですね。

参考ページには、外側の穴部分よりも先に端子部分からはんだ付けしたほうが良いとあったのでその通りにします。

▼USBコネクタをテープで仮止め
自作キーボードminiaxe製作で、USBコネクタをテープで仮止め

写真で分かるように端子部分が内側に入り込んでるんですよね。
ピンの上に屋根があって邪魔だし、狭いのでコテも使いにくいです。

▼USBコネクタにはんだ付けしたところ
自作キーボードminiaxe製作で、USBコネクタにはんだ付けしたところ

端子部分が終わったら、外側にある4ヶ所のスルーホールもはんだ付けします。
USBコネクタの差込口は、ケーブルを抜いたり挿したりするのでしっかり固定しておかないともげてしまいます。

▼はんだ付けしたUSBコネクタの裏側
自作キーボードminiaxe製作で、はんだ付けしたUSBコネクタの裏側

⑥ タクトスイッチをはんだ付けする

▼タクトスイッチを載せるところ
自作キーボードminiaxe製作で、タクトスイッチを載せるところ

タクトスイッチはPCB上の【SW20】にはんだ付けします。
白いペコペコ言うやつです。
下側の四隅にある金属が小さいので4ヶ所のパッドにしっかり合わせてはんだ付けします。

はい、ここまでで細かいパーツのはんだ付けが終了です。

⑦ キーボードのソケットをはんだ付けする
次は最後のはんだ付け作業、ソケットの取り付けをします。

キースイッチをPCBに直接はんだ付けする自作キーボードも多いですが、miniaxeではキーボード用のソケットを使います
ソケットを使うと、上に載せるキースイッチ(とキートップ)を簡単に取り外すことができます。

新しく別の自作キーボードを作るときに、キースイッチとキートップを再利用できるわけです。
オトクですね!

さんざん細かくて難しいはんだ付けをしたので、このソケットは簡単だと思います。

ただし、注意点がひとつあります。
それは【SW7】【SW8】の2ヶ所だけ向きが違っていることです。

▼キーボードのソケットを載せる
自作キーボードminiaxe製作で、キーボードのソケットを載せる

写真の緑で囲ってある2ヶ所は上下が逆になってるので間違えないようにします。

▼ソケットを逆向きにすると…
自作キーボードminiaxe製作で、キーボードのソケットを逆向きにしたところ

写真では1カ所だけ(ピンクで囲ってある所)ソケットの向きを逆にしています。

逆向きにはめると、ソケットの端っこが丸い穴に乗っかってしまうのが分かると思います。
これだと後でキースイッチをはめる時に邪魔になりますね。

⑧ 各パーツのはんだ付けや導通を確認する

参考ページによれば、少なくとも次の3項目は接続前に確認するように書いています。

・UVCC-GND間、VCCーGND間がショートしてないか
・MPUのピンがブリッジしてないか
・USBコネクタの端子がブリッジしてないか

回路図のリンクがあり、それを見ながらとのことですが、残念ながら回路図はちんぷんかんぷん
MPUのRESETの位置から、UVCCがC2の隣の列にあるのかなとか想像しましたが…よく分かりませんでした。

導通確認には、テスターを使います。

▼はんだ付け作業終了時
自作キーボードminiaxe製作のはんだ付け作業終了時

MPUとUSBコネクタのピンがブリッジしてないかを確認して、次の工程に進みます。

⑨ USBでつないで認識しているか確認する

ケーブルでキーボードとパソコンをつないで、USBデバイスが認識されているか確認します。
ここは夫の担当なので、画面だけキャプらせてもらいました。

▼iMac上でUSBのデバイスを確認
自作キーボードminiaxe製作時、iMac上でUSBのデバイスを確認

結論から書きますが、左手は一発で認識しました。
後述のファームウェア書き込みもすぐできました。

ところが、右手側のPCBボードが認識されません
ここからは(心理的に)長い道のりです。

とりあえず、製作工程の説明を最後までしておきます。

⑩ ケースを組み立てる

ケースの組み立ては、簡単です。

アクリルの枠組みに4本ネジを通して、テープで止めます。
白いプラスチックのスペーサーを挟んで基板を載せたら、更に金属のスペーサーを乗せて締めます。
(基板ははんだ付けしてないさっぱりしてる方を枠に向ける)

アクリル板を載せて、ネジ止めをすれば完了です。
(最初に貼ったテープを剥がす時に、両側からネジをしっかり締め直す)

最後にアクリル板の角部分にゴム足を貼り付けましょう。

まあ、パーツの形状等見れば分かる通りですね。

⑪ キースイッチとキートップをはめる

キースイッチとキートップをはめ込みます。
簡単なので、説明省略します。

⑫ ファームウェアの書き込みをする

最後にファームウェアの書き込みをします。
(ここも夫の担当)

GitHubのソースコードをコピーして、自分のパソコンのローカルに持ってきます。
 qmk_firmware

以下のコマンドを実行すれば、書き込みが始まります。

$ make miniaxe:default:dfu

キーの配置を変えることもできます。
(夫は自分でキー配列を変えてました)

はい、これでようやく自作キーボード「miniaxe」の完成です!

▼完成した自作キーボード「miniaxe」
完成した自作キーボード「miniaxe」

上述のように右手側のPCBを認識しないというトラブルがありました。
いったんはminiaxeの完成を諦めかけましたが、何とかリカバリーでき完成にこぎつけました。
ミスったところやリカバリーの方法については、別ページで詳しく説明します。
あと、回路図が分からない人向けの導通チェックも書くつもりです。

⇩⇩⇩
「miniaxe」のPCBが認識しないトラブルの詳細と解決した方法

自作キーボードminiaxeを作るのに使った工具類

最後に、自作キーボード「miniaxe」の製作で役立つ工具類を紹介します。

※極小の抵抗やコンデンサがこて先に引っ付いた時、金だわし型のクリーナーを使うと二度と見つけられなくなります。
スポンジ台のコテ先クリーナーなら、はんだカスと混じっても探せます。
※※電子工作はじめてでコテ先の手入れを知らずに作業を続けたのでコテ先が酸化、はんだが丸まって乗らなくなったので買いました。

ご覧のようにかなりの工具を必要とします。
はじめての電子工作の場合は、予算も結構かかります。
この後も使うか分からないという人は、遊舎工房で作業スペースと工具類を借りて作るのもありかも知れません。
(2時間500円)

超ミニサイズの自作キーボード「Blockey」を作ってみた【電子工作】

先日紹介した自作キーボードのショップ「遊舎工房」で手の平サイズの超ミニキーボード「Blockey」の製作キットを買ってきました。

完成したら夫が持ち歩いてくれると言うので、電子工作はまったくやったことないですが、Blockey作りに挑戦してみます。

※ このページの写真はクリックすると、別ウィンドウで大きく表示します。
※ 今回のBlockeyの制作に使った道具類は記事の最後に紹介しています。

超ミニキーボード「Blockey」製作キットの中身

Blockey製作キットは、5,000円です。
同梱されてるのは、以下のパーツです。

▼「Blockey」製作キットの中身
「Blockey」製作キットの中身

左上から時計回りに、
✓赤いアクリルパーツ(真ん中の2本はスペースキーのパーツ)
✓透明のアクリルパーツ
✓基板
✓ProMicro(緑の印
✓ピンヘッダ(青の印
✓ダイオード(黒い長いやつ)
✓リセットボタン(ピンクの印
✓LEDテープ(白いやつ)
✓ネジとナット
✓ボールチェーン
✓スイッチ
✓キーボードのキャップ

早速、Blockeyを作ってみたいと思います。

Blockeyの制作過程

こちらの『Blockeyの組み立て(実装)』ページを参考に作りました。

Blockeyの作り方の大まかな流れは、こんな感じです。

1) 基板にダイオードをはんだ付けする
2)リセットボタンをはんだ付けする
3) ピンヘッダをはんだ付けする
4) スイッチをはんだ付けする
5) ProMicroを載せてはんだ付けする
6)ファームの書き込みをする(※)
7) アクリルパーツをネジ止めする
8) キーキャップを乗せる
※ この過程は夫の担当で、私は書き込み作業してません

では、実際の作業内容や注意点などを紹介していきます。

最初に、Blockeyの基板にダイオードをはんだ付けします。

▼ダイオード
ダイオード

黒い長いのをよく見ると、ダイオードがひとつずつ包装されています。
これを1コずつ取り出して、基板にはんだ付けします。
大きさは、蟻くらいです。
めちゃめちゃ小さいのでなくさないように気をつけます。

上の画像では、1つだけ取り出しています。
ダイオード表面には「T4」とあり、下側に線が入っています。
この線で向きが分かります。

▼Blockeyの基板
Blockeyの基板

ダイオードをはんだ付けするのは、基板に【D15】とか【D29】とかあるところです。
2つの□を枠で囲んでるのが1セット分(ピンクの印)で、ここへダイオードを1つ載せてはんだ付けします。

ダイオードのはんだ付けには《向き》があります。
ピンクの囲いが途切れていない方がカソードです。

ダイオードの線が入ってる方をカソードに合わせます。
上の写真で言うと、右上の【D10】の上がカソードなので、ダイオードの線がある方を上にします。

回路上には電流の向きがあり、カソードとアノードを間違えると電気が流れないので、カソードの印を見て向きを確認する必要があります。
(カソードとアノードを詳しく知りたい人は検索して下さい)

はんだ付けは表面実装です。
表面実装が分からず、検索しました(笑)

準備として、ハンダする場所にフラックスを塗ります。

①片側に予備ハンダを軽く盛る
②ダイオードを載せて、ピンセットで位置を合わせ、予備ハンダを溶かして仮止めする
③反対側をはんだ付けする
④仮止めしたところをもう一度しっかりはんだ付けする

最後に、アルコールを浸した綿棒で盤面を拭きます。

小さくて細かいので位置を合わせるのが難しいです。
あと、はんだ付けしたら、ピンセットで動かないか(しっかりはんだ付けされてるか)確認するのが大事です。
動くようならやり直し。

基板上の【D○○】の部分すべてにダイオードを載せます。
ウラ面にもあります。

▼ダイオード59の向きに注意
ダイオード59の向きに注意

ほとんどのダイオードは同じ向きですが、1カ所だけ向きが逆になっています。
ウラ面(真っ白い側)の【D59】は、他のダイオードと逆向きなので気をつけましょう。

D59の向きは間違えずに済んだのですが…
別のミスをしてしまいました。

▼間違えてダイオードを載せてしまった
間違えてダイオードを載せてしまった

次の工程でリセットボタンを載せるところに、ダイオードをはんだ付けしてしまいました。

▼リセットボタンの場所
リセットボタンの場所

よく見ると【D○○】ではなく、【SW63】になっています。
ここはリセットボタンを取り付けるところなので、はんだ付けしてしまったダイオードを外します。

リセットボタンの【SW63】は4箇所のはんだ付けをするのですが、緑の印の2ヶ所はGND(グラウド)で熱が逃げやすくハンダが溶けにくくなっています。

一度はんだ付けしたダイオードを外すのに苦労しました。
Blockeyの組み立て(実装)の説明にも温めすぎるとパッドが剥がれると言う注意書きがあります。

ハンダを当てている時、何かめくれたような感じ(ピンクの印)がしたので、不安です。

▼リセットボタンをはんだ付けする
リセットボタンをはんだ付けする

一抹の不安はありますが、リセットボタンをはんだ付けする作業に移ります。
先ほどと同じ要領で表面実装のはんだ付けです。

4ヶ所あるので、1つ目の次は対角線側、それから残りの2ヶ所の順ではんだ付けします。
めくれたかも知れないパッドのところがきちんと接着するようにやりましたが、なんとも不細工になりました。

ピンセットで押しても大丈夫、ボタンもちゃんと押せました。

▼ピンヘッダをはんだ付けする
ピンヘッダをはんだ付けする

次に、ピンヘッダをはんだ付けする作業をします。
一直線に穴が2列並んでるところにピンヘッダを挿します。

上の写真の黒い盤面から挿して、真っ白い側にピンを出します。
ピンの出っ張った部分はニッパーで切ります。

ピンを切りそろえたら、一番端からはんだ付をして、次に反対側もはんだ付けします。
ピンヘッダがしっかり刺さるように、向きが斜めにならないようにします。

▼両端をはんだ付けしたピンヘッダ
両端をはんだ付けしたピンヘッダ

写真はピンの先を切って、両端をはんだ付けしたところ(ピンクの印)です。
ニッパーでピンを切る時、切った部分が勢い良く飛んでいきます。
小さい金属が散らばると危険です。
手で抑えてみましたが強く当たり手が痛いので、ビニルで覆うようにしてカットしました。

ピンは、なるべく基板と水平に切ります。
ピン同士が近いのでカットが難しいです。

▼スイッチの軸を載せたところ
スイッチの軸を載せたところ

ピンヘッダを2ヶ所とも挿してはんだ付けしたら、スイッチのはんだ付けをします。
キーボードの軸になるスイッチです。

基板の真っ白い側を見ると【SW○○】と書かれた四角がいっぱいあります。
ここにスイッチをはんだ付けしていきます。

スイッチをはめ込んで、裏返してからはんだ付けします。
(ひとつずつ挿してハンダする方が丁寧でキレイになります)

▼スイッチをはんだ付けしたところ
スイッチをはんだ付けしたところ

写真は、キーボードのスイッチをはんだ付けしたところです。
ものすごく小さい上に、スイッチの足と足が入り組んでいます。

スイッチのはんだ付けが終わったら、ProMicroのはんだ付け作業に移ります。

ProMicroを載せる前の準備が2つあります。

まずは、ピンヘッダの間、基板上の出っ張りをカットします。
ProMicroを載せるのに邪魔になるからです。
狭い上にピン先が短いので切りにくいですが、丁寧にカットします。
(上の写真はピンヘッダの間の出っ張った部分をカットした後です)

そして、ピンヘッダとピンヘッダの間に絶縁テープを貼ります。
基板とProMicrono間に挟む感じです。
上の写真の黄色いフィルムが絶縁テープです。

それから、ProMicroをピンヘッダに挿します。
ProMicroには向きがあるので、載せる時に確認しましょう。
MicroUSBの差込口が横から出るように、チップが内側になるようにして下さい。

▼ProMicroを載せてはんだ付けしたところ
ProMicroを載せてはんだ付けする

ピンヘッダが斜めだと、ProMicroがはまりません。
(私は少し斜めってて入りにくいので強引に挿しました)

ProMicroをしっかり奥まではめ込んだら、先ほどと同様に出っ張ったピンの足をニッパーで切ります。

ピン先を切りそろえたら、はんだ付けします。
上の写真は、ProMicroをはんだ付けし終わったところです。

これで、はんだ付け作業はすべて終わりました!
不安は残りますが、やれることはやりました。

この後は、夫がQMK Firmwareの書き込みをします。
私は書き込みしてませんが、夫に参考ページをもらったのでリンクを載せておきます。

OLKB Planck Keyboard キーマップの変更方法(Mac)

※ はじめに紹介した『Blockeyの組み立て(実装)』ページでは、Windowでの書き込みしかリンクがありません。

夫の書き込み作業を待ってる間は緊張しましたが、何と! いきなり動いでます
キーボードを押すと、文字や記号がちゃんと表示されました。
リセットスイッチの場所にダイオードを載せたのは大失敗だったな、動いたら奇跡だな…と思ってたので感激でした!

書き込み時には、すべてのキーが反応するか確認して下さい。
文字や記号がちゃんと出力されるのを確認したら、ケース(アクリルパーツ)の組み立てをして完了です。

▼アクリルパーツをはめてネジ止め
アクリルパーツをはめてネジ止め

アクリルパーツをネジ止めしたら、キーボードのキャップを載せます。
上の写真では、赤だけキャップが乗っています。

ですが、キーボードのキャップを載せただけだと、すぐにキャップが外れます。
本当に載っているだけの状態です。
裏返すとキャップが落ちるので、このままでは持ち運びできません。

キャップの内側に木工用ボンドを塗り補強することにしました。
ついでに、スペースキーのアクリルパーツもボンドで固めます。

▼Blockeyの完成品
Blockeyの完成品

上の写真は、ボンドでキャップを固めた後の完成品です。
夫の要望で黄色いキャップは上下左右のキー、青いキャップはCtrキーと「F」と「J」にあて、分かりやすくしました。

持ち運ぶのに、メガネケースに入れてみたらちょうど入りました。
フタは完全に締まりませんが、持ち運ぶのには良いサイズです。

▼余ったパーツ
余ったパーツ

このBlockeyは、LEDで光る使用なのですが、LED用のケーブルが同梱されていません。
私も夫もLEDで光らせるのは別に好きではないので、今回はLEDは使いませんでした

▼キーボードの高さをよく見ると…
キーボードの高さをよく見ると…

出来上がりを真横から見ると、高さがずれているキャップがちらほらあります。
メイン使いするキーボードであれば、スイッチの軸は1つずつはめてはんだ付けするのが良さそうですね。
ですが、一応すべてのキーが使えるし、これはおもちゃみたいなものなので、今回はこれで良しです。
夫も早速、Blockeyを持ち歩いてくれてます♪

生まれてはじめての電子工作でしたが、とても楽しく作業できました。
また次回、何か電子工作にチャレンジしたいと思います。

Blockeyの制作に使った道具

Blockeyの組み立てに役立つのは以下の道具です。

電子工作の道具〜自作キーボード「Blockey」を作る
以下、写真の左上(黃緑色)から時計回りに紹介しています。

※ペンチとドライバーはケースの組み立てで使うだけなので、家にあるものでいいと思います。

電子基板ハンダ付け練習 キット

電子工作はまったくの未経験なので、まず練習キットを買って2セット分くらいハンダ付の練習をしました。

ハンダゴテの作業台も持っていますが、使いませんでした。
ハンダはふつうの太さのと今回の0.6mmと両方やってみましたが、Blockeyは手のひらサイズでパーツもすべて小さく細かいので、0.6mmが使いやすかったです。