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)、TSSR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TSSR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TSSR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TSSR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TSSRジャックをはんだ付けする

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

TSSR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。

TSSR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TSSRジャックを仮止め
リセットボタンとTSSR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TSSR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。

ノートパソコンの分解によく使う道具

ノートパソコンの分解・清掃などに役立つ道具類を紹介します。

《左上から時計回りに》
マイクロロングノーズプライヤー 先曲がりタイプ
ネジの土台が破損してる時など(ジャンクには非常によくある)ペンチが活躍します。
精密ピンセット TS-15
細かいところをいじるのに、絶対必需品です。C国製など安さで買い物をするとグニャっとなるので、結局買い直しになります。
基板コネクター抜き(青いピンセットみたいの)
ドライブ開閉コネクター、スピーカーケーブル、ファンのコネクターなど小さめのコネクタ類で重宝します、開閉ストッパーがないタイプとかもこれがあれば便利。
細かいところをいじるのに、絶対必需品です。C国製など安さで買い物をするとグニャっとなるので、結局買い直しになります。
ナットドライバー(設置)
ナットドライバーの付け替えできるセット。写真は右下のグリップとセットで友人からもらったもの。レッツノートだとVGAケーブルを外したりするのに使います。
VESSELのGグリップドライバー(+00)
+00のドライバーはノートパソコンを分解するのに必須です。私は細い方が好きですが、夫がこのGグリップが使いやすいそうです。ネジがなめそうな時などはこのドライバーを渡して代わりに回してもらいます。
VESSELのボールグリップドライバー(+1)
底面のゴム足のとこやモニターのヒンジなど大きいネジに。力のいるねじ回しは大きめの方が接着面積が広くなって開けやすくなります。
スパッジャー修理ツールキット(3点セット)
3点セットですが、この両側タイプのヘラは使いやすいです。
VESSELのドライバー(+00)
ノートPCでは必須の(+00)のプラスドライバー、Vesselは使いやすくておススメです。予備入れて同じの3本持ってます。ドライバーはセットでなく、1本ずつ買った方がいいですね。
長めのヘラ
シール剥がしやキーボードを剥がす時などヘラは必需品です。このヘラが一番のお気に入りですが、いかんせんプラスチックなのですぐに先端がボロボロになります。消耗品です。
IFIXITのセット
短めの黒い両側タイプのヘラですが、これはすぐダメになります。青い三角形のヘラはレッツノートのモニター枠など外すのに必須です。左下の磁石はなかなか出てこないネジを取り出せます。写真にはないですが、iOpenerという温め用の器具は必須です。
IFIXITのセット(ドライバーセット付き)
iOpenerの入ってるiFixitのセットにも先を付け替えるドライバーが付いてますが、T4以下のサイズがありません。T4以下がセットになってるのを買い直しました。(買い直し前に、必要に迫られてとりあえず買ったのが写真のトルクスねじ用レンチですが、これで分解作業はしんどい)
《その他、写真無し》
マグネットシート(水道屋のでもOK)
ネジを分かりやすい配置で置いておけます、磁石シートだと場所がズレにくいし、空の名刺入れに入れて使うとなお便利。
ナットドラーバー
VGAケーブルのネジを外すのに使います。RシリーズについてるEXTケーブルのネジでも使います。
IFIXITのセットに入ってる三角のヘラ
モニターの枠を外す時は、これくらいのサイズのヘラが使いやすいです。ホットボンドで接着してる場合などはこのタイプを何枚も使います。
アロンアルファ(コニシ)
パーツの割れや破損の修理に。
ルーター
ドリルだと直ぐに刃が折れるので、今はルーター派です。電池式でも充分使えます。
ネジ入れに使う箱
同種のネジなどを分けて取っておきます。一台で完結しない時(ニコイチやサンコイチ)になるとネジケースは必須です。秋葉原の廣瀬無線だとレジ裏の入口外にネジ入れに最適なケースが大小各種揃ってます。
赤ちゃん用の細い綿棒
ジャンクPCは大体汚れているので、清掃に(爪楊枝と)綿棒は必須です。綿棒だと埃や軽い汚れも同時に取れるので便利です。ただしノートパソコンの中は細かいので、ふつうの綿棒でなく、赤ちゃん用の細い方が役立ちます。
エアダスターオーバーホールクリーナーも必需品です。

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