自作キーボード「uzu42」を作る手順とパッドが剥がれるトラブルの解決

自作キーボードは何台も組み立ててきましたが、全キーにLEDつけるのははじめてです。
夫曰く、キー数の少ない自作キーボードではレイヤーの現在地が分からないと不便なので、LEDがあった方が良いらしいです。

ということで、自作キーボード「uzu42」をLED付きで組み立てました。
SK6812MINI(LED)のはんだ付けトラブルと解決方法などを中心に紹介します。

自作キーボード「uzu42」組み立てで購入したもの

自作キーボード組み立てキット「uzu42」(12,727円税別)
スイッチ用PCBソケット(MX)(10個150円)
SK6812MINI(LED)(35個入り1200円)
OLEDモジュール(750円*2個)
キーキャップ(42個)
上記の合計が27,070円。
それにキートップ用のシールも追加で購入しました。
転写式キートップシールセット(白と黒)1958円*2セット
全部で、30,986円です。

このブログを書くにあたって遊舎工房のページを見てきたところ、uzu42は売り切れでした。
ですが、boothでも「uzu42」が購入できます。金額は¥ 13,800でした。

自作キーボードの組み立てに使った工具や道具類は、最下部に写真付きで紹介しています。

自作キーボード「uzu42」の組み立て手順

自作キーボードの組み立て作業を紹介します。

【事前準備】
キースイッチをLUBEする
打鍵感をヌルヌルにするため、いったんキースイッチを分解してパーツの接触部分に潤滑オイルを塗ります。
ヌルヌルにするかどうかは、好みです。
不要なら、購入したキーキャップをそのまま被せましょう。
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】』の記事で詳しく書いてます。

ProMicroの差込口を補強する
何度も抜き差ししてると差込口がもげやすくなるので、エポキシ(接着剤)であらかじめ補強しておきます。完全に固まるまで24時間くらいかかるので、最初にやっておきます。

【自作キーボード組み立ての大まかな流れ】
uzu42ビルドガイドに詳しい作業内容が書いてますので、大まかな流れを確認します。

①ProMicroにファームウェアを書き込む
これまでは後回しにすることの多かった焼き込みですが、もろもろテストに必要なので、今回は最初にやります。

②はんだ付け編
自作キーボードの醍醐味、はんだ付けです。
(1)ProMicroにコンスルーをはんだ付け
(2)LEDのはんだ付け《★要テスト》
(3)ダイオードのはんだ付け《★要テスト》
(4)リセットスイッチとTRRSジャックのはんだ付け
(5)ソケットのはんだ付け
(6)OLEDのはんだ付け

③プレートを組み立てる
いくつか自作キーボードを組み立ててきましたが、uzu42のプレートはシンプルで分かりやすかったです。

④キースイッチとキーキャップをはめる

ビルドガイドを読んでも、何度か自作キーボードを組み立てていても…つまづく箇所はありますね。
今回の「uzu42」の組み立てでも、トラブルがありました。

《★要テスト》と書いてる辺りがつまづきやすいかなと思います。
ここでは、LEDのはんだ付けとダイオードのはんだ付けでトラブった点とその解決法を載せます。

自作キーボード「uzu42」組立時のLEDはんだ付けトラブルとテスター利用法

LED(SK6812MINI)のはんだ付けについては、作者のビルドガイドにも注意があります。

250〜260度ではんだ付けして、吸い取りは270度でやりました。
SK6812MINIは熱に弱く壊れやすいけど、はんだの温度が低すぎるとはんだが溶けにくいので。

フラックスはPCB側だけでなく、LED(SK6812MINI)のパッドにも塗ります。
やり直しのとき、はんだの剥がれやすさがダンチです。

※必ず、番号の小さい方から順にはんだする
よく確認せず、ついL30からハンダしたらLEDが光らず焦って何度もハンダをやり直した挙げ句、パッドを剥がしてしまいました!

SK6812MINIで大事なのは、はんだ付けより確認作業。
ひとつハンダするごとに、LED test Keymapでちゃんと光るか確認します。

LEDが点灯しない場合は、テスターで原因を探しましょう!

LEDが点灯しない時のテスターチェック
SK6812MINI(LED)は4箇所ずつハンダします。
・GND(
・VDD(
・DIN
・DOUT
プラス(+)とマイナス(ー)、INとOUTと思えば分かりやすいですね。

❶ LEDのGNDとVCCを通電=LEDの➕と➖
❷ LEDのGNDと基板上のGNDを通電=➖どうし
❸ LEDのVDDと基板上のVDDを通電=➕どうし
https://youtu.be/77dHES8Juo4

②や③で問題あったら、基板内で切れてる可能性。
私はここではトラブルなし。
①〜③は念の為の確認ですね。

だいたい問題ははんだの失敗か、はんだ付け時に熱でLEDが壊れたかではないでしょうか。
原因を探るには、両端にピンのついたジャンパー線(オス-オス)でテストをします。
両端にピンのついたジャンパー線(オス-オス)

LED test Keymapのプロマイクロをつないだ状態で、PCB上のはんだ部分をジャンパー線のピンでつなぎます。

❹ 前のOUTと今はんだしたINをジャンパーでつなぐ
⇨光ったら、今はんだしたSK6812MINI(LED)のINが壊れてる
番号の大きい方(L32、L51)のSK6812MINIを交換しましょう。

❺ 前のINと今はんだしたINをジャンパーでつなぐ
⇨光ったら、ひとつ前のOUTが壊れてる
番号の小さい方(L31、L50)のSK6812MINIを交換しましょう。

《underglowの例》
L31のOUTとL32のINをテスターでつなぐ(❹)
L31とL32のINどうしをテスターでつなぐ(❺)
LEDが点灯しない時のテスターチェック

《backlightの例》
L50とL51のINどうしをテスターでつなぐ(❹)
L50のOUTとL51のINをテスターでつなぐ(❺)
LEDが点灯しない時のテスターチェック

その他のトラブル
点灯しない症状の他にもトラブルがありました。

光の色がずれる
赤→緑→青→の順で点灯しないLEDがあると、光の色がずれます。
INとOUTが輝度や色味を制御するらしいので、壊れたLEDから点灯色がずれていきます。
色がずれ始めてる場所のSK6812MINIを交換しましょう。

色がおかしい
私の場合は黄色(橙?)に光りました
赤、緑、青以外の発色はやはり色味が不良なんだろうと思い、SK6812MINIを交換しました。

一度剥がしたSK6812MINIは使わない方が無難です。
点灯しないトラブルで原因特定する手間より、新しいのと交換する方が楽です。

LEDが点灯しないトラブルの対処では『自作キーボードでLEDが点灯しない時のテスト方法と対処方法』のページが参考になりました。

【トラブル】パッドの剥がれたSK6812MINIをつなげる

上述のように、SK6812MINI(LED)のはんだ付けでトラブルがあり、基板上のパッドを剥がしてしまいました。
L28とL29を見逃していて、数の小さい方から順にはんだせず、いきなりL30からはんだしてしまったのが原因です。

パッド剥がれは、L29とL30の2箇所です。
L30はパッドが半分残っており、SK6812MINIがギリギリ届いたのでテーピングで固定して、はんだ付けすることで解決しました。

L29はパッドの剥がれが大きく、基板上に残ったのは1/3ほど。
どう置いてもすき間ができてしまい、SK6812MINI(LED)のパッドとがつながりません。
何とか裏側ではんだがブリッジしてつながらないかなと試してみたのですが、無理でした。

解決方法は、ジャンパー線を差し込むこと。

剥がれたVDDのパッドとSK6812MINI(LED)のパッドの間にジャンパー線を差し込む

剥がれたVDDのパッドとSK6812MINI(LED)のパッドの間にジャンパー線を入れた状態でテープで固定します。
テープで固定した状態でLEDのテストをして、正常に点灯したらはんだ付けをします。
上の写真ははんだ付けしたところです。

はんだ付け後も、再度LEDのテストをします。
LEDの点灯が確認できたので、他のSK6812MINI(LED)もはんだ付けします。

剥がれたVDDのパッドとSK6812MINI(LED)のパッドの間にジャンパー線を差し込む

全部はんだ付けとLEDの点灯確認ができたところで、ジャンパー線で補強したL29の周りをエポキシで固めました。
ソケットをはめられるか心配でしたが、きちんとはまりました。

自作キーボードuzu42が完成!

夫は完成したuzu42に早速キートップシールを貼り、自分好みのキーマップを設定して愛用しています!

最初に書いたように、夫の希望はレイヤーの現在地がLEDの色で目で見て分かること。
これを実現しようとしたところ、OLED上には文字によるレイヤー確認ができなくなりました。
(容量が足りない)

OLED上の文字とLEDの発光色、どちらがレイヤーの現在地を把握するのに便利かといえば、やはりLEDの色のほうがひと目で分かるということで、LEDの色を変える方を優先しました。
なので、夫のuzu42のOLEDには何も表示されません。

自作キーボード「uzu42」のキーマップでレイヤー変更時にLEDの発光色を変える設定

上の画像は、レイヤー移動でLEDの色を変えるプログラムです。
画像で申し訳ないですが、使いたい人は目で見てコピってください。

自作キーボード「uzu42」の組み立てに使った道具

自作キーボード「uzu42」の組み立てに役立つのは以下の道具です。

自作キーボード「uzu42」の組み立てに使った道具
左上の猫の小皿右隣から時計回りに

フラックス
ハンダ(0.6mm)
二段重なってて、下にあるのは太いのでもっぱらコテ先の手入れ用に使っています。
こて先 1.6D型 T18-D16
自作キーボードでは2C型 T18-CF2もよく使います。
はんだこて FX600
コテカバーは別売りです。
こて台
先曲がりペンチ
ニッパー
先曲がりのピンセット

逆作用ピンセット
ベッセルの+00のドライバー
テスター
抵抗や電流とか分からなくてもテスターは必要です。
通電確認ができるだけでも自作キーボード作りでは大いに役立つし、必須のアイテムです。
マスキングテープ
はんだ吸取線
写真の吸い取り線は1.5mmで、今回はこれを使いました。
自作キーボードで使いやすかったのは0.8mmの吸い取り線で、ハンダ初心者は幅の狭い方が使いやすい気がします。
ただし、あっという間になくなります。
工作マット
道具の下に敷いてるマットです。あると便利です。

ノートパソコンの分解に役立つ道具の紹介

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。 レッツノートのネジはネジ入れケースに入れてます。それ以外はそれぞれチャック付きの袋(目薬が入ってるような袋)に入れています。
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。