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プリント基板の修正・改造手法

はじめに

プリント基板を製造する際、まず回路図を描いてアートワークをしていきますが、基本的にそれらはパソコン上での作業ですので何か間違いがあっても気づかずに基板が出来上がってから発覚することも多いかと思います。
事前にユニバーサル基板などで試作していればそのようなことも少ないのですが、最近では小さい表面実装部品も多くなってきて、原理試作であってもプリント基板を作る必要があります。
試作で何か問題が発生した際に、ちょっとした間違いであれば手直しして使いたいものです。
基板の修正や改造に関する手法を紹介していきます。

＜トラブル＞レジスト開口するのを忘れた！

ランド（パッド）部分にレジストが塗られてしまい、はんだ付けできないというトラブルです。
ライブラリの作成ミスなどで起こりやすい不具合です。
ソルダーレジストは薬品に強い皮膜のため、私の知る限りではレジストだけを除去できる薬品はありません。
アルコールはもちろんのこと、ベンジン等で拭いても見た目に何の変化もありません。

レジストを剥がしたい場合は、削り取ってしまうのが一番良い方法です。
カッターナイフの刃で削れば簡単に除去できます。
できるだけ銅箔に傷が付かないようにするには、マイナスドライバーの方が良いです。

＜トラブル＞部品のパッケージサイズを間違えた

こちらも定番のミスですが、設計の際、部品パッケージの選択を間違えるのが主な原因です。
特に表面実装のICでは、同じ機能でサイズ違いのパッケージを用意していることがあります。
部品の型番もわずかに異なるだけで、しっかりとデータシートを確認しないと気づかないことも多いです。

このミスの場合、基板のパッドに合った部品を新たに買い直して実装するのが無難ですが、どうしてもパッケージ違いの部品を使わなければならないこともあります。
運よく変換基板が市販されていればそれを使えば良いですが、ない場合は自分で変換基板を設計して実装するか、手作業での改造が必要になります。
手改造は基本的に細い配線で部品と基板パッドを接続する方法をとります。
基板のパッドより部品の方が小さければ比較的簡単ですが、部品の方が大きい場合は配線を長く引き出す必要があり、部品の固定もできないため難しい場合があります。
配線を引き出す場合はインピーダンスの影響が出ないように、できるだけ太い線で、できるだけ短く配線することを心がけましょう。
配線をした後は部品や配線を接着剤で固めると良いでしょう。

＜トラブル＞配線の接続を間違えた！

回路図作成やアートワーク設計で配線の接続を間違えた場合、表層のパターンであれば修正は可能です。
カッターナイフ等で間違えて接続しているパターンを切断し、配線をはんだ付けしてジャンパーさせます。
パターンを切断する際は、内層パターンを傷つけないように慎重に作業します。
多層基板の場合、表層から内層まで0.2mm以下の厚さしかないことが多いため、ナイフで何回も切ると簡単に内層まで到達してしまいます。
なお、基材にはガラス繊維が入っておりナイフが刃こぼれしますので、カッターナイフなどの使い捨てのものがお勧めです。

＜トラブル＞ VIAでショートしてしまった！

余分なVIAやスルーホールがあり、そのVIAでパターンがショートした場合の対処法です。
よくある不具合の例として、間違った位置にVIAを追加してしまい、L2（GNDベタ）とL3（電源ベタ）がショートしてしまうというトラブルです。
内層同士の接続ですのでナイフで切断するといったことはできません。
VIAの接続は穴の内部の銅めっきによるものですので、この銅めっきを除去してしまえばよいです。
エッチング液をお持ちの場合は穴の内部に注入して溶かしてしまえばよいですが、レベラーや金フラッシュの場合は溶かすことができません。
少々手荒ですが、穴径より少し大きめのドリルで穴のサイズを大きくすれば銅めっきは除去されます。

＜トラブル＞基板の外形サイズ・形状を間違えた！

プリント基板の基材（固い板）はガラス繊維に樹脂を染み込ませたものです。
ガラスといっても細い糸のようなものを編み込んだだけですので、ガラス自体は固くありません。
少しの形状調整でしたらヤスリで削ることができます。
大きく変更する場合は専用の基板カッターやルーターなどの電動工具が必要になりますが、直線的な加工であればカッターナイフで根気よく溝をつけていき、両面ともある程度の深さになったらパキッっと割る方法もあります。（多層基板で内層のある部分ではこの方法はお勧めしません）
加工の際に出た粉はガラスを含みますので吸い込まないようにマスクをしましょう。
また、手で触るとチクチクするので、できるだけ手袋をした方が良いです。

抵抗やコンデンサの定数を変えたい！

試作してみてうまく動作しないとき、抵抗やコンデンサの定数を変更したいことありますよね。
同じパッケージサイズの部品があればよいのですが、ない場合はジャンパー線が必要になります。
そういった場合に部品を上に積み重ねる方法があります。（並列接続）
例えば、1608のランドに１Ωの抵抗を実装していたとしましょう。
0.5Ωに変更したいが3216サイズしかありません、となったときに1608の１Ωを２個積み重ねて並列接続すれば0.5Ωになります。
もちろん試作でしか使えない技ですが、この方法で抵抗のワッテージを稼いだり、コンデンサの容量を大きくしたりもできます。
定数をどんどん変えながら動作を見たいときには有効な方法です。

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