超小型Z80マイコン（その１２）PCBへの部品実装 [Z80]
前回の記事でプリント基板のパターン設計について書きましたが、製造依頼していたプリント基板が届いたので、今回は部品実装と動作確認について書いてみます（写真が多めです）。
いつもの様にコンパクト化のために表面実装部品を両面に実装しています。まずはトップ面ですが、SRAM と USB コネクタ等を実装しています。SMD 部品実装後の写真が下図になります。
下図は SMD 部品実装後のボトム面でPIC（PIC18F14K50）や TF カードコネクタ等を実装しています。PIC は SSOP パッケージにしようかとも思いましたが、設計当初、秋月さんで品切れだったことと SOP よりも高かったので SOP パッケージのタイプにしました。
Z80 用の 40 ピンソケット実装後のトップ面が下の写真です。ソケットのピン位置が基板の淵ギリギリになるまで攻め込んでいますｗ
ソケット実装後のボトム面が下の写真です。TF カードコネクタとソケットのピンとの隙間が殆ど無いのでコネクタ側をカプトンテープで絶遠しました。
Z80 実装後のトップ面が下の写真です。基板幅が Z80 とほぼ同じですねｗ
部品実装後に簡易的な導通試験を行い、電源を入れてみましたが USB は認識しているようですが TeraTerm の画面には何も表示されませんorz
コンパクト化した基板の調査は大変です・・・
Z80 の信号をロジアナで観測し易くするためにピンヘッダとピンソケットを使って下駄を作成してみました。細ピンヘッダを使用しましたが、丸ピンソケットを取り付け可能という40 ピンの ZIF ソケットには太すぎて取付けられませんでした^^;
気を取り直して普通の ZIF ソケットに取付け、ZIF ソケットには平ピンソケットを付けて基板上の丸ピンソケットに差し込みました。
Z80 周りの信号が観測可能になれば、動作原理が判っているので問題究明は割合簡単です。SMD 部品の半田付け NG 部分を２カ所修復して無事動作するようになりました^^
改めてウレタン線で手配線した開発用のものと今回組み上げたプリント基板のものを並べてみました。かなりコンパクトになっていますね^^
ん～ 想定通りのコンパクトさです^^
DIP40 ピンの Z80 を使用して CP/M が動く基板をこれ以上小さく作るのは難しいのではないでしょうか？
Twitter に投稿した動画付きメッセージを貼っておきます。
★追記 2022/02/09
Twitter の動画に基板の写真等を追加して YouTube で公開しましたので貼っておきます。
下図は設計が完了した状態でのスケルトン表示です。
透明の PETG フィラメントで出力したケースに入れた状態が下の写真になります。
★追記 2023/05/16 {
「超小型Z80マイコン（その１４）開発機のケース製作」の最後の方で書いた２液式エポキシ接着剤と溶剤を使ったコーティングを Z80PicCompact のケースに行ってみました。
写真では少し判り辛いですが、ケースの透明度が結構増しました。
トップ面が下の写真になります。Ｚ８０のチップサイズとほぼ同じなのでＺ８０のチップ自体はまだ見え辛いのですがチップのリードも見えるようになりました。
下の写真はボトム面です。TFカードコネクタ等もはっきり見えますね。
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いつもの様にコンパクト化のために表面実装部品を両面に実装しています。まずはトップ面ですが、SRAM と USB コネクタ等を実装しています。SMD 部品実装後の写真が下図になります。
| トップ面への SMD 部品の実装 |
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下図は SMD 部品実装後のボトム面でPIC（PIC18F14K50）や TF カードコネクタ等を実装しています。PIC は SSOP パッケージにしようかとも思いましたが、設計当初、秋月さんで品切れだったことと SOP よりも高かったので SOP パッケージのタイプにしました。
| ボトム面への SMD 部品の実装 |
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Z80 用の 40 ピンソケット実装後のトップ面が下の写真です。ソケットのピン位置が基板の淵ギリギリになるまで攻め込んでいますｗ
| 40 ピンソケット実装後のトップ面 |
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ソケット実装後のボトム面が下の写真です。TF カードコネクタとソケットのピンとの隙間が殆ど無いのでコネクタ側をカプトンテープで絶遠しました。
| 40 ピンソケット実装後のボトム面 |
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Z80 実装後のトップ面が下の写真です。基板幅が Z80 とほぼ同じですねｗ
| Z80 実装後のトップ面 |
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部品実装後に簡易的な導通試験を行い、電源を入れてみましたが USB は認識しているようですが TeraTerm の画面には何も表示されませんorz
コンパクト化した基板の調査は大変です・・・
Z80 の信号をロジアナで観測し易くするためにピンヘッダとピンソケットを使って下駄を作成してみました。細ピンヘッダを使用しましたが、丸ピンソケットを取り付け可能という40 ピンの ZIF ソケットには太すぎて取付けられませんでした^^;
気を取り直して普通の ZIF ソケットに取付け、ZIF ソケットには平ピンソケットを付けて基板上の丸ピンソケットに差し込みました。
| Z80 信号測定用の下駄 |
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Z80 周りの信号が観測可能になれば、動作原理が判っているので問題究明は割合簡単です。SMD 部品の半田付け NG 部分を２カ所修復して無事動作するようになりました^^
改めてウレタン線で手配線した開発用のものと今回組み上げたプリント基板のものを並べてみました。かなりコンパクトになっていますね^^
| 開発用基板とプリント基板のサイズ比較 |
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ん～ 想定通りのコンパクトさです^^
DIP40 ピンの Z80 を使用して CP/M が動く基板をこれ以上小さく作るのは難しいのではないでしょうか？
| 完成した Z80PicCompact |
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Twitter に投稿した動画付きメッセージを貼っておきます。
20ピンのPICを使用した3チップ構成小型Z80ボードが動きました^^/
— skyriver (@wcinp) February 8, 2023
Z80とほぼ同サイズでUSBケーブルを接続するだけでCP/Mが動きます（CP/Mの自動起動も可能）
40ピンのZ80を使用しCP/Mが動くワンボードをこれより小さく作れるだろうか？https://t.co/MS93rro48R#Z80PicCompact #Z80 #CPM #PIC18F14K50 https://t.co/0z7EbalNZh pic.twitter.com/Cn1SrwBnxd
★追記 2022/02/09
Twitter の動画に基板の写真等を追加して YouTube で公開しましたので貼っておきます。
★追記 2023/03/13
回路とプリント基板のパターンの設計に使った Design Spark PCB から３Ｄデータを Design Spark Mechanical に引き継いでケースを設計しました。
回路とプリント基板のパターンの設計に使った Design Spark PCB から３Ｄデータを Design Spark Mechanical に引き継いでケースを設計しました。
| ＰＣＢ設計の３Ｄデータでケース設計 |
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下図は設計が完了した状態でのスケルトン表示です。
| 設計完了状態のスケルトン表示 |
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透明の PETG フィラメントで出力したケースに入れた状態が下の写真になります。
| ケースに入れた Z80PicCompact |
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★追記 2023/05/16 {
「超小型Z80マイコン（その１４）開発機のケース製作」の最後の方で書いた２液式エポキシ接着剤と溶剤を使ったコーティングを Z80PicCompact のケースに行ってみました。
写真では少し判り辛いですが、ケースの透明度が結構増しました。
トップ面が下の写真になります。Ｚ８０のチップサイズとほぼ同じなのでＺ８０のチップ自体はまだ見え辛いのですがチップのリードも見えるようになりました。
| コーティング後の Z80PicCompact ケース（トップ面） |
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下の写真はボトム面です。TFカードコネクタ等もはっきり見えますね。
| コーティング後の Z80PicCompact ケース（ボトム面） |
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