【ESP32】開発ボードから自作プリント基板を設計し製品化するまで
猫型おしゃべりロボット「ミーア」は、ESP32 Wi-Fi Bluetooth モジュールを利用した自作基板で開発している。ESP32の開発ボードを用いた初期開発から、自作基板を作成し製品用に何回か変更を繰り返した経緯を備忘録的にまとめておく。
JLCPCB
【ESP32自作基板】配線エラーによるスピーカー音割れ・再生されない原因の調査（拡大鏡・オシロスコープ）
クラスDアンプのICパッケージをTQFNからWLPに変更したところ、25個のうち4個がスピーカー周りで下記不良品だった。音割れ・音声が再生されない原因調査をする。アプリでまず音量を下げて音割れが解消されるか検証。次に拡大鏡を使って、配線不備がないか目視確認
【ESP32自作基板】オシロスコープで電圧測定による基板不良原因調査をした結果
配線の電圧を測定したい場合は、基板上の配線がレジスト（絶縁層）で覆われていることが多いので、そのまま配線の上からプローブを当てても電圧は測定できないので、測定したい箇所にカッターで軽く傷をつけ、銅箔部分を剥き出しにしてから電圧を測定する。
【ESP32自作基板】表面実装エラーを起こさないように、電源ノイズ対策を加味した回路に修正
MAX98357 自体は、ESP32 WROOM 32Eの25,26,22ピンとつなぐ必要がある。I2S信号（BCLK、LRCLK、DIN）の配線は短く保つことで、信号の劣化やクロストークのリスクを低減できるので、ESP32の25, 26ピンにできるだけ近接させる。電源周辺の回路で電源ノイズ削減のためにデカップリングコンデンサの最適化を試みる。
【在庫問題】注文時に部品在庫切れだったら？JLCPCBの予約事前注文（Preorder）を使う
今回のように注文しようと思ったら在庫切れ問題に対応するために、JLCPCBではPreorderができるとのこと。PCB アセンブリの注文を行う前に部品を注文し、PCBA サービスが必要になるまで JLCPCB で在庫を保管できる。この予約注文部品は、基板と別々で部品だけ送られてくるのではなく、基板と一緒に（表面実装もお願いしていたら表面実装も行う）送られてくる。
【電子回路】基板100個取付した所、不良品が見つかりJLCPCBにQuality Complaintを提出
JLCPCBに100枚の基板を発注したが、実際にはピンヘッダー部分が微妙に水平ではないものがあり、結果として、LCDディスプレイ同士が干渉してハマらないという問題が発生。JLCPCBの注文履歴欄に「Quality Complaint」の欄があるのでき、不具合内容と不良基板の枚数を入力していく。
【JLCPCB】100台基板発注したら確認メールが来た。PCBの動作確認は行わない
発注したPCBに問題がなければJLCPCBからはメールが来ないので、メールが来るということは、回路不備など問題がある時。JLCPCBでは自作基板の機能確認は行わないとのこと。なので、自分で回路図やPCB見て判断しないといけない。
【EasyEDA】でPCB作成し、JLCPCBで基板発注。コスト抑えたい場合は2枚実装依頼
EasyEDAで回路図作成して、回路図をPCBに変換する。PCBでの作業としては、部品配置・番号印字・ボードアウトライン描画・auto routingによる配線・取り付け穴作成・銅箔ベタ作成などがある。PCBでの作業を終えたらJLCPCBで基板発注する。
【電子回路】筐体に対して基板を垂直マウントに変更して奥行きを減らす。両面基板に
今まで片面基板だったのを両面基盤にして、USB TypeCコネクタ、電源ボタン、スピーカーコネクタを裏面に配置に変更する。そうすることで奥行きを小さくできる。USB typeCコネクタって、基板に対して垂直マウントできるのか？と思って調べたら、下記のサイトに色んなタイプのmouting styleが画像で掲載されていた。