天高工房

キーキャップに印字して遊んだり電子工作して遊んだりしたことを書くかもしれません。

コンスルーまとめ

本記事はキーボードに関する記事です。

コンスルーは便利なのですが、取り扱いに関して正しく理解している人間が少なく、都市伝説的に語り継がれています。

毎度説明するのが非常にめんどくさいのでまとめます。

取り扱いの話は2019/6/7に追記しました。もともとはデータシートを毎度探すのがめんどいので最低限の数字と資料への参照をまとめた記事でした。

コンスルーとキーボード

スプリングピンヘッダことコンスルーという部品があります。

Helixで遊舎工房のないん氏が使い始めた部品で、microUSBが弱いpromicroの交換を容易にするために用いられています。オプション部品です*1

そのため、12ピンのもののみが小ロットで入手可能でした。BLE micro proに対応するため、13ピンのコンスルーが遊舎工房で取り扱いが始まりました。店頭だけでなく通販でも選択可能です。どちらもプラ高2.5mmのようです。

コンスルーの調達先と種類

yushakobo.jp

www.switch-science.com

さて、このコンスルーですが、各小売りページにおいて2019/01/31現在 型番が明記されていません。また、カタログページへのリンクが切れています

そのため人づてにしか情報を得られないような情報が続いていて基板設計のときにとてもめんどくさいのでまとめます。

追記

Switch Scienceは2mm高で確定とのこと。遊舎工房は2.5mmと予想されています。0.5mmはpromicroを裏向きで取り付ける際の、実装部品の高さの兼ね合いです。

裏返しでpromicroを取り付ける場合は遊舎工房のほうを、表向きでつける場合やもげにくいマイクロを使う場合はSwitch Scienceのものがよさそうです。

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コンスルーと基板設計

コンスルーはどんな基板でも利用可能なわけではありません。コンスルーは2枚の基板を繋ぐ部品です。それぞれの基板がコンスルーに対応しているかしていないかで4通りの組み合わせがあります。このときの利用条件は以下のようになります。

対応 非対応
対応 利用可能 条件付き
非対応 条件付き 利用不可
利用条件 説明
利用可能 刺すだけで利用可能
条件付き 非対応基板にはんだ付けをすることで利用可能
利用不可 コンスルーでは接点を作れない・刺さらない

コンスルーのデータシートによると、0.8mmφ~0.9mmφが対応径で、0.85mmφが推奨穴径です。特に実験はしていませんが、この径より小さい場合は穴に入らず、この径より大きい場合はガバガバで通常のピンヘッダを使うのと変わらなくなる、と予想されます。

promicroのスルーホールは2.54mm間隔です。2.54mm間隔用のピンヘッダの対角は約0.8~0.9mmです。この"棒"を抜き差しするために穴径は余裕が必要なので、通常は1mmφ程度で設計をします。そのため、promicroや多くのpromicro対応のキーボード基板はコンスルー非対応です。両側が非対応の場合ただの高いピンヘッダとなってしまいます。ブレッドボードを使った「仮留め」ができなくなる分いいことは何もないかもしれません。

Helixをはじめとしたビルドガイドにコンスルーの利用に関して書かれているキーボードキットの基板は穴径をコンスルー対応にしているため、promicroにはんだ付けをすることで利用可能です。主に国内の一部キーボードが該当します。国外ではコンスルーの入手が困難なため、今後も対応がされることはないでしょう*2

また、国内の開発者がキーボード向けに作成したpromicroとピン配置を同様にしたマイコンボードの基板はコンスルーに対応しています。SwitchScience版promicroとBLE micro proです。これらのマイコンボードとコンスルー対応キーボード基板を利用する場合は、どちらにもはんだづけをすることなく利用ができます。また、これらの基板を使うことでコンスルー非対応キーボード基板であってもキーボード基板側にコンスルーをはんだ付けをすることで交換可能な状態を維持したまま利用することができます。

向き

実は向きがあります。上下だけでなく、左右もあるそうです。詳しくないので、データシート見てください。

左右の向きは「窓を同じ方向に向いた状態にする」です。

コンスルーと寿命

コンスルーには寿命があります。正確には、コンスルーを抜き差しされる基板側に寿命があります。コンスルーはピンヘッダのピン部分をばね構造にしてスルーホール内に押し付けることによって接点を作っています。そのため、抜き差し時には摩耗するので挿抜回数に制限があります。

国内キットではpromicroを利用することからpromicroにはんだづけをしてキーボードから抜き差しをしていますが、この場合はキーボード側のスルーホールが摩耗し、最終的にはんだづけをしないと利用できなくなります。promicroが壊れたときに交換するためのコンスルーですが、あまり気軽に抜き差しをし過ぎるとキーボード基板側が原因で接触不良を起こしてしまうという、実は望ましい利用方法ではないのです。

だいじそうなとこ

以下マルツのカタログページから参照されていたデータシートよりコピーした内容です。 f:id:skyhigh_works:20190131214548p:plain f:id:skyhigh_works:20190131214604p:plain

とりあえずpromicroのフットプリントは推奨値に従ってランド1.5mmφ、TH0.85mmφにしましょう。

資料

ググったら何故かマルツからカタログを参照することができました。マックエイトのカタログシステム刷新のため、検索エンジンから到達できないためです。

www.marutsu.co.jp

https://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/datasheet/XB.pdf

現在では遊舎工房カタログページから参照されているURLから、公式のものが調達できます。

https://www.mac8sdk.co.jp/uploads/entry_meta/file_value/1117/mac8_2018a_jp-xb2.pdf

*1:promicroを買うと普通にピンヘッダが必ず付いてくる

*2:マックエイトが国内の会社のため