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2018年9月 3日 (月)

LEAPFROG EXPRESSの修理報告(弘前おもちゃ病院)

LEAPFROG EXPRESSの修理報告 2018年9月3日
弘前おもちゃ病院 修理ドクター 佐藤 秀隆

Dsc08458 Dsc08442_2 【故障状況】
機関車(1998年製:20年前)の屋根にある動物形のキーを押すと、その動物の名前を英語の音声で教えてくれるものである。音声をスピーカーから流して聞く方式の玩具であるが、特定の列だけ動物のキーを押しても動作しないと言うものであった。
(画像左:修理品の外観、画像右:キーボードのフィルムパターンとフラットケーブル)

Dsc08445 【修理状況】
屋根の上にある動物キーのキーボード基板の点検から開始した。キーの接点と基板のパターンの接触不良を調べたが異常がなかった。そこで、CPU基板とキーボード基盤を接続するフラットケーブル(7本)とCPU基板のコネクターの接触を点検したところ、7本の内の3本が10kΩ程度の接触抵抗があることを発見した。
原因は、PETフィルムに印刷されたパターンが経年変化(20年)で導電率が低下している事であった。

Dsc08448 そのため、PETフィルムに印刷されたフラットケーブルとコネクターの接点部分で接触不良が発生していた。コネクターとフラットケーブル間の抵抗値は10~20kΩ程度であった。
また、4番ピンのパターンがキーボード基板の上で断線していることを見つけた。これが原因で特定の動物キーが動作しなくなっていた。そこで、応急修理として断線しているパターンへ細い銅線をセロハンテープにつけて圧着してパターンを短絡した。その結果、動作していなかった一部の動物キーが動作するようになったが、それ以外は動作不良であった。接触不良のCPU基板のコネクターとキーボード基板を接続していたPETフィルムのフラットケーブルを取り外すことにした。(画像:基板から取り外したフラットケーブルと7ピンコネクター)

Dsc08450 Dsc08453 対策として、導電率が低下しているパターンに導電性銅箔テープをパターンと同じ幅に切断して張り付けることにした。導電性銅箔テープを張り付けた後はテスター棒などの先が尖ったピンで銅箔テープをパターンに押し付け圧着することで通電を良くすることが修理のコツである。
(画像左:印刷パターンに導電性銅箔テープを貼り付けて圧着する)

Dsc08457Dsc08456_2 また、導電率を改善するために、PETフィルムに印刷されたパターンと銅箔テープの接続面の端にBARE社の導電ペイントを塗布しておくと安定した導通を得ることができる。
(画像左:CPU基板の7ピンコネクターを取り外して、新しく7本のフラットケーブルを半田付けした)

その後、通常のフラットケーブル(7本)をCPU基板のコネクターのパターンに半田付けし、さらにキーボード基板の導電性銅箔テープにケーブルを半田付する。これで両基板が接続されたので修理を完了させた。キーボード基板の導電性銅箔テープには前もって半田メッキをしておく。その後、フラットケーブルを銅箔テープに半田付けを短時間で行う。後は瞬間接着剤で固定してパターンからフラットケーブルが剥離するのを防いでおく。

【使用材料】Dsc08462

Dsc08461 ・3M社 導電性銅箔テープ  5mm幅 3m巻き 1巻
・BARE社 導電ペイント(黒) 1本
・フラットケーブル 若干

【補足】
文中で「PETフィルムに印刷されたパターン」と記載しているが、広義には、FPC(Flexible printed circuits)の事である。FPCは「フレキシブルプリント回路基板」や「フレキシブルプリント配線板」と呼ばれ、絶縁性を持った薄く柔らかいベースフィルム(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート等)と銅箔やカーボン等の導電性金属を貼り合わせた基材に電気回路を形成した基板を指します。

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