コンスルーピンヘッダの代わりを探して

この記事は、キーボード #1 Advent Calendar 2022の19日目の記事です。昨日は satromi さんの挟ピッチを流行らせたい話でした。記事を読んで、縦だけ狭くしてみたいなと思いました。

コンスルーピンヘッダとは

自作キーボードでは、主にマイコンボード「Pro Micro」が使われています。 Pro Micro の USB ソケットははずれやすいことで有名で、私も1度実際に ProMicro のソケットがもげたことがあります。また、同僚の自作キーボードを代わりに製作したのですが、1年ほどたったとき1日に1度くらいキーボードが動かなくなることがあると報告をもらってい、Pro Micro を交換したところ、改善されました。

このように自作キーボードがマイコンボード由来で壊れることがあるため、Pro Micro を着脱可能にするコンスルーピンヘッダ（以下コンスルー）という部品が使われます。これにより、Pro Micro 由来の故障を簡単に修理（取り替える）ことができ、自作キーボードの寿命を伸ばすのに使えます。

ですが、この部品が現在入手が難しくなっています。確かに以前から欠品が多かったコンスルーですが、現在ほとんどのショップで売り切れています。このトレンドがいつまで続くのかは不明です。

よって基板を何枚も持っている自作キーボードの設計者では、基板ごと取り替えればよいですが、人に勧める時にはそのようなわけには行きません。コンスルーの代わりに使える実装方法を探しました。

コンスルーは高さを低くすることに貢献している

方法の前に、もう一つコンスルーの重要な利点について解説します。

コンスルーはを使うと、基板とマイコンボードの間には一つのプラスチック部品しかありません。主に自作キーボードで使われるのは、高さ 3.5 mm のものです。これにより基板からマイコンボードの上部までの必要な高さをおよそ 5mm になります。

コンパクトなキーボードでは、基板の裏面にマイコンボードを設置するようになっていて、5mm の高さに合わせてケースが作られている場合があります。

よって基板とマイコンボードの間が3.5mmであることも重要です。

低背ピンソケットを使い、ピンヘッダのプラスチックを外す

簡単に着脱可能なピンヘッダを使う方法として、Arduino Uno のGPIOのソケットにも使われているピンソケットを利用することができます。これに、ピンヘッダを使って差し込みます。

秋月に背の低いピンヘッダが売っています。

akizukidenshi.com

このピンソケットの高さは3.5mmになっています。

これにピンヘッダを使うと、さらにピンヘッダ分の高さが必要になります。

このピンヘッダのピンは結構簡単に動かすことができます。ラジオペンチなどで片側から押すと、簡単にこのように片方にプラスチック部分が寄ったピンヘッダを作れます。

この状態でピンソケットに差し込み、マイコンボードをを重ねて差し込みます。

図解すると以下のようになります。

この状態ではんだ実装を行い、実装後、ピンヘッダのピンの余った部分をニッパで切断します。

ほぼコンスルーと同じサイズで、着脱可能なマイコンボードが実装できました。

ただし、これだけのピンがあるとなかなか抜けません。あまり着脱するものではないので問題ないかと思います。

他に考えた方法

丸ピンソケットと、秋月で売られている細ピンヘッダ（ピンの幅が0.50mm）を使うこともできます。細ピンヘッダが若干曲がりやすく、プラスチックを寄せるときに少し慎重になる必要がある。抜きやすくなるが、あまり今回のケースでは利点にならないと思いました。
ソケットとして、600mil幅の24ピンICソケットが使えそうですが、秋月で28ピンしか取り扱いを見つけることができませんでした。
ピンヘッダで直接はんだ付けを行い、ヒートガンを使って、ごっそり外すこともできると思いました。しかし、ヒートガンが必要なため、人には勧めにくく、自分がサポートし続けられる相手ならばよいかと思いました。

他の方の取り組み

サリチル酸さんが取り組まれているツイートがあったので紹介します。

数ヶ月前にコンスルーの代替として買ってみた奴をテストしてみました。
ピンソケットとの相性は良好で、Pro Micro三個分付けてみて、長めにハンダごて当てても溶けなかったし、全て問題なく導通しました。
後は抜き差ししての耐久テストかな。 pic.twitter.com/Pb77EBOdde
— サリチル酸⌨️自キ温泉ガイド (@Salicylic_acid3) October 1, 2022