記事のミス等のお問い合わせはTwitterにてお願いします。カテゴリ:工作の基礎KiCad2019/12/25KiCad5対応の記事を公開しました。http://blog.handen.net/archives/21338893.html一旦目次にリンクしますので読みたいページを選択してください。前回までは回路図を描く方法を紹介してきましたが、今回からはついにプリント基板を描くソフトウェアPcbnewを紹介していきたいと思います。このPcbnewがKiCadを使うメリットが最も生きる個所と言えるでしょう。主なメリットを箇条書きで紹介したいと思います。・製作中の基板の完成イメージの3Dビューが見られるのでモチベーションが保ちやすいほか、部品の干渉対策やデザイン等にこだわることができる。・回路図で接続していない個所を誤って接続することや、回路図で接続した所を接続し忘れることがない(エラーが出る)・配線を始めると接続先がハイライト表示されて配線をしやすい・基板製造会社のデザインルールを設定すれば、デザインルールに違反する配線ができない・部品を移動するなどでデザインルールに違反する箇所が出た場合でもDRCを通すことで問題個所を発見できる。・押しのけ配線などの便利な配線機能がある。・自動配線が使用可能ざっとこんな感じで便利な機能がたくさん搭載されています。便利機能の紹介はこの程度にしておいて実際にプリント基板を作っていきましょう。今回は図の↑3「Pcbnew」を開きます。起動するとこのような黒い画面が表示されます。今回は紹介するメニューが非常に多いのでツールバーを3つに分けて機能を紹介します。プリント基板エディタの全体のサイズを設定します。プリント基板でA4を超えることはまずないと思うので、基本的にはそのままで大丈夫です。プリント基板製造会社に送るデータを生成する機能です。フットプリントのデータを変えたときなどに表示をすぐに反映させる機能です。基本的には自動で反映されるので使うことはないと思います。拡大しすぎたときや縮小しすぎて現在の場所がわからなくなった時に拡大率を初期の状態に戻す機能です。基板上のパーツやテキストを検索する機能です。回路図エディタで出力したネットリストを読み込む機能です。設計した基板がデザインルールに反していないかを確認する機能です。基板の表裏の配線や基板印刷などのレイヤーを切り替える機能です。フットプリントを自動で展開、配置する機能を有効にするボタンです。自動配線を有効にする機能です。外部の自動配線ツールとデータを交換する機能です。スクリプトを実行するためのコンソールの表示非表示を切り替える機能です。ここではスクリプトについては紹介しません。次に左側のメニューです。ここは主に表示関連のメニューが多いです。デザインルールに違反した配線を引くことできなくするリアルタイムDRCの機能の有効無効を切り替えるボタンです。理由がない限り使うことはありません。通常はこのDRCを有効状態(画像のように選択されていない状態)にします。画面のグリッドの表示非表示を切り替える機能です。グリッドがない状態は作業しにくいので通常は有効にしておきます。表示の単位を切り替える機能です。日本では基本的にmm単位で使われるのでmm単位を選択しておきます。配線が未接続のコンポーネントの接続先同士を結ぶ線(ラッツネスト)の表示非表示を切り替える機能です。コンポーネントの移動中のラッツネストの表示非表示を切り替える機能です。配線を新たに引き直した際に、以前接続されていた古い配線を自動的に削除するかしないかの切り替えです。必要に応じて切り替えて使います。ゾーン(ベタグランドなど基板のパターンを面で作る箇所)の表示の切り替えです。好みや必要に応じて使い分けます。パッドの表示をアウトラインモード(パッドのふちのみ表示)と塗りつぶしモードで切り替える機能です。基本的に塗りつぶしモードの方が見やすいと思います。ビアの表示をアウトラインモード(パッドのふちのみ表示)と塗りつぶしモードで切り替える機能です。配線の表示をアウトラインモード(パッドのふちのみ表示)と塗りつぶしモードで切り替え機能です。塗りつぶしモードの方が見やすいです。画面の表示の色合いを変える機能です。基本的に使わないと思います。続いて左側のメニューです。ここは基板の中身の編集系のメニューが主です。任意のパッド・配線を選択すると配線で接続されるべきパッドがすべてハイライト(強調)表示される機能です。回路図に無い部品を追加する機能です。固定用の穴やロゴなどを追加するときに使います。部品のパッド同士を接続する配線を行う機能です。ベタグランドなど基板全体または一定の範囲を銅箔で覆いたいときに使います。部品や配線を配置することを禁止するエリアを設定する機能です。基板上に図形を配置するときや基板の外形線の描くときに使います。基板上に文字を配置したいときに使用します。フットプリントや配線を削除するときに使用します。業者に注文するデータの原点を設定する機能です。画面上のグリッドの原点を設定する機能です。アイコンだけでもかなりの数がありましたが、このほかにもメニューから使う機能もあってかなり複雑です。プリント基板の作成の手順は複数回に分けて紹介していきたいと思います。基板の大きさを決めて、基板の外形線を描きます。レイヤーを「Edge.Cuts」に変更します。画面右側の図のようなレイヤー表示部の「Edge.Cuts」(図←)の右側の青い▶が表示された箇所(図の↑と←の交点部)をクリックするとレイヤーが切り替わります。(ほかのレイヤーに切り替える場合も同様に各レイヤー名の左の空白(↑の列)をクリックします)(上部のメニューからの切り替え(図3の↓8)も可能)続いて外形線を引いていきます。外形線は直線だけでなく、曲線などを組み合わせた複雑な形にすることは可能ですが、この段階では部品を配置際の目安として引く程度ですので、基本的に直線だけで大まかな寸法で描きます。(この時点では業者の規定サイズ(同じ価格で製造できる最大サイズ)に設定するのがよいと思います。)まず、図5の←6の一番上のツール(図形ラインを追加)をクリックして直線を描くモードに切り替えます。カーソルが鉛筆に変わったことを確認して、外形線を引き始めたい場所でクリックして、外形線を引き始めます。その際、画面右下部のカーソル座標を覚えておきます。カーソル座標を確認しながら、外形線の角にしたい場所でクリックします。すると外形線の一辺が作成されます。四角形のほかの辺も同様に描き、4辺すべてが描き終わる箇所(外形線の開始地点と同じ場所)でダブルクリックをして、外形線を確定させます。(ダブルクリックすると引いた線が確定される仕様なので、外形線の途中でダブルクリックをして一旦確定させて、再度終端地点から線を引くなど複数回に分けて描くことも可能です)図のように黄色の線の四角形ができていれば、外形線は描けています。次にデザインルールの設定を行います。基本的にKiCadで作成したデータは基板製造の業者に注文することが多いと思いますが、基板製造には最低限守らなくてはいけない設計ルールがあり、それをデザインルールといます。デザインルールには最低の配線幅や配線間隔、最低のビア径などがあります。ここではその設定方法を紹介します。「デザインルール」メニューの「デザインルール」(下図←)からデザインルールエディターを開きます。ビアドリルが0.4mmに設定されています。このうちクリアランスには配線同士の間隔(隙間)とビアや穴同士や配線との間隔をすべて一括にくくったものになっています。「マイクロビア径」と「マイクロビアドリル」については4層とかの基板にならない限り使うことはないので気にする必要はありません。ここに業者のデザインルールを入力していきますが、業者のデザインルールギリギリではうまく製造されない可能性があるので少々ゆとりを持った値を入力しておきます。推奨のデザインルールが定義されている場合はその値を入力するとよいでしょう。Elecrowに注文する場合は、「クリアランス」は0.203、「配線幅」は0.203以上の自分の希望する配線幅、「ビア径」と「ビアドリル」はデフォルトのままにしておきます。電源ラインなどで配線幅を変えたい場合は配線ごとにデザインルールを設定することが可能です。デザインルールエディターの中ほどの「追加」(図中↑)をクリックしてデザインルールを追加します。すると「新規ネットクラス名」が表示されるのでその中に追加するデザインルールの名前(正式にはネットクラス名と言います)を入力します。すると先ほどの図のようにデザインルール複数設定できるようになります。新しいデザインルールには設定したい配線幅などを入力しておきます。次に新たなデザインルールを設定する配線を選びます。「メンバーシップ」の右側(左でも可)のドロップダウンリスト(先ほどの図の→)から新たなデザインルール(変更先)を選択します。新しいデザインルールを設定したい配線を左の配線一覧から選び、「>>>」(図の←)をクリックして新しいデザインルールに変更します。変更したい配線が右側のリストに入り、クラスが変更先のデザインルール名になっていることを確認します。図では「GNDPWR」の配線が「power」のデザインルールに変更されています。このように配線ごとに配線幅を変更することが可能です。太くする配線の名前(ネット名)を調べるのは大変です。そのため手動配線に限りますが、電源ラインなどから順番に配線を行っていき、配線幅を変更したくなった時に「デザインルールエディター」を開き、都度配線幅を変更することでいろいろな幅の配線を引くことが可能です。このデザインルールはこれから引く配線について設定しているので、このような技が可能なのです。ちなみに、筆者はこの方法で配線をしています。今回はこの程度にしておきましょう。次回はネットリストの読み込みから始めます。