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KiCad入門 ドリル・データとExcellonファイル


ガーバ・ビューワでエラー発生

Excellonファイルとは

図1　ドリル・データはプリント基板上のスルーホールやパッドのための穴を開ける工程で使用される．Excellonフォーマットで記述され，穴の位置，サイズ，層情報を含む画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］氏名．
詳細：［VOD］動画で一緒にプリント基板開発 KiCad超入門【KiCad 6対応 完全マニュアル】

KiCadは，オープンソースのPCB設計ツールとして，多くのエンジニアや愛好者に利用されています．その中で「ドリル・データ」と「Excellonファイル」は，プリント基板製造プロセスに欠かせない要素です．

ドリル・データとExcellonファイルの概要

ドリル・データはプリント基板上のスルーホールやパッドのための穴を開ける工程で使用されます．このデータは，主にExcellonフォーマットで記述され，穴の位置，サイズ，層情報を含みます．層間接続のためのスルーホールを指定する際，$X$軸や$Y$軸の座標値やドリルの直径が精確に定義されます．

Excellonファイルは，機械の制御に直接使われるため，フォーマット・エラーが製造ミスにつながる可能性があります．次の点に注意が必要です．

  1. 座標フォーマットの不一致
    絶対座標と相対座標の切り替えミス
  2. 単位系の誤解
    ミリm（mm）とインチ（mil）を混同することによる不整合
  3. 余分な空白や改行
    ツールによっては読み取りに失敗する可能性があります

エラーが発生した場合の対処法

ガーバ・ビューワでエラーが発生した場合，その原因は多岐にわたります．

  1. フォーマットのチェック
    Excellonファイルの設定を確認し，正しい単位系と座標形式が指定されているか確認してください
  2. デザイン・ルール・チェック（DRC）の活用
    KiCad内で設計データをエクスポートする前にDRCを実施することで，多くの問題を未然に防ぐことができます
  3. ビューワの設定確認
    異なるガーバ・ビューワを使用する場合，設定が適切であることを確認してください

Excellonファイルの特徴

Excellonフォーマットは，数値制御（NC）マシンの標準的な指令形式に基づいています．この形式では，ドリルの開始位置と終了位置，移動速度などが定義されます．重要なヘッダ情報には次の情報が含まれます．

  1. 使用されるドリル・ビットのリスト（直径$0.8\ \mathrm{mm}$，$1.2\ \mathrm{mm}$など）
  2. 座標系の原点位置
  3. 単位（$mm$または$mil$）

Excellonファイルの生成と注意点

KiCadでは，ドリル・データを出力する際にExcellonファイルとしてエクスポートする機能が用意されています．エクスポート時には次の点を考慮してください．

  1. ツール・サイズの管理
    各ドリル・ビットに対応するサイズを正確に指定する
  2. 不要なデータの削除:テスト用の穴や不要な座標データが含まれないよう注意する

エラーを回避するためには，ビューワでの確認だけでなく，製造業者のガイドラインを事前に確認し，必要に応じて設定を調整することが重要です．〈著：ZEPマガジン〉

動画を見る，または記事を読む

著者紹介

  • FA機器/ハード・ディスク製造装置設計業務に従事後，ベンチャー企業にて半導体検査/医科学用電子顕微鏡，半導体製造装置，理化学機器を開発．2020年 静岡県創業者育成施設審査を通過し，個人事業として独立．ZEPエンジニアリングのキット付きセミナや月刊 トランジスタ技術などで活躍中

著書

  1. ［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 電源・アナログ回路入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. 逆引き101！KiCad＆プリント基板設計テクニック集，ZEPエンジニアリング株式会社．
  3. 最新KiCad 6で一緒に始めよう！プリント基板開発 超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  4. 「MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門」講義ビデオ付きパーツセット，ZEPエンジニアリング株式会社．
  5. 一人で始めるプリント基板作り，トランジスタ技術Special No.127，CQ出版社．
  6. 商用利用OK！噂の完全フリー基板作成ツール KiCad，トランジスタ技術2015年3月号，CQ出版社．
  7. 1枚100円も！世界のプリント基板ネット通販メーカ，トランジスタ技術2016年7月号，CQ出版社．
  8. 部品の足にジャストフィット!フットプリント作成，トランジスタ技術2017年5月号，CQ出版社．
  9. コネクタなどの特殊部品のフットプリントを高速自作!CQ FootprintTracer，トランジスタ技術2017年10月号，CQ出版社．
  10. 成功間違いなし！BGA配線 10の基本ルール，トランジスタ技術2020年5月号，CQ出版社．

参考文献

  1. ［VOD］高精度アナログ計測回路＆基板設計ノウハウ，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. ［VOD］ Before After！ ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
  3. ［［VOD/KIT］ すぐ動く！BM83 Bluetoothスタータキット，ZEPエンジニアリング株式会社．
  4. ［VOD/Pi KIT］ MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門，ZEPエンジニアリング株式会社．