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KiCad入門 基板の外形線を作る


座標基準設定から3Dビューワ確認まで

グリッドを変えながらデータの欠落や不正を確実に見つける

図1　CADで描く基板の外形線は連続した線（一筆書き)でなければならない．守られていない場合，製造エラーの原因となるため，出図前に線データの交差や重複がないかをCAD上で注意深く確認する必要がある．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］善養寺 薫
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】

外形線の描画と確認の基本

プリント基板設計において，外形線の正確な設計は欠かせません．外形線は基板の形状を決定する重要な要素であり，Edge.Cutsレイヤに正確に描画する必要があります．外形線の描画では次の手順が基本です．

  1. グリッドと下書きを利用
    Edge.Cutsレイヤで線を引く前に，User.CommentsやUser.Drawingsレイヤを利用して下書きを作成します．グリッド・サイズを適切に設定し，細部の位置決めを正確に行うことが重要です．
  2. 一筆書きの徹底
    外形線は一筆書きで描画する必要があります．線が途切れていたり，交差していたりするとエラーとなり，3Dビューワで正常に表示されません．このため，線の終端や交差点に注意して描画を進めます．
  3. 3Dビューワでの確認
    描画後は3Dビューワで基板全体を表示し，外形線が正しく描画されているか確認します．異常な外形線（非一筆書きや線の重複など）はエラーとして検出されます．

データの欠落や不正を見逃さない工夫

設計を進める際には，データの欠落や不正を防ぐための習慣が重要です．

  1. ミスの早期発見
    回路図の変更や修正内容を基板設計に確実に反映すること．変更履歴を記録し，設計データの整合性を維持します．
  2. 確認用の3D表示
    Edge.Cutsレイヤの線が一筆書きで描かれているかを3Dビューで再確認することで，設計ミスを視覚的に発見できます．
  3. ガーバ・データとドリル・データの出力
    ガーバ・データとドリル・データはプリント基板製造に不可欠なファイルです．出力時に，設計が意図したとおりになっているかを確認するプロセスを組み込みます．

Edge.Cutsと一筆書き

外形線の設計において，「Edge.Cuts」と「一筆書き」はキーワードです．

  1. Edge.Cuts
    Edge.Cutsレイヤは外形線や穴の設計に使用するKiCadの専用レイヤです．このレイヤに描かれたデータが，基板の形状や穴の加工情報として直接利用されます．長穴や円形の穴なども設計可能ですが，これらが基板製造時にどのように加工されるかは工場に依存します
  2. 一筆書き
    外形線は連続した線で構成する必要があります．一筆書きが守られていない場合，製造エラーの原因となり，基板が正しく加工されない可能性があります．この条件を満たすには，線の交差や重複がないかを注意深く確認することが必要です

まとめ

KiCadを用いた外形線設計では，細部への注意と反復的な確認が欠かせません．グリッドを活用した位置決め，下書きを基にした正確な描画，一筆書きの徹底など，各ステップを丁寧に進めることで，設計の精度を高めることができます．また，ガーバ・データとドリル・データの出力を設計プロセスに組み込み，製造工程でのトラブルを未然に防ぐことも重要です．〈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．