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基板設計の基礎知識と実践(別名:基板と仲良くなる方法)
- 2. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
簡単に自己紹介
その1(仮)
金沢大学 融合学域 教員
専門は半導体(イメージセンサ)、
好きなプロセスはCMOS 0.35um
その2
NT金沢の中の人(1/2)
ハンダテラピスト(好きなハンダは共晶ハンダ)
Maker(無駄なコースター、CH552本/ボード等)
2022/4-9に深セン滞在中→
日記書いてます(日常・研究/Make・コロナ・中国語勉強)
https://github.com/akita11/SZdiary
- 3. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
基板と仲良くなるフロー
基板を作ろうと思いたつ
何を作るとうれしいか考える
「ブレッドボードに線をさすのがめんどい」でもOK
「オレ基板つくったで(ドヤ」と言いたいでもOK
基板を設計する
設計ツールで基板を「つくる」
ツール=Eagle, KiCADなど→最終データ=Gerberという形式
基板をポチる
製造業者(JLCPCBやElecrowなど)にオンラインでGerberをupload
クレジットカードなどで支払う
基板が届く
宅配便で届く。または現地で受け取る。(完成まで1週間くらい)
ウマー
一度、ひととおりやれば、2回目からは余裕(たぶん)
がーばー
- 4. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
基板設計ツールを選ぶ
フリーウエア〜商用までいろいろ、好きなものを
KiCAD(OSS) https://www.kicad.org/
Eagle(サブスク)
https://www.autodesk.co.jp/products/eagle/
EasyEDA(JLCPCB・フリー版あり)
https://easyeda.com/
AltiumDesigner(製品)
今日はKiCADを使います
https://kosakalab.booth.pm/items/3544989
Web情報や書籍もあります
- 5. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
基板設計の全体像
使う部品を用意
既にある場合は利用、なければつくる
(これがあれば8割は完成したようなもの)
回路図を描く
回路図記号と部品形状を対応付け
基板パターンを引く
実際の部品
回路図記号
(Symbol)
基板上のパターン
(Package / Footprint)
- 7. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
回路図記号と部品形状を対応付け
回路図に出てくる部品
フットプリントの
ライブラリ
割り当てるフットプリントの候補
(ピン数などで絞り込める)
- 8. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
基板パターンを引く
回路図で、どこをつなぐべきかは、わかって
いる(薄い線で表示)ので、それをつないでい
くだけ
部品の配置と外形を決める
コネクタ位置、スイッチ位置、
LED位置、基板外形など
コツ、理屈は、きりがないので、
少しずつ・・・
電源は太く、電流が多いところは
太く
差動ペア同長、などなど・・・
- 9. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
おまけ:物理的な実体
スルーホール(TH):穴の内面に
銅箔があって表と裏がつながっている
パッド(TH)
ビア(TH)
シルク(文字など)
レジスト
/ソルダーマスク
パッド(SMD)
はんだ付け
OK
部品の足を挿すのが「パッド(TH)」
両面をつなぐだけなのが「ビア」
- 10. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
これでは物足りないアナタには・・・
PCBA (PCB Assembly)
基板製造+部品購入+半田付け→届く
「ハードウエアのコンパイル」とも
入力データ:基板Gerber+部品リスト(BOM)
+部品配置情報(POS/CPL)
- 11. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
おまけ:部品ライブラリ
とりあえず「部品名+KiCAD/Eagle」でGoogleと
見つかることが多い
ただし地雷(サイズがあわない、ピン配置が違う、など)が
あることもあるので、要注意
「オレライブラリ」はけっこう便利
結局、自分がよく使う部品をまとめておくのが吉
こうして使う部品が固定化するのは、まあいいこと
JLPCPCBやSeeedが提供のライブラリ
JLCPCBやSeeedのPCBAだと、そのまま注文できる
- 12. 2022/7/3 Interface Device Laboratory, Kanazawa University http://ifdl.jp/
名刺型基板MeishinoCH552
名刺サイズ(91x55mm)
空きエリアに名前・イラストなどを入れて発注して
オリジナル基板(名刺)に
部品実装してマイコンボードとしても使える
https://github.com/akita11/MeishinoCH552