O documento apresenta a ferramenta KiCAD para projeto de placas eletrônicas, mostrando seu workflow e como criar um esquemático simples usando bibliotecas. Também discute considerações de projeto como largura de trilhas, distância entre elas e diâmetro de vias.

1. Criando Placas Eletrônicas
com KiCAD
Prof. Marcelo Barros de Almeida

2. Objetivos
● Apresentar a ferramenta KiCAD
● Mostrar o workflow do KiCAD
● Criar um esquemático simples, com o uso de
bibliotecas

3. PCB pra quê ?
#quemnunca

4. PCB pra quê ?
● Confiabilidade
● Estabilidade
● Suporte a frequências maiores
● Apresentação como produto
● Montagem automatizada
● ...

5. Ferramentas EDA
● EDA: Electronic Design Automation
● Existem inúmeras ferramentas
– Eagle,Proteus, OrCAD, PCAD, PADS
– ...
– Altium → Profissional, começa em 7k dólares
– UpVerter → Em web, proposta interessante
– KiCAD

6. Porque KiCAD ?
● Totalmente funcional
● Fácil de usar
● Gratuito
● Open source
● Multiplataforma (wxWidgets)
● Extensa biblioteca de componentes e modelos 3D
● Não tem limites de tamanho ou layers (Eagle)
● Eu não tenho 7 mil dólares

7. Histórico, bem rapidinho
● Criado em 92, por Jean-Pierre Charras
● Sucesso mesmo depois de 2013, quando o
CERN começou a contribuir para o projeto
● KiCAD se pronuncia “quiquéde”
● Não faço a menor ideia do que o “Ki” significa.
Seria o “Chi” grego, ou “x” ?

8. Feito com KiCAD
http://kicad-pcb.org/made-with-kicad/

9. KiCAD Workflow
Eeschema
Schematic Design
Schematic library
editor
(.lib)
Pcbnew
PCB Design
PCB footprint
editor
(.pretty/*.mod)
Footprint
Association
cvpcb
.sch .kicad_pcb
GerbView
(.grb)
Imagem modificada de http://pt.slideshare.net/baoshi1/why-and-how-to-switch-to-kicad
ERCanotate netlist
FreeRouting
3D
Wings 3D
ERC

10. KiCAD Shortcuts
● ?: ajuda
● ESC: aborta o comando
● F1/F1: zoom
● HOME: ajusta à tela
● CTRL z/CTRL y: undo, redo
● DEL: apaga
● a: adiciona componentes
● p: adiciona alimentação e terra
● l: adiciona um net label
● w: adiciona um fio. Use enter
(pontos) e end (ao terminar)
● j: adiciona uma junção
● e: edita um componente
● v, f: edita diretamente valor e
footprint
● m: move
● c: copia o elemento
● r: rotaciona
● x, y: espelha em x ou y
● g: arrasta (drag)
● Copiar e colar não é como se
imagina ! Use o botão direito do
mouse ou shift+seleção com
botão esquerdo.
● Ctrl+seleção com botão esquerdo
faz um arrasto de bloco

11. Esquemático: exemplo
Vamos fazer juntos o desenho abaixo, criando um elemento de biblioteca chamado
LM317 com encapsulamento TO-220.

12. Dever de casa: esquemático
Reproduzir o esquemático abaixo, criando uma biblioteca para os elementos novos.
Footprints não conhecidos não precisam ser feitos agora. Apenas desenho elétrico.

13. Footprints
● Também são geridos como bibliotecas, na forma de um
diretório com vários arquivos
– <diretório>.pretty
● <footprint1>.kicad_mod
● <footprint2>.kicad_mod
● É um trabalho que deve ser feito com o datasheet do
component
● Existem muitas bibliotecas prontas
● Podem ser associados modelos 3D (fora do nosso
escopo)

14. Pads, solder mask, solder paste,
silkscreen (ou overlay), stencil
https://is.gd/Hbw0Pt

15. TO-220

16. STM32L062K8T6 LQFP

17. STM32L062K8T6 LQFP

18. Dever de casa: footprints
● Reutilize ou crie todos os footprints do seu
esquemático.
● É um bom momento para criar um campo
personalizado “Part Number” e definir o detalhe
do nome do componente (datasheet)
● Gere a netlist e import no pcbnew, sem erros

19. Iniciando o PCB
● Milésimos de polegadas:
– 1 polegada = 1000 mils = 25.4mm
– 100 mils = 2.54mm
– 10 mils = 0.254mm
– 20 mils ~ 0,5mm e 40mils ~ 1mm
● Pouco ? Será ?
TSOP:
e = 0.5mm
b = 0.2mm
SOT-223:
e = 2.3mm
b = 0.6mm

20. Características de PCB
● O material isolante varia, sendo a fibra de vidro (FR4)
comum hoje em dia
● A espessura é medida em oz/ft2
(onça por pé quadrado !),
ou seja, material depositado por área.
– 1 oz/ft2
= 30,52 mg/cm2
– Em espessura, gera 1,37mils (ou 0,0357mm)
● Normalmente se encontra placas virgens com 1 e 0,5
oz/ft2
para comprar
● A fibra também tem espessura variável, geralmente entre
0,8mm a 2,4mm. Comum é a de 1.6mm.
● Numa fabricação tudo é negociado

21. Largura de Trilhas
● A largura depende da corrente projetada, mas
existem alguns dicas de projeto:
– 0,5 oz/ft2
● ~8 mils mínimo recomendado (~228mA num layer interno)
– 1 oz/ft2
● ~12 mils mínimo recomendado (~504mA num layer interno)
● Existem calculadoras online para trilhas
● Ver a norma IPC 2221A para detalhes, ABNT NBR
IEC 62326-4-1:2007

22. Calculadora Online
http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/pcb-trace-width-calculator/
http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/03/12/pcb-via-calculator/

23. Dicas de Setups ?
● Fabricação no Brasil
– Trilhas de 7 mils
– Vias 15x30 mils
– Clearance de 7 mils
– Placa de 1,6mm
– 0,5 oz/ft2
● Hobbistas
– Trilhas de 20 mils
– Vias 40x65 mils
– Clearance de 15 mils
– Placa de 1,6mm
– 0,5 oz/ft2
Dicas do Rogério Rodrigues (layout specialist)
Tesla Electronics
www.teslaelectronics.com.br
https://br.linkedin.com/in/rogerio-rodrigues-a2247631

24. Definas suas
Regras de Projeto !
● Dimensional da placa
● Número de layers
● Posicionamento de conectores
● Largura de trilhas
● Distâncias entre trilhas (clearance)
● Diâmetros de furos e largura das vias
● Planos de terra
● Tem RF envolvido ? Alta tensão ou corrente ?
Chips com muitos pinos ?

25. Rotear o crítico primeiro
● Cristais e osciladores
● Capacitores de desacoplamento
● Linhas diferenciais
● Principais chips
● GND pode ser deixado para o final