KiCadで基板を作る

オープンソースの回路CAD「KiCad」を利用した回路設計や基板製作などを紹介します。


【プロフィール】
iw回路設計
KiCadで回路設計や基板設計をしたりしています。 https://iw-circuitdesign.net

今回の基板は部品実装もしてもらう予定ですので、メーカー名・型番・仕様などが記載された実装部品一覧(部品表)を作成する必要があります。

主要な部品については以前に使用する部品型番やメーカーを決めておきましたが、抵抗やコンデンサなどの細かい部品の選定はまだ行っていないので、ここで行うことにします。

フットプリントの関連付けのウインドウを開く

回路図エディタで「フットプリントの関連付け」のアイコンをクリックして、関連付けツールのウインドウを開きます。
zynq11

このフットプリントの関連付けウインドウは全ての回路シンボルのリファレンス番号・定数・フットプリントが一覧として見れるので、1つ1つ確認しながらフットプリント割り付けをしつつ、部品選定するのに便利です。(1つ1つ確認する作業はとても時間がかかって大変ですが。。。)

ちょっとした小ネタ

関連付けウインドウに表示されている部品一覧から任意の部品を選択(クリック)すると、回路図エディタでもその部品シンボルがある回路図が表示されるので、選択した部品がどこの回路の部品なのか確認することができます。
(例えば、リファレンス番号C23の部品をクリックすると、回路図エディタ画面にC23がある回路図が表示されます)
フットプリント関連付けウインドウ

なので、フットプリント関連付けウインドウ回路図エディタ画面を並べて作業を行うと、部品確認作業が比較的やりやすくなると思います。(自分の場合はデュアルディスプレイで、片方に回路図エディタ、もう片方にフットプリント割り付けウインドウを表示させて行なっています)

Digi-Keyで部品を調べまくる

実際の部品価格や入手性などは部品サプライヤーによってまちまちだったり、時期によって状況が変化したりするのですが、価格や市場在庫についてある程度の目星をつけるための参考としてDigi-KeyやRSコンポーネンツなどの部品通販サイトの情報を確認して部品選定を行います。

いくつもの部品通販サイトを見比べるのは大変なので、今回はDigi-Keyに絞って調べることにしました。
https://www.digikey.jp

・チップ抵抗&チップコンデンサの選定
今回の基板では、抵抗とコンデンサに関しては基本的に1005サイズのチップ部品を使用することにします。
ただし、部品定格によっては1005サイズでは難しいものもあるので、この場合は妥当なチップサイズのものを選びます。
主要部品はじっくりと考えながら選定しましたが、細かい部品に関してはざっくりと以下の基準で絞り込んで、サッと選んでしまいます。
  • 回路で必要な部品定格を満たしている
  • 部品単価が妥当(想定より極端に高くなければ良い)
  • 在庫が豊富なもの
チップ抵抗部品選定


フットプリント割り付けも部品選定しながら行います

部品選定しながら部品データシートを確認してフットプリントの割り付け作業も並行して行います。
  1. KiCadのデフォルトで用意されているフットプリントで適当なものがあれば、寸法をデータシートで確認して問題なければそれを割り付けます。
  2. デフォルトで適当なフットプリントがなければ、部品データシートを見て自分でフットプリントを作成します 
  3. 上記の作業を全ての部品のフットプリント割り付けが終わるまででひたすら行います(時間がかかるので疲れます)

ZynqのSoC(400ピン、0.8mmピッチのBGAパッケージ)はデフォルトのフットプリントでは見つからなかったので、気合いで作りました。 (形状は単純なので難しくはないのですが、ピン数が多いのでとにかく時間がかかります)
BGA_CLG400

意外とフットプリント作成が難しいのはmicroSDカードスロットです。
ピン数が多くないのですが、パッドの配置が変則的なので寸法確認するのにとても苦労します。
microSD_fp

そんなこんなで部品選定とフットプリント割り付けができました

フットプリント割り付け完了

これでネットリストを出力すれば、ようやく基板設計に取りかかることができます。

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