PCBを作ることにしました。これまでは、専らユニバーサル基板を使って、ヘッドホンアンプを作ってきました。それなりに数をこなし、スタイルも固まってきました。また、性能面でも満足できるものができるようになりました。しかし、ユニバーサル基板を使っての製作は、はんだ面の配線が結構面倒です。そこで、専用のプリント基板(PCB=printed circuit board)を作ることにしました。

PCBを作るにはEDAが必要

先ずは、環境整備をしなければなりません。PCBの製造はJLCPCBというメーカーにお願いすることにしました。しかし、業者さんに製造をお願いするには、カーバーファイルを用意しなければなりません。そのため、EDA(=Electronic Design Automation)が必要となります。

以前、EagleというEDAを使用しました。しかし、このソフトは私にはレベルが高すぎました。素人でも使えそうなソフトを探していたところ、KiCadというソフトを見つけました。このソフトは無料で使用できます。

KiCadは使いやすい

実際にKiCadを使用してみました。標準状態で用意されているフットプリント(部品の形状データ)が豊富に用意されています。また、フットプリントが無い部品については、フットプリントエディターで作ることができます。

また、KiCadはSpiceを内蔵していて、回路のシミュレーションもできます。しかし、Spiceについては使い勝手と標準Spiceモデルの豊富さでLTSpiceには及びません。したがって、これまでどおり、LTSpiceでのシミュレーションは不可欠です。しかし、LTSpiceからKiCadに回路図情報を移す機能がありません。しかし、後で紹介するEasyEDAのプロ版にはこの機能が用意されています。

KiCadを使ったPCB設計手順

KiCadを使ってPCBを設計する手順は以下の通りです。ただし、以下の手順は、素人の私が執っている手順です。もっと効率的な手順はあるかも知れません。あくまで私が行っている手順を備忘録的に残しておきます。

1. KiCad初期画面→ファイル→新規プロジェクト(新規プロジェクトの作成)
2. 回路図エディターで回路図を作成
   • 部品配置の際にプロパティ開きフットプリントを選択する
   • シンボルを確認する　－　特にピン番号に注意　ピン番号の変更はシンボルエディタで行う
3. 必要に応じてシミュレーションを行う
   • シミュレーションに使用する部品定数はプロパティ→シミュレーションモデル で設定する
4. 検査→エレクトリカル ルール チェッカー(ERC)を実行
   • エラーが見つかったら手順2に戻り修正を行う
5. ツール→回路図から基板を更新　※PCBエディターが立ち上がるので部品配置と配線を行う
6. 部品の配置と配線が終わったらエッジカットレイヤに回路を囲む線を描く(PCBの外形を決める)
7. 検査→デザインルールチェッカー(DRC) でPCBの配線チェックを行う
   • DRCでエラーが無くなるまで、修正とDRCを繰り返す
8. ファイル→製造用出力 でガーバーファイルを作成する

仕上がり確認は3D表示で

PCBエディターの表示メニューで、仕上がり予想図を見ることができます。3D表示で、方向を変えながら見ることもできます。その他、部品面、はんだ面、シルク印刷など、レイヤごとに表示させることもできます。

なんか、良い感じですね。全くの初心者ですが、KiCadの導入から、カーバーファイルの作成まで、一日でできました。慣れればもっと効率的にできるでしょうね。

EasyEDAはWebで完結させることもできる

なんとか、KiCadを使ったPCB設計が終わりました。しかし、KiCadよりも手軽なEDAがありました。それは、JLCPCBが提供している、EasyEDAというソフトです。ダウンロードして使うこともできます。しかし、インストール無しで使用できるオンライン版も用意されています。

利用には、JLCPCBのアカウントが必要です。しかし、アカウントは簡単に作れます。使い勝手は、オンライン版もインストール版でも一緒です。KiCadど比較しても遜色ありません。プロ版とスタンダード版がありますが、プロ版にはSpiceの機能が搭載されていません。しかし、プロ版にはLTspiceからのインポート機能(使いにくいですが)も搭載されています。

なお、EastEDAで作成したファイルはJLCPCBのサーバに保管することができます。しかし、サーバに保管したファイルは１年で消去されます。しかし、保管先をローカルにすることもできますので、使い分けると良いでしょう。

便利な世の中になったものです

今回使ってみた、KiCadとEasyEDAは初心者でも使いやすいと思います。また、使い勝手は別として、シミュレーション機能もあります。これほど高機能なソフトウェアが無料で使用できるのはありがたいことです。

個人でPCBを発注するなんで、昔は想像もできませんでした、しかし、そんな想像むできなかったことが、ほとんど費用もかけずできるのは嬉しい限りです。さて、次は実際にPCBを発注してみようと思います。