「PCBレイアウトエディター」編集前セットアップを実施する

今回の記事では「PCBレイアウトエディター」を使う前の基板セッティングの仕方について説明したいと思います。

「設定項目が多くて面倒だ!」と思って設定をスキップする人もいるかも知れませんが、各項目ともCAD上で可能な限り分かり易くまとめられています。

より踏み込んだPCB設計が出来る様になる為にも、初期のセットアップはしっかり覚えて使いこなせる様になりましょう。

「基板セットアップ」を設定する

事前に回路図レイアウトエディターを使用して、回路記号(シンボル)にフットプリントの割り当てが行われた状態の回路図からネットリストを作成しておきましょう。

KiCADの起動画面から「PCBレイアウトエディター」のアイコンをクリックしてエディターを起動します。

ここから即座に編集を開始してもいいのですが、先に設計するプリント配線板の基本情報を設定しましょう。

基板の基本情報は編集中でも変更する事は出来ますが、編集中のデータに影響が出る恐れがありますので出来る限り事前に設定しておいて下さい。

メニューリストから「ファイル」―「基板セットアップ」の順にクリックするか、

画面左上にあるエディタのアイコンに歯車が重なった様な「基板セットアップ」のアイコンをクリックするか、どちらかの方法で基板セットアップ画面を開きます。

基板セットアップの画面が開いたら、上から順に必要項目を設定していきます。

KiCAD標準仕様の設定はすべて入力済の状態になっています。基本的には個々の利便性向上の為の変更、あるいは設定を追加したい項目についてだけ編集すればいいと思います。

基板の基本構造を決める「レイヤー」設定

セットアップを開いた直後に選択されている「レイヤー」画面では、基板の板厚や層数を選択します。

KiCAD標準設定では「板厚1.6mm、導体レイヤー2、両面実装」が設定されています。

導体層2(両面)または4(両面+内部2層の多層基板)の場合については、プリセットされた項目から選択する事が出来ます。

内部層2レイヤー(=4層)以上の多層基板を設計したい場合は「導体レイヤ―」の欄から希望の層数を選択します。

KiCADで設計できる層数は最大32層までになっています。

次の項目「テキストと図形」では、各レイヤ―で描画する線と文字の太さやサイズの初期値を設定します。基本的にはこの項目は確認のみで変更する必要はないと思います。

導体レイヤーについては名称を変更する事が出来、この画面での設定値が各種データ作成時の名称として使用されます。

効率よく設計する為の「デザインルール」設定

次の項目「デザインルール」では各導体層の配線をつなぐビアに関する設定を行います。

KiCAD標準設定では表面から裏面まで一気に貫通するビア(=スルーホール)のみ配置可能で、指定した層間のみ行き来するブラインドビアや極小のマイクロビアは使用できない状態になっています。

設計上ブラインドビアやマイクロビアが必要な場合は、この画面でチェックボックスをONにしてそれぞれの使用を許可しておきます。

「ネットクラス」の項目では、ネットリストに登録されたクラス(信号名や電源、GND等)毎にまとめて各種設定を行う事が出来ます。

この項目の説明は最後にしますので、続けて「配線とベア」の項目を見てみましょう。

この項目は、ネットクラスでの一括設定とは独立した個別の設定を登録しておきたい場合に使用します。

それぞれの項目の左下にある「+」ボタンを押して任意の値を追加登録すると、PCBレイアウトエディターの画面中でいつでも切り替える事が出来るようになります。

次の項目「ハンダマスク/ペースト」の項目では、半田マスクとペーストレイヤのクリアランス値と最小幅を設定します。

旧VerのKiCADではこの項目に初期値として任意の数値が入っていた事もあったのですが、現在ではどこの製造業者も最小幅もクリアランスも「0」を指定する事が殆どです。

従って、この項目は製造業者から特に指定が来ない限りはゼロのままにしておきましょう。

「ネットクラス」設定について

解説を後回しにした「ネットクラス」についてここから説明します。

「ネットクラス」は、ネットリストに登録されたクラス毎に線幅やクリアランスを一括設定する項目です。

なので、PCBレイアウトエディターにネットリストを読み込んだ状態で設定を行った方がより的確に設定する事が可能になります。

一度基板セットアップの画面を閉じ、編集画面から作図したい回路図から生成したネットリストを読み込みます。

画面上部の「ネットリストをロード」又は「回路図から基板を更新」のいずれかをクリックして、設計した回路のネットリストを読み込みます。

読み込み直後はフットプリントと接続点を示す補助線が表示されているだけですが、この状態のままで良いので再度基板セットアップ画面を開いて「ネットクラス」の項目を選択します。

画面を開くと、先ほどは空欄だった部分に読み込んだネットの一覧が表示される様になりました。

この一覧を参考にしながらネットクラスの追加を行っていきます。

デフォルト設定は編集せず、必要なクラスを順次追加していく方法を推奨します。

ここでは例としてネットクラス「Power」を追加してみました。

次にネットリストの「+5V」「GND」にネットクラス「Power」を割り当て、OKボタンを押します。

レイアウトエディターに設定が反映され、配線の初期値が自動で変更される様になりました。

ネットクラスの設定をしておくと、回路上の信号の種類によって一定のルールを維持したまま配線描画が行える様になるのでとても便利です。

但し、PCBのレイアウト上個別に設定を変更したい場合、特に「一部分だけ配線を細くしないとレイアウトが出来ない」といった事例が発生した場合はネットクラスの設定が作業性の低下を招く場合もありますので注意しましょう。

これら基板セットアップの設定を行う事で、PCB上のフットプリント配置や導体層への配線設計がよりスムーズに行える様になります。

基板セットアップが終わったら、次は画面上で部品(=フットプリント)を配置して配線板の設計を進めていきましょう。

ABOUT KiCAD MASTER

KiCADの達人
KiCAD歴15年程度。雑誌記事や教育用テキストの執筆経験等複数あり。私大電気電子工学科での指導とフリーランスエンジニアを兼業しながらFab施設の機器インストラクターや企業セミナー講師を歴任し、KiCADの普及と現代の働き方に対応した技術者育成に務める。