KiCADソフトウェアの構成について

今回は、KiCADの各エディタの詳細について解説したいと思います。

KiCADは複数のプログラムの集合体

KiCadは、回路図の描画を行う回路図エディタと、配線板の設計を行うプリント基板エディタの、2種類のエディタプログラムを中心に、様々な機能を支援するプログラムツールの集合体になっています。
単独で利用する事も不可能ではありませんが、基本的には起動後に開く画像の様な画面から製作中の回路=プロジェクト単位でまとめて管理された状態で、都度必要なソフトウェアを呼び出して作業を進めていく方式になります。

KiCAD管理ウィンドウの構成
各プログラム名称と機能概要の

ここからは実際の回路開発の流れに沿って、「プロジェクトの作成」「回路図エディタ」「コンポーネントライブラリエディタ」「プリント基板エディタ」「フットプリントエディタ」の詳細を解説します。

回路設計の流れと各エディタの役割

1) プロジェクトの作成

 回路開発を行う時は最初に「プロジェクト」という、設計データをまとめて管理するファイルを作成します。
KiCADの起動画面から「ファイル」-「新規」-「プロジェクト」の順に選択します。
完全に新規設計を行うのであれば「プロジェクト」をクリックした後任意の名前を決めてファイルを作成します。

ファイルが作成されると、管理画面の左側のウィンドウに2つのファイルが出来上がります。これらは「回路図エディタファイル」「プリント基板エディタファイル」で、それぞれデフォルト設定の図面枠が描かれているだけで、あとはまだ何もない白紙状態の作図シートが用意されています。

各エディタのファイルが1つずつ自動的に作成されます。

2)  回路図エディタ

 プロジェクトが作成出来たら、回路図エディタを使ってこの図枠の中に回路シンボルを配置し、シンボル間を配線して回路図を描いていきます。

回路図エディタで描いた、簡単な電源回路の例


KiCADをインストールした直後、沢山の電子部品のシンボル情報が登録されているライブラリも同時にインストールされます。ですが、実際に設計を進めようとすると使いたい仕様のシンボルが見つからなかったりする事が多々あります。
あるいは自作した部品や小規模な回路を部品に見立てて全体の回路中に組み込みたい、と言う事も頻繁に起きて来る事でしょう。
そんな時に、次のコンポーネントライブラリエディタを使ってシンボルを新規に作成します。

3)  コンポーネントライブラリエディタ

KiCAD管理画面から、シンボルが描かれたアイコンをクリックして「コンポーネントライブラリエディタ」を起動します。


エディタを使って、必要なシンボルを描き、既存のライブラリや新規に作成したライブラリに登録する事で、回路図エディタで利用する事が可能になります。

市販の電子モジュールを、1つの部品の様に見立ててシンボル化するなんて事も。

4)  プリント基板エディタ
 回路図エディタで描かれた回廊を基に、PWB、PCBの設計に必要なファイルを生成した次の工程として、プリント基板エディタを使った板の設計を行います。

プリント基板エディタを起動するアイコン

 回路図エディタから読み込んだファイルは、それぞれの部品を接続する為の目安を示す補助線がつながった状態で読み込む事が出来ます。これを基にして配線のレイアウト、基板外形の形状を設計していくことが出来ます。

回路図エディタから編集用のファイル「ネットリスト」を読み込んだ状態。部品のレイアウトは操作済。
基板外形、導体層の塗りつぶし処理等も終えて、製作用のファイル出力直前まで進めた状態

 設計されたPWB、あるいはPCBの外観をプリント基板エディタの機能を利用してCGで確認する事もできます。


プリント基板エディタで設計が終わったら、試作業者や工場に生産を行ってもらう為のファイルを生成する処理を実行して、基板設計は完了です。
試作した基板に何か問題が発生したら、必要な工程に対応したエディタを起動してデータを修正、フィードバックも容易に行う事が出来ます。

5)  フットプリントエディタ
 プリント基板エディタで重要になってくるのが部品の形状や半田付けする部位の寸法、いわゆるフットプリントの正確さです。
電子部品の寸法やICの形状には各社共通の規格があり、その規格に対応したフットプリントを割り当てて設計をするのが基本の手順なのですが、専用仕様のICやモジュール部品、特殊な形状のコネクタ部品等は共通規格のフットプリントに対応していない場合があります。

こんな時は、フットプリントエディタを使用して専用のフットプリントファイルを作成、ライブラリに追加することで設計を進める事ができます。

各エディタの更に詳細な使い方については、それぞれのカテゴリー毎に記事を纏めて順次投稿させて頂きます。

次回は、実際にインストールを行う手順と、使用前に追加しておいた方が良いお勧めの環境設定等についてご紹介したいと思います、よろしくお願いします。

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。