KiCad¶
KiCadとは¶
KiCad（キーキャド）は電子回路設計（EDA）ソフトウェアである。
主に
-
回路図作成
-
PCB設計
-
部品管理
-
3D表示
-
ガーバーデータ出力
などを行うことができる。
EDAとは¶
EDA（Electronic Design Automation）は
電子回路設計支援ソフト
のことである。
代表的なEDAソフト
-
KiCad
-
Altium Designer
-
Autodesk Eagle
-
OrCAD
KiCadはその中でも
無料かつ高機能
なことで有名である。
KiCadの特徴¶
無料¶
商用利用も可能。
オープンソース¶
世界中の開発者によって改良されている。
制限なし¶
多くの無料EDAにある
-
基板サイズ制限
-
層数制限
-
ピン数制限
がない。
日本語情報が多い¶
近年利用者が増えているため学習しやすい。
KiCadでできること¶
回路図作成¶
電子回路を図として作成する。
例
STM32
↓
I2C
↓
EEPROM
PCB設計¶
実際の基板パターンを作成する。
例
配線
パッド
ビア
GNDプレーン
3D表示¶
完成後の基板を確認できる。
例
部品配置確認
ケース干渉確認
ガーバー出力¶
PCB製造会社へ送るデータを生成する。
例
JLCPCB
PCBWay
Fusion PCB
KiCadの構成¶
主なツールは以下。
Schematic Editor¶
回路図作成。
PCB Editor¶
PCB設計。
Symbol Editor¶
回路図シンボル作成。
Footprint Editor¶
フットプリント作成。
3D Viewer¶
3D表示。
回路設計の流れ¶
一般的な流れ。
① 回路図作成¶
STM32
DCDC
モータドライバ
などを配置する。
② ERC確認¶
Electrical Rules Check。
回路ミスを検出する。
例
未接続
電源ミス
③ フットプリント割り当て¶
部品に実装形状を割り当てる。
例
STM32
↓
LQFP-64
④ PCBへ転送¶
回路図から基板設計へ移行する。
⑤ 部品配置¶
部品を並べる。
⑥ 配線¶
パターンを引く。
⑦ DRC確認¶
Design Rules Check。
例
配線間隔不足
クリアランス違反
⑧ ガーバー出力¶
製造データ生成。
シンボルとは¶
回路図上で使用する部品記号。
例
抵抗
コンデンサ
STM32
フットプリントとは¶
PCB上での実装形状。
例
0603抵抗
SOT-23
QFN
LQFP
シンボルとフットプリント¶
重要な違い。
シンボル
回路図用
フットプリント
基板用
ERCとは¶
Electrical Rules Check。
回路図上のエラーを検出する。
例
未接続ピン
電源競合
DRCとは¶
Design Rules Check。
PCB上のエラーを検出する。
例
配線間隔不足
パッド重なり
レイヤー¶
PCBは複数層で構成される。
2層基板¶
Top
Bottom
4層基板¶
Top
GND
Power
Bottom
現在のAsterでは
4層
が有力候補である。
GNDプレーン¶
基板全面をGNDとして利用する設計。
メリット
-
ノイズ低減
-
放熱向上
-
配線簡略化
ビア¶
層を移動するための穴。
例
Top
↓
Via
↓
Bottom
ガーバーデータ¶
PCB製造会社へ送る製造データ。
主な内容
-
配線
-
穴
-
シルク
-
外形
BOM¶
Bill Of Materials。
部品表のこと。
例
STM32F303RET6
1個
10kΩ
5個
3Dビューア¶
完成予想を確認できる。
確認できる内容
-
部品干渉
-
コネクタ位置
-
ケース適合
Asterでの利用¶
AsterではKiCadを用いて
-
ALEO基板
-
AB基板
-
通信基板
-
電源基板
などを設計する。
設計対象
STM32
CAN
I2C
DCDC
モータドライバ
など。
よくあるミス¶
フットプリント間違い¶
部品が実装できない。
ピン番号違い¶
配線ミス。
DRC無視¶
ショートや製造不能の原因。
デカップリング不足¶
ノイズ増加。
GND設計不足¶
通信エラーや発熱の原因。
KiCadのメリット¶
-
無料
-
高機能
-
商用利用可能
-
4層以上も対応
-
情報が豊富
KiCadのデメリット¶
-
最初は覚えることが多い
-
部品ライブラリ管理がやや難しい
-
高速基板設計は知識が必要
まとめ¶
KiCadはオープンソースのPCB設計ソフトウェアである。
-
回路図作成
-
PCB設計
-
ERC/DRC検証
-
3D確認
-
ガーバー出力
を一つの環境で行うことができる。
Asterのような組み込み開発では、回路設計から製造データ作成までを担う中核ツールとなる。