KiCadで基板設計の手順

KiCadを使って基板を設計する場合には、通常は以下の手順になる。

1. まず回路図をEeschemaで描く。
2. そのEeschemaにおいて、自分が配置した各パーツにフットプリントを割り当てる。
3. そしてPcbnewを使ってそれらのフットプリントを配線で繋いで基板を設計する。

以上のような流れでKiCadを使って基板を設計して行く。

基板設計ではパッドを追加したい事が多々ある

さて、このような流れでプリント基板のデザインを行う訳だが、実際に基板をデザインしていて良く経験する事柄として、「半田付けのパッドを追加したい」事が多々ある。

具体的な例を上げると以下の通り。

• 配線の上にオシロやテスターでチェック用の端子を付けたいので、パッドを一つ追加したい。
• 取り付ける部品の足の間隔が基板設計時点では未定なので、サイズの異なる部品が取り付けられるように念のために数個のパッドを付けておく。
• 基板の余白部分に格子状にパッドを配置して部分的にユニバーサル基板にしておく

などだ。

これら以外にも色んな状況は考えられる。

KiCadを使ってパッドを追加する通常の方法（面倒な方法）

さて、このようにPcbnewで基板設計時にパッドを追加したい場合には、正統的なやり方としてはEeschemaにそのパッドの元になる何らかのパーツを追加する。

例えば1ピンを持つコネクタ端子などを追加するのだ。

そして、そのパーツに1つのパッドを持つSoldering Padなどのフットプリントを割り当てれば良い。

ところが、このやり方だとパッドを追加したい時には毎回Eeschemaで対応する部品を追加する必要があるので面倒だ。

それに、ユニバーサル基板みたいに数十個や数百個ものパッドを追加したい場合には作業が面倒なので無理がある。

以下では、もっとお手軽に任意の場所にパッドを追加する方法を紹介したい。

KiCadのPcbnewで任意の場所に手軽にパッドを追加する方法

そう言う場合には、viaを使えば良いのだ。

viaもpadもどちらも円形のランドで中央にはドリル穴が空いている。

両者の違いはviaはF.CuレイヤーもB.Cuレイヤーもどちらもレジストで覆われているので半田付けが出来ない。

一方、padの場合なら、F.CuレイヤーもB.Cuレイヤーもどちらもレジストで覆われずに銅箔レイヤーが露出している。

実際にやってみよう。

下図に三つのviaを追加した。長方形枠で囲ったGND, Vref, +12Vの三つのviaだ。

viaを配置したあとでF.CuかB.Cuのレイヤーを露出させてやれば半田付けが出来るPadとして利用出来る。

その為には、viaの場所に同じ大きさで円形のマスク追加すれば良い。

例えばF.Cuの銅箔を露出させたい場合には、F.Maskに円を描けば良い（下図）。

そうすると、viaのF.Cuの円形領域において、そのF.Maskパターンと重なる部分の銅箔を露出させる事が出来るので、半田付けパッドが出来上がる（下図）。

もし必要なら、B.Maskにも同じ円を描けば、両面共に半田付けパッドが形成出来る。

F.Maskに描画した円を少し移動してみた（下図右）。

そうすると上図左の3Dイメージでは、露出する銅箔部分も連動してずれるので、F.Maskがどういう意味を持っているのかを理解する事が出来るだろう。

この手法には色んなメリットがある。

viaをPad化する手法のメリット

このようにviaをPad化する手法には色んなメリットがある。

それらを具体的に説明したい。

まず、viaはPcbnewの操作で基板上の任意の場所に自由に配置できるので、わざわざEeschemaにパッド用に何らかの部品を追加する必要が無い。

viaはその直径やドリル径を自分で自由に編集できるので、viaをパッドとして利用した場合には、まずは大き目のviaを配置すると良いだろう。

そして、そのviaの上に、先ほど説明した手順で円形マスクを配置すれば良い。

さらに、Pcbnewでフットプリントを更新する操作をするとEeschemaに無いフットプリントは勝手に削除されるが、viaの場合には勝手には削除されない。

このviaをPad化する手法やり方だと、基板のどこにでも好きな位置に自由に半田付けパッドを追加出来る。

かつ、ユニバーサル基板のように多数のパッドを配置したい場合には、このviaとマスクのセットをコピーペーストして多数配置すれば良いのだ。

この方法は、手軽にパッドを配置できるのでお勧めだ。

皆さんにもお勧めしたい。