PCBを3日間で作ろう！テキスト

https://atnd.org/events/102234/
のテキストです。

やること

- KiCAD で設計
 - インストール
 - 回路図設計
 - アートワーク
 - ガーバー出力
- 工場発注
- BOM（部品一覧表)作成
- 配置図作成
 - 深センのお店のガイダンス
  - PCBを依頼するところ
  - Arduinoだとかを売っているところ
  - 抵抗やコンデンサなどの1000個単位のもの
  - コネクタ類
- 部品を調達する
 - お店を回って自分で買う
 - お店に依頼して集めてもらう
- 部品を工場に引き渡し
- PCBA完了品を受け取り
- 動作チェック、仕上げ

# スケジュール

| 日付  | 時間  | 内容  | 説明 |
|:----  |:---:|:----:|:----:|
| 1日目(金) | 09:30 | 会場オープン  |
|  | 10:00 | オープニング | プログラム説明、自己紹介、インストール |
|  | 11:00 | KiCADトレーニング | KiCADの操作に慣れます |
|  | 12:00 | 回路図作成 | KiCAD EESCHEMAを使って回路図を設計します |
|  | 13:00 | 昼食etc | 昼食および協力会社紹介　|
|  | 14:00 | パーツ選定etc | アノテーション、ERC、CvPCBなどのツールを使っていきます。 |
|  | 15:00 | アートワーク作成 | KiCAD pcbnew を使って基板をデザインします |
|  | 16:00 | ガーバー作成 | 基板のパターンデーターを工場に提出します |
|  | 17:00 | 工場オーダー | ガーバーを持っていって評価してもらいます |
|  | 18:00 | ガーバー修正、補講 |  |
|  | 19:30 | 終了 |夕食 、懇親会  |
| 2日目(土) |  |   |
|  | 10:00 | BOM作成 | 使用するパーツ一覧リストを作成します |
|  | 11:00 | BOM送信 | BOMをメールで送信します |
|  | 12:00 | 電子パーツ説明、買出し説明etc | パーツ購入計画を立てます。また11/7に提出分のエラー修正 |
|  | 13:00 | 電気街ツアー | 華強北電気街でパーツを買い集める 16:00までのPCBA用の部品を提出 |
|  | 15:00 | （オプション） | （深センツアー） |
|  | 16:00 | ソフトウェア説明 | (希望者)作成した回路を活かすソフトウェアの準備を行います |
| 3日目(土) |  |   |
|  | 11:00 | PCB注文分、基板受け取り |  |
|  | 15:00 | はんだづけ | 動作確認 |
|  | 16:00 | PCBA注文分、基板受取 | 仕上がった基板を受取、チェック、組立て遊びましょう |
|  | 19:00 | 解散 |  |


# 作るもの

基板10枚をまとめてつくります。
10枚を作る理由

- 1枚でも10枚でもほとんど変わりません。
- 製造に不良品が混じるので、それをあらかじめ考慮します。
- 動作確認のためには複数での比較が必要になることが多いです。
- 設計ミスのリカバリーのためのカット＆トライで何枚か必要となります。

# 用意するもの

PC Linux/Mac/Windows いずれもOKです。
マウス　必須です！　マウス無いと時間内に終わりません！

# インストールするもの

- KiCAD
回路基板を作ります。
http://kicad-pcb.org/

回路CAD,基板CAD,ライブラリエディタ、フットプリントエディタ、ガーバービューアなどが一体となっています。

- LibreOffice
https://www.libreoffice.org/
からダウンロードします。
ワープロソフト、表計算ソフト、ドローソフト、プレゼンソフトなどが一体となっています。
BOMを作るのに .xls ファイルを扱える表計算ソフト、配置図を作るのに .svg ファイルを扱えるドローソフトが必要です。
ExcelやInkscapeなどの使い慣れたソフトがある場合はLibreOfficeではなくそれを使っても構いません。

# KiCADに慣れてみる

まずは、
「KiCad テキスト はじめて編」
https://qiita.com/nanbuwks/private/38e313614c537e9c04a0

を駆け足でやってみましょう。1時間ぐらいで最も簡単なものを作ってみます。

# 自分の作りたいものを決める

既に作りたいものが決まっている人はそれを、それでなければ以下のものなどを活用します。

- Arduino互換機
LIBLO AVR
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/1c83d014-a490-80b4-c2fc-c2232820fe2b.png)
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/39d97ef9-2448-8dce-820d-b744eda04cd5.png)

- BluePill アドオン
STM32マイコンボードを利用したゲームボーイライクな基板です
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/c8ed3ff2-c23b-3867-9bc8-5cf6a984498f.png)

![IMG_20171117_220158.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/165002/e8df529f-46ac-aed2-6b18-c7b9a6fc1e9b.jpeg)

- アオノドン　アドオン
Bluetoothトレーニングボードアオノドンを利用した、ウェアラブル基板です
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/a2bb2c81-11e0-cdb5-2070-ef1c7cb18cca.png)
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/953bfe51-1d8b-594b-d34c-b3e8878d910f.png)


- ESP32 基板
WiFiとBluetoothが使える基板です
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/5c82578f-3c36-3131-0987-4102eae10e66.png)

上記のものを元に、回路にアレンジを加えたり、サインを付け足したり、上記の基板などに追加するアドオン基板を作ったりします。

# モジュールを使う

深センでは、いろんなモジュールが基板として売られています。
また、FABLIBでも、オープンソースのハードウェアとしてモジュールを公開してます。

これは、bluetooth基板のアオノドン、USBシリアル基板、加速度センサモジュール基板。

![IMG_20181207_083342.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/b58a3b4a-5511-a070-14af-109940d9e6ef.jpeg)


そういったモジュールを搭載して、新しい基板を作ると簡単に基板が設計できます。

![IMG_20181206_173744.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/b45d01a0-4862-59fa-66a3-8d1931725ab0.jpeg)


センサモジュールやジョイスティックのモジュールなど集めたキット

![IMG_20181207_082812.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/18b1610d-b7ee-c7f3-84a1-b480e0b60b18.jpeg)

これは、そういったモジュールを使ってウェアラブルにするための基板です。
![IMG_20181207_082846.jpg](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/8887c74c-66f3-b601-58d4-6b3c42a2e2de.jpeg)

組み立てたもの。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/9a412eca-ce7c-3e6d-8824-2dfc8101801f.png)

# KiCAD で設計
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/41d0fb2f-9039-5847-4b6d-7d617ecdb964.png)

# パーツの選定

![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/328241ec-2096-044b-fdd2-6eeeafc33795.png)

あまり細かいものは避ける必要があります。


# KiCAD でアートワーク
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/b6a05390-e767-daf2-1112-a8ed9a1da5a7.png)


# ガーバーデータを出力して、工場へ持っていきます。

![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/ab696bde-c749-82a7-694a-1f3c323be998.png)

PCBの色、厚さ、接点の表面仕上げを指定します。

色は緑のみです（特急で作成するため）
厚さは1.6mmが標準です。
接点の表面仕上げは無鉛はんだ

# BOM作成
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/7794c7b7-b719-239a-d895-f92d884e4ee8.png)

部品リストを作成します。これを元に部品を調達します。

KiCad -> Pcbnew -> File -> Fablication Outputs -> BOM file...
でCSVファイルを出力し、それを加工してください。

上の図には入ってませんが、一番左に1,2,3....と通し番号をつけておいてください。

# 配置データ作成

原点を基板の角に設定します。画面が小さいとツールボタンが表示されていないので注意！

![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/c684f31e-83d5-3122-0ba5-f17aedf3f95b.png)



## 座標ファイル作成

部品をどこに配置するかの座標データを作成します。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/9a5e4814-3e63-2b66-0a88-91779270eda6.png)

Pcbnewから、File-Fablication Outputs-Footprint Position (.pos) File...を選び、csvファイルを出力します。

csvファイルを表計算ソフトで読み込み、xls形式で出力します。

### 座標出力されないパーツの対処

フットプリントのプロパティで、Placement File をチェック。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/b58863bc-db4f-f4a7-9265-5659990162b8.png)


## レイアウト図作成
人間が見てわかるデータも作成します。
まず、グラフィックソフト用に変換した時に Edge.Cuts が黄色だと視認性が悪いので、一時的に青などに変更します。

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/b45f3680-79dc-d567-8221-eb06d69e26fd.png)



Pcbnewから、File-Export-SVG...で出力します。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/139524/8b6f99a9-66cc-eb38-5ada-c85e9164f2fc.png)


出力オプションは 



- F.SilkS
- F.Mask
- Edge.Cuts
- F.Fab

を選択し、「All layers in a single file」
を選択します。

上記は表面実装のみのデータなので、裏面実装もする場合は

- B.SilkS
- B.Mask
- Edge.Cuts
- B.Fab

のデータを選択してもう1つ出力します。


出力した SVG ファイルを、Inkscapeで読み込み加工します。


![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/2d11f5da-9a49-e510-eedb-a0d1a78c19b2.png)

加工したら、pdf で保存します。


# BOMデータなどを送信

メールで工場に送信します。

# 電気街買出し
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/264c67d9-49f9-a0f8-cfe7-f49dd3986edc.png)

部品を集めます。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/be37ba3c-d59e-d74a-bca8-0721dea2b772.png)

一括で部品を購入してもらえるお店もあります。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/468305a4-ebdc-99ce-13cf-aaea742d8b54.png)

# 部品を工場に受け渡します。


BOMで使った通し番号、

表面実装部品のテープなどには通し番号を丸付きで記入、説明 （「R4 330Ω」というような）と共にマジックで書き入れます。「④ R4 330Ω」というように記入します。
部品を通し番号別にビニール袋に入れて、丸付き数字をビニール袋に書き込みます。

# ３日目

受け取り、動作チェック、仕上げ
![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/2053356e-a1c2-86a8-d407-2427a49a3250.png)

![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/75bc2d97-15bc-3f7f-cc8d-52fd66b143b6.png)

ピンや、配線などは自分ではんだづけしていきます。工場で全部やってもらうと値段や時間がかかってしまうためです。

![image.png](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/139524/1ef9b20a-ab25-cf50-f918-0c332ac25573.png)

動作確認していきます。