Autodesk Fusion
360/EAGLEでプリント基板＆ケース
設計ワークショップ
2020/8/21@SWEST22 オンライン(株)オーバス(デンソー)

グループマネージャ
大栄

2020/8/21

SWEST22 ONLINE SESSION S4C & S5C豊1 / 38

自己紹介（1）
大栄 豊（おおえゆたか）

https://www.facebook.com/yutaka.ohe◦ 日本中でも、少し珍しい「苗字」◦ 名字由来netで、【全国順位】 14,915位 【全国人数】 およそ380人⇒実は、戸籍上の「大榮」で調べると、【全国順位】 54,732位 【全国人数】およそ30人◦ IoT ALGYAN本会運営委員◦ 「IoT ALGYAN(あるじゃん)１周年記念・IoT祭り2016！」で、「破」免状認定◦ 「IoT ALGYAN３周年「IoT祭り2018」」で、「離」免状認定

2020/8/21

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2 / 38自己紹介（2）
大栄 豊（おおえゆたか）

https://www.facebook.com/yutaka.ohe◦ (株)オーバス勤務((株)デンソーより出向中)
http://www.aubass.co.jp◦ SWEST/LED-Camp実行委員◦ 8月下旬に下呂温泉で3泊4日の合宿研修（学生・新人社会人向け）◦ 組み込みソフトウェア開発の基礎を学ぶ場
https://swest.toppers.jp/LED-Camp/

2020/8/21

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本日の目標Autodeskの「EAGLE」を使って回路図を書けるようになる
プリント基板のパターン設計が出来るようになる
Fusion 360と連携し、3Dモデル(外観)を確認できるようになる
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誠に申し訳ありません
当初目標のFusion 360連携において、エラーが発生し本ハンズオンでのレクチャーが出来なくなってしまいました。
代わりにFusion 360でのP板設計の簡易デモを行います。

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設計する回路

ESP32-DevKitC相当回路の設計については、
ESP32-DevKitC、ESPr Developer 32の回路図を参考にしています
http://akizukidenshi.com/download/ds/espressifsystems/esp32_devkitc_v4-sch-20180607a.pdf
https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/switch-science.public/schematic/ESPr_Developer_32/ESPr_Developer_32.pdf•ESP32-DevkitC相当の回路＋• LED×3• ブザー• CdSセル• プッシュSW• 外部電源用コネクタ• サーボモータ用コネクタ• DRV8835モータドライバ• Grove(I2C)コネクタ×2

かなり実用的なプリント基板です！

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部品表
No.

部品名

種類

1

ESP32-WROOM-32

U1

2

チップ抵抗(2012)

R3、R4、R5、R10、R11、E12

3

チップ抵抗(2012)4

使用する部品はチップ部品もありますが、できるだけ手はんだ付けが出来るサイズの部品を選定しています
個数

オンライン販売URL

備考

1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-11647/-32DでもOK1kΩ

6https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-57BZ

千石通商

R1、R2、R6、R7、R8、R9

10kΩ

6

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gR-11797/

チップコンデンサ(1608)

C4、C6

0.01uF3

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-13387/

5チップコンデンサ(2012)

C3、C5

0.1uF

2

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-13372/

6

チップコンデンサ(3216)

C1、C2

22uF

2

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06038/

7

チップLED(赤色)PWR、TXD、RED、LED1、LED2、LED3

OSR50805C1C

6

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06419/

8

チップトランジスタ

T1、T2

2SC27122

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00761/

9

三端子レギュレータ

U2

NJM2845DL1

1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-10978/

10

USBシリアルIC

U3

FT231XS-R

1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06713/

11

モータードライバーモジュール

U4DRV8835

1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09848/

12

チップタクトSW

SW1、SW2、SW3

TVAF06-A020B

3

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-14888/

13

CdSセル

CDS1

GL55281

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-05886/

14

チップダイオード

D1

RB751S1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01370/

15

microUSBコネクタ

Cn1

ZX62-B-5PA(33)1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-11183/

16

ESP32-DevkitC

U51

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-11819/

17

電子ブザー

BZ1

1

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-09800/

18

ピンヘッダ(40pin)

CN2、CN3、CN47pin

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-00167/

40pinを2,3,4pinに分割

19

Groveコネクタ(I2C)

CN5、CN62

https://www.seeedstudio.com/Grove-Universal-4-pin-connector.html

Seeed Studio

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型番・値

UGCM1205XP

Female Header(4-pin/ 2mm)

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別色でもOK

ESP32-DevkitC相当回路部品と片方を使用

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ESP32ピンアサイン

引用元：https://github.com/espressif/arduino-esp32
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1. EAGLEで回路図(基本操作)
新規プロジェクト作成～回路図作成◦図面枠の配置◦使用する部品の選択＆配置◦部品情報の設定任意の順に実施も可能です◦回路の結線

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1-1 新規プロジェクト作成①②③④

プロジェクト名：swest22-esp32-01
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1-2 新規回路図作成①②③④

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1-3-1 回路部品を配置③①②④
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1-3-2 主な標準ライブラリと部品·con-xxxxx：各種コネクター·frames： 各種回路図面枠ex) A3L-LOC：A3横図面枠·rcl、resister：各種抵抗、コンデンサ、コイルex) R-US_R2012：チップ抵抗(2012)·pinhead：各種ピンヘッダーex) PINHD-1x4：4pin縦型ピンヘッダ·supply1、supply2：各種電源記号、GND記号ex) +5V、GND：5V電源、GND

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1-3-3 カスタムライブラリの追加①③※ カスタムライブラリは標準セットアップ後は見つかりません
個別に取得が必要です④⑤②⑥

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1-4 部品の情報設定①部品を右クリック③②

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部品種類ごとに設定可能な項目は異なります

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1-5 結線• 部品の端子どうしをクリックすることで結線できます• 折り曲げたいところでクリックすることでＬ字やコの字の結線も出来ます• 結線の途中に繋ぐこともできます• 端子に繋がないときは、ダブルクリックします①Netをクリック②

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1-6 その他
頻繁に使う機能一覧
機能アイコン

機能概略

部品や結線の移動
部品の左右反転編集

部品や結線の左90度回転
コピー：選択した部品や配線などをコピー
ペースト：選択した部品や配線などを貼り付け
削除：選択した部品や配線などを削除

部品選択
結線
部品情報
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部品の選択
回路ブロックの選択
結線
ラベル付け
Nameの編集
Valueの編集
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1-7 回路図の保存
一通り、回路図が描けたところで、図面を保存しましょう①もしくは ②

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1. EAGLEで回路図まとめ
新規プロジェクト作成～回路図作成◦ 図面枠の配置※図面枠はしっかり活用しよう！

◦ 使用する部品の選択＆配置※P板の完成時の部品配置に近づけるといいよ！
※部品同士はあまり近づけないで！
※電源とGNDもパーツで配置しよう！
(ライブラリのメンテは省略します)◦ 部品情報の設定※NameとValueはちゃんと設定しよう！

◦ 回路の結線※出来るだけ綺麗に繋ごう！

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2. 本番回路図の作成
今回のプリント基板用にカスタムライブラリを準備しています。
以下のURLからダウンロードして、カスタムライブラリの追加を行って下さい。
https://1drv.ms/u/s!AkLB2eZss6Sqg-VmehpbjdQQke8GDA?e=T2fZUX

続いて、今回のハンズオンセッションの時間内に回路図を全て描くことは時間的に難しいです。
従いESP32 DevKitC相当の回路部分を作成済みのプロジェクトを事前に準備しました。
以下のURLからダウンロードして、残りの回路部分を描いてみて下さい。
https://1drv.ms/u/s!AkLB2eZss6Sqg-Vpr65C0hoc3jEsiw?e=HpFxBv※）上記データのダウンロードは、2020/8/31で終了しました。
必要な方は、個別に連絡下さい。
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2-1 追加して描く回路部分
結線(Net)の端点についている
文字列は「ラベル(Label)」です

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Grove Connector

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質疑応答＆休憩

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3. EAGLEでプリント基板(P板)その1P板外形作成～部品配置～パターン設計◦回路図からP板図を作成◦P板外形を編集◦部品をP板内部に配置◦パターンの自動配線＆手修正◦回路チェックと配線チェック

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3-1 回路図からP板図を作成①②③

ボタンクリックひとつで、P板図が出来上がります。
また、回路図上の部品も結線情報付きで全て仮置きされます。

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3-1-1 P板外形を編集(基本設定)• 描画のレイヤーを外形用レイヤー(20 Dimension)に変更します①• Gridの設定を行いグリッドラインのサイズを設定し、表示をONにします(描画の範囲に合わせて都度設定を調整します)②③④

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3-1-2 P板外形を編集頻繁に使う機能一覧
機能

アイコン

機能概略

部品やパターン・外形線などの移動編集

部品やパターン・外形線などの左右反転
部品やパターン・外形線などの左90度回転
削除：選択した部品やパターンなどを削除
直線(連続直線)の描画

外形線編集

円の描画
長方形の描画
縁故の描画

結線
その他
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パターンの配線
自動配線
寸法線の描画配線チェックSWEST22 ONLINE SESSION S4C & S5C

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3-2 P板外形を編集
右のP板は配線まで完成させてみた事例です。
今回の回路部品の載せるには、大体80mm x 50mm = 4000mm2 程度のサイズがあれば配線できるようです。

このサイズを目安に自由な外形形状のP板を描いてみましょう。
なお、EAGLEのフリー版で作成できるP板の最大サイズは、100mm x 160mmです。

P板の外形はルーター加工で製造するため非常に柔軟な形状にすることが出来ます。

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3-3 部品をP板内部に配置
P板外部に仮配置されている部品をP板内部に移動させて配置していきます。
配置する場合に回路の結線(Net)が長くならないように並べていきます。
P板のサイズに余裕があると、比較的に楽に配置できます。
部品だけでなく、「Name」も部品の下に隠れたり重なったりしないように配置します。
回路図で設定した「Value」はP板では不要なので、削除してOKです。
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3-4-1 パターンの自動配線(事前設定)
パターンの自動配線を行うには、まず配線のルールを設定します。
ルール設定は配線チェック( )の機能と同じダイアログで行います。
③②

デフォルトのままでもOKです。
しかしデフォルトではパターンの幅やギャップが6mil≒0.15mmなので、少しでも広めにしておくことを推奨します。
推奨値：10mil～20mil①

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3-4-2 パターンの自動配線(配線禁止エリア設定)
ビス締め穴などがある場合、ビスによる配線ショートが発生しないように、ビス穴の周りに配線禁止エリアを設定します。
配線禁止エリア設定には、レイヤーを部品面：41 tRestrict
はんだ面：42 bRestrictに変更した上で。外形線と同じように描きます。

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3-4-2 パターンの自動配線と手修正Autorouterの機能で、パターンの自動配線を行います。
1回で100%に達しないときは、Autorouterを繰り返すことで、自動配線率が向上する場合があります。

①②③繰り返しても配線率が向上しない場合は、配線を手動で修正して完成させます。
すべて配線が完了したら、DRC( )機能でチェックし、エラーがないことを確認して完成です。

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3. EAGLEでプリント基板(P板)その1まとめ
P板外形作成～部品配置～パターン設計◦回路図からP板図を作成※部品と回路結線が自動で連携できます！

◦P板外形を編集、部品をP板内部に配置※寸法単位(mmとinch)に注意し、グリッドサイズを使い分けます！

◦パターンの自動配線＆手修正※自動配線用のパラメータを設定しよう！

◦回路チェックと配線チェック
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4. EAGLEでプリント基板(P板)その2P板発注用のガーバーデータ作成◦P板発注用のガーバーデータの作成◦ガーバーデータのチェック◦Fusion 360と連携させ、3Dモデルで確認◦Fusion 360でのP板設計簡易デモ

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4-1 P板発注用のガーバーデータの作成
P板の発注先は、SeeedFusion PCBとして、ガーバーデータを作成します。

①③

Seeed Fusion PCBは、P板製造において安く早くでき、さらにオンライン発注の出来るメーカーです。

④②2020/8/21⑤

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また、Autodesk EAGLEには、Seeed Fusion
PCB用のガーバーデータ作成パラメータなどが標準で設定されています。
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4-2 ガーバーデータのチェック
ガーバーデータのチェックは、発注先のSeeed Fusion PCBのサイトにガーバーデータをアップロードし、ガーバービューワーで確認を行います。
◦ https://www.fusionpcb.jp/fusion_pcb.html①

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EAGLEでプリント基板(P板)その2P板発注用のガーバーデータ作成◦P板発注メーカーの決定とガーバーデータの作成※いくつかのメジャーなP板メーカーは組み込まれています！

◦ガーバーデータのチェック※発注前にガーバービューワーを使ってチェックしよう！

◦Fusion 360と連携させ、3Dモデルで確認※部品に3Dデータがあると、実装済み状態を確認できます！

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Fusion 360でP板設計簡易デモ

最後にFusion 360で簡易デモを実施します！
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Fin
ご清聴ご参加ありがとうございました！

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補足
EAGLE用の電子部品ライブラリは各メーカーや有志によりいろいろ整備されています。
これらを活用することで、簡単にP板の設計を行うことが出来ます。
また、現在Autodesk EAGLEは、Fusion 360に内包されました。
これにより、P板設計だけでなく、3Dモデルまでの設計が容易になっています。
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