TDU/SIE/ASP    
TDU/SIE
  東京電機大学/情報環境学部
Basic Project-A
  基礎プロジェクトA (電子工作1)
     
電子工作 1−4    
本日の目標
  基板CADで、アートワーク(プリント基板パターン設計)する。

 

   

・プログラムのインストールをします。

・プリント基板パターンを作ります。

 

     
プリント基板パターン設計    
   

プリント基板は、回路図のワイヤー部分を金属(銅)で形成した基板です。

この基板のパターンを描くことが、アートワーク(プリント基板パターン設計)になります。

 

     
プログラムのインストール    
ファイルを展開する
 

このプログラムには、インストーラー(セットアッププログラム等)はありません。

自己解凍圧縮ファイルになっていますので、ダブルクリックで展開します。

プログラム展開する場所は自由ですが、例えば、マイドキュメント¥project¥pcbe048aフォルダを作成し、その中で作業します。

これで、ファイルが展開されます。

「parts.pcb」もこのディレクトリに移動します。

 

プログラム起動
 

展開されたファイルの中のpcbe.exe (pcbeと表示されている場合もある)をダブルクリックして、プログラムを起動します。

 

     
設計方法    
設計方法とデザインルール
 

デザインルールとは、設計の決まりのことで、基板のパターンを作る場合の指針です。

(実際のデザインルールは、さらに詳細になります。)

・基板サイズは、100×75(mm)です。

・グリッド間隔は、2.54(mm) (=0.1インチ)を基準にします。

・配線図から、部品との接合部をランド(◎)にします。 ランドは、はんだづけする場所になります。

・部品がうまく実装できるように配置します。部品の大きさ、形によって、ランドの間隔を調整します。

・基板からワイヤーで引き出す部分(電源線、スイッチの線)は、少し大きめのランドを使用します。

・配線の部分を重ならないようにつなぎます。基本は、縦または横方向に線をつなぎます。

・どうしても重なってしまう場合は、ジャンパー線を使います。ジャンパー線の両端もランドにします。

・銅を溶かす部分を少なくするため、GNDをベタ(GNDを大きく取る)にします。

 

     
実装方法    
抵抗のランド間隔
 

抵抗のランド間隔は、抵抗の大きさ(写真は1/4Wクラス)や実装方法(立てるか、寝かせるか)によって、間隔が異なります。

写真の様に、抵抗を立てに実装する場合は、1間隔(2.54mm)、寝かせる場合は、5間隔程度です。

 

コンデンサのランド間隔
 

電解コンデンサは、大きさによって間隔を調整します。

写真では、普通は1間隔で、コンデンサの足を変えて、2間隔でも付けることができます。

 

ジャンパー線
 

ジャンパー線は補助的に使用します。

 

     
基板パターンのサンプル    
ファイルを開く
 

はじめに、基板パターンのサンプルを見ます。

「ファイル」「開く」をクリックします。

「SAMPLE1.PCB」を選択して「開く」をクリックします。

基板パターン(裏面・はんだ面の外形)は、赤色で示されています。

基板パターン(表面・部品面・シルク面)は、黄色で示されています。

(下の基板パターンはチップ実装用です。)

次に「SAMPLE2.PCB」を開いてみます。

「SAMPPART.PCB」を開いてみます。

これらは、部品に登録されているパターンです。

グリッド(メッシュ・基準)は、ミリとインチがあります。
P=1のグループは、ミリ単位の部品です。
P=1.27のグループは、インチ単位のグループです。

今回は、P=1.27のグループを使います。(P=2.54は、P=1.27の2倍です。)

 

     
部品パターン登録    
ダウンロード
 

部品パターンをダウンロードします。(右クリックで、対象をファイルに保存してください。)

http://www.asp.sie.dendai.ac.jp/ed/pa2004/partlib/parts.pcb

 

部品パターンを開く
 

はじめに、ライブラリに無い部品パターンを登録します。

ここでは、抵抗のランド間隔が5の部品パターンを作成します。

「ファイル」「別のPCBEで開く」をクリックします。

「parts.pcb」を選択して「開く」をクリックします。

部品パターンが表示されます。

(このパターンのグリッドは、2.54mmに設定されています。)

 

 

 

 

 

 

 

部品登録
 

「複数(複数選択)」ボタンをクリックします。

ここでは、抵抗パターン(間隔5)をクリックします。

色が変わります。

選択した部品を登録します。

「結合/分解/部品」ボタンをクリックします。

部品登録をします。

部品名「reg-i5」を入力して、「決定」をクリックします。

(抵抗(register)、インチ(inch)、間隔(interval)の意味です。)

これで、部品登録できます。(この部品は後で使用します。)

 

部品と名前
 

他の部品も登録します。(部品名を以下に示します。)

 

終了
 

部品の登録ができたら、終了します。

 

     
パターン作成    
グリッド設定
 

グリッドの設定をします。 グリッドは途中で変更できます。

ドットピッチ:2.54(mm)を入力し、「設定」をクリックします。

 

レイヤー設定
 

各レイヤーは、「はんだ面」「シルク面」などを意味し、ここでは作図する面を設定します。

「レイヤー選択」ボタンをクリックします。

はじめは、「パターン1」を選択します。「決定」をクリックすると設定されます。

「>>」をクリックすると次のページが表示されます。

番号 レイヤー名 補足
補助  
パターン1 裏面(はんだ面)のパターンです。銅パターンになります。
パターン2 両面基板の場合の表面(部品面)、銅パターンです。
シルク1 裏面のシルクです。「はんだ面」の文字、記号などです。
シルク2 表面のシルクです。「部品面」の文字、記号などです。
レジスト1  
レジスト2  
基準  

 

(アパーチャ/パッド)選択
 

アパーチャ/パッドの大きさ、スタイルを指定します。

「(アパーチャ/パッド)選択」ボタンをクリックする前の描画対象(ここでは、ラインが描画対象)によって、設定対象が変わります。

ラインアパーチャ選択では、線の太さを設定します。18番の1.000(mm)を選択し、「選択」をクリックします。

 

丸ランド模写
 

丸ランドを描きます。(このパターンには孔(穴)はありません。)

「丸ランド模写」ボタンをクリックします。

配置したい場所で、クリックします。

大きさ等を変える場合は、「(アパーチャ/パッド)選択」で変更できます。

 

角ランド模写
 

角ランドを描きます。(このパターンには孔(穴)はありません。)

「角ランド模写」ボタンをクリックします。

配置したい場所で、クリックします。

大きさ等を変える場合は、「(アパーチャ/パッド)選択」で変更できます。

 

ワイヤー(配線)
 

ワイヤー(配線)を書きます。

「ライン/多角形模写」ボタンをクリックします。

始点でクリックします。

折り返し点で、クリックします。

折り返し点で、クリックします。

折り返し点で、クリックします。

折り返し点で、クリックします。

右クリックで、終了します。

 

ランド
 

ランドを描きます。部品を取り付けるランドになります。

「パッド模写」ボタンをクリックします。

配置したい場所でクリックします。

 

文字

 

 

 

文字を書きます。

「文字模写」ボタンをクリックします。

文字を書く位置でクリックします。

文字列を入力して、「決定」をクリックします。

 

位置修正
 

 

位置修正をします。

「変形」をクリックします。

修正したいパターンをクリックします。(色が変わります。)

ドラッグして、移動します。

右クリックで、配置します。

配線の角をクリックします。

ドラッグすると、配線が延びます。

右クリックで配置します。

 

削除
 

要らないパターンを削除します。

「削除」ボタンをクリックします。

要らないパターンをクリックします。(色が変わります。)

もう一度クリックすると削除されます。

(右クリックで、キャンセルされます。)

 

平行線
 

平行線を描く。

 

 

配線パターンの接続
 

配線パターンの接続をします。

はじめに接続するパターンを描きます。

「ライン/多角形模写」ボタンをクリックします。

接続した部分でクリックします。

クリックします。

終点でクリックします。

適当な場所で、右クリックして、終了します。

2つの配線をつなげます。

「接続/伸縮/分割」ボタンをクリックします。

接続する1方をクリックします。

接続するもう一方をクリックします。
(クリックする位置によって、反対側がつながれるおそれがありますので、できるだけ近い位置をクリックします。)

さきほどの起点部分はつながりました。

もう一方の配線をクリックします。

つなげる配線をクリックします。

これで、輪になりました。

 

変更
 

大きさ等の変更をします。

「変更」ボタンをクリックします。

例では、丸ランドをクリックします。

「レイヤー」と「アパーチャー」(大きさ)の変更ができます。

アパーチャーの「選択」をクリックします。

現在は、28番2.000mmになっています。

18番1.000mmに変更するには、チェックをクリックします。

「決定」をクリックします。

丸ランドが1mmになりました。

 

ベタパターン
 

ベタパターンを描きます。

ベタパターンは、GNDパターンなどで使用されます。

「塗潰し/塗潰し解除/窓抜き」ボタンをクリックします。

輪になっているパターンをクリックします。

「はい」をクリックします。

ラインで塗りつぶされました。

 

保存
 

できたパターンを保存します。

「ファイル」「保存」をクリックします。

練習として「rensyu.pcb」で保存します。

練習おわりです。

 

部品パターンの配置    
PICマイコンの配置
 

部品パターンを配置します。

はじめに、グリッド間隔を設定します。

「設定」「グリッド」をクリックして、

今回は、ドットピッチ1.27(mm)で設定します。
(ドットピッチ2.54mmは、後で説明をしますので、このパラグラフをスキップしてください。)

何も選択されていない状態で、「結合/分解/部品」ボタンをクリックします。

ここで、「一覧」をクリックします。

PICマイコン用として、「dipic-18p」を選択し「決定」をクリックします。

部品パターンが表示されます。配置したい場所に移動します。

クリックすると配置されます。

 

配置に関する補足
 

グリッドを2.54mmで設定した場合は、ICのランドが合わなくなりますが、
一度、グリッドを1.27mmにして移動し、ランド位置を合わせます。

「設定」「グリッド」で2.54mmにします。

部品配置をしたところ、グリッドに合っていない。

「設定」「グリッド」でドットピッチを1.27mmにします。

「変形」で1グリッド分移動します。

「設定」「グリッド」で2.54mmにもどします。

以降は、2.54mmで作業できます。

 

コンデンサの配置
 

コンデンサの配置をします。

「結合/分解/部品」ボタンをクリックします。

部品一覧から、「cap-inch」を選択し、「決定」をクリックします。

選択状態で、「回転」ボタンをクリックします。

回転角度を入力します。

配置したい位置で、クリックします。

 

     
パターンとシルク    
 

はんだ面(銅のパターン)(パターン1:赤色)で文字を書く場合は、「反転文字」にします。

部品面(シルク2:黄色)の文字は、普通に書きます。

はんだ面は、印刷時に反転させる必要があるため、文字を反転させて書きます。

 

     
課題    
   

 

     
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