KiCAD講習会②

KiCADを用いた基板の設計から、製造用データの出力、及び発注の方法までまとめています。

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1. TUTものづくりサークル KiCAD講習② 2026年7月8日 2系B4 石田優仁 / @Jin_Neuron_dev
2. 1. 基礎知識：電気回路＋マイコン 2. 回路図設計 3. 基板設計 4. 3Dデータ書き出し＆発注方法紹介 2 アジェンダ
3. 基板設計講習 ▪ 基板の設計：小型 PICマイコンボード ▪ 回路上の設計はこちらで準備 ▪ 形状・イラストの配置などを自由にカスタマイズ可 ▪ LED・SWを使用した基礎的な回路 ▪ マイクロコントローラの種類・使用方法等 3 作れるもの・学べる事
4. 表面実装講習 ▪ 基板キーホルダーを製作します ▪ 手動チップマウント：ピンセットを使った基板への部品乗せ ▪ リフローはんだづけ：オーブンでのはんだづけ量産体験 ▪ 増幅回路・ADCなどの応用的な回路 ▪ 簡単なマイコンのプログラミング（PICアセンブリ） 4 作れるもの・学べる事
5. 基本的な電気回路＋マイコン 1回目のおさらい
6. ▪ 電圧 V[V]：電気の位置エネルギー 高いほど、電気を流す力が強い ▪ 電流 I[A]：電気の流れる量 ある断面積を横切る電荷の量 ▪ 抵抗 R[Ω]：電流の通しにくさ 大きいほど、電流を通しにくい 6 電気回路のキホン：電圧・電流・抵抗
7. 大きな電圧をかけると速度が上昇 ＝＞ 流れる電子の量が増加 水が高いところから落ちるイメージ 電子を妨げる障害物が減少 ＝＞ 流れる電子の量が増加 蛇口を大きくひねるイメージ 電流は電圧に比例し、抵抗に反比例 → V=IR=I/g 7 オームの法則：3者間の関係
8. ▪ LEDの発光原理：空乏層での再結合 波長 𝝀 = 𝒄 𝒉 𝑬𝒈 で発光 順方向電流：LEDの発光に必要な電流 →LEDの明るさを調節する因子 赤色で(基準値)約20mAほど → 明るすぎることがほとんど 8 LEDの使用方法：順方向電流 techweb.rohm.co.jp
9. 実際はグラフ＋実際の光量で確認 LEDテスターなるものもある 9 LEDの使用方法：順方向電流 akizukidenshi.com
10. ▪ LEDの運用方法：順方向電圧𝑉F (部品によって決まる)固定 準方向電流𝐼F (明るさを決める)可変 ▪ 明るさの調節：LED保護抵抗 かかる電圧𝑉in − 𝑉F 流れる電流𝐼F R = 𝑉in−𝑉F 𝐼F [Ω] → 220Ωなどでまとめることが多い 10 LEDの使用方法：保護電流 techweb.rohm.co.jp
11. ▪ ハイ・インピーダンス（Hi-Z）： 入力端子がどこにも接続されていない →入力不定、ノイズの原因にも スイッチ入力でよくある ▪ プルアップ・プルダウン： Hi-Zを防ぐため、 電源側 or GND側に抵抗をつなぐ 11 SWの使用方法：プルアップ・プルダウン tecnohakase.one
12. 12 マイクロコントローラ ▪ メモリに書き込まれたプログラムを実行する部品 ▪ ハードウェアとソフトウェアの中間 ▪ PICやARMなどの種類がある jinproduction.work
13. ▪ I/O：ディジタルデータを入力・出力する アナログなデータの入出力には...ADC/DACを使用 クロック波形の出力：PWM ▪ UART：最も汎用的なデータ通信 Tx / Rx 二線で、 送信側と受信側で周波数を合わせて通信 ▪ I2C/SPI：センサ等に使用されるデータ通信 Data＋Clock → Clock信号に合わせて通信 Data：SPIは単方向 / I2Cは双方向 13 基本的なインタフェース・ペリフェラル
14. 基板設計
15. ▪ オープンソース、無料の最強回路設計ツール ▪ ダウンロードリンク：https://www.kicad.org/download/windows/ ▪ AsiaのリンクからDLすると◎ 15 使用CAD：KiCAD（最新v10）
16. 1. フットプリント=部品の割り当て 2. 外形の決定 3. フットプリントの配置 4. 配線 5. シルクスクリーンの配置 6. DRCを実行し、配線やクリアランス等の確認 7. ガーバーデータを出力し、実際の発注 16 基板設計の流れ
17. 17 完成予想図（2D）
18. 18 完成予想図（3D）
19. ▪ (F or B) . (レイヤー名) →FはFront＝表面 / BはBottom=裏面 例：F.Cu や B.Silkscreenなど ▪ レイヤー面一例 ▪ Cu：配線 ▪ Silkscreen：印刷する文字や絵など ▪ Fab：製造用のデータで、製造時に残すﾒﾓなど ▪ Mask：はんだマスク用。これを選択すると、銅がむき出しになる 19 レイヤーとは
20. 20 PCBの構造
21. 21 値の変更・フットプリント割り当て
22. 22 値の変更・フットプリント割り当て ダブルクリック
23. 23 フットプリント割り当て：C1
24. 24 フットプリント割り当て：D1,D2
25. 25 フットプリント割り当て：J1
26. 26 フットプリント割り当て：J2
27. 27 フットプリント割り当て：P1
28. 28 フットプリント割り当て：R1～R6
29. 29 フットプリント割り当て：SW1～SW2
30. 30 フットプリント割り当て：U1
31. 31 フットプリント割り当て
32. 32 基板エディターへの切り替え
33. 33 フットプリントの配置
34. 34 フットプリントの配置
35. 35 基板外形の決定
36. 36 基板外形の決定
37. 37 基板外形の決定 完成予想図を参考にしながら、好きなように描画する
38. ▪ M / Rキー：移動 / 回転 ▪ Fキー：反転＝配置面の変更（F→B/B→F） ▪ Xキー：配線 ▪ ESCキー：キャンセル 38 基本操作
39. 39 フットプリントの配置 完成予想図を参考にしながら、好きなように配置する
40. 40 配置上の注意点：C1はU1の極力近くに配置 赤枠は部品のクリアランス→重ならないように
41. 41 配線幅を設定
42. 42 配線幅を設定
43. 43 配線幅を設定 許容電流 1mm≒1Aで計算（銅箔圧1ozの場合）
44. 44 信号線の配線 0.2mmで信号線を配線
45. 1. 鋭角を作らない：電荷がたまる→放電 / 高周波特性悪化 2. ビア数の削減：表→裏は、なるべくスルーホール部品の穴で ←→電源などの貫通：たくさんビアを配置 3. 電源ラインは太くする。中でもGNDは広くする（ゾーン配線） 45 配線上の注意
46. 46 電源の配線：5V
47. 47 電源の配線：5V 1mmで電源を配線
48. 48 電源の配線：5V 0.4mmずつに分けて配線
49. 49 電源の配線：GND
50. 50 電源の配線：GND
51. 51 電源の配線：GND
52. 52 電源の配線：GND
53. 53 電源の配線：GND
54. 54 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
55. 55 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ 入れたいイラストを選択し、二値化→
56. 56 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
57. 57 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
58. 58 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
59. 59 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
60. 60 シルクスクリーンの配置：ロゴ入れ
61. 61 DRCの実行・デバッグ
62. 62 DRCの実行・デバッグ 今回はクリアランスの制約はスキップ
63. 63 DRCのエラー例：未配線アイテム 配線するだけでOK
64. 64 3Dデータの確認
65. 基板の外注・パッケージング
66. 66 ガーバデータの出力
67. 67 ドリルファイルの出力
68. ▪ 基板メーカーのサイトにアクセス 例：JLCPCB https://jlcpcb.com/jp ▪ 発注画面にアクセス 例：JLCPCB https://cart.jlcpcb.com/jp/quote ▪ ガーバファイルをアップロード →出力したフォルダをZIP化すればOK → 自動で設定される 68 基板の外注
69. ▪ できた基板の保護・収納 →ケースの設計 ▪ 基板データを、3DCADに読み込ませる ▪ 3DCADでケースを機械設計 → CAD講習（担当：四家さん）を受ければ、カンタンにできる！ 69 パッケージングのために
70. 70 3Dデータの出力
71. 71 3Dデータの出力
72. ▪ ここまでで、基板設計は完了 ▪ ここからは...基板の発注＋ケースの設計へ ▪ 基板ができたら、部品を実装しよう！ PCB部品実装講座 来週開始！！ 72 お疲れさまでした