pcb cad workshop
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2008.1.7-8(10:00~13:00)
PCB CADワークショップ
小林茂
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このワークショップの目的• PCB CADソフト(EAGLE)の基本的な使い方をマスターする
• 簡単な回路を自分でデザインできるようになる• 基板製作を自分でできるようになる
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予定:1日目• EAGLEの基本的な操作方法• 外部ライブラリの追加• 回路図を描いてみる• ボードをデザインしてみる• データの出力
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予定:2日目• Flash for WIndowsの基本的な使い方• 基板加工の実際• 加工後の後処理• まとめ
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代表的な基板製作の手法
種類 試行錯誤 手軽さ 耐久性 量産性 その他ブレッドボード ○ ○ × × 耐久性は工夫次第
ユニバーサル基板 × ○ ○ △プリント基板 × △ ○ ○
表1 代表的な基板制作の手法とその比較
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代表的なプリント基板製作の手法
種類 迅速性 穴加工 スルホール その他エッチング ○ × × 廃液が出る
ミリングマシン ○ ○ × 工具は消耗品専門業者 △ ○ ○ 価格は業者によりけり
表2 代表的なプリント基板製作の手法とその比較
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PCB CADを使うメリット• 部品や回路のデータを再利用できる• ツールを用いたチェックができる• 慣れれば短時間でデザインできる• 正確なサイズでデザインできる
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PCB CADを使った基板設計の手順1. 構想2. ブロック図/回路図(手描き)3. ブレッドボードで実験4. 回路図(PCB CAD)5. ボード設計(PCB CAD)
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基板についての基本的な知識• 片面(1層)と両面(2層)• 材質• スルホール部品と表面実装部品• シルク• ミリ系とインチ系
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EAGLEについて• Light Editionを無償で利用できる
– 基板のサイズは100mm×80mmまで– 上下2層(表裏両面)まで– 回路図は1枚まで– 非商用
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EAGLEについて• オープンソース系のプロジェクトでよく用いられている– Gainer– Wiring– Arduino
• PCB CADソフトとしてはWindowsの標準的な操作方法に近いほう
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部品ライブラリについて• CadSoft
– EAGLEの開発もとの部品ライブラリ– 世界で利用される部品のライブラリがユーザによって提供
– http://www.cadsoft.de/download.htm
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部品ライブラリについて• aosan
– 教材用として作成されたライブラリ– 日本国内で利用される部品が充実している– http://www.chubu-jr.ac.jp/home/gakka-
info/aosan/lrb/index.html
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部品ライブラリについて• SFE Footprint Library Eagle
– SparkFun Electronicsが自社製品用に作成したライブラリ
– Open Circuitsプロジェクトの一部として公開
– http://www.opencircuits.com/SFE Footprint Library Eagle
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部品ライブラリについて• Neil Gershenfeld(MIT)のライブラリ
– FabLabプロジェクトの一部として公開– http://fab.cba.mit.edu/about/fab/dist/ng.lbr
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部品ライブラリについて• Gainer
– Gainer用に作成したライブラリ– cam/:MITSの加工機用ライブラリ– libraries/:部品ライブラリ– http://gainer.svn.sourceforge.net/viewvc/
gainer/trunk/gainer/hardware/eagle/
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参考資料• EAGLEによるプリントパターン自動作成
– EAGLEの使い方を分かりやすく説明– ライブラリの作り方なども説明– http://www.interq.or.jp/japan/
se-inoue/eagle.htm
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参考資料• 無料版EAGLEで作る激安プリント基板
– 実践的なEAGLEの入門書– プリント基板の業者への発注もカバー– ISBN-10: 4899771770– ISBN-13: 978-4899771777
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参考資料• EAGLE 4.1リファレンスマニュアル日本語版
(2nd Edition)– リファレンスマニュアルの日本語版– 英語版とドイツ語版はPDFを入手できる– 電子工作室に保管– http://homepage3.nifty.com/circuitboards/
v2 software/EAGLE/topics12.html
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参考資料• ものづくり革命
– MITのFabLabでの活用方法を紹介– ISBN: 4797333146
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準備(データの変換)ドリル設定ファイルの作成
1. ボードエディタでULPボタンを押す2. drillcfg.ulpを選択する3. Select unit for output fileで inchを選択する4. ドリルの確認画面が出てくるのでOKを押す5. .drlファイルを保存する
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準備(データの変換)ドリルデータの作成
1. ボードエディタでCAMボタンを押す2. File→Open→Jobでdrl mits.camを選択する3. Process Jobボタンを押して実行する4. エラーダイアログが表示された場合には
Missing DrillsとDrills usedに表示されているドリルを確認した後.drlファイルを編集*1
*1 mm系のドリルが混在した場合に発生する
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準備(データの変換)ガーバーデータの作成
1. 修正が終わったらもう一度Process Jobボタンを押して実行する
2. File→Open→Jobでgerber mits.camを選択する
3. Process Jobボタンを押して実行する
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準備(データの変換)以下のファイルをUSBメモリスティックなどにコピーするか、ネットワークドライブにコピーして加工機に接続されたマシンに転送する。
• *.drl(ドリルラックデータ)• *.drd(ドリルデータ)• *.cmp(部品面のデータ)• *.sol(はんだ面のデータ)• *.whl(ガーバーのアパーチャデータ)• *.dim(外形データ)
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準備(加工機側)1. コンプレッサーの電源を入れる2. 加工機の電源を入れる3. 加工機に接続されているPCの電源を入れる4. PCの起動が終わったらログインする
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準備(データの読み込み)1. Flash for Windowsを起動する2. アプリケーションを確認し、CAMになっていたらCONVERTERに切り替える
3. Flash for Windowsのマニュアルにしたがって作成したガーバーデータを読み込む
4. 輪郭抽出を行う5. CONVERTERからCAMに切り替える
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加工1. 銅箔積層版(カット基板)を加工機のステージに置く
2. ドリル、ミリング、外形に関して加工条件を確認する
3. 指定した加工を行うボタンを押す4. 加工する枚数と、これから行う加工の内容を指定する
5. OKボタンを押してダイアログを閉じる6. 位置あわせボタンを押して位置を確認する
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(P1とP2ボタンを押して基板の範囲内に収まっているかどうか確認する)
7. 銅箔積層版(カット基板)を加工機のステージにメンディングテープで固定する
8. P1~P2の対角線範囲外にドリルを移動させ、試しに加工して深さを確認する
9. 適切な深さになるまで調節する10. 調整が終わったらOKボタンを押してダイアロ
グを閉じる11. 続行ボタンを押して基板の加工を行う