KiCadのダウンロード方法と使い方｜初めての基板設計、見積発注方法を解説

ブラウザでKiCadの公式サイトを開いて、画面上中央の｢Download｣ボタンをクリックします。

ダウンロードページに移動するので、インストール対象のOSを選択します。

私はWindowsPCにKiCadをインストールするため、Windowsを選択しました。

どこのサーバーからインストールファイルをダウンロードするか選択します。

Arduinoの拡張ライブラリの保存先として広く利用されている｢GitHub｣を選択するのが無難だと思います。

サーバーをクリックするとダウンロードが開始されるので、待ちます。

どのサーバーを選択しても同じインストールファイルがダウンロードされます。

KiCadインストールファイルはダウンロードフォルダに保存されているので、ファイルをダブルクリックしてインストールを実行します。

KiCadセットアップ画面が表示されるのでNextをクリックします。

KiCadを使用するユーザーを問われますが、こだわりがなければ上の(全てのユーザー)を選択して｢Next｣をクリックします。

デフォルト設定のまま、設定を変更しないで｢Next｣をクリックします。

KiCadの保存先を選択する画面が表示されます。

デフォルト設定のまま｢Install｣をクリックします。

インストールするPCによっては、KiCadをインストールする前にVisualCのランタイムがインストールされることがありますが、キャンセルしないでそのままインストール完了するまで待ちます。

KiCadのインストールが開始されるので、完了するまで待ちます。

インストール完了画面が表示されるので｢Finish｣をクリックします。

初めてインストールする場合は、｢デフォルト設定を使って開始する｣を選択し｢OK｣をクリックします。

KiCadを開いたら、ファイル→新規プロジェクトをクリックします。

任意の保存場所に、任意のプロジェクト名を付けて保存します。

せでぃあ

私はプロジェクト名を｢LED_SW｣にしました。

画像の例ではKiCadをインストールすると自動で作成されるフォルダ｢C:\Users\ユーザー名\OneDrive\ドキュメント\KiCad\9.0\projects｣に保存していますが、どこに保存しても問題ありません。

画面左側のツリーにプロジェクトファイルが生成されます。

これでプロジェクトファイルの新規作成は完了です。

回路図エディターのアイコンをクリックして、回路図エディター画面を開きます。

回路図エディター画面が開きます。

画面右上のシンボル配置アイコンをクリックして、シンボル選択ウィンドウを表示させます。

まずはじめに、ターミナルブロック｢Screw_Terminal_01×02｣を配置します。

検索窓にシンボル名の一部を入力すると見つけやすいです。

シンボル名をダブルクリックすることでシンボル選択ができます。

選択したシンボルがマウスカーソルについてくるので、回路図上の任意の位置でクリックして配置します。

あとで配置位置や向きの調整を行うので、まずは気にせず適当な位置に配置すればOKです。

これら3つのシンボルを配置していきます。

タクトスイッチを選択して配置します。

LEDを選択して配置します。

抵抗器を選択して配置します。

今回使用する4つの電子パーツのシンボル配置が完了しました。

配線図を書きやすいように、シンボルの向きや位置を調整していきます。

LEDは極性を持つ電子パーツで、プラスマイナスの接続方向を間違えると点灯しませんので注意してください。

画面右上のワイヤーアイコンをクリックして、端子間の接続配線を図示します。

配線途中でクリックすると、折り曲げ中間点を設けることができます。

電源ラインに対して、電源シンボルを配置します。

画面右上の電源シンボルアイコンをクリックして、検索窓で｢VCC｣と入力して検索します。

powerツリー下のVCCをダブルクリックして、VCCを選択します。

ターミナルブロック1番と2番が電源供給端子になります。

どちらをVCC(＋)側にするかは、極性の区別があるLEDで決まります。

LEDは記号の矢印の向きに電流が流れる、つまり「＋(アノード側)」⇒「－(カソード側)」の向きに流れます。

よって、端子になります。1番がVCC、2番がGNDとなります。

GNDも同様に、電源シンボルアイコンをクリックしてGNDを選択します。

ターミナルブロック1番側のラインに接続します。

せでぃあ

電源シンボルもRキーで回転が可能です。

KiCadでは、どの線が電源線なのかを示す必要があります。(後述しますが、これをやらないとエレクトリカルチェックでエラーがでます)

電源であることを示すために図面上で電源ラインに｢PWR_FLAG｣を接続します。

画面右上の電源シンボルアイコンをクリックしてシンボル選択ウィンドウを表示させ、「PWR_FLAG｣をダブルクリックして選択します。

｢VCC｣と｢GND｣ラインにPWR_FLAGシンボルを接続します。

KiCadでは未配線の端子が残っていないか？などの配線チェックをする機能があり、ERC(エレクトリカルルールチェッカー)といいます。

配線図が完成したら、必ずERCを実行するようにしましょう。

画面上にあるERCアイコンをクリックして、ポップアップ画面を表示させます。

｢ERCを実行｣をクリックして、エレクトリカルルールチェッカーを実行させます。

ERCを実行すると、様々なルールに対するチェックをしてくれます。

ERC実行完了後にエラーが0であれば、問題なしということです。

これで回路図作成は完了です。

回路図エディター画面上にあるPCBエディターアイコンをクリックします。

PCBエディター画面が開くので、画面左側の｢mm｣アイコンをクリックしてグリッドピッチの単位を｢mm｣に設定します。

画面上の｢回路図から基板を更新｣アイコンをクリックして、｢基板を更新｣ボタンをクリックします。

回路図エディターでフットプリントの割り当てを行ったパーツがまとめて読み出されますので、PCBエディター画面上の適当な位置に仮配置します。

配線間のクリアランスと、配線幅をデフォルト設定値から変更します。

実際は電流値によって配線幅を選択するのですが、今回は配線パターンを分かりやすくするために1mmで設定します。

パターン幅1mmで許容できる電流1Aが目安だと言われています。

製作する基板の外形を設定します。

画面右側のレイヤー選択部にて｢Edge.Cuts｣レイヤーを選択します。

図面内にて基板外形指定始点でクリックし、終点位置でもう一度クリックすることで外形が決定します。

今回は50mm×40mmの基板外形サイズで設定します。

基板の4コーナーに取り付け用の穴(M3ネジ用のΦ3.2抜き穴)を開ける設定をします。

画面右側のフットプリントを追加アイコンをクリックして、検索窓に｢mount｣と入力します。

アイテム欄から｢MountingHole_3.2mm_M3｣をダブルクリックして基板のコーナー部に配置します。

REF**という文字が基板上に印刷されてしまうので、表示されないようにします。

表示チェックボックスのチェックを外して、OKボタンをクリックします。

印字させたくない表示を消すことができました。

1つの穴シンボルを選択して｢Ctrl+C(コピー)｣と｢Ctrl+V(ペースト)｣をすると穴シンボルが複製できるので残りの3か所についても配置します。

先ほど仮置きした電子パーツのフットプリントを基板デザイン内に配置します。

端子の部分(赤丸・赤四角の部分)に回路図エディター画面で設定した線番(VCC、GNDなど)が表示されていますので、同じ線番同士を配線パターンでつなぎやすい配置にします。

せでぃあ

あらかじめ端子間に線が引かれているので、これを参考に配置してください。

フットプリントを選択した状態でRキーを押すとシンボルの回転が可能です。

まずは基板表側の配線パターンを設定します。

画面右側のレイヤー選択欄から｢F.Cu(表面の銅配線)｣レイヤーを選択します。

配線開始の端子をクリックして配線開始し、接続先端子でクリックすると配線指示が完了します。

今回はタクトスイッチとLED(アノード)を基板裏側配線パターンで接続します。

次に基板裏側の配線パターンを設定します。

画面右側のレイヤー選択欄から｢B.Cu(裏面の銅配線)｣レイヤーを選択します。

配線開始の端子をクリックして配線開始し、接続先端子でクリックすると配線指示が完了します。

せでぃあ

中間点でクリックすると、配線パターンを曲げることができます。

基板の余った部分にベタグランドを追加することにより、基板の安定動作やノイズ耐性が向上するとの情報がネット上にあったので、それにならって基板裏面にベタGNDを配置してみます。

｢B.Cu｣レイヤーを選択した状態にしてからベタGND配置を行ってください。

画面右側の｢塗りつぶしゾーンを描く｣アイコンをクリックして、ベタGNDの開始点をクリックします。

導体ゾーンのプロパティ画面が表示されるので｢GND｣を選択して、OKボタンをクリックします。

終点でもう一度クリックすることで、ベタ塗りする外枠が設定されます。

画面右側の選択アイコンをクリックして、塗りつぶし外枠を右クリックします。

ゾーン→すべてのゾーンの塗りつぶしをクリックします。

ゾーン選択された範囲がGNDと接続するベタ印刷となる設定がされました。

あらかじめ裏面配線パターンとして設定されていた、タクトスイッチとLEDの配線パターンの周りはベタ印刷されません。

配線パターンのクリアランスなどのデザインルール上の問題がないかをチェックするDRC(デザインルールチェッカー)を実行してエラーチェックします。

画面右上にあるデザインルールチェッカーアイコンをクリックします。

｢DRCを実行｣ボタンをクリックして、デザインルールチェッカー(DRC)を実行します。

エラーが出なければ、問題ありません。

基板上に文字を印刷することができます。

せっかくオリジナルの基板を製作するなら設計者の名前を印字しておきたいと思い｢designed by cedia｣と印字します。

あなたの名前や基板の説明など、お好きな文字列を設定してみてください。

画面右側のレイヤー選択欄から｢F.Silkscreen(表面のシルク印刷)｣レイヤーを選択します。

画面右側のテキスト描画アイコンをクリックして、印字したい文字列を設定しOKボタンをクリックします。

基板上に印字したい文字列を配置して、設定完了です。

せでぃあ

せっかくですから世界に一つだけのオリジナル基板っぽさを出したいですよね。

基板にフットプリントを割り当てた電子パーツが取り付けられた状態を3Dで確認することができます。

表示→3Dビューアーをクリックします。

3Ｄで基板イメージを確認することができますので、配線パターンや機器の配置などを確認してください。

フットプリントで設定した機器が取り付けられていますが、今回は基板のみ製作しLEDなどの準備と半田付けは自分で行います。

ターミナルブロックのように、3Dパーツイメージが表示されないものもあります。

これで基板デザイン設定が完了し、すべての基板設計が完了しました。

せでぃあ

基板設計作業お疲れ様でした！

表面、裏面の配線パターンや基板外形サイズなどをデータ化します。

画面左上のプロットアイコンをクリックして、プロット画面を開きます。

出力ディレクトリの欄に任意のガーバーデータ出力先｢garber｣などを設定します。

最後にプロットをクリックしてガーバーデータを作成します。

ドリルファイルは基板に穴を開けるために必要なデータになります。

画面左上のプロットアイコンをクリックして、プロット画面を開きます。

ガーバーデータ出力プロットした画面のまま操作を続けてもOKです。

ドリルファイルを生成ボタンをクリックします。

新たにウィンドウが表示されるので、ガーバーデータ生成時と同じ出力フォルダにした状態で生成ボタンをクリックしてドリルファイルを生成します。

プロジェクト保存フォルダ内にガーバーデータフォルダが生成されています。

フォルダ内にガーバーデータとドリルファイルが保存されています。

PCBGOGOで基板見積取得・製作するには、圧縮データに変換したガーバーデータをアップロードする必要があります。

ですので、あらかじめガーバーデータ保存フォルダを｢ZIP｣形式の圧縮ファイル化しておきます。

ガーバーデータフォルダを右クリックして、圧縮先→ZIPファイルをクリックします。

圧縮フォルダが生成できました。

せでぃあ

これでオリジナル基板の見積もり・製作依頼ができる準備が整いました。

基板製作見積依頼するにあたり、無料の会員登録が必要となります。

PCBGOGOの公式サイトを開きます。

右上のログインボタンをクリックします。

ログイン／新規登録画面が開きます。

これから会員登録するので、画面右上の｢会員登録に進む(無料)｣をクリックします。

ステップ1から順番にメールアドレス登録などを進めていきます。

ステップ5まで進めると会員登録が完了します。

せでぃあ

会員登録はとってもかんたんです。

会員登録が完了したら、設計したオリジナル基板のガーバーデータを入稿して見積り金額の確認と設計データのチェック依頼を行います。

公式サイトを開いて、画面左上の｢自動お見積もり｣をクリックします。

自動お見積り画面が開くので、画面右上のログインボタンをクリックしてログインします。

ログイン状態になったら、画面中央の｢即時お見積もり｣をクリックします。

ガーバーデータを入稿をクリックします。

基板設計時に生成した圧縮済のガーバーデータフォルダを選択します。

基板サイズや層数がガーバーデータから自動的に抽出されて表示されます。

ガーバーデータを入稿すると、基板素材などが自動的に選択されますのでそのままの状態にします。

ここからが新規ユーザー割引き特典を使うために重要なポイントがあります。

画面右側の｢リードタイム｣と｢送料｣の欄にて、必ず新規ユーザー割引にチェックをいれてください。

2か所の新規ユーザー割引にチェックをいれることで、合計$26と表示されていても支払い直前の画面にて$25割引き特典が適用されます。

｢カートに入れる｣ボタンをクリックします。

カート内画面にて、基板のステータスが｢データ確認中｣となり、PCBGOGO側でガーバーデータファイルに問題がないかチェックをしてくれます。

チェックの結果は会員登録した際に登録したメールアドレスに届きます。

PCBGOGOのデータチェックに問題がなければ、基板製作の発注を行います。

PCBGOGO公式サイトにログインして、カート画面を開きます。

製作したい対象基板にチェックを入れて、画面右下の｢レジに進む｣をクリックします。

まずはじめに配送方法を選択します。

デフォルトでチェックが入っているDHLを選択します。

続いて支払い方法を選択します。

オンライン決済方法はPaypalかクレジットカードから選択が可能です。

決済手数料$1が必要となり、合計金額が$2と表示されていれば初回ユーザー割引特典が適用されています。

最後に支払いボタンをクリックして、支払いを実行します。

支払いが完了すると、ステータスが｢製作中｣となり基板製作が開始されます。

せでぃあ

基板の製作状況(どんな工程まで進んでいるか)も注文履歴画面からチェックすることができます。

これで発注手続きが完了しました。

基板が完成して発送されると、メールで連絡がきます。