回路図面の作成と PCB レイアウトは電気工学の基本的な側面であり、技術記事、アプリケーションノート、教科書などのリソースが設計プロセスのこれらの部分に集中していることが多いことは理にかなっています。 ただし、完成した設計ファイルを組み立てられた回路基板に変換する方法がわからない場合は、回路図とレイアウトがあまり役に立たないことを忘れてはなりません。 PCBの注文と組み立てに少し慣れている場合でも、特定のオプションが低コストで十分な結果を得るのに役立つことを知らない場合があります。

PCBのDIY製造については説明しません。また、この方法を正直にお勧めすることはできません。 今日、プロのPCB製造は非常に安価で便利であり、全体として、結果ははるかに優れています。

私は長い間、独立した少量のPCB設計に携わってきましたが、このテーマに関するかなり包括的な記事を書くのに十分な関連情報を徐々に得ていきました。 それでも、私はただの人間であり、すべてを知っているわけではないので、この記事の最後にあるコメントセクションで私の仕事を拡張することを躊躇しないでください。 ご協力いただき、ありがとうございます。

基本的な回路図

回路図は主に、目的の電気的動作を生成するように接続されたコンポーネントとワイヤで構成されています。 ワイヤーがトレースになるか、銅を注ぎます。

これらのコンポーネントには、物理​​部品の端子形状に一致する貫通穴や表面実装パッドのセットであるフットプリント（ランドパターン）が含まれます。 フットプリントには、線、図形、テキストを含めることもできます。 これらの線、形状、およびテキストは、まとめてスクリーン印刷と呼ばれます。 これらは、純粋に視覚的な要素としてPCBに表示されます。 それらは電気を通さず、回路の機能に影響を与えません。

次の図は、回路図コンポーネントと対応するPCBフットプリントの例を示しています（青い線は、各コンポーネントピンが接続されているフットプリントパッドを示しています）。

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回路図面をPCBレイアウトに変換する

完全な回路図は、CADソフトウェアによってコンポーネントパッケージとラインで構成されるPCBレイアウトに変換されます。 このかなり不快な用語は、まだ物理的な接続に変換されていない電気的な接続を指します。

設計者は最初にコンポーネントを配置し、次に線をトレース、銅の注入、およびビアを作成するためのガイドとして使用します。 スルーホールは、さまざまなPCB層（または複数の層）に電気的に接続されている小さなスルーホールです。 たとえば、サーマルビアを内部の接地層に接続し、接地された銅線をボードの下部に流し込むことができます。

検証：PCBレイアウトの問題を特定します

製造段階の開始前の最後のステップは検証と呼ばれます。 ここでの一般的な考え方は、CADツールは、ボードの機能に悪影響を及ぼしたり、製造プロセスに干渉したりする前に、レイアウトエラーを見つけようとするというものです。

認証には一般にXNUMXつのタイプがあります（ただし、さらに多くのタイプがある場合があります）。

電気的接続：これにより、ネットワークのすべての部分が何らかの導電性構造を介して接続されます。

回路図とレイアウトの一貫性：これは自明です。 CADツールが異なれば、この形式の検証を実現する方法も異なると思います。

DRC（デザインルールチェック）：デザインルールは、製造を成功させるためにレイアウトに課す必要のある制限であるため、これはPCB製造のトピックに特に関連しています。 一般的な設計ルールには、最小トレース間隔、最小トレース幅、および最小ドリル直径が含まれます。 回路基板をレイアウトするとき、特に急いでいるときは、設計ルールに違反しがちです。 したがって、CADツールのDRC機能を必ず使用してください。 下の図は、C-BISCUITロボット制御ボードに使用した設計ルールを示しています。

PCB機能は水平方向と垂直方向にリストされています。 11つの機能に対応する行と列の交点の値は、XNUMXつの機能間の最小間隔（ミル単位）を示します。 たとえば、「ボード」に対応する行を見てから「パッド」に対応する列に移動すると、パッドとボードの端の間の最小距離はXNUMXミルであることがわかります。