基板設計の流れ(回路設計目次的な立ち位置)

仕事でも、趣味でも、回路に触れている人が、
趣味でどのように基板設計をしているかフローで書いていきます。
個人的な作業のヤリかたを機械化するためのものでもあるので、
批判は受け付けません。(アドバイスは受け付けます。)
また、設計の流れが変わることもあります。ご了承ください。

設計コンセプト

何を作りたいか、外観とかをどのようにしたいか、どのように動かしたいかを考えます。
このとき設計方針を決めるものでもあるのでワープロで方針をまとめておくといいでしょう。必要に応じてあとは増やしていきましょう。

項目は以下のようにあればいいと思います。
・目的
・電気設計仕様
・機械設計仕様
・シュミレーション結果
・メカ設計
etc.....

勿論、資料は覚え書きにもなるので基板が完成するまでの過程をこまめに記載するのをお勧めします。

計算及びシュミレーション

回路の動作を手計算やLTspice、Pspiceを用いて動作を確認することで、大まかな動作を確認できると思います。しかし、スイッチ電源はパターン容量やインダクタンスの影響もあるのでシュミレーションだけで見えない場合もある。
そのような場合は趣味として、勉強として割り切ることや知恵袋で聞くのも手だと思われる。

勿論趣味でで標準で対応していない部品もあるので追加しなくてはいけません。

・LTspice トランジスタ追加方法

・LTspiceのデバイスモデルの種類

・トランジスタモデル追加と動作確認(2SAR340P - モデル追加)

・LTspiceにオペアンプモデルの追加

回路図作成

ここまでの設計を回路CADを用いて回路図に起こしていきます。
シンボルがないならシンボルを作成したり、シュミレーションでは不要なことが多いパスコンなどの点数を確認するなど、今まで見えてこなかったことが明らかになることが多い点でもあります。
これ以降の流れでは戻って設計を見直すことも多いです。

AW設計

アートワーク(AW)設計。機械設計の側面が強くなってきました。
モジュールとしての設計コンセプトだと、相手側の基板が存在するので相手方の寸法と合わせた設計になります。
また、コネクタ―などを用いるときは機械図面と併せた設計になります。

以前の記事も併せて参考にしてください。

・KiCADシルク入れ方、レジストはがし方

・KiCADスリット入れ方

KiCADですと3Dで実装した感じを見ることができるので併せて活用するといいと思います。

部品手配

個人で基板を作成するもので最も負担が大きいものとして、部品手配です。
購入できるところは対面式や通販がありますが、部品が多いと個々に探す必要があります。
探すサイトを複数に跨がないように趣味で作製する際は、
サイトをきめてしまうのも手です。

私が主に使用しているサイトを以下に示します。
・チップワンストップ

https://www.chip1stop.com/

・秋月電子通商

http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx

・RSコンポーネント

https://jp.rs-online.com/web/

基板発注

基板発注は初めて行う際はハードルは高いと思いますが
一回発注すると問題なくできるようになると思います。
まず、KiCAD 発注データの作成を行い。

以下のサイトで必要なデータをアップロードして、作製してもらいます。
Seeed Fusionしか自分は使用したことありませんがそれ以外も今後使っていきたいです。

・P板.com

https://www.p-ban.com/

・Seeed Fusion

https://www.fusionpcb.jp/

CNCで自分で削り出すので対応する人もいますし、エッチングするのもいいですが、
面倒な片付けしたくないので大体発注しかしません。

部品実装

ここまでやって、みんなお楽しみはんだ付けです。
私ははんだ付けが上手いとは言えないので最低限しかできませんが
ここまでやることでやり切ったなという感じになります。

電子工作のコツ/はんだ付けhttps://article.murata.com/ja-jp/article/soldering

終わりに

ここまでやったら作製したものの動作確認や評価になります。



2020/04/13 初回
2020/04/18 rev2