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動画で1日マスタ！プリント基板 KiCAD 教科書

インターネットで発注するプリント基板製造

フットプリントは，部品と基板をはんだ付けによって電気的・機械的に接続するためのパターンです．KiCadのようなプリント基板設計CADでは，フットプリントを部品ライブラリとして定義し，設計中の回路図と基板レイアウトに反映します．BluetoothモジュールやD級アンプIC，USBコネクタなど，すべての部品に専用のフットプリントを準備する必要があります．

寸法設計とグリッドの重要性

フットプリントを正確に作成するには，部品のデータシートに記載された推奨寸法に忠実に従うことが基本です．パッドの形状，間隔，スルーホールの有無など，はんだの信頼性を確保する要素が多く存在します．
設計にはgrid（グリッド）を用います．パッド間隔や原点（0，0）に対する部品配置を正確に制御するために，グリッドのサイズや表示設定を調整します．複数列の端子をもつ部品では，X軸とY軸のグリッド幅を別々に設定する方法も有効です．

作業手順と管理項目

1. プロジェクト内に専用のフットプリント・ライブラリを作成する
2. 各部品のデータシートから寸法図を確認し，寸法を転記する
3. パッドを配置し，形状・サイズ・位置をプロパティで設定する
4. シルク・レイヤに実装補助のための図形や文字を記入する
5. 文字類（REF**や型名）はフットプリント近くに寄せる
6. 部品形状データはCourtyardレイヤに記述する
7. 寸法の誤差を避けるため，作業後は都度保存する

フットプリント設計では，寸法の正確さと配置支援機能（グリッド）の活用が成功の鍵です．部品の端子とパッドを一致させ，文字と図形の整理を行い，CAD上で部品の物理的形状を忠実に再現することで，はんだ付けや実装時のトラブルを未然に防ぐことができます．

グリッドの役割とは

フットプリント作成において，もっとも基礎かつ重要な機能が「グリッド」です．グリッドとは，部品配置を規則的かつ正確に行うための背景補助線であり，すべてのパッドや図形の整列を助ける機構です．KiCadでは，グリッドの間隔を自由に設定でき，配置精度や作業効率を向上させる効果があります．

なぜグリッドが重要なのか

部品のフットプリントは，データシートの寸法に基づいて設計されます．パッド間隔が$0.8\,\mathrm{mm}$であれば，グリッド・サイズを$0.4\,\mathrm{mm}$に設定することで，原点（0，0）から等間隔に左右に配置できます．この設定により，中心対称の部品を正確に配置することが可能です．

複雑なICやコネクタなど，2列以上の端子をもつ部品では，グリッドのX軸とY軸を個別に設定する方法が有効です．たとえば，Xを$0.5\,\mathrm{mm}$，Yを$1.27\,\mathrm{mm}$にすることで，ピンピッチが異なるパッド列を正確に並べられます．

グリッド設定の工夫

1. 部品寸法に応じてグリッド・サイズを決定する
2. X軸とY軸を異なる値に設定して特殊形状に対応する
3. 細かすぎる設定は避け，視認性と操作性を両立させる
4. フットプリントの中心が原点に一致するように調整する
5. 部品間の干渉を避けるためにCourtyardレイヤと併用する

〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 2010年　沼津工業高等専門学校　専攻科　卒業
• 2010年　FA機器/ハード・ディスク製造装置設計業務に従事．その後ベンチャーにて半導体検査/医科学用電子顕微鏡，半導体製造装置，理化学機器の研究開発設計に従事
• 2020年　静岡県創業者育成施設審査通過し，個人事業として独立
• 2022年　株式会社ディスクリテック設立，現在に至る

著書

1. ［VOD/KIT/data］実験キットで学ぶ 電源・アナログ回路入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］動画で一緒にプリント基板開発 KiCad超入門【KiCad 6対応 完全マニュアル】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD］動画で一緒にプリント基板開発 KiCad超入門【KiCad 6対応 プロの仕上げ技101】，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］すぐ動く！BM83 Bluetoothスタータキット，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/Pi KIT］MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［VOD/KIT］MATLAB/Simulink×ラズパイで学ぶロボット制御入門
7. 一人で始めるプリント基板作り，トランジスタ技術Special No.127， CQ出版社
8. 商用利用OK！噂の完全フリー基板作成ツール KiCad，トランジスタ技術2015年3月号，CQ出版社．
9. 1枚100円も！世界のプリント基板ネット通販メーカ，トランジスタ技術2016年7月号，CQ出版社．
10. 部品の足にジャストフィット!フットプリント作成，トランジスタ技術2017年5月号，CQ出版社．
11. コネクタなどの特殊部品のフットプリントを高速自作!CQ FootprintTracer，トランジスタ技術2017年10月号，CQ出版社．
12. はじめてみませんか？プリント基板ネット通販生活，トランジスタ技術2018年2月号，CQ出版社．
13. 工作実験室で活躍中！高コスパ電子工作ツール一覧，トランジスタ技術2018年12月号，CQ出版社．
14. 成功間違いなし!　BGA配線 10の基本ルール，トランジスタ技術2020年5月号，CQ出版社．

参考文献

1. ［VOD］高速＆エラーレス！5G×EV時代のプリント基板＆回路設計 100の要点，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD］ Before After！ ハイパフォーマンス基板＆回路設計 100の基本【パワエレ・電源・アナログ編】/【IoT・無線・通信編】，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［Book/PDF］デシベルから始めるプリント基板EMC 即答200，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］ポケット・スペアナで手軽に！基板と回路のEMCノイズ対策 10の定石，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD］事例に学ぶ放熱基板パターン設計 成功への要点，ZEPエンジニアリング株式会社．