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シンボル・イラスト・基板・実体図のアートワーク

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使い勝手の良い電気回路図作成ソフト.プリント基板のパターン作成ソフトの紹介と回路図の作成をしていると付属のシンボル.イラストでは使い難く新たに作成してみました、またWebサイトの多くがインチに慣れていないのか、プリントパターンギャップ幅の寸法誤記が多く見受けられますので掲載しました、イラストは作成した実体配線図の部品をまとめてみました

Symbol 回路図用シンボル   Top
回路図用シンボル図形
  • TinyCADはオープンソースの電気回路図作成ソフトで、日本語化され大手ソフト配布サイトでダウンロードできます、操作方法を解説するサイトも多数存在します
  • シンボルの拡大縮小機能ではバランスの悪くなるシンボルもあり、使用頻度の高いシンボルはサイズを複数作成しました、なお最新のJIS C 0617電気用図記号には準拠していません
  • パターン作成ソフトへのデータ作りにはシンボルの正しいピン番号、ピン属性の入力が不可欠で、参照名(リファレンス)、パッケージ名(≒フットプリント)キー項目の入力と接続点のデバック機能で確認後にネットリストを出力します
Symbol-Illus 回路図用イラスト   Top
回路図用部品イラスト
  • TinyCADはオープンソースの電気回路図作成ソフトですが、作図能力も高いのでブロックダイヤグラム用の図形、部品の外観図形、真空管のボトムビューを作成しました
Artwork プリント基板製作   Top
 

プリント基板製作の流れ
※ 電子回路図作成ソフト → プリント基板設計ソフト → ガーバービュアーソフトで完成形状を確認 → プリント基板製作業者へ依頼

TinyCADTiny CAD
電子回路図作製ソフト

回路図は機能制限の無いフリーソフトTinyCADで作成しました、品名.種類.ピン番号.属性.パッケージ名(PCB-CADではフットプリント)をMS-Execlなどでダブリチェック等を管理すればPCB-CADとの連系も─容易で、 コツを掴めば作図能力も高く、上に有るようなオリジナルのシンボルを作成できます、また作図操作の範囲選択では右始点と左始点では機能が違い、ツールバー.メニューバーに無いショートカットキーも沢山有り、より操作を楽にします、そしてシンボル作成でSPICEデータ入力欄が有りSPICEソフトへの出力にも対応しています

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FreePCBFreePCB
プリント基板設計ソフト

PCB-CADとはプリント基板パターンを描くソフトですが、機能制限の無いフリーソフトFreePCBを使用しています、TinyCADからのネットリストデータを読み込み、不都合が有れば個々にフットプリントを変更できます、また配線図の接続に追従するラッツライン機能があり誤配線防止に助かっています、その他機能としてはネットリストの一括編集機能、部品.接続点.配線.パターン面チェック、パターン間ギャップなどのルールチェック、多ピン対応のフットプリント作図機能、また自動配線ソフトFreerouterがアドインされていますが、配線を予測して事前に部品を適正に配置しないと完結動作しませんので、それくらいなら自分で配線するほうが良いようですが、手間のかかる複雑なロジック配線などには重宝しそうです、画像のRU1.RU2の定規のようなラインはFreePCBに定規の機能が無くフットプリントの位置を決め難いので、ラインを引いてフットプリント化しました、ちなみに距離を計るメジャー機能ショートカットキーはMです

  • ガーバーデータは基板外形.銅箔パターン.シルクスクリーン、ソルダーマスクデータなどで構成され、ドリルデータとセットにして基板製作業者に依頼する為に必要で業界標準規格PADSで出力しています、また業者ごとに製造ラインの標準仕様(設計ルール)が公開されていて、依頼の際は設計ルールを守らないと追加料金が発生するか断られます、また業者によっては指定仕様内であれば格安で製作して頂けるプランを設定している場合もあります(殆んど海外発注)
  • FreePCB ver1.359を操作していて気が付いたバグは、フットプリント名の末尾に-100を付けると警告ダイアログが出る(TinyCadのパッケージ名にも付けない)、フットプリント名に.(ドット)を入れると誤動作の原因になります(TinyCadのパッケージ名にも付けない)、FreePCB編集後、パッケージ名の記述が無く、参照名記述が有るネットリストを再読込するとDRC処理でエラーが出て強制所終了する、部品設定からフットプリント名記述の無い部品を削除して保存すると回避できる
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ViewplotViewplot
ガーバービュアーソフト

プリント基板製作を依頼するには正確なCAMデータが必要になりますが、FreePCBではレンダリング能力が不十分で、レンダリング能力の高いガーバービュアーソフトを別に用意する必要があり、作図ミスを見つけたらFreePCBで修正する作業が必須になります、私は機能制限の有るフリーソフトバージョンViewplotを使用していますが、確認作業には充分です
具体的には、上のFreePCBの画像と比べれば分かる通り、同じネット番号同士のベタ面と配線の統合表示がなされて見やすくなります、またFreePCBでは表現し切れなかったCAMデータ出力のサーマルなど、細部を拡大チェックできます

Width プリント基板のパターン幅とギャップ幅   Top
パターン幅と電流容量 温度上昇10℃
パターン幅 銅箔厚35μm 許容電流
0.4mm 16mil 1.0A
0.6mm 24mil 1.4A
0.8mm 32mil 1.8A
1.0mm 40mil 2.2A
1.5mm 59mil 3.0A
2.0mm 79mil 3.4A
3.0mm 118mil 3.8A
ギャップ幅と耐電圧  JIS
ギャップ幅 耐電圧
0.13mm 5mil 0〜9v
0.25mm 10mil 10〜30v
0.38mm 15mil 31〜50v
0.51mm 20mil 51〜150v
0.76mm 30mil 151〜300v
1.52mm 60mil 301〜500v
0.00305mm/V 501v以上
ギャップ幅と耐電圧  旧電取法
ギャップ幅 耐電圧
2.5mm 98mil 51〜150v
3.0mm 118mil 151〜300v
5.0mm 197mil 301〜440v
耐電圧 AC-Vpeak/DC-Vpeak
1mil = 1/1000inch = 0.0254mm
100mil=2.54mm  1000mil=2.54cm
1インチは2.54cmと覚えると応用が利く
1μm = 1/1000mm = 0.001mm
銅箔厚 1オンス=35μm 2オンス=70μm
  • パターン幅は温度の上昇、短時間に電流変動を繰り返す回路、パターン形状等よって余裕をみる必要が有り、実際に設計する場合の許容電流は銅箔35μm厚/1.0mm幅/1Aを目安にする場合が多いようです、
  • パターン及びギャップ幅は許容電流.耐電圧.製造誤差等を考慮して余裕をみなければなりません
プリント基板のパターン幅とギャップ
  • 図中のパターン幅は銅箔の幅、ギャップ幅は隣り合った銅箔と銅箔の距離を言いますが、許容電流、耐電圧に影響します
  • 図中の(A)はパターン途中から細くなっている、(B)はパターンが鋭角になっている、(C)はパターン中央からドリル穴が外れている、これらは電流の流れをスムーズにしないなどの悪影響が出る場合が有りますので、出来るだけ避けたアートワークをしたいものです
  • 高温、高圧になる部品、電磁波放射、オーディオ微小信号、アース電位安定、信号の流れに沿った配置などに配慮したアートワークが求められますが、ケースから決めていくと、自ずと基板サイズも決まってくるのですが経済サイズもあるので、その中でアートワークするには苦労する場合があります(^_^;)
  • 通常はプリント基板の銅箔面は酸化防止.湿気防止.絶縁を兼ねたコーティング剤を塗ります、そして大抵は放熱効率の為に部品面を上にしますが、ホコリが堆積すると露出した部品の電極同士でリークし故障の原因となります、殆んどが5vと12vで構成されている低電圧のパソコンでも多数の経験が有りますが、誤動作として症状が現れる為に大事に至りません、殆んどの場合は掃除すると直ります、これが中高圧系のオーディオ機器となると、慣れのせいか前兆現象を察知できずに、いきなり部品交換を伴うような故障に発展する可能性が高くなりますので定期的に掃除することをお奨めします(^^)ニコ
Working point 基板製作の要点   Top
  1. ケース、スイッチ、ボリューム等とのバランスを考慮された基板形状か
  2. 基板サイズは経済的か
  3. アースループになってないか
  4. 左右アースを中央に置いて共通にするか、又は離すか
  5. 部品の配置.結線が、回路の信号.電流の流れに沿っているか
  6. 発熱部品と熱に弱い部品が近過ぎないか
  7. 高電圧電界からのノイズ混入防止に充分なパターン間ギャップか
  8. 電圧に見合ったパターン間ギャップか
  9. 電流に見合ったパターン幅か
  10. 質量の大きな部品を接着剤などで振動対策を行っているか
  11. 真空管の振動対策をとっているか
Illust 実体配線図用イラスト   Top
実体配線図 素材
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