EAGLE -- 基板作成用CAD

by K.I

Index

概要
準備
- インストール
- 設定
ライブラリ作成
- ドリルサイズ
- 標準レイヤ
- device
- symbol
- package
回路図の作成
- 部品の配置と配線
- 配線幅の指定
- brdファイル生成
- 注意点
配置・配線
- 基板の外形線
- 部品の配置
- オートルータ
- 手動配線
仕上げ
- ベタアース
- 確認
基板の外注
- ガーバーデータ作成
- ドリル情報
参考資料

概要

プリント基板作成用のツールの概要

ソフト名	特長	短所
・Protel（ALTIUM DESIGNER）¹	・高機能で大規模な基板作成では定評がある・回路図から自動配線を行うことが出来る・ライブラリは比較的豊富（でも特殊な部品は作成が必要）	・高価
・PCBE→基板作成用に使用	・フリーウェアのため導入しやすい・簡単にガーバーパターン生成が可能で、基板加工機用のデータ作成が出来る	・回路図入力出来ない。マニュアル配線のみ
・EAGLE	・安価なので導入しやすい。・小さな基板（100mm×80mmまで）なら、フリーで使える。・回路図から、自動配線を行うことが出来る・外注用のガーバーデータの生成が可能	・部品ライブラリは、最初に作成する必要がある・基板加工機の利用は未確認

上記の中で、低価格だが必要十分な機能を持つEAGLEについて、簡単な操作方法について纏めた。

¹ALTIUM DESIGNERという名前に変わったらしい。

準備

以下は、最初のインストール時のみ行えば良い。

インストール

Eagle4.11を、 Cadsoftから、ダウンロード。
Setupでインストールを行う。

設定

インストール後、以下のディレクトリを作成して、EagleのControlPanelのOptions-Directories...で設定

作業用のライブラリ用ディレクトリ
プロジェクト用ディレクトリ

ライブラリ作成

Eagleは豊富なライブラリを持っているが、日本で一般的に使用される部品がほとんど入っていない。そのため、ほとんどの場合、最初に使用する部品を作成する必要がある。

device →デバイス名

symbol →回路図上のシンボル（デバイスに１対１で対応する）
- package →部品形状や、ピン配置（パッケージ形状を複数持つことが出来る）

ドリルサイズ

ドリルサイズは、出来るだけ統一しておいた方が良い。
基板外注先によっては、指定のドリルサイズしか受け付けない場合もあるので注意。

例えば以下のように、ドリルサイズを決めておく。

mm	mil	備考
0.7	28	Viaのサイズ、部品用としては小さ過ぎる
0.9	35	DIPや通常の抵抗等には丁度良い
1.0	39
1.1	43	ヘッダピン等は、このぐらいが良い
1.3	51
1.5	59
2.1	83
3.3	130	ネジ穴や、板状の端子に使う

標準レイヤ

部品データ、配線データは、以下のようなレイヤで入力する。

No	Name	説明
1	Top	部品面配線
16	Bottom	裏面配線
17	Pads	部品の端子
18	Vias	Viaホール
20	Dimension	基板外形線
21	tPlace	シルク部品形状
25	tNames	シルク部品名
29	tStop	部品面ソルダマスク
30	bStop	裏面ソルダマスク

device

以下のように、デバイスに対して回路図シンボルと、パッケージの対応を指定する。

パッケージは複数定義することが可能

左側のウィンドウに、Symbol（回路図シンボル）を置く
右側のウィンドウで、NewでPackage（デバイスの基板上のピン配置）を選んで、

SymbolとPackageのピンの対応を設定する →間違いないように²、良くチェックすること！

Prefixは、例えば、抵抗ならR、容量ならC、ICならU、のように部品番号の頭に付ける文字を指定する。

symbol

回路図上のシンボル形状を示す。

端子位置は、基本的に0.1inch(100mil)グリッドで作成した方が良い。

Direction	説明
NC	未接続
Pwr	VDD等電源
Sup	GND等
In	入力端子
Out	出力端子
I/O	入出力端子
Pas	受動端子
OC	オープンコレクタ（ドレイン）
HiZ	ハイインピーダンス

package

基板上でのPAD配置や、シルク印刷パターンの形状のデータ。

パッケージは既存のものをそのまま使うことが多いが、必要な場合は実際の部品の端子位置に合せてPADを配置する。
その場合も、出来るだけ0.1inch(100mil)グリッドに合わせる。
シルク印刷の文字は、ベクトルフォントを使った方が無難。

グリッドに乗らないものは、グリッドを小さくするのも、当然仕方がないけど、

自動配線する時に、配線のグリッドを小さくする必要があるので、時間が掛かる。

²間違えると後で、大変なことになるので。

回路図の作成

ライブラリがあれば、回路図の作成は比較的簡単に出来る。

使用する部品が無い場合は、先にライブラリの作成をした方が良い。

部品の配置と配線

Addボタンを押して部品を選択し、配置する。

マウスの右ボタンを押すと回転する。

部品を配置したら、Nameボタンで部品名、Valueボタンで値（抵抗値とか）を設定する。
Netボタンを押してピン間を配線する。
Bus配線は、Busボタンを押してBusを配置し、ネット名を"バス名[0..7]"というようにする。

あとはNetボタンで普通に配線出来ますが、どのBusに繋がるかを指定する。

配線幅の指定

classコマンドを入力すると、デフォルトの配線幅の設定が表示される。
必要に応じて、新規のクラスを設定（例えばPower）して、Changeコマンドで必要な配線のクラスを設定しておく。→電源関係の配線だけ太くする等が出来る。
配線幅が重要な場合は、必要なクラスを幾つか作成しておくと良い。

brdファイル生成

回路図の作成が終ったら、Boardボタンを押せばbrdファイルが作成される。

一度、brdファイルを作成したら、常にschファイルとbrdファイルを同時に開いておく必要がある。

そうしないと、回路図修正がbrdファイルに反映されないため、対応がとれなくなる。

注意点

回路図作成での注意点を、以下に示します。

回路図で見ためは接続されているように見えて、実際は繋がっていない場合がある。

不明な場合は部品を動かして、端子に配線がフライラインでついてくることを確認する。

パスコンなどはとりあえずまとめて描いておけば良い。
基板取り付け用の穴も、必要に応じて、PADで描いて配線しておく。
回路図を作成した後に、ライブラリを変更した場合は、Library-Update Allで更新される。→ボード作成後の場合は、brdファイルも必ずOpenしておくこと。

配置・配線

まず、標準のドリルサイズ、表示レイヤを設定する。 →setdrill.scr

部品の配置は自分で行なう必要があるが、配線はオートルータが使える。以下、注意点。

schファイルと、brdファイルは、必ず両方開いて作業すること（重要）→この状態ならば修正が自動的に反映され対応もとれているが、一度対応がとれなくなると、オートルータが正常に使えなくなってしまう。
フリー版の場合、brdファイルの修正範囲は、ハーフユーロサイズに限られるので注意

基板の外形線

回路図からBoardボタンを押すと、基板の外形線が自動的にハーフユーロサイズ(100mm×80mm)で描かれる。最初に消してから実際に作成したいサイズに描き直す。

基板の外形線を、Dimentionレイヤで入力する。

基板を外注する際に、外注先によっては、切りしろの考慮が必要になるので注意。

部品の配置

Boardボタンを押すと、適当に部品が並んだ状態になっているので、部品を基板の内部に移動する。→フリー版の場合は、ハーフユーロサイズ外に部品を置く事は（一時的にでも）出来ないので注意
とりあえず回路図の並び方に合わせて移動しておけば良い。

部品名を指定して移動したい場合は、コマンドラインに例えば 'move r1'とタイプすれば良い

オートルータ

autoボタンを押すと、自動配線が行なわれる。
DRCファイルがある場合は、指定することで決まったルールで配線される。
100%配線出来ない場合は、配線出来なかった部分の部品配置を変更してから、オートルータを繰り返して行なって100%配線になるようにする。

Ripupボタンを押して、必要な既配線を解除することが出来る。
コマンドラインで 'ripup;'と打ち込むと、全部解除される。

手動配線

Routeボタンを押すと、配線用の指定項目が表示されるので、適当に選んで手動で配線することも出来る。
オートルータと手動配線は、以下のように自由に組合わせて使えます。

必要な箇所を手配線した後、オートルータを使う
或いはオートルータ後、必要な箇所をripupで解除して、手配線し直す。

仕上げ

ベタアース

GNDパターンをベタで発生することが出来ます。サーマル処理も行われる。

POLYGONで、GNDのベタパターンを作成する→これは、基板外形線入力時にやっておいても良い

POLYGONの大きさは基板より大きく入れる→デザインルールで自動的に基板より内側に入る
Top,Bottomのレイヤで入力する。後で捕まえ易いように、少しずらして置くと良い。
NameをGNDに設定する→classをPowerにする

リアルモード

Ratsnestボタンを押すと、polygonが表示され、実際のパターンが確認出来る。

アウトラインモード

Ripupボタンを押して、polygonをクリックすると、アウトラインモード（ポリゴン枠だけの表示）になる。
配線の確認は、この状態の方が楽に出来る。

確認

GNDパターンは接続されていない場合が、希にあるので良くチェックすること。
ドリルサイズのチェック →run drillcfg
ドリルの穴数等のチェック →run count

基板の外注

基板を外注する場合のデータ作成方法について

一般的に、ガーバーフォーマットのパターン情報と、ドリル情報（穴あけの仕様）が必要になる。

これは基板メーカーによって仕様が異なるので、個別に確認してから行うこと。

例として、P板.comでの作成で必要なデータ作成方法を示す。

ガーバーデータ作成

brdファイルから、拡張ガーバーファイルを作成する。

brdファイルを開いた状態で、File-CAM Prpcesserを選択
File-Open-Job..を選択、garb274x.camファイルを開く→拡張ガーバーのJobファイル
Process Jobボタンを押すと、ガーバーファイルが生成される。

P板.comの場合は、mirrorのチェックを外した状態にする必要がある

以下のファイルが作成される。

.cmp →部品面パターンデータ
.sol →半田面パターンデータ
.plc →部品面シルクデータ
.stc →部品面ソルダマスク
.sts →半田面ソルダマスク
.dim →基板外形データ

.dimファイルはP板.comの場合必要で、Dimentionデータを出力するように設定する。デフォルトでは存在しない。

ドリル情報

brdファイルから、ドリル情報を作成する。

brdファイルを開いた状態で、File-CAM Prpcesserを選択
File-Open-Job..を選択、excellon.camファイルを開く→ドリル情報のJobファイル
Process Jobボタンを押すと、ドリル情報ファイルが生成される。
以下のファイルが作成される。

.drd →ドリル情報ファイル
.dri →ドリルコンフィグレーションファイル

参考資料

EAGLEによるプリントパターン自動作成→使い方が詳しく解説されている

http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/eagle.htm

トランジスタ技術（2003年3〜6月号）EAGLEの使い方

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