ともの技術メモ

いよいよ、FusionPCBへ基板発注します。

１．FusionPCBへアクセス

http://www.seeedstudio.com/ にアクセスして、上の方にある「Fusion」のタブをクリックします。
Electronics Servicesの中から「Fusion PCB」をクリックします。

２．Gerberファイルのアップロード

画面上の方に「Select your Gerber File(only zip, rar accepted)」という枠があるので、そこをクリックします。
ファイル選択ダイアログが開くので、先に作成したガーバーファイル入りのZIPファイルを指定します。
しばらくすると「Successfully processed」という表示が出れば、アップロード成功です。

３．Gerberファイルのチェック

右下の方に「Gerber Viewer」というボタンができていますので、これをクリックすると、作成される基板のイメージを確認することができます。

４．基板製造仕様の設定

製造仕様を指示します。

• Layer
  今回は２層なので２のままです。
• PCB Dimension
  ４９ミリ角で設計したので、「5cm Max*5cm Max」のままです。
• PCB Thickness
  標準は１．６ミリですが、今回は軽量化のため１．２ミリにします。
  （１ミリでも良かったのですが、ネジ止めすることもあり、１．２ミリにしました）
• PCB Qty
  数量は１０のままです。
• PCB Color
  安く作りたいのでGreenのままです。
• Surface Finish
  安く作りたいのでHaslのままです。
• Copper Weight
  選択肢は1oz.しかありません。
• Panelized PCBｓ
  今回はパネライズ（面付け）してないので１のままです。
• Expedited Option
  安く作りたいのでNOのままです。
• PCB Stencil
  部品は自分で手載せのみなので、クリームはんだ印刷用のStencilも作成しません。

５．カートに入れる

これで金額が＄９．９０であることを確認して「Add to Cart」を押します。すると、Seeed Studioへのログイン画面が出ますので、ログインします。ログインするとカートに入ったことが確認できます。

６．チェックアウトする

これで送り先、発送方法などを設定します。
製造自体は非常に速いようですが、安く送ろうとするとSingapore POST経由になるので時間がかかります。推定実働１５−４５日なので、３週間から９週間かかることになりますが、仕方がありません。EMSやFEDEX、DHL、UPSなどを使うと送料で＄２０〜＄３０くらいかかります。

７．支払い方法を選択する

Paypal一択でした。

８．最終確認

基板製造が＄９．９、送料が＄４．５１で合計＄１４．５１です。
・・・が、Paypalでの決済がうまくいかないので難儀しました。
成功すると、「Success – Thank you」という表示と、Order Confirmationの確認メールが飛んできます。すぐにPayPalからも支払いの連絡メールが飛んできました。＄１４．５１で１７９８円でした。まあ、それでも激安なんですが、数年前だと１０００円ちょっとだったので、ちょっと考えちゃいますね。

さらに、１時間後には「Order Update #オーダー番号」というタイトルでPCB製造のプロセスに入ったことを知らせるメールが飛んできました。オーダーの状況を確認する方法もメールの中に書かれています。出荷後、通常１〜２日で「Shipped」から「Traceable」に変わる、と書いてあります。

さて、どうなることでしょうかｗ。

 

設計が完了したら、基板屋さん（今回はFusionPCBに発注します）に出すデータを生成します。

ガーバーファイルの生成

Pcbnewで「寸法」→「パッド-マスク（レジスト）のクリアランス」を選択して、設定を行います。

• レジストのクリアランス
  FusionPCBの設計ルールにはそれらしいものが見当たりません。なので、今回は0.1mmを指定しておくことにしました。
• はんだマスクの最小幅
  今回は自分で部品を手載せするので関係ありませんが、FusionPCBの最小値は0.1mmなので、この値を設定しておきます。
• はんだペーストのクリアランス
  これも今回は自分で部品を手載せするので関係ありませんが、FusionPCBの最小値は0.13mmなので、この値を設定しておきます。

「ファイル」→「プロット」で製造ファイル出力のウインドウが開きます。

• 出力フォーマット
  「ガーバー」を選択します
• 出力ディレクトリ
  出力先のディレクトリを設定します。
• レイヤー
  今回は基板の製造のみをFusionPCBに発注するので、必要なものは
  「F.Cu」「B.Cu」「F.Siliks」「B.Silks」「F.Mask」「B.Mask」「Dwgs.User」「Edge.Cuts」の8つになります。この8つにチェックを入れておきます。
• オプション
  「シルクスクリーンにパッドを出力」にチェックを入れておきます。
  「全ての他のレイヤーから基板外形レイヤーのデータを除外します」は今回はチェックを外しておきました。
  部品のリファレンスは今回手作業で全てシルクに入れたので、「モジュールの値をシルク上にプロット出力」「モジュールのリファレンスをシルク上に出力」「モジュールのその他のテキストをシルク上に出力」のチェックは外しておきます。
  また、今回は部品下にビアがあるので、「ビアにテンティングしない」のチェックは外しておきます。これでビア上にレジストがかかります。
• ガーバーオプション
  「正規のファイル拡張子を使用」「補助座標系の原点を使用する」はチェックを入れて、「シルクをレジストで抜く」はチェックなしとしました。

これで「製造ファイル出力」をクリックしてガーバーファイルを生成します。

ドリルファイルの生成

次に「ドリルファイルの生成」をクリックして、ドリル（穴あけ）用のデータを生成します。

• ドリルユニット
  FusionPCBの設計ルールをみると、キリのいいのはmmの方なので、「mm」を選択
• ゼロフォーマット
  何も触らず「小数点フォーマット」のままとしました
• ドリルマップファイルフォーマット
  FusionPCBの要求では拡張子TXTを要求しています。「ガーバー」を指定して生成しました。
• オプション
  設定せず（チェックなし）としました。
• ドリル原点
  製造ファイル出力で補助座標系を指定したので、ドリル原点も「補助座標系」としました。

ここで、穴の数でPTH（メッキあり）とNPTH（メッキ無し）が２つ出てきてしまいました。後者は取り付け穴用です。ファイルを生成すると、それぞれのドリルファイルができてしまいます。
ライブラリを修正して取り付け穴もメッキありとしました。

これで「Drill File」をクリックするとドリルファイル（拡張子DRL）が生成されます。発注用のファイルには含まれませんが、GerberViewでのチェック時に読み込ませるために「マップファイル」をクリックしてマップファイルを生成しておきます。

生成したファイルのチェック

次に、生成されたファイルをチェックするためにKiCadのGerberViewを起動します。「ファイル」→「ガーバーファイルを読み込む」で生成したガーバーファイルを、「ファイル」→「EXCELLONドリルファイルの読み込み」で生成したドリルファイルを読み込みます。右側にレイヤー一覧が表示されるので、各レイヤーを１つずつチェックします。CAD上でどう表示されていても、ガーバーファイルに基づいて製造されるので、しっかりチェックします。

なおGerberViewは下記のファイル名の変更後のファイル一式でも読み込むことができます。その場合、ドリルのマップファイルは含まれていないので、ファイル名変更前に確認しておくか、別途マップファイルを読み込むかが必要になります。

FusionPCB発注用ZIPファイル作成

FusionPCBへ送付するファイルのファイル名のルールは「基板名.拡張子」です。

Top Layer: pcbname.GTL
Top Solder Mask: pcbname.GTS
Top Silkscreen: pcbname.GTO

Bottom Layer: pcbname.GBL
Bottom Solder Mask: pcbname.GBS
Bottom silkscreen: pcbname.GBO
Board Outline:pcbname.GML/GKO
Drills: pcbname.TXT

ですので、生成したファイルのファイル名を修正します。

• 基板名-F_Cu.gtl → 基板名.GTL
• 基板名-F_Mask.gts → 基板名.GTS
• 基板名-F_Silks.gto → 基板名.GTO
• 基板名-B_Cu.gbl → 基板名.GBL
• 基板名-B_Mask.gbs → 基板名.GBS
• 基板名-B_Silks.gbo → 基板名.GBO
• 基板名-Edge_Cuts.gbr → 基板名.GML
• 基板名.drl → 基板名.TXT

ファイル名を変更したら、「基板名.zip」のファイル名で圧縮しておきます。

ファイル名変更後のGerberファイルをGerberViewで開くとこんな感じです。

表示するレイヤーを選択して、表面だけを表示したもの。

左上部分を拡大したところです。青が銅箔面、緑がシルク印刷、くすんだ黄色が（多分）レジスト逃げ（レジストもなく銅箔もない≒仕上がりでは基板の基材が見える部分）です。

パターンができあがったらシルク印刷の内容を作ります。

シルク印刷のレイヤーは「F.Silks」と「B.Silks」ですので、これを選んで作業します。作成する際には、（今回発注予定の）FusionPCBの設計ルールをよく見て線の太さ、文字の大きさが合致するようにしなくてはなりません。

• 線の太さ
  「Minimum silkscreen width」は6milなので、線幅が6mil以上でなければなりません。
• 文字の大きさ
  「Minimum silkscreen text size」は1mm（40mil）なので、最小文字サイズは1mm（40mil）ということになります。
• パッドとシルクの最小間隔
  「Minimum distance between pads and silkscreen」は7milなので、パッドとシルクスクリーンの間は7milのスペースが必要です。

右側の「表示」の部分でレイヤー・レンダーで作業に必要な情報だけを選択して表示することにより、少しでも見やすくして作業を進めることができます。

レイヤーに「F.Silks」を選んで、右側の「T」の文字のアイコンを選択、文字を起きたい箇所で左クリックすると「テキストのプロパティ」が開きますので、サイズにXとYそれぞれに0.04インチ（40mil）、太さに0.006インチを指定して、テキストに描きたい文字列を入力して「OK」を押すと、テキストが表面シルクに追加されます。

一つシルクのテキストを作成したら、コピペしてから編集することですべての部品に必要なシルクを入力します。（注：部品のレファレンスや値はガーバー生成時に「Plot footprint references」や「Plot footprint values」にチェックを入れておくと出力できます。なので、これらはシルク層でレイアウト調整するのではなく、リファレンスや値の表示の位置やプロパティを調整するとよいでしょう）

配線が終わったら、電源インピーダンスを下げて動作を安定させるためにGNDなどをベタパターンにしておきます。

ベタパターンは右側のアイコンの「塗りつぶしゾーンの追加」を選定した状態で、ベタパターンにしたい領域を指定し始めると、「導体ゾーンのプロパティ」が開いて、パラメータを設定します。

• ネット
  ベタパターンにしたいネットリスト名を選択します。通常はGND、他に電源等です。
• クリアランス
  他の信号線等とのクリアランスを指定します。20mil＝0.02くらいでいいかと思います。
• パッド接続
  ハンダ付けしにくくならないよう、サーマルリリーフを選択しておきます。
• コーナーのスムージング
  フィレットを指定します。半径は0.02にしてみました。
• セグメント数
  複雑な形のベタGNDを指定する場合には、セグメント数を増やしたほうが良さそうです。

形状はまずはだいたいでOKです。コーナー付近で右クリックして明示的選択で「ゾーンの外枠（切り抜き）」を選択すれば「コーナー移動」等で形状を修正できます。

ベタパターンの指定が完了するとこんな感じです。（ベタ領域に打つ追加のビアのための追加配線も入った状態でキャプチャしています）

これでは表裏混在なのでわかりにくいので表示を表面のみにするとこんな感じになります。

キャプチャ画面の範囲では２種類のベタ指定がしてあります。中央の小さい領域は＋３．３V、その外側がGNDベタです。更に外側にもハッチングが見えますが、これは配線禁止領域のハッチングです。＋３．３Vの領域にある配線は追加でビアを打つためのものがほとんどです。実際にはベタ化しますので、「領域＋ビア」のみが出来上がりの形になります。

エリア指定が終わったら、右クリックで「すべてのゾーンを塗りつぶす」でどんな感じにベタパターンになるか確認できます。その下の「全てのゾーンの塗りつぶしエリアの削除」でベタを削除でします。何度でもトライできるので、好みの状態になるまで調整していきます。そのままの状態では隙間が不足するなどしてベタにならない箇所があるかもしれません。その対策と、ベタGNDの表と裏を多めに接続しておくためにGNDからパターンを追加します。パターンに適当な間隔でビアを打つことで、反対面のベタ作成をさせることと、ベタパターンにまんべんなくビアが打たれるようにしてGNDを安定化させます。

表面だけ表示させるとこんな感じになります。

ビアの部分がグレーで表示されていますが、実際には銅箔あり＋穴になります。