Kicad like a Pro

목차

1. Eeschema
2. PCBnew
3. Design Principle & Basic Concepts
4. Addtional Design Considerations
5. Import third party symbol / footprint library
6. Create Custom Symbol
7. Create Custom Footprint
8. Create Gerber file

1. Eeschema

단축키

• 부품 선택 : A
• 객체 이동 : M
• 객체 회전 : R
• 객체 복사 : C
• 객체 제거 : Del
• 객체 특성 : E
• 도선 연결 : W

화면 이동

• Zoom : 마우스 휠
• 화면 좌우 이동 : Ctrl + 마우스 휠
• 화면 상하 좌우 : Shift + 마우스 휠
• 도면 전체화면 : Home

도면 속성 설정

회로 소자 라이브러리

PDF 버튼을 누르면, 해당 부품의 Datasheet를 바로 확인할 수 있다.

회로 소자들의 Annotation (소자들의 Designator 설정)

소자의 FootPrint Assign

CB Layout에서 사용할 소자들의 FootPrint를 설정해준다.

위 그림처럼 3D Viewer로 FootPrint에 실장되는 소자들을 미리 확인할 수 있다.

팁 : 어느 한 지점에서 다른 지점까지의 거리를 측정하고 싶을 때, 시작점에서 ‘SpaceBar’를 누르고 마우스를 다른 지점까지 옮기면, 화면 우측 하단의 dx, dy, distance값으로 거리를 알 수 있다.

Netlist 생성

회로 작성을 끝마친 후에 Netlist를 위와 같이 생성하면 된다.

Hierarchical labels and pins

Hierarchical label과 pin은 Root sheet와 Child sheet의 pin들을 연결할 때 사용된다.

Child sheet에서 ‘Place a hierarchical label’을 선택한다.

Root sheet와 연결하고 싶은 Pin에 Hierarchical label을 달아준다.

그러면 위와 같은 Hierarchical label을 볼 수 있다.

Child sheet의 Hierarchical pin을 Root sheet로 꺼내기 위해, ‘Place hierarchical pin in sheet’를 클릭한다. ( 바로 위에 있는 import 버튼을 눌러서 Hierarchical pin을 빠르게 꺼낼 수 있다. )

Hierarchical pin의 Connection type과 위치를 선택한다.

그러면 위의 그림과 같이 Hierarchical pin이 배치된다.

Root sheet로 꺼낸 Hierarchical pin에 Root sheet의 Net을 설정한다.

그러면 위의 그림과 같이 Child sheet의 pin과 Root sheet의 pin이 연결된다.

2. PCBnew

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Netlist 불러오기

Layer Setup

‘File – Board Setup’에서 Layer의 수, PCB 두께, 각 Layer의 Line 두께 등을 설정할 수 있다.

Design Rule 설정

‘File – Board Setup’에서 Minimum Track width, Minimum Via diameter, Minumum Via drill 등을 설정할 수 있다.

특정 Net에 대한 Design Rule과 다양한 Track, Via, Differential pairs 옵션을 설정할 수 있다.

그리고 ‘Edit – Edit Track & Via Properties’에서 특정 Net의 Track과 Via를 바꿀 수 있다.

Design Rules Check

DRC는 Clearance, Track width, Via size 등의 미리 설정한 Design Rule을 위반하는 사항이 있는지 체크한다.

실제로 LED와 R의 Pad를 라우팅하지 않고 Design Rules Check를 해보면, DRC가 이 부분을 경고해준다.

다음은 Board의 Design Rule을 설정하는 방법이다.

Board Outline 만들기

위 그림처럼 Board outline을 만들지 않고 Via를 뚫으면, “Track too close board edge” 에러가 발생한다.

Board outline을 만들기 위해서 Layers Manager의 ‘Edge.Cuts’를 선택하고, ‘Add graphic line’으로 Board의 outline을 그려준다.

다시 DRC를 수행해보면, Via로 인해 발생한 “Track too close board edge” 에러가 사라졌음을 확인할 수 있다.

그리고 다음과 같이 ‘Add graphic circle’로 Board에 Mount hole을 뚫을 수도 있고, ‘Add graphoc arc’로 Board outline을 둥글게 만들 수도 있다.

FootPrint 추가하기

키보드 ‘O’를 누르면 FootPrint를 추가할 수 있다.

Easchema에서 Load한 Netlist에 존재하지 않고, 위와 같이 PCBnew에서 새롭게 추가한 FootPrint는 기본설정으로는 라우팅이 불가능하게 되어있다.

새로 추가한 FootPrint를 기존의 FootPrint들과 라우팅하려면, 왼쪽 툴바의 라우팅중의 DRC를 클릭해서 Disable하고, ‘Preference’의 ‘Modern Toolset’을 ‘Legacy Toolset’으로 바꿔 주어야 한다.

그러면 자유롭게 라우팅이 가능하다.

Copper Pour

Via

Through Via는 2Layer이든 4Layer이든 모든 Layer를 전기적으로 연결한다.

Micro Via는 아주 작은 PCB에서 사용되는 Via인데, 전기적으로 연결할 Layer를 선택할 수 있다.

Blind/buried Via도 전기적으로 연결할 Layer를 선택할 수 있다.

‘Tools – Set Layer Pair’에서 Via로 연결할 Layer의 default 설정을 할 수 있다.

3. Design Principle & Basic Concepts

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PCB materils and FR4

Traces

Pads and holes

Plated-Through Hole은 일반적으로 사용되는 Through hole인데, 앞면과 뒷면이 카파를 통해 전기적으로 연결되어 있다.

반면에 Non-Plated Through Hole은 앞면과 뒷면이 전기적으로 연결되어 있지 않은 그냥 hole이다.

Pad는 hole이 필요없는 SMD 부품을 실장하는데 사용된다.

Via

Via는 Through hole과 비슷하게 생겼는데, copper가 노출되어 있지 않고 Solder mask에 덮여 있다.

(즉, Pad가 없어서 납땜할 수 없게 되어있다.)

Annular ring

Solder mask

Silkscreen

Drill bit and Drill hit

Surface mounted devices

Gold Fingers

Panels

Solder paste and paste stencil

Pick-and-place

4. Additional Design considerations

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Schematic design workflow

PCB layout workflow

Shape and size

Layers

Traces

5. Import third party symbol / footprint library

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Symbol

① Import할 library를 다운로드한다.

.lib 파일이 Symbol이고, .pretty 폴더의 ‘kicad_mod’ 파일들이 Footprint이다.

② 다운로드 받은 Third party library를 Eeschema에서 다음과 같이 import한다.

③ Eeschema의 Symbol 선택창에서 Third party library가 추가되었는지 확인한다.

성공적으로 Third party library가 import되면, 위와 같이 Symbol 선택창에 나타나게 된다.

Footprint

① 다운로드 받은 Third party library를 PCBnew에서 다음처럼 import한다.

② PCBnew의 Footprint 선택창에서 Third party library가 추가되었는지 확인한다.

6. Create Custom Symbol

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① Symbol Editor를 실행한다.

② 새로운 Symbol을 저장할 Library를 생성한다.

③ 생성한 라이브러리가 Symbol Libraries에 추가되었는지 확인한다.

④ 라이브러리에 새로운 Symbol을 생성한다.

‘New Symbol’을 클릭하면, 위와 같은 Symbol Properties 창이 나타난다. Symbol의 이름 등을 설정해준다.

⑤ Symbol의 Body를 그리고 Pin을 추가한다.

Pin Properities의 Electrical type은 info개념이라서 어떤 것을 선택해도 상관없다.

Pin 이름 앞에 ‘~’를 붙여주면 Pin 이름 위에 Bar가 나타난다. (negative pin에 사용)

⑥ Symbol의 배경색을 채워준다.

회로의 가독성을 위해 Symbol의 배경색을 채워준다.

이와 같은 과정으로 완성된 Custom Symbol은 위의 그림과 같다.

⑦ Symbol의 Properties (Footprint, Datasheet)를 설정해준다.

Datasheet의 링크를 첨부해두면, 나중에 편해진다.

⑧ Eeschema에서 완성한 Custom Symbol을 불러와본다.

7. Create Custom Footprint

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‘Footprint Editor’를 연다.

‘New Footprint’를 눌러서 새로운 Footprint를 만든다.

새로 만들 Footprint의 이름을 입력해준다.

Step 1 : (Fab) Draw the outline.

Footprint의 outline을 그려준다.

Step 2 : (Cu) Draw the pads.

Footprint의 Pads를 그려준다.

그림의 패드 번호가 잘못되어 있다.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8의 패드 번호를 반시계 방향으로 매기는 것이 올바르다.

Step 3 : (CrtYd) Draw the courtyard.

Footprint의 Boundary를 그려준다.

Step 4 : (SlikS) Draw the silkscreen graphics.

Footprint의 Silkscreen을 그려준다.

이와 같은 과정으로 작성한 Footprint를 3D Viewer로 보면, 위와 같다.

8. Create Gerber file & Drill file

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① Gerber file 만들기

https://support.jlcpcb.com/article/44-how-to-export-kicad-pcb-to-gerber-files

https://venusdebris.tistory.com/606

Gerber file은 PCB manufacturer의 가이드에 따라 생성해야 한다고 한다. (위의 링크를 참고할 것)

② Drill file 만들기

③ Gerber file 생성 확인

Gerber file이 정상적으로 생성되었는지 확인하기 위해 Project 폴더의 gerber file과 drill 파일을 Gerber view에서 열어본다.

Kicad의 Gerber view말고도 다음과 같은 Online Gerber viewer 사이트도 있다.

https://www.gerblook.org/

9. 도움되는 Tip들

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① Symbol의 Pin number 숨기기