回路設計者だけど、「基板のパターン設計」をすることに。
基板パターン設計を基礎から学べるおすすめの本ってある？
- パターン設計を始めたい。どんな知識が必要？
- アナログ回路やデジタル回路とか、パターンの引き方の注意点は？
- 「グランドが重要」ってきくけど、じゃあ実際どう引けばいいの？
- 自分でパターン設計して、基板の自作までやってみたい。いい教材はある？
こんな疑問にお答えします。
この記事の内容
この記事では、回路設計出身でいつの間にか基板パターン設計にも手を出してしまったわたしが、「プリント基板設計をするのは初めて」という方におすすめの入門書を紹介しています。
ズバリ、以下がおすすめの本と動画です。
オンライン動画（Udemy）
プリント基板のパターン設計、「実際、何を覚えて、どうやって身につければいいの？」って悩んでいませんか？
学校では「基板設計」なんて講義はなかったですし。
わたしも同じような悩みで、下記のような本があればいいなって探していました。
- パターン設計には基本的なセオリーがあるはず。まずはその基本を習得して、次に、応用したノウハウも身につけたい。
- 回路の種類ごとにパターンの引き方のポイントを知りたい。アナログ回路のパターンはこういう点に注意するとか、電源回路ではこう引くとか。
ここで紹介する基板設計の本は、こんなわたしの希望にピッタリの内容でした。
内容的に、これから基板設計を始めてみたい方だけでなく、経験者の方がこれまでの知識を整理して体系化するのにも役立つと思います。
図解もわかりやすいし、さすがは「トランジスタ技術」を出してるCQ出版です。
この記事を書いているわたしは、デジタル回路設計歴20年です。これまでの経験と知識を活かし、現在はマネージャーとして商品企画や開発チームのサポートを行っています。
ではさっそく紹介していきます。
もくじ
基板パターン設計の第一歩！初心者にピッタリのおすすめ本【3冊】
ここでは、わたしがプリント基板設計を始めたときに本当に役に立った本3冊を紹介します。
上記の本や動画では、「KiCad」（読み：キキャド）と呼ばれる完全無料の基板パターン設計CADソフトを使います。
もし無料の基板パターン設計CADを探しているのであれば、「KiCad」がおすすめです。以下のリンクで紹介していますのでぜひご覧ください。
>>【無料で楽しむ】初心者も安心！回路設計・基板設計フリーのCADソフトおすすめ5選
① 回路図の描き方から始めるプリント基板設計&製作入門 [DVD付き]
PC1台で回路設計〜基板発注を完了! 「誰でもメーカー」時代の虎の巻
プリント基板設計のノウハウが凝縮された1冊です。
おすすめの対象読者は、学校で電子回路を学んで、これからプリント基板設計を始めたい人・始めたばかりの人です。
内容的には、トランジスタ技術の過去記事からの引用なので、トラ技のヘビーな読者は知っている内容かもしれません。
とは言え、「現場で使える基板設計のノウハウがこの1冊にまとまっている！」というのが価値あるところ。初心者だけでなく、あらためて自分の知識を整理しておきたい経験者にも向いている本と思います。
この本の情報
以下の5部構成で、全12章です。
- 第1部 回路図記号から始める！ プリント基板設計のための基礎知識
第1章 初歩の初歩! 回路図記号事典
第2章 世界の共通言語「回路図」の作法
第3章 知っていると知らないとでは大違い! プリント基板の基礎知識 - 第2部 基板設計の極意をマスタする
第4章 プリント基板設計指南7カ条
第5章 実例に学ぶ基板設計 要点10[アナログ回路編]
第6章 実例に学ぶ基板設計 要点10[汎用ディジタル回路編
第7章 実例に学ぶ基板設計 要点10[高速ディジタル回路編] - 第3部 プリント基板製作がススム！ 無料/高コスパなサービス&ツール紹介
第8章 プリント基板設計フリーウェア「KiCad」
第9章 登録済み部品1000万点超! 無料のフットプリント作成サービス「PCB Part Library」 - 第4部 発注&受け入れ時のチェック・ポイント
第10章 発注前にひととおりチェック! プリント基板設計データの確認ポイント34
第11章 納入された実装済みプリント基板の外観チェック - 第5部 達人の技に学ぶ！ 製作体験一部始終
第12章 開発実録:1m/sを測れる微風速計の製作 ~プリント基板製作ワークショップ~
| 価格 | 2,640円（税込） |
| 発行年 | 2020年 |
| 著者 | 各分野のエキスパートが執筆 |
| ページ数 | 208ページ |
| 付録 | DVD-ROM x 1枚 |
| 出版社 | CQ出版 |
基板設計の「考え方」の本なので、理解しておけばCADによらず、一生使える知識になりますよ！
KiCadの操作方法の解説
第8章 プリント基板設計フリーウェア「KiCad」 に、21ページ分の画像付きの解説があります。
内容は、「新規プロジェクトの作成 ⇒ ライブラリの準備 ⇒ 基板設計 ⇒ ガーバーデータ出力まで」の、一通りの操作です。
②の本よりは詳しくのっていますが、KiCad完全初心者の方が、この内容だけでKiCadの操作を習得するのは難しいと思います。
この本の感想
現場で使える基板設計のノウハウがつまった1冊です。初心者だけでなく、あらためて自分の知識を整理しておきたい経験者にも向いている本と思います。
初心者の方には、理解に時間がかかる内容もあると思いますが、まずはざぁ～と全体を流し読みして「こんな内容が書いてあるのか」と、ぼんやりとでも全体像をつかんでみましょう。
そのあと、第1章から順番に読み進めるのがいいと思います。
特に、「第2部：基板設計の極意をマスタする」は有益でした。以下のように、プリント基板設計でおさえておきたいポイントが回路の種類ごとにまとめてあります。
- 第4章 プリント基板設計指南 7カ条
- 第5章 実例に学ぶ基板設計 要点10 [アナログ回路編]
- 第6章 実例に学ぶ基板設計 要点10 [汎用ディジタル回路編]
- 第7章 実例に学ぶ基板設計 要点10 [高速ディジタル回路編]
この「第2部」の内容をおさえておけば確実に動く基板が作れますね！
この本は、KiCadの解説本ではなく、「基板パターンの引き方のノウハウ本」って感じです。
基板設計の「考え方」の本なので、理解しておけばCADによらず、一生使える知識になりますよ！
>>回路図の描き方から始めるプリント基板設計&製作入門 [DVD付き] （Amazon公式サイト）
② KiCad×LTspiceで始める本格プリント基板設計 [DVD付き]
プリント基板設計の基本から実践まで学べる！
基板パターンの「引き方のノウハウ」が図をまじえてわかりやすく解説されています。①の本と比べると、少しレベルアップした内容です。
対象読者は、KiCadやLTSpiceの基本操作が一通りできて、「パターン設計のノウハウを知りたい」という方。
すでに現場で設計経験がある方にはぴったりです。実務経験と本の内容がリンクして、「こういうことか！」と腑（ふ）に落ちると思います。
この本の情報
以下の3部構成で、全16章です。
- 第1部 基本編
第1章 プリント基板設計 はじめの一歩
第2章 基板メーカと話せるようになる専門用語24
第3章 回路の性能に差が出る! プリント・パターンの描き方要点 - 第2部 LTspice & KiCadによる実践編
第4章 ちょうどいいプリント・パターン&ビアの決め方
第5章 GNDのベタ・パターンの作り方
第6章 放射ノイズを低く抑える部品配置方法
第7章 部品の足にフィットするフットプリント設計法
第8章 FPGA/CPU 用電源の実装技術「リターン・パス」
第9章 マイナス10℃で寿命2倍! プリント・パターンの放熱解析
第10章 プリント・パターン間の信号漏れクロストーク対策 - 第3部 製作編
第11章 ラズベリー・パイ用アナログ入力拡張基板の製作
第12章 パターン・アンテナ&LEDで作る電波スキャナ
第13章 ポータブル・マシンにビルトイン! ピンポイント・ミニ電源モジュール
第14章 3バンド切り替え式ミニ・フィルタ・モジュール
第15章 フレキシブル基板で作るArduino用温湿度センサ・シールド
第16章 ビジュアル系ガジェット・プリント基板の製作
「KiCad」を使った基板設計の事例は、「第3部」です。
ラズパイ用アナログ入力拡張基板、パターンアンテナで作る電波スキャナ、電源モジュールなどが紹介されています。
| 価格 | 2,640円（税込） |
| 発行年 | 2018年 |
| 著者 | 各分野のエキスパートが執筆 |
| ページ数 | 176ページ |
| 付録 | DVD-ROM x 1枚 |
| 出版社 | CQ出版 |
回路設計・基板設計エンジニアが即現場で使えるノウハウ満載です！
KiCadの操作方法の解説
KiCadの紹介は、「Appendix 1： 商用OK！ 無制限&フリーの注目CAD「KiCad」の魅力 」の7ページ分です。
内容は、KiCadの特徴を紹介しているだけです。操作方法のくわしい解説はありません。
この本の感想
特にわたしが何度も読み返した章は以下の3つ（第2部）。ノイズ問題とか、回路設計・基板設計エンジニアが即現場で使えるノウハウ満載です！
- 第5章 GNDのベタ・パターンの作り方
- 第6章 放射ノイズを低く抑える部品配置方法
- 第10章 プリント・パターン間の信号漏れクロストーク対策
>>KiCad×LTspiceで始める本格プリント基板設計 [DVD付き] （Amazon公式サイト）
③ プリント基板設計 実用テクニック集
回路性能を引き出すプロの実例あれこれ
プリント基板設計の現場で即使えるテクニック満載です。手元に置いておきたい1冊です。
対象読者は、これから基板設計を学んでいく全ての初心者にオススメです。
「なぜうまく動かないんだろう？」と悩んでいるなら、この本はまさに虎の巻。プリント基板の特性について、基礎から実践的な内容まで分かりやすく解説されています。
この本を読めば、「あーだこーだ」と悩む時間がグッと減って、「あ、そういうことか！」と理解する時間が増えるはずです。
特に、第7章 磁気的に結合してしまう「寄生相互インダクタンス」は目からウロコです。
わたし自身も「寄生インダクタンス」ってことばを聞いたことはありましたが、その怖さと対策方法をきっちり理解するきっかけとなりました。
次回の基板設計からは違ったアプローチが可能になりそうです。
この本の情報
以下の5部構成で、全25章。目次を書きだしてみました。盛りだくさんの内容です。
- 第1部 回路に悪影響...「寄生成分」と対処法
第1章 プリント基板に潜む「寄生抵抗」
第2章 プリント基板に潜む「寄生容量」
第3章 寄生容量が回路に与える悪影響
第4章 寄生容量による性能劣化への対策
第5章 プリント基板に潜む寄生インダクタンス
第6章 寄生インダクタンスによる性能劣化への対策
第7章 磁気的に結合してしまう「寄生相互インダクタンス」
第8章 寄生相互インダクタンスが回路に与える悪影響
第9章 寄生相互インダクタンスによる性能劣化への対策
第10章 寄生成分をふまえたパスコンの適切な実装 - 第2部 グラウンドの設計テクニック
第11章 グラウンド設計の基本
第12章 回路シミュレータLTspiceグラウンド・パターン解析
第13章 高精度アンプのグラウンド設計テクニック
第14章 ベタ・グラウンドの設計テクニック
第15章 繊細な微小信号配線を守るガード・パターン
第16章 A-DコンバータのAGND/DGND設計テクニック - 第3部 アナログ回路の基板設計テクニック
第17章 アナログ回路の低ノイズ化の基本
第18章 高感度で受信するRFアナログ回路の基板設計
第19章 計測信号に使える信号-GND線ペアリング - 第4部 高速ディジタル基板の設計テクニック
第20章 高速ディジタル基板設計の基本
第21章 超高速10GHz級伝送のキモ…ビア設計テクニック
第22章 実用的なBGA配線のテクニック - 第5部 電源回路の基板設計テクニック
第23章 スイッチング電源回路の基板設計
第24章 パスコンも劇的スッキリ! 基板の電源プレーン設計
第25章 電源ラインで特に重要な幅線パターン幅の設計
| 価格 | 2,640円（税込） |
| 発行年 | 2022年 |
| 著者 | 各分野のエキスパートが執筆 |
| ページ数 | 160ページ |
| 付録 | なし |
| 出版社 | CQ出版 |
第2部の「グランドの設計」を読むと、日ごろのモヤモヤが整理できるかもです。
この本の感想
この本の結論です。初心者から一歩先へ進みたいあなたへオススメします！
この本は、「回路図通りに作ったけど、何かがうまくいかない」という問題に対する「解答集」です。
「基板自体も回路の一部としてとらえる」視点を持つことで、さまざまな問題を解決するヒントが得られました。
各章ごとに解説されているトラブル防止策は、回路設計・基板設計の初心者が直面する問題解決の対策集みたいなものです。
以下の章はわたしの日頃のモヤモヤをスッキリさせてくれました。基板の挙動があやしいのにはっきりした原因が見つからない理由は、ここにヒントがありました。
これさえ抑えておけば今より安定動作する基板が作れると思いますね。設計の実務をやってる人はぜひとも理解しておきたい内容です。
- 第3章 寄生容量が回路に与える悪影響
- 第10章 寄生成分をふまえたパスコンの適切な実装
- 第12章 回路シミュレータLTspiceグラウンド・パターン解析
- 第17章 アナログ回路の低ノイズ化の基本
- 第20章 高速ディジタル基板設計の基本
また、12章「LTspiceグラウンド・パターン解析」や「信号-GND線ペアリング」という具体例で示されるシミュレーションや引き回しのやり方も設計者には役に立つ内容と思います。
「こんな方法もあるんだ！」と驚きつつ、試してみようという気持ちになりますね。
「LTSpice」は、アナログデバイセズ社の無料の電子回路シミュレータの名前です。
電子回路シミュレータとは言えば、「LTSpice」というぐらい、超有名なソフトですね。
以下、感想の結論です。
この『基板設計の実用的なテクニック』は、最初は難しく感じるかもしれませんが、コツコツ学んで知識を積み上げていくことで、大きな成果が得られると思います。
初心者から一歩先へ進みたいあなたへオススメします！
>>プリント基板設計 実用テクニック集（Amazon公式サイト）
回路設計から基板自作までマスター！【オンライン動画】でスキルアップしよう
① IoTセンサーを自作しよう！KiCadで回路基板からDIY！ESP32プログラミング
このオンライン動画では、完全無料の基板設計CADソフト「KiCad」を使った回路設計・基板設計～部品実装までをステップバイステップで学ぶことができます。
わかりやすい解説なので、初心者でも安心です。
実際に作るのは、マイコンを搭載した「郵便ポスト投函通知センサーボード（IoTセンサー基板）」。郵便物が届くとメールでお知らせする便利なガジェットです。
基板設計だけでなく、マイコンのプログラミングも行うので、実際の製品開発と同じ内容を体験できるのもこの動画の魅力。プログラミングといっても簡単な内容なのでご安心ください。
自分で作った基板が動くとめちゃくちゃうれしい！
この動画の情報
講座の主な内容は次のとおり。
- KiCad PCBとは（特徴、インストールなど）
- KiCadの操作方法（配線描画、ネットリスト作成、デザインルールチェック、ガーバーファイル出力など）
- ESP32でＬチカ！実践プロジェクト（回路の説明、配線描画、エレクトリカルルールチェック、ガーバーファイル出力など）
- ESP32でポスト投函通知！実践プロジェクト（回路の説明、ガーバーファイル出力、はんだづけなど）
あと -日-時間-分-秒- !
| 価格 |
¥19,800 税込→
¥2,000
税込
90%OFF
不定期ですが、この価格から割引セールがあります →
19,800円（税込） 気になっているなら、ぜひチェックしてみてください。
>>自分に合うかチェックする |
| 支払方法 | クレジットカード,PayPal払いなど |
| 講座内容 | レクチャーの数: 85、総時間: 6時間17分 |
| 講師 | 吉永 氏 |
| 言語 | 日本語 |
| 販売サイト | Udemy |
本で読むより「動画」で学ぶ方が効率的。学習スピードが断然速いですね。
動画講座の一部は無料で見れます。しかも無料サンプルを見るだけであれば、ログインも会員登録も不要。
どんな内容か気になる方は、下記リンクから一度チェックしてみてください。
>>自分に合うか、無料サンプルを見てみる（Udemy公式サイト）
＼割引セール中は、安く買えるチャンス！／
気になっているなら、ぜひチェックしてみてください。
あと -日-時間-分-秒- !
30日間の返金保証があります。
「プリント基板の自作、やってみたい！」と思っている方、Udemyの動画でチャレンジしてみませんか？
まとめ：プリント基板のパターン設計を学べるおすすめ教材
この記事では、回路設計出身でいつの間にか基板パターン設計にも手を出してしまったわたしが、「プリント基板設計をするのは初めて。」という方におすすめの入門書を紹介しました。
オンライン動画（Udemy）
ここで紹介した本や動画はすべてわたしが読んで勉強になった教材です。
新しい知識をインプット（理論）したら、その知識を設計現場でぜひアウトプット（実践）してみてください！
インプット（理論） ⇔ アウトプット（実践）を繰り返し続けることで、回路設計エンジニアとして今よりも格段にレベルアップしている自分におどろくはずです。
USBやPCI Expressなど「ギガビット高速デジタル信号の回路設計・基板パターン設計をやってみたい！」という方は、高周波回路の理解を深めると、エンジニアとしての幅も広がると思います。
たとえば、高速化の回路技術や、プリント基板の高周波での振る舞いなどです。「どんな内容？」って気になった場合は、下記リンクもぜひご覧ください。
>>【高速デジタル信号】回路設計・基板パターン設計の第一歩！初心者にピッタリの本3冊
-
-
【高速デジタル信号】回路設計・基板パターン設計の第一歩！初心者にピッタリの本3冊
続きを見る
