【電子工作】オリジナル基板(PCB)が作れると電子工作の幅が広がりますね！自作基板の製作についてまとめてみました

普段ArduinoやESP系のマイコンボードを使った電子工作を楽しんでいます！
電子工作をやっていると、ちょっとした回路を組むのにユニバーサル基板を使って組むことはよくあります。

ユニバーサル基板は穴ピッチが2.54mmで作られ電子パーツを自由に配置して回路を組むことが出来る便利な基板です。
パーツの配置を変えたり追加したり、自由に回路の試作を行うことができます。
電子工作を趣味としてやっているとユニバーサル基板を使った回路の試作はみなさんやられていると思います。

そしてユニバーサル基板を使った試作からさらに進むとオリジナル基板製作の話になるかと思います。

オリジナルのPCB基板製作が出来ればさらに便利となり、電子工作で出来る事の幅も広がってくると思います。

オリジナル基板の製作で電子工作の幅が広がります！

オリジナル基板を製作するにあたり、全くゼロの状態から始めた私としてはいろいろと分からない事が多かったのですが・・・いざ始めてみると意外にあっさりと初基板の製作は出来ました！

基板の設計には、当然CADソフトの知識がまず必要となってきます。
KiCad(基板設計を行うためのCADソフト)を使った回路&基板設計の勉強を最近始めましたが、3D CADなどと比べると取っ付きやすく分かりやすいと思います。

そしてCADを使った基板設計は便利であれこれ考えながら触っているだけでも楽しく、毎回ブレッドボードで組んでいたよく使う回路構成のものを基板化出来れば電子工作で便利に使うことができます！

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普段Arduinoを使った電子工作をメインでやっていることから、まずこのようなオリジナルArduinoシールドを作ってみました。

いつもArduinoを使っていて自分がよく使う機能をシールド側に詰め込んだものとなるので、個人的に便利に使えテスト動作などさせたい時の作業効率も上がります。

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これくらいの回路規模のものでは、もちろんユニバーサル基板を使っても作ることは出来ます。

この基板も製作前にユニバーサル基板を使い何度か試作していたものとなり、そしてブレッドボード上に回路を組んでいつもArduinoと接続して使っていたよく使う回路構成のものでした。

このようなものは最終的にオリジナル基板として作ってしまった方が便利となり、そして使っていてテンションも上がりますよね！

そして最近、このようなArduino Controllerの基板も製作してみました。

もともと1年ほど前に作ったこちらの有線タイプのコントローラーをベースに作っています。
Arduinoを使った電子工作で製作物を動かす際にこのようなコントローラーがあるとテスト動作等で便利に使えることから、自分の手の形にフィットするサイズのケースをCADでモデリングして製作した簡単な有線タイプのコントローラーです。

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このコントローラーをいつか無線化してみたいと考えていたのですが・・・

無線化するならさらにスイッチやボタン、ポテンショメーター・加速度センサーやブザーなども増やし、さらにそれらスイッチやセンサーの状態を表示させるためのディスプレイも設置したい・・・
これくらいの機能を持たせれば、今後製作するものを自在に操作出来る送信機(コントローラー)として機能させることが出来ると思います。

回路自体はそれほど難しいものではありませんが、ブレッドボードで仮組みしたものがこちらです。
これをユニバーサル基板で再現するのはかなり大変で面倒な作業となります。
おそらく使い勝手もいいものではないと思います。
もうこうなってくるとオリジナルの基板を製作するしか方法はないですよね！

オリジナルの基板を製作出来るようになり、ようやくこれを実現することが出来ました。
まだ動作確認をしている段階ですが、回路&基板設計には問題はなさそうで正常に動作してくれています！

そしてこのコントローラー、非常に便利です！
これまで製作した2足歩行ロボットなどをこのコントローラーで操作出来れば楽しそうですね。
各所確認作業が完了したら、また詳しくブログでご紹介出来ればと思います。

このようにオリジナルの基板製作が出来れば電子工作で非常に便利となり、出来ることの幅も大きく広がっていきますね！

そんな事でKiCadを使った基板設計の勉強も始めたのですが、私のようにこれから自作基板を作ってみたいとお考えの方も多いと思います。
KiCadに関しては現時点ではまだまだブログでご紹介できるレベルではないので、今後いろいろと書いてみよう考えています。

基板製作依頼はJLCPCBさん一択でいいかな？と考えています！

オリジナルの自作基板の製作と聞くと、まずその基板製作料金が気になるかと思います。

一昔前の感覚では、国内メーカーさんに基板製作をお願いすると最低でも数万円くらい料金かかってしまうイメージがありました。
しかし驚くことに、最近の海外製造メーカーさん(ほぼ中国メーカーです)では非常にお安く基板を作ることが出来ます。

基板の製作はCADで作った基板データを基板屋さんにアップロードして製造してもらうわけですが、一般的な電子工作用途で使われる基板サイズ(10cm×10cm以内)のものなら海外発送の送料を入れても1,000円程とお小遣いレベルで作れてしまうのは非常に驚きです。
これは電子工作を普段楽しんでいる身としては利用しない手はないですよね！

中国のPCB製造メーカーさんでは、JLCPCBやFusionPCB・PCBgogo・NextPCBなど・・・よく耳にする有名なメーカーさんがいくつかあります。
これまで4基板ほど自作基板を製作しましたが、私は今のところ全てJLCPCBさんを使っています。

そしてFusionPCBさんやPCBgogoさんなどありがたいことに数社からオファーを頂き試してみようかと考えていましたが・・・
ブログでご紹介するならJCLPCBさんが圧倒的にお安く製作する事が出来るのでオススメです！
そして製造&発送が早いのもいいと思います。

調べてみると一昔前ではFusionPCBさん一択といった時代があったのかな？
最近電子工作を始めた身としてはこのあたり詳しいことはあまり分かりませんが、最近では他社と比較して特段安いといった事や製造が早いといった事もないようなので、このあたりは後発メーカーに塗り替えられているのでしょうかね？

まだ他社メーカーさんと比較したわけではありませんが、個人的にはもうJCLPCBさん一択で問題ないのかな？なんて感じています。

これまで数回基板を発注するにあたり他社メーカーさんでも製造料金の見積もりを出し調べてみましたが、トータルコストで言うと圧倒的にJLCPCBさんを利用する方がお安く出来ると思います。(当ブログ記事執筆時2022.10月現在の話です)

JLCPCBでの基板発注方法に関してはこちらの記事で詳しく紹介しているので参考にして下さい！

【電子工作】はじめての基板製作！JLCPCBさんに基板を発注してみました。ユーザー登録・データ納品・基板到着までの一連の流れをご紹介！

基本サイズの基板(10cm×10cm以内)ならどの製造メーカーさんも約4ドルほどの価格設定になっています。
この時点で非常にお安いわけですが、問題なのは送料区分です。

海外(中国)からの発送となるので基板製造料金よりも送料の方が単品での発注では高くなると思います。
JLCPCBさんではOCS ExpressやOCS NEPといったOCSでの発送を選択する事が出来ます。
日本円で数百円程度と非常にお安い送料区分となりますが、これまで基板製造完了後10日以内に届いているので到着も早く、そして基板製造料金と送料を合わせたトータルコストを大きく下げることが出来ます。

また一般的な電子工作用途で作る基板は大抵のものは基本サイズ(10cm×10cm以内)に収まると思いますが、しかしこのサイズを1mmでも超えてしまうサイズの基板となるとエンジニア料金なども加算され大きく基板製作料金が上がってしまいます。

ちなみに上記Arduino Controllerの基板は約150mm×80mmのサイズなのですが、10cmを超える基板となると各社大きく基板製作料金は高くなります。

例えばFusionPCBさんでの見積では基板料金だけで約36ドルと非常に割高になってしまいます。
対してJLCPCBさんだと8.9ドルと非常に割安、そして送料区分もOCSが使えるためトータルコストは他社と比べて大きく抑えることが出来ました。

お安く基板製作ができて到着も早く、そして品質も全く問題ないことから個人的に基板の製作だけなら現時点でもうJLCPCBさん一択でもいいのかな？なんて考えていますが・・・
これはパーツ実装(PCBA)など他のサービスとの兼ね合いもあると思うので一概には言えない部分もあるかとも思います。

最後に！

これまでArduinoなどのマイコンボードを使っていて『あると便利なのに！』なんて思っていたシールドなどを自作のオリジナル基板として製作できるのは非常に便利ですね。

そしてよく使う回路構成のもので毎回ブレッドボードでその都度組んでいたものやユニバーサル基板を使った試作基板である程度構成が固まったものに関してはプロトタイプや完成版として基板を作る事が出来れば、これもまた便利で使っていてテンションも上がって楽しくなります。

基板製造メーカーにCADデータをアップロードして製作する・・・初めてだとなんだか難しそうで私の場合ですが基板製作は長らく後回しにしていた項目なんですが、実際にやってみると非常に簡単でした。
そして海外の基板製造メーカーさんではお小遣い程度の価格でオリジナル基板が作れるのは驚きで、これは電子工作を楽しんでいる方は利用しない手はないと思います。

それにしてもこの料金でオリジナルの基板が作れる、ほんと便利な時代になったものですね！
これから基板製作を始めてみようとお考えの方の参考になればと思います。

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