eda-pcb

EDA PCB スキル

PCB のレイアウト、部品配置、配線。

自動起動トリガー

このスキルは、次の場合に起動します。

• ユーザーが「PCB をレイアウトする」「部品を配置する」「配線する」と依頼した場合
• ユーザーが .kicad_pcb ファイルを扱っている場合
• ユーザーが部品配置、配線、銅箔領域、ビアについて尋ねた場合
• プロジェクトに回路図はあるが、PCB レイアウトがない場合
• ユーザーが DFM、配線幅、またはクリアランスに言及した場合

コンテキスト要件

必要なもの：

• hardware/*.kicad_sch - ネットリストを含む完成済みの回路図
• docs/component-selections.md - 部品の詳細
• docs/design-constraints.json - 基板サイズ、層数など
• datasheets/ - 配置・配線の推奨事項を確認するためのデータシート

生成するもの：

• hardware/*.kicad_pcb - KiCad の PCB ファイル
• docs/pcb-status.md - レイアウトの進捗管理

ワークフロー

1. コンテキストを読み込む

@docs/design-constraints.json
@docs/component-selections.md
@docs/schematic-status.md
@datasheets/ (for placement guidance)

1.5 レイアウト前の検証

レイアウトを開始する前に、以下を確認してください。

確認項目	参照元	不足している場合の対応
回路図の ERC がクリーンであること	schematic-status.md	先に回路図を完成させる
層数が決定済みであること	design-constraints.json	LAYER-COUNT-DECISION.md を参照
スタックアップが選択済みであること	design-constraints.json	STACKUP-DECISION.md を参照
基板寸法	design-constraints.json	制約を定義する
重要なインターフェース	design-constraints.json	USB、SPI の速度など
熱予算	design-constraints.json	消費電力が把握されていること

主要な制約を抽出します。

{
  "board": {
    "layers": 4,
    "thickness": 1.6,
    "dimensions": {"width": 50, "height": 40}
  },
  "dfmTargets": {
    "manufacturer": "JLCPCB",
    "minTraceWidth": 0.15,
    "minClearance": 0.15,
    "impedanceControl": true
  },
  "interfaces": {
    "usb": true,
    "highSpeedSpi": false
  },
  "thermal": {
    "maxPowerDissipation": 2.5
  }
}

アーキテクチャ検証に関する警告：

条件	警告
USB + 2 層基板	90Ω インピーダンスを実現できません
バックコンバーター + グランドプレーンなし	EMI の問題が発生する可能性があります
WiFi/BLE + 2 層	アンテナ性能が低下します
高速 SPI（>20MHz）+ 長い配線	シグナルインテグリティのリスクがあります
熱設計なし + 1W 超の消費電力	熱の問題が発生する可能性があります

2. PCB を初期化する

1. PCB ファイルを作成するか、既存のファイルを開く
2. 回路図からネットリストをインポートする
3. 制約に従って基板外形を設定する
4. 層のスタックアップを設定する
5. デザインルールを設定する

3. デザインルールを設定する

製造メーカーに適したルールを設定します。

JLCPCB standard:
- Min trace width: 0.127mm (5mil)
- Min clearance: 0.127mm (5mil)
- Min via drill: 0.3mm
- Min via annular ring: 0.13mm

4. 部品を配置する

優先順位：

1. 位置が固定される部品 - コネクター（基板端）、取り付け穴
2. MCU／メイン IC - 中央に配置
3. 水晶振動子／発振器 - MCU から 5mm 以内
4. 電源部品 - 入力部の近くに配置し、熱も考慮する
5. デカップリングコンデンサー - IC の電源ピンに隣接させる
6. ノイズに敏感なアナログ部品 - ノイズの多いデジタル部品から離す
7. その他の部品 - 機能ごとにまとめる

詳細なガイドラインについては、reference/PLACEMENT-STRATEGY.md を参照してください。

5. 重要な信号から先に配線する

優先順位：

1. 電源供給（太い配線、銅箔領域）
2. 水晶振動子／発振器（短くし、ガードする）
3. USB 差動ペア（90Ω インピーダンス）
4. 高速信号（長さを整合させる）
5. ノイズに敏感なアナログ信号（デジタルから離す）
6. 一般信号

配線幅とクリアランスのガイドラインについては、reference/ROUTING-RULES.md を参照してください。

6. 銅箔領域を作成する

• 最下層に GND 銅箔領域を配置する（2 層基板）
• または、2 層目に GND、3 層目に電源を配置する（4 層基板）
• パッドにサーマルリリーフを設定する
• プレーンの連続性を確保するために、ビアで接続する

7. 残りの信号を配線する

• 回路図のグループ分けに従う
• ビアを最小限にする
• 鋭角を避ける（45°を使用する）
• 配線長を適切な範囲に保つ

8. DRC チェック

• デザインルールチェックを実行する
• 違反を修正する
• 意図的な例外を記録する

9. 目視確認

• 基板画像を生成する
• シルクスクリーンの読みやすさを確認する
• 部品の向きを示すマークを確認する
• 製造上の問題がないか確認する

10. 製造前レビュー

発注前の検証チェックリスト：

カテゴリ	確認項目	参照先
DRC	エラー 0 件、警告 0 件	DRC-VIOLATIONS-GUIDE.md
クリアランス	メーカーの最小値を満たしている	DFM-RULES.md
ビアサイズ	ドリル径 ≥ 0.3mm（JLCPCB 標準）	DFM-RULES.md
アニュラリング	≥ 0.13mm（1oz 銅箔）	DFM-RULES.md
配線幅	電源配線が電流に適した幅になっている	ROUTING-RULES.md
USB 配線	インピーダンス 90Ω、長さが一致している	HIGH-SPEED-ROUTING.md
シルクスクリーン	パッド上になく、読みやすい	目視確認
基板外形	閉じた形状で、適切なクリアランスがある	DFM-RULES.md

熱設計の検証：

• 電力部品にサーマルリリーフがある
• QFN／サーマルパッドの下にサーマルビアがある
• ヒートシンク領域が銅箔の塗りつぶしに接続されている
• 熱のボトルネック（大電流に対する細い配線）がない

シグナルインテグリティの検証：

• 高速信号の下にソリッドグラウンドがある
• 分割によってリターンパスが途切れていない
• 水晶振動子の領域がガードされ、配線が横切っていない
• アンテナのキープアウト領域が守られている（該当する場合）

出力形式

pcb-status.md

# PCB Layout Status

Project: [name]
Updated: [date]

## Board Specifications
- Size: X × Y mm
- Layers: N
- Thickness: 1.6mm

## Progress
- [x] Board outline defined
- [x] Mounting holes placed
- [x] Critical components placed
- [x] All components placed
- [ ] Power routing complete
- [ ] Signal routing complete
- [ ] Copper pours added
- [ ] DRC clean

## Layer Usage
| Layer | Usage |
|-------|-------|
| F.Cu | Signals, components |
| B.Cu | GND pour, some signals |

## DRC Status
- Errors: X
- Warnings: Y
- Unrouted nets: Z

## Design Rules
- Trace width: 0.2mm (signals), 0.5mm (power)
- Clearance: 0.2mm
- Via: 0.3mm drill, 0.6mm pad

## Notes
- [Any special considerations]

## Next Steps
- [What remains to be done]

ガイドライン

• 推奨レイアウトについては必ずデータシートを確認してください
• 大電流の経路は短く、幅広くしてください
• 高感度信号の下ではグラウンドプレーンの連続性を保ってください
• 熱管理は早い段階から検討してください
• レイアウト中は頻繁に DRC を実行してください

参考資料

ドキュメント	目的
reference/PLACEMENT-STRATEGY.md	部品配置のガイドライン
reference/ROUTING-RULES.md	配線幅と配線のルール
reference/EMI-CONSIDERATIONS.md	EMI／EMC のベストプラクティス
reference/DFM-RULES.md	製造性を考慮した設計のルール
reference/DRC-VIOLATIONS-GUIDE.md	よくある DRC エラーと修正方法
reference/STACKUP-DECISION.md	レイヤースタックアップの選定
reference/HIGH-SPEED-ROUTING.md	USB、SPI、I2C、アンテナの配線

上流ドキュメント：

ドキュメント	抽出する情報
LAYER-COUNT-DECISION.md (eda-architect)	層数の根拠
THERMAL-BUDGET.md (eda-architect)	消費電力の上限
DECOUPLING-STRATEGY.md (eda-research)	コンデンサの値と配置
SCHEMATIC-REVIEW-CHECKLIST.md (eda-schematics)	レイアウト前の検証

次のステップ

PCB レイアウトが完了したら：

1. /eda-check を実行して包括的な検証を行います
2. design-constraints.json の stage を "validation" に更新します