Tentang KiCad 9.0
KiCad adalah suite EDA (Electronic Design Automation) open-source dan gratis sepenuhnya, disponsori oleh CERN dan dikelola oleh komunitas global. Versi 9.0 membawa peningkatan signifikan dari segi performa, UI, dan fitur-fitur canggih yang dulu hanya tersedia di software berbayar.
Schematic Editor (eeschema)
Editor skematik elektronik dengan dukungan hirarkis, bus, dan net labels. Terintegrasi penuh dengan PCB Editor.
PCB Editor (pcbnew)
Layout PCB multi-layer dengan interactive router, DRC real-time, copper pour, dan 3D viewer built-in.
Symbol & Footprint Library
Ribuan simbol skematik dan footprint PCB siap pakai, termasuk komponen SMD, through-hole, konektor, IC, dll.
Symbol & Footprint Editor
Buat atau modifikasi simbol dan footprint custom untuk komponen non-standar atau komponen baru.
Gerber Viewer & Image Converter
Preview file Gerber sebelum produksi, dan konversi gambar bitmap menjadi simbol atau footprint PCB.
Calculator Tools
Kalkulator resistor, lebar trace, regulator, antenna, dan banyak lagi untuk menghitung parameter desain.
Keunggulan KiCad vs Eagle (Autodesk)
| Fitur | KiCad 9.0 | Eagle (Autodesk) |
|---|---|---|
| Harga | Gratis sepenuhnya | Berbayar ($$$) |
| Board size | Unlimited | Terbatas (free tier) |
| Jumlah layer | Hingga 32+ layer | 2 layer (free) |
| Schematic sheets | Unlimited, hierarkis | Terbatas |
| 3D Viewer | Built-in, STEP export | Tersedia |
| Format file | Open (S-expression) | Proprietary |
| Scripting | Python API lengkap | ULP scripts |
| Dukungan Linux | Native, excellent | Tidak didukung lagi |
Instalasi di Kali Linux
KiCad 9.0 tersedia melalui repository Debian/Kali. Berikut cara instalasinya:
Metode 1: Apt (Direkomendasikan)
# Update repository terlebih dahulu sudo apt update && sudo apt upgrade -y # Install KiCad dan library standar sudo apt install kicad kicad-libraries kicad-doc -y # Verifikasi instalasi kicad --version
Metode 2: PPA Ubuntu (Jika versi apt kurang baru)
# Tambah PPA KiCad untuk versi terbaru
sudo add-apt-repository --yes ppa:kicad/kicad-9.0-releases
sudo apt update
sudo apt install --install-recommends kicad -y
Metode 3: Flatpak (Versi terisolasi)
# Install Flatpak jika belum ada sudo apt install flatpak -y flatpak remote-add --if-not-exists flathub https://dl.flathub.org/repo/flathub.flatpakrepo # Install KiCad via Flatpak flatpak install flathub org.kicad.KiCad
Tip: Untuk security researcher seperti setup Kali Linux, metode apt biasanya sudah cukup. Kalau butuh versi cutting-edge (misalnya untuk scripting Python API terbaru), gunakan PPA atau build dari source.
Konfigurasi Awal Setelah Instalasi
Buka KiCad, tunggu Library Configuration Wizard
Pertama kali launch, KiCad akan meminta konfigurasi library path. Pilih "Copy default global symbol library table" dan "Copy default global footprint library table".
Set Global Library Path
Buka Preferences → Manage Symbol Libraries dan pastikan path mengarah ke /usr/share/kicad/symbols/ (atau path instalasi KiCad Anda).
Konfigurasi Footprint Libraries
Buka Preferences → Manage Footprint Libraries. Pastikan path mengarah ke /usr/share/kicad/footprints/.
Set Working Directory
Buat folder proyek, contoh ~/kicad-projects/my_project/. Ini penting agar semua file proyek (kicad_pro, kicad_sch, kicad_pcb) tersimpan rapi.
Alur Kerja PCB Design di KiCad
KiCad mengikuti alur kerja standar EDA industry. Pahami alur ini sebelum memulai:
Penting: Di KiCad 9.0, update antara Schematic dan PCB dilakukan secara langsung menggunakan tombol "Update PCB from Schematic" (tidak perlu export/import netlist manual seperti versi lama). Perubahan di skematik langsung bisa di-push ke PCB.
Schematic Editor — Memulai Proyek
Membuat Proyek Baru
Buka KiCad Project Manager
Launch KiCad. Anda akan melihat Project Manager dengan daftar tool (Schematic Editor, PCB Editor, dll).
Buat Proyek Baru
Klik File → New Project, atau tekan Ctrl+N. Pilih lokasi folder dan beri nama proyek, misalnya arduino_shield. KiCad akan membuat file .kicad_pro, .kicad_sch, dan .kicad_pcb secara otomatis.
Buka Schematic Editor
Double-click ikon Schematic Editor di Project Manager, atau klik file .kicad_sch. Ini membuka eeschema.
Konfigurasi Schematic Properties
Pergi ke File → Schematic Setup. Di sini Anda bisa mengatur annotation, BOM fields, net classes, dan page settings (ukuran kertas A4/Letter, judul proyek, tanggal, revisi).
Navigasi di Schematic Editor
| Aksi | Mouse / Keyboard |
|---|---|
| Zoom in/out | Scroll wheel |
| Pan/geser canvas | Middle click drag atau Shift + drag |
| Fit to screen | Ctrl+Home atau tekan Home |
| Select item | Left click |
| Select multi | Left drag (kotak seleksi) |
| Deselect | Esc |
| Cancel aksi | Esc |
Menambah Komponen / Simbol
Cara utama menambah komponen ke skematik adalah melalui Symbol Chooser.
Buka Symbol Chooser
Tekan A di canvas, atau klik Place → Add Symbol. Jendela Choose Symbol akan terbuka.
Cari Komponen
Ketik nama komponen di kolom pencarian: misalnya ATmega328P, LM555, NE555, ESP32, 100nF, 10k. Preview simbol dan datasheet akan muncul di panel kanan.
Filter dan Pilih Library
KiCad memiliki ratusan library: Device (resistor, kapasitor, induktor umum), MCU_Microchip_AVR, MCU_Espressif, Connector_Generic, dll. Klik library untuk mempersempit hasil pencarian.
Place Simbol
Double-click simbol atau tekan Enter. Simbol akan "menempel" di cursor. Klik di canvas untuk menempatkan. Tekan R untuk rotate sebelum place. Tekan Esc untuk batal.
Edit Properties Komponen
Double-click komponen yang sudah diplace untuk membuka Symbol Properties. Di sini Anda bisa mengubah Value (misal: resistor dari R ke 10k), Reference (R1, C1, U1), Footprint, dan field custom lainnya.
Komponen Sering Dipakai
Device → R (generic) atau R_SmallDevice → C, C_Polarized (electrolytic), C_SmallDevice → LED, LED_RGBDevice → Q_NPN_BCE, Q_PNP_BCE, Q_NMOS_GSDAmplifier_Operational → LM741, LM358, TL072Regulator_Linear → LM7805, AMS1117-3.3MCU_Microchip_AVR, MCU_Espressif, MCU_ST_STM32Connector_Generic → Conn_01x02, Conn_02x20Tip Mirror: Saat menempatkan simbol, tekan X untuk mirror horizontal, Y untuk mirror vertikal. Sangat berguna untuk IC dengan pin yang berlawanan arah.
Wiring, Net, dan Koneksi
Menggambar Wire
Mode Wire
Tekan W untuk memulai menggambar wire. Kursor akan berubah menjadi crosshair. Klik di titik awal (biasanya pin komponen), lalu klik di titik akhir. Tekan Esc untuk mengakhiri wire.
Wire Bend Mode
Wire otomatis membuat sudut 90°. Tekan / saat menggambar untuk toggle antara mode 90° dan 45°. Tekan G untuk mode free-angle.
Junction
Saat dua wire berpotongan dan Anda ingin mereka terhubung, tambahkan Junction dengan menekan J atau Place → Junction. Junction berupa lingkaran hijau kecil di persimpangan wire.
No-Connect (X)
Pin yang tidak digunakan harus diberi tanda No-Connect agar tidak menghasilkan error ERC. Tekan Q lalu klik pada pin yang tidak dipakai. Tanda silang (X) biru akan muncul.
Bus dan Bus Wire
Bus digunakan untuk mengelompokkan sinyal yang berhubungan (misal: data bus D[0..7], address bus A[0..15]).
Gambar Bus
Tekan B untuk mode Bus. Gambar bus seperti wire, tapi tampilannya lebih tebal. Bus adalah representasi visual — koneksi aktual tetap melalui Bus Entry dan Net Labels.
Tambah Bus Entry
Tekan U untuk Bus Wire Entry. Ini adalah garis diagonal kecil yang menghubungkan wire individual ke bus. Tekan R untuk rotate orientasi.
Label Bus
Tambahkan Net Label pada wire yang masuk ke bus: D0, D1, dst. Label yang sama di bagian lain skematik otomatis terhubung secara elektrikal.
Power Symbols dan Ground
Power symbols adalah cara standar di KiCad untuk merepresentasikan rail daya (VCC, 3.3V, 5V, GND, dll) tanpa harus menggambar wire ke semua komponen.
Tambah Power Symbol
Tekan P untuk membuka Power Symbol Chooser. Ini sama seperti Symbol Chooser tapi hanya menampilkan simbol dari library power.
Power Symbols Umum
Ketik untuk mencari: GND (ground umum), PWR_FLAG (wajib ada minimal 1 per net power), VCC, VDD, +5V, +3.3V, +12V, -12V, VBAT.
PWR_FLAG — Wajib!
ERC akan memberikan error "Power pin not driven" jika tidak ada PWR_FLAG pada net power. Tambahkan PWR_FLAG pada setiap net power (GND, VCC, dll) yang disambungkan ke power port connector.
Custom Power Net
Untuk tegangan custom (misal +1.8V), buat dengan Place → Power Port, atau gunakan Net Label biasa dan tambahkan PWR_FLAG. Alternatifnya, edit library power dan buat simbol sendiri.
Perhatian: Semua simbol power dengan nama yang sama (misalnya semua GND) otomatis terhubung secara elektrikal di seluruh skematik, bahkan di sheet yang berbeda. Pastikan nama power symbol konsisten.
Net Labels dan Global Labels
Labels adalah cara efisien menghubungkan net tanpa menggambar wire panjang yang membingungkan.
Jenis Label di KiCad
| Tipe | Shortcut | Scope | Kegunaan |
|---|---|---|---|
| Net Label | L | Local (satu sheet) | Menghubungkan net dalam satu halaman skematik. Label dengan nama sama = terhubung. |
| Global Label | Ctrl+L | Global (semua sheet) | Menghubungkan net lintas sheet skematik hirarkis. Tampil sebagai kotak dengan panah. |
| Hierarchical Label | Ctrl+Shift+L | Antar-sheet hirarkis | Digunakan dengan Hierarchical Sheet. Muncul di Sheet Symbol sebagai pin. |
Menempatkan Net Label
Tekan L, ketik nama net (contoh: TX, RX, SDA, SCL, MOSI, SS). Klik di ujung pin atau wire. Label yang sama = net yang sama.
Skematik Hirarkis (Multi-Sheet)
Untuk proyek besar, bagi skematik menjadi beberapa sheet. Klik Place → Add Sheet, buat file .kicad_sch baru. Gunakan Hierarchical Label + Hierarchical Sheet Pin untuk koneksi antar sheet.
Annotate, ERC, dan Validasi
Annotate Schematic
Annotate adalah proses memberi nomor unik ke setiap komponen (R1, R2, C1, U1, U2, dst). Komponen yang baru diplace sering punya reference seperti R? yang belum bernomor.
Buka Annotate Dialog
Klik Tools → Annotate Schematic. Pilih scope: Annotate all untuk seluruh skematik, atau Annotate new symbols only untuk hanya komponen yang belum bernomor.
Pilih Sorting Method
Biasanya cukup dengan "Sort components by X then by Y position" agar nomor annotation mengikuti posisi komponen dari kiri atas ke kanan bawah. Klik Annotate.
Electrical Rules Check (ERC)
ERC memverifikasi koneksi elektrikal skematik — apakah ada pin yang tidak terhubung, net yang tidak didrive, dll.
Jalankan ERC
Klik Inspect → Electrical Rules Checker. Klik tombol Run ERC. Hasil akan muncul di panel bawah.
Interpretasi Error ERC
Pin not connected: Pin komponen yang tidak terhubung ke apapun → tambahkan wire atau No-Connect marker. Power pin not driven: Net power tidak memiliki PWR_FLAG → tambahkan PWR_FLAG. Conflicting net names: Wire berbeda terhubung tanpa junction yang jelas.
Fix dan Re-run
Double-click setiap error untuk navigate ke lokasi masalah. Fix satu per satu, lalu Run ERC lagi. Target: 0 errors (warnings boleh ada jika sudah dipahami).
Assign Footprint, Netlist, dan BOM
Assign Footprint ke Komponen
Setiap komponen skematik perlu di-assign footprint PCB yang sesuai sebelum bisa dipindah ke PCB Editor.
Buka Assign Footprints
Klik Tools → Assign Footprints. Jendela dibagi 3 panel: kiri (library), tengah (komponen), kanan (footprint).
Filter Footprint
Gunakan filter di panel kanan: Filter by Pin Count (cocokkan jumlah pin), Filter by Library, atau ketik manual di search box. Contoh: untuk resistor 0805, cari Resistor_SMD:R_0805_2012Metric.
Assign Footprint
Pilih komponen di panel tengah, lalu double-click footprint di panel kanan. Footprint akan di-assign. Alternatif: edit langsung di Symbol Properties field "Footprint".
Footprint Umum yang Sering Dipakai
Resistor/kapasitor SMD: R_0402, R_0603, R_0805, C_0805. Resistor through-hole: R_Axial_DIN0207_L6.3mm_D2.5mm. IC SOIC: SOIC-8_3.9x4.9mm_P1.27mm. DIP: DIP-28_W7.62mm.
Update PCB dari Schematic
Simpan Schematic
Tekan Ctrl+S untuk menyimpan skematik.
Update PCB
Klik Tools → Update PCB from Schematic (atau tekan F8). Dialog akan muncul menampilkan perubahan yang akan diterapkan: komponen baru, koneksi baru/hilang, dll.
Apply Changes
Review daftar perubahan, pastikan tidak ada error (tanda merah). Klik "Update PCB". Semua footprint akan muncul di PCB Editor, bertumpuk di satu area. Anda perlu men-place-nya secara manual.
Generate BOM (Bill of Materials)
Buka BOM Tool
Klik Tools → Generate Bill of Materials. KiCad mendukung berbagai BOM plugin/format.
Pilih Script BOM
KiCad menyertakan beberapa script Python untuk BOM: bom_csv_grouped_by_value (direkomendasikan), bom_csv_grouped_by_value_with_fp, bom_html_grouped_by_value. Klik Generate.
Symbol Editor — Membuat Simbol Custom
Jika komponen yang Anda butuhkan tidak ada di library KiCad, buat sendiri menggunakan Symbol Editor.
Buka Symbol Editor
Dari Project Manager, klik ikon Symbol Editor. Atau dari Schematic Editor: Tools → Edit Symbol Libraries.
Buat Library Baru
Klik File → New Library. Pilih Global (tersedia di semua proyek) atau Project (hanya proyek ini). Beri nama library, contoh: MyCustomComponents.
Buat Simbol Baru
Klik kanan pada library baru, pilih New Symbol. Isi nama simbol, reference prefix (U, R, Q, dst), dan jumlah unit. Jendela drawing editor akan terbuka.
Gambar Body Simbol
Gunakan tools di toolbar: Rectangle, Circle, Line, Arc, Polygon. Untuk IC biasa, gambar rectangle dengan R. Body simbol biasanya menggunakan warna outline default (biru/hitam).
Tambah Pin
Klik Place → Add Pin atau tekan P. Setiap pin harus punya: Name, Number (nomor fisik kaki IC), Type (Input, Output, Bidirectional, Power, dll), dan Length. Pin length standar adalah 100 mil (2.54mm).
Set Pin Type dengan Benar
Input: sinyal masuk ke IC. Output: sinyal keluar dari IC. Bidirectional: bisa keduanya (I2C, GPIO). Power Input: pin VCC/VDD. Power Output: untuk simbol power. Open Collector/Emitter: output tipe open-drain. No Connect: NC pin.
Simpan dan Test
Tekan Ctrl+S. Kembali ke Schematic Editor, tekan A, cari nama simbol yang baru dibuat. Jika muncul, simbol sudah siap dipakai.
Konfigurasi Pin dan Multi-Unit
Pin Attributes
| Attribute | Penjelasan |
|---|---|
| Inverted (bubble) | Pin aktif-low, ditandai lingkaran kecil di ujung pin. Contoh: ~{RESET}, ~{CS} |
| Clock | Menambahkan tanda segitiga (clock edge indicator) |
| Inverted Clock | Kombinasi inverted + clock |
| Input Low | Pin yang aktif saat level low |
| Output Low | Output open-drain/open-collector |
Multi-Unit Symbol
IC seperti LM358 (dual op-amp) atau 74HC00 (quad NAND) terdiri dari beberapa unit identik dalam satu package. Buat simbol multi-unit agar setiap gate/amplifier bisa diplace secara terpisah di skematik.
Set Jumlah Unit
Saat membuat simbol baru, set "Number of units" sesuai jumlah gate (misal 4 untuk 74HC00). Setiap unit akan memiliki huruf akhir: U1A, U1B, U1C, U1D.
Pin Sharing (Power Pins)
Pin VCC dan GND biasanya di-share antara semua unit. Centang "Common to all units" pada pin power, dan biasanya disembunyikan (Invisible checked). KiCad akan otomatis menangani koneksi power-nya.
PCB Editor — Memulai Layout
Buka PCB Editor
Launch PCB Editor
Dari Project Manager, double-click ikon PCB Editor. File .kicad_pcb akan terbuka. Jika sudah melakukan "Update PCB from Schematic", footprint akan ada di area kerja (tersusun/bertumpuk).
Tampilan Awal PCB
Canvas PCB tampak gelap dengan elemen warna-warni sesuai layer. Footprint dengan ratsnest (garis putus-putus tipis) menunjukkan koneksi yang perlu di-route. Ratsnest adalah "ghostline" yang menunjukkan net connection tapi belum ada trace fisiknya.
Layer Management PCB
PCB KiCad mendukung banyak layer. Berikut layer-layer utama yang penting dipahami:
Copper Layers (Layer Tembaga)
Technical Layers
Mengatur Layer Aktif
Klik nama layer di panel kanan, atau tekan tombol angka numerik untuk switch layer cepat. Layer aktif ditampilkan dengan warna solid; layer non-aktif lebih transparan.
PCB 2-Layer (paling umum): Untuk desain biasa, cukup gunakan F.Cu dan B.Cu. PCB 4-layer biasanya F.Cu (signal), In1.Cu (GND plane), In2.Cu (Power plane), B.Cu (signal).
Board Outline dan Setup PCB
Membuat Board Outline
Aktifkan Layer Edge.Cuts
Klik layer Edge.Cuts di panel layer kanan untuk membuatnya aktif. Layer ini berwarna kuning di canvas.
Gambar Rectangle Outline
Klik Place → Draw Rectangle (atau tekan Ctrl+Shift+R). Klik titik awal, geser, klik titik akhir. Ini membentuk persegi/persegi panjang yang merupakan batas PCB.
Set Ukuran Tepat
Double-click garis outline untuk membuka properties. Set koordinat/dimensi tepat. Atau gunakan Edit → Set User Grid Origin lalu Inspect → Board Statistics untuk lihat dimensi. Cara presisi: Edit → Edit Text & Graphics Properties.
Board Setup
Klik File → Board Setup. Di sini Anda bisa mengatur: jumlah copper layer, design rules (clearance minimal, via size, trace width), Physical Stackup (tebal PCB, material), dan net classes.
Design Rules Dasar
Buka File → Board Setup → Design Rules → Constraints:
| Parameter | Nilai Aman (PCB rumahan) | Nilai Fab Profesional |
|---|---|---|
| Min Clearance | 0.2 mm | 0.1 mm |
| Min Track Width | 0.25 mm | 0.1 mm |
| Min Via Diameter | 0.8 mm | 0.4 mm |
| Min Via Drill | 0.4 mm | 0.2 mm |
| Courtyard Clearance | 0.25 mm | 0.1 mm |
Penempatan Komponen
Component placement adalah salah satu aspek paling kritis dalam PCB design. Placement yang baik membuat routing lebih mudah dan performa elektrikal lebih baik.
Prinsip Penempatan
- Decoupling capacitor (100nF) harus diletakkan SANGAT dekat dengan pin VCC setiap IC
- Komponen yang terhubung erat di skematik harus berdekatan di PCB
- Kelompokkan komponen berdasarkan fungsi (power section, signal section, I/O)
- Perhatikan orientasi konektor — umumnya di tepi PCB
- Pertimbangkan assembly: komponen SMD idealnya satu sisi; campuran perlu soldering dua sisi
- High-speed signals: trace pendek, jauh dari noise source
- Komponen panas (regulator, MOSFET): berikan ruang untuk dissipasi panas
Operasi Penempatan
Move Komponen
Klik komponen untuk select, tekan G untuk Grab (move sambil mempertahankan koneksi ratsnest) atau M untuk Move (lebih bebas). Klik untuk drop.
Rotate
Tekan R saat komponen dipilih/digrab. Default rotate 90° CCW. Untuk rotasi custom, double-click dan edit field Orientation di properties.
Flip ke Back Layer
Tekan F untuk flip komponen dari F.Cu ke B.Cu (atau sebaliknya). Komponen SMD bisa diplace di kedua sisi PCB.
Align dan Distribute
Pilih beberapa komponen (drag select), lalu klik kanan → Align/Distribute untuk meratakan komponen secara horizontal/vertikal atau memberi jarak sama rata. Ini berguna untuk deretan konektor atau resistor array.
Ratsnest sebagai Panduan
Perhatikan pola ratsnest. Placement ideal adalah yang meminimalkan persilangan ratsnest. Coba putar/geser komponen hingga ratsnest tampak lebih "rapi" dan tidak banyak cross.
Lock Komponen yang Sudah Fix
Klik kanan komponen → Lock (atau tekan L). Komponen terkunci tidak bisa dipindah secara tidak sengaja. Tampil dengan ikon gembok kecil.
Routing Trace Manual
Routing adalah proses menggambar trace tembaga yang menghubungkan pad komponen sesuai netlist. Routing manual memberikan kontrol penuh atas kualitas desain.
Interactive Router KiCad 9
KiCad 9.0 menggunakan Interactive Router (push-and-shove) yang secara otomatis mendorong trace yang ada ketika Anda menggambar trace baru. Ini sangat memudahkan routing dibandingkan mode legacy.
Mulai Route
Tekan X untuk mode Route Track. Klik pada pad atau ujung ratsnest. Trace akan mengikuti kursor. Klik untuk mengubah arah, klik di pad tujuan untuk menyelesaikan.
Ganti Layer saat Routing
Tekan / untuk switch layer saat routing (otomatis membuat via). Atau tekan V untuk menempatkan via dan switch layer secara manual.
Adjust Width Trace
Sebelum routing: gunakan dropdown Width di toolbar atas untuk memilih lebar trace. Atau tekan W saat routing untuk membuka interactive width selector. Trace power minimal 0.5mm, sinyal biasa 0.25mm sudah cukup.
Route Mode Settings
Tekan Ctrl+/ untuk toggle mode routing: Highlight collision (default), Push and shove, Walk around. Push-and-shove paling powerful tapi lebih lambat untuk board besar.
Route Differential Pair
Untuk sinyal differential (USB D+/D-, Ethernet TX+/TX-), tekan Ctrl+X untuk mode Route Differential Pair. KiCad otomatis menjaga jarak dan panjang kedua trace sama.
Tune Length
Untuk high-speed design, tekan Ctrl+Shift+X untuk mode Tune Length. KiCad akan menambahkan serpentine/meander pada trace untuk menyamakan panjang antar net dalam satu bus.
Tips Routing Profesional
- Hindari sudut 90° — gunakan 45° atau kurva. Sudut tajam bisa menyebabkan masalah acid trap saat etching
- Jaga trace power (VCC, GND) lebih lebar dari trace sinyal
- Return path harus selalu ada — setiap sinyal butuh jalur balik (biasanya GND)
- Hindari loop besar di trace GND — gunakan ground plane jika memungkinkan
- Untuk analog, pisahkan ground digital dan analog, hubungkan di satu titik (star ground)
- Via ke GND plane dekat setiap decoupling cap
- Trace dari crystal oscillator harus pendek, pisahkan dari sinyal digital
Autorouter (FreeRouting)
KiCad 9.0 memiliki integrasi dengan FreeRouting, autorouter open-source yang bisa menyelesaikan routing secara otomatis. Berguna untuk prototype cepat tapi hasilnya tidak sebaik routing manual untuk produk production-grade.
Aktifkan FreeRouting
Di PCB Editor, klik Route → Interactive Router Settings. Atau install plugin FreeRouting dari Plugin and Content Manager di KiCad Project Manager.
Export Design ke Specctra DSN
Klik File → Export → Specctra DSN. File .dsn akan dibuat — ini adalah format yang dimengerti FreeRouting.
Jalankan FreeRouting
Buka FreeRouting (download dari freerouting.app atau via plugin KiCad). Load file .dsn. Set parameter: jumlah layer, via cost, trace cost. Klik Autoroute → Run.
Import Hasil Routing
Setelah FreeRouting selesai (bisa beberapa menit), export ke file .ses. Kembali ke KiCad PCB Editor, klik File → Import → Specctra Session. Routing akan diimport ke PCB.
Review dan Perbaiki Manual
Hasil autorouting selalu perlu review manual. Cari trace yang terlalu panjang, unnecessary vias, atau trace yang bisa diperpendek. Jalankan DRC untuk memastikan tidak ada violation.
Catatan: Jangan gunakan autorouter untuk power traces, high-frequency signals, atau bagian kritis desain. Routing manual selalu memberikan hasil lebih baik untuk area sensitif.
Copper Fill / Zone (Ground Plane)
Copper fill (zone) mengisi area kosong di layer copper dengan tembaga yang terhubung ke net tertentu (biasanya GND). Ini membentuk ground plane yang sangat meningkatkan integritas sinyal dan EMC.
Aktifkan Layer Target
Pilih layer untuk zone, contoh B.Cu untuk full ground plane di layer belakang.
Mulai Gambar Zone
Tekan Ctrl+Shift+Z atau klik Place → Add Rule Area. Dialog Copper Zone Properties akan muncul sebelum Anda menggambar.
Konfigurasi Zone Properties
Net: pilih GND. Layer: pastikan layer yang tepat. Pad connection: Thermal relief (default, untuk soldering lebih mudah) atau Solid (lebih baik secara elektrikal, lebih susah disolder). Clearance: 0.2mm. Min width: 0.2mm.
Gambar Area Zone
Klik OK, lalu klik untuk menggambar polygon outline zone. Biasanya cukup menggambar persegi yang menutupi seluruh area PCB (sedikit di dalam Edge.Cuts). Klik dua kali di titik terakhir atau tekan Enter untuk tutup polygon.
Fill Zone
Tekan B untuk Fill All Zones. KiCad akan mengisi area dengan copper, otomatis menghindari trace/pad yang bukan GND dengan clearance yang ditentukan. Tekan Ctrl+B untuk Unfill All jika perlu edit.
Best practice: Untuk PCB 2-layer sederhana, buat GND plane di B.Cu dan route semua signal di F.Cu. Saat ada net yang tidak bisa diconnect di F.Cu saja, buat via ke B.Cu dan pakai trace pendek di B.Cu lalu via kembali. Ini menjaga ground plane tetap utuh.
Via, Through-Hole, dan Drill
Jenis Via
| Jenis | Penjelasan | Kegunaan |
|---|---|---|
| Through-hole Via | Menembus seluruh PCB dari F.Cu ke B.Cu | Paling umum, bisa dibuat oleh semua fab |
| Blind Via | Dari surface layer ke inner layer saja | PCB multi-layer high-density (HDI) |
| Buried Via | Antara inner layers, tidak mencapai surface | PCB HDI premium, mahal |
| Micro Via | Sangat kecil, diameter < 0.15mm, laser drilled | BGA routing, HDI |
Menempatkan Via Manual
Saat Routing, Tekan V
Saat dalam mode route trace, tekan V untuk menempatkan via dan switch ke layer lain. Via akan terhubung ke net yang sedang diroute.
Via Properties
Double-click via untuk edit: Via Drill (diameter lubang), Via Size (diameter tembaga annular ring). Rasio minimum annular ring biasanya 0.15mm di setiap sisi drill.
Via Stitching (GND Stitching)
Tempatkan via GND secara merata di seluruh board untuk menghubungkan GND plane F.Cu dan B.Cu. Klik Edit → Via Stitching untuk otomatis menambahkan via stitching dalam area yang dipilih.
Design Rule Check (DRC)
DRC adalah step wajib sebelum generate Gerber. DRC memeriksa apakah desain PCB memenuhi semua aturan fabrikasi dan tidak ada error.
Jalankan DRC
Klik Inspect → Design Rules Checker. Pastikan centang: Test for DRC violations, Test for pads shorting copper, Test copper to zone clearances, Test unconnected nets. Klik Run DRC.
Interpretasi Error
Clearance violation: dua objek terlalu dekat → geser trace/pad. Unconnected items: ada net yang belum diroute → selesaikan routing. Copper pour issues: zone copper overlapping → fill ulang. Silk over pad: teks silkscreen menutupi pad → geser teks reference.
Fix Errors
Double-click setiap error di panel DRC untuk zoom ke lokasi masalah. Fix satu per satu. Re-run DRC sampai 0 Errors, 0 Unconnected.
Refill Zone dan Final Check
Setelah semua fix, tekan B untuk refill zones, lalu Run DRC sekali lagi untuk final verification.
3D Viewer
KiCad 9.0 memiliki 3D Viewer built-in yang menampilkan render realistik dari PCB Anda lengkap dengan model 3D komponen.
Buka 3D Viewer
Dari PCB Editor, tekan Ctrl+3 atau klik View → 3D Viewer. Render 3D akan terbuka di jendela terpisah.
Navigasi 3D
Left drag: Rotate view. Middle drag: Pan. Scroll: Zoom. R: Reset view. Toolbar atas memiliki tombol untuk view dari atas (F), bawah (B), dan berbagai preset angle.
Render Settings
Panel kanan memiliki opsi: tampilkan/sembunyikan soldermask, silkscreen, copper, komponen, dll. Bisa juga mengubah warna soldermask (hijau, biru, merah, hitam, putih).
Export STEP File
Klik File → Export → STEP untuk mengekspor model 3D PCB dalam format STEP (.step). File ini bisa dibuka di FreeCAD, SolidWorks, Fusion 360, dll untuk enclosure design.
3D Model untuk Komponen: KiCad menyertakan ribuan model 3D (WRL dan STEP). Pastikan Footprint yang Anda gunakan memiliki field "3D Model" yang terisi. Untuk komponen custom, download model dari SnapEDA, UltraLibrarian, atau Component Search Engine dan set path-nya di Footprint Properties.
Footprint Editor — Membuat Footprint Custom
Footprint adalah representasi fisik komponen di PCB: pad tempat soldering, courtyard, silkscreen, dan fab layer.
Buka Footprint Editor
Dari Project Manager, klik ikon Footprint Editor. Atau dari PCB Editor: Tools → Edit Footprint Libraries.
Buat Library dan Footprint Baru
File → New Library → beri nama. Lalu File → New Footprint → beri nama sesuai komponen (contoh: MyIC_SOIC8). Pilih tipe: SMD atau Through-hole.
Baca Datasheet Komponen
Buka datasheet komponen dan cari halaman "Package Dimensions" atau "PCB Land Pattern". Catat: pitch (jarak antar pad), pad size, footprint overall dimension. Ini data kritis untuk akurasi footprint.
Tambah Pad
Tekan P atau Place → Add Pad. Konfigurasi pad: Pad Number (1, 2, 3...), Type (SMD/Through-hole/NPTH), Shape (Rect, RoundRect, Circle, Oval), Size X/Y, Drill (untuk TH).
Array Pad Tool
Untuk IC dengan banyak pin, gunakan Edit → Create Array setelah menempatkan pad pertama. Set: jumlah pad, pitch (jarak), arah. Ini buat baris pad secara cepat.
Gambar Courtyard
Aktifkan layer F.Courtyard. Gambar rectangle yang menutupi seluruh fisik komponen + margin 0.25mm. Courtyard harus tepat karena dipakai DRC untuk deteksi overlap komponen.
Gambar Silkscreen
Aktifkan F.SilkS. Gambar outline komponen (biasanya sesuai body fisik). Tambahkan marker pin 1 (biasanya segitiga atau notch kecil di pad 1). Jangan sampai silkscreen overlap dengan pad — ini akan error DRC.
Gambar Fab Layer
Aktifkan F.Fab. Gambar outline yang lebih akurat (boleh overlap pad di Fab layer). Fab layer hanya untuk referensi assembler, tidak diprint di PCB jadi.
Set Reference dan Value
Pastikan text REF** ada di F.SilkS (akan diganti oleh reference komponen saat assign). Value bisa di F.Fab. Edit posisi agar tidak overlap dengan pad.
Simpan dan Verifikasi
Tekan Ctrl+S. Zoom out dan verifikasi secara visual: pad alignment, courtyard, silkscreen. Untuk verifikasi presisi, gunakan Inspect → Measure untuk cek dimensi.
Assign Footprint via Footprint Browser
KiCad 9.0 memiliki Footprint Browser terintegrasi yang bisa preview footprint sebelum di-assign.
Edit Footprint dari PCB
Di PCB Editor, double-click footprint → buka Properties. Di field Footprint, klik tombol browse untuk membuka Footprint Browser.
Footprint Browser
Panel kiri: daftar library. Panel tengah: footprint dalam library. Panel kanan: preview 2D footprint. Klik footprint untuk preview, double-click untuk pilih.
Filter Footprint
Gunakan search bar di atas untuk filter: SOT-23, SOIC-8, 0805, DIP-28, QFP-48, dll. Filter berdasarkan library juga tersedia.
Generate File Gerber
File Gerber adalah format standar industri PCB yang dikirim ke fabricator. Setiap layer PCB menghasilkan satu file Gerber terpisah.
Buka Plot Dialog
Dari PCB Editor, klik File → Fabrication Outputs → Gerbers (.gbr) atau File → Plot. Dialog Gerber export akan terbuka.
Pilih Layer yang Akan Diexport
Centang layer yang diperlukan: F.Cu, B.Cu, F.SilkS, B.SilkS, F.Mask, B.Mask, F.Paste, B.Paste, Edge.Cuts. Untuk PCB 2-layer umum ini sudah cukup.
Pengaturan Gerber
Centang: Use Protel filename extensions (agar file punya ekstensi .GTL, .GBL, .GTS, dll yang mudah diidentifikasi fab). Generate Gerber job file (optional tapi bagus). Subtract soldermask from silkscreen (recommended). Format: Gerber X2 (modern, default).
Set Output Directory
Buat folder baru gerbers/ di dalam folder proyek. Set sebagai output directory.
Plot / Generate
Klik Plot. KiCad akan menghasilkan file Gerber untuk setiap layer yang dipilih.
Generate Drill Files
Drill file (Excellon format) menentukan posisi dan ukuran semua lubang di PCB — untuk via, pad through-hole, dan mounting holes.
Buka Drill Dialog
Di jendela Plot (yang sama untuk Gerber), klik tombol "Generate Drill Files" di bagian bawah dialog.
Konfigurasi Drill
Drill File Format: Excellon (standar universal). Drill Units: Millimeters. Zeros Format: Suppress leading zeros. Oval Holes Drill Mode: Use route command. Centang Generate map file untuk visual reference.
Generate
Klik Generate Drill File. File .drl (atau .xln) akan dibuat di output directory yang sama dengan Gerber.
Nama File Gerber Standard (Protel Extensions)
| File | Layer |
|---|---|
.GTL | F.Cu — Top copper layer |
.GBL | B.Cu — Bottom copper layer |
.GTS | F.Mask — Top soldermask |
.GBS | B.Mask — Bottom soldermask |
.GTO | F.SilkS — Top silkscreen |
.GBO | B.SilkS — Bottom silkscreen |
.GTP | F.Paste — Top paste (stencil) |
.GBP | B.Paste — Bottom paste |
.GKO / .GM1 | Edge.Cuts — Board outline |
.DRL / .XLN | Excellon Drill file |
Verifikasi Gerber dan Kirim ke Fabricator
Verifikasi dengan Gerber Viewer
Buka Gerber Viewer KiCad
Dari Project Manager, klik ikon Gerber Viewer. Load semua file Gerber yang baru dibuat. Aktifkan layer satu per satu untuk verifikasi visual.
Verifikasi Visual
Cek: copper traces intact, pad soldermask terbuka (pad terlihat di mask layer), silkscreen tidak overlap pad, outline board tertutup. Jika ada yang aneh, kembali ke PCB Editor dan perbaiki.
Online Gerber Viewer
Untuk verifikasi lebih komprehensif, upload ke gerber viewer online seperti PCBWay's Gerber Viewer (pcbway.com), JLCPCB Gerber Viewer, atau Tracespace View (view.tracespace.io).
Fab Houses yang Direkomendasikan
JLCPCB (jlcpcb.com)
Paling murah dan populer. 2-layer, 100×100mm, 5 pcs mulai $2. Pengiriman ke Indonesia ~7-14 hari. Juga ada layanan assembly SMD.
PCBWay (pcbway.com)
Sedikit lebih mahal dari JLCPCB tapi layanan lebih komprehensif, termasuk flex PCB, metal core PCB, dan assembly service.
Elecrow (elecrow.com)
Alternatif dengan harga kompetitif, cocok untuk prototipe. Support banyak board options termasuk multi-layer.
OSH Park (oshpark.com)
Fab Amerika, kualitas sangat tinggi, bare PCB ungu khas. Lebih mahal tapi untuk proyek presisi tinggi.
Tip untuk JLCPCB: Upload file dalam format ZIP yang berisi semua Gerber + Drill files. JLCPCB menerima Gerber X2 dari KiCad langsung. Untuk Assembly Service, tambahkan BOM (CSV) dan Component Placement List (CPL) yang bisa diexport dari KiCad via File → Fabrication Outputs → Component Placement (.pos).
Calculator Tools
KiCad menyertakan kalkulator berguna untuk menghitung parameter desain elektronik dan PCB.
Mengakses Calculator Tools
Buka dari Project Manager
Klik ikon Calculator Tools di Project Manager. Atau via menu: Tools → Calculator Tools dari dalam KiCad.
Tab-tab Calculator Tools
Electrical
Kalkulator hukum Ohm, power dissipation, voltage divider, capacitor charge/discharge, dan decibel converter. Berguna untuk cepat menghitung nilai resistor divider atau memilih kapasitor bypass.
PCB Track Width
Menghitung lebar minimum trace berdasarkan arus yang mengalir, tebal copper (oz/m²), dan kenaikan suhu yang diijinkan. Berdasarkan standard IPC-2221. Masukkan: Current (A), Temperature Rise (°C), Copper Thickness → calculator menampilkan minimum trace width.
Via
Menghitung kapasitas arus via, resistance via, dan thermal resistance via berdasarkan diameter dan tebal PCB.
Regulators
Kalkulator untuk voltage regulator linear (LM78xx, LM317) dan adjustable regulator. Masukkan Vout yang diinginkan dan nilai R1 → calculator menampilkan nilai R2 yang diperlukan.
RF/Antenna
Kalkulator untuk antenna dipole, loop antenna, dan saluran transmisi. Penting untuk desain PCB RF, Bluetooth, WiFi, atau LoRa.
Attenuators
Kalkulator Pi-attenuator dan T-attenuator untuk matching impedansi RF.
Color Code
Konverter kode warna resistor (4, 5, 6 band) ke nilai dan toleransi. Juga ada E-series calculator untuk memilih nilai standar terdekat.
Board Classes
Referensi IPC-2221 design classes untuk clearance, trace width, pad size berdasarkan kelas board (Class A, B, C).
Image Converter
Image Converter KiCad bisa mengkonversi gambar bitmap (PNG, BMP, JPG) menjadi:
- Footprint PCB (untuk logo, artwork, QR code di PCB)
- Simbol skematik (untuk simbol custom berbasis gambar)
- PostScript (untuk artwork)
- Drawing Sheet (untuk custom drawing frame)
Buka Image Converter
Dari Project Manager, klik Image Converter. Dialog sederhana akan terbuka.
Load Gambar
Klik Load Source Image. Pilih file PNG/BMP (gunakan gambar hitam-putih atau kontras tinggi untuk hasil terbaik). Preview akan muncul di panel.
Atur Threshold dan Resolusi
Geser slider Black/White Threshold untuk mengatur sensitivitas konversi. Board Layer for Converted Image: pilih F.Cu, F.SilkS, dll. Size: atur ukuran fisik output di PCB (mm).
Export ke Footprint
Pilih output Footprint (.kicad_mod). Klik Export. Simpan file footprint. Buka Footprint Editor, import footprint ini. Assign ke komponen "artwork" di schematic (atau langsung place di PCB Editor).
QR Code di PCB
Buat QR code sebagai PNG (hitam-putih) menggunakan tool online. Import ke Image Converter, export sebagai footprint di layer F.SilkS atau F.Cu. Place di PCB untuk link ke datasheet, website, atau serial number.
Fritzing vs KiCad — Penjelasan Lengkap
⚠️ KiCad TIDAK punya fitur Fritzing
Fritzing dan KiCad adalah dua software yang berbeda dengan filosofi berbeda. KiCad tidak memiliki dan tidak akan pernah memiliki view "breadboard" ala Fritzing. Keduanya punya use case masing-masing. Berikut perbandingan komprehensif.
| Aspek | Fritzing | KiCad |
|---|---|---|
| Target user | Pemula, hobbyist, maker, edukasi | Engineer, profesional, advanced hobbyist |
| Breadboard view | ✓ Fitur utama | ✗ Tidak ada |
| Schematic view | Basic, terbatas | ✓ Sangat lengkap |
| PCB layout | Basic | ✓ Sangat lengkap |
| Library | Terbatas, sering outdated | Ribuan komponen, update rutin |
| Harga | ~8 EUR (donation-ware) | Gratis 100% |
| DRC | Basic | Komprehensif |
| Multi-layer | Terbatas | Hingga 32+ layer |
| Gerber quality | Acceptable | Professional grade |
| Kurva belajar | Mudah sekali | Sedang-sulit tapi worth it |
| Community | Kecil | Besar, aktif, CERN-backed |
| Python scripting | Tidak | API Python lengkap |
Kapan Pakai Fritzing?
Fritzing masih berguna untuk: membuat diagram tutorial breadboard (untuk dokumentasi Arduino, Raspberry Pi), rapid prototype sangat sederhana (1-2 komponen), atau pengajaran dasar elektronik ke pemula yang belum siap belajar EDA proper.
Kapan Pakai KiCad?
KiCad adalah pilihan tepat untuk: semua desain PCB yang serius, proyek yang akan diproduksi, desain multi-layer, desain dengan DRC ketat, proyek open hardware yang perlu file sumber terbuka, dan semua yang pernah dilakukan di Eagle. Untuk engineer seperti Anda, KiCad adalah tool yang jauh lebih sesuai.
Alternatif Fritzing untuk Diagram Breadboard
Wokwi (wokwi.com)
Simulator Arduino/ESP32 berbasis browser dengan tampilan breadboard. Gratis, powerful, dan bisa simulate code secara real-time.
Tinkercad Circuits
Simulator dari Autodesk, gratis untuk edukasi. Breadboard view + code simulation untuk Arduino.
Drawio + Custom Shapes
Untuk diagram dokumentasi saja (bukan simulasi), draw.io dengan shape library elektronik bisa digunakan.
Tips Lanjutan & Best Practices
Organisasi Proyek
- Selalu buat satu folder per proyek, simpan semua file proyek di dalamnya
- Gunakan version control (Git) untuk proyek PCB — file KiCad adalah teks, Git-friendly
- Simpan library custom (simbol dan footprint) di folder
lib/dalam folder proyek - Dokumentasikan proyek dengan README yang menyebutkan revisi PCB dan perubahan tiap revisi
- Gunakan field "Revision" di schematic title block dan update setiap perubahan signifikan
Scripting Python di KiCad
KiCad 9.0 menyertakan Python scripting console yang bisa diakses dari PCB Editor via Tools → Scripting Console. Anda bisa mengotomasi banyak hal:
# Contoh: list semua footprint di board import pcbnew board = pcbnew.GetBoard() for fp in board.GetFootprints(): print(fp.GetReference(), fp.GetValue(), fp.GetPosition()) # Contoh: move semua komponen pada net tertentu for pad in board.GetPads(): if pad.GetNetname() == "GND": print(pad.GetParent().GetReference())
Net Classes untuk Trace Width Otomatis
Buat Net Class di Board Setup
Klik File → Board Setup → Design Rules → Net Classes. Tambahkan class baru, contoh Power dengan trace width 0.5mm, atau USB dengan differential pair settings.
Assign Net ke Class
Di tab "Net Classes", assign net (VCC, GND, dll) ke class yang sesuai. Saat routing, KiCad akan otomatis menggunakan lebar trace sesuai class net.
Tips Performa di Kali Linux
- Jika rendering lambat, coba matikan OpenGL acceleration:
Preferences → Preferences → PCB Editor → Display Options → Rendering Engine: Cairo - Untuk board besar, matikan ratsnest sementara (~ key) saat placing untuk meningkatkan performa
- Gunakan
Inspect → Net Inspectoruntuk overview cepat semua net dan status routing - Backup auto-save:
Preferences → Preferences → Common → Auto-save interval→ set 5-10 menit
Daftar Shortcut Keys Lengkap
Schematic Editor Shortcuts
| Shortcut | Fungsi |
|---|---|
| A | Add Symbol (tambah komponen) |
| P | Add Power Symbol |
| W | Wire mode |
| B | Bus mode |
| U | Bus wire entry |
| L | Net Label |
| Ctrl+L | Global Label |
| J | Junction |
| Q | No Connect marker |
| R | Rotate 90° |
| X | Mirror horizontal |
| Y | Mirror vertikal |
| E | Edit properties |
| G | Grab/drag (geser dengan koneksi) |
| Del | Delete selected |
| Esc | Cancel / deselect |
| Ctrl+Z | Undo |
| Ctrl+Y | Redo |
| Ctrl+D | Duplicate |
| Ctrl+S | Save |
| Ctrl+Home | Fit schematic di layar |
| F8 | Update PCB from Schematic |
| T | Place teks |
PCB Editor Shortcuts
| Shortcut | Fungsi |
|---|---|
| X | Route Track (mulai routing) |
| Ctrl+X | Route Differential Pair |
| Ctrl+Shift+X | Tune Trace Length |
| V | Tambah via saat routing |
| / | Ganti layer saat routing (insert via) |
| W | Ganti trace width saat routing |
| R | Rotate 90° |
| F | Flip komponen ke layer lain |
| G | Grab/drag komponen |
| M | Move |
| E | Edit properties |
| U | Select seluruh net/track yang terhubung |
| I | Select connected track |
| B | Fill All Copper Zones |
| Ctrl+B | Unfill All Copper Zones |
| L | Lock / Unlock komponen |
| Ctrl+3 | Toggle 3D Viewer |
| D | Draw track (legacy mode) |
| T | Place teks |
| Ctrl+Shift+P | Print PCB |
| ~ | Toggle ratsnest visibility |
| Ctrl+` | Toggle layer visibility semua |
| Ctrl+H | Interactive Router Settings |
| Space | Set reference point (untuk koordinat relatif) |
| Shift+U | Expand selection ke connected copper |
Footprint Editor Shortcuts
| Shortcut | Fungsi |
|---|---|
| P | Place Pad |
| E | Edit Pad Properties |
| Ctrl+Shift+A | Create Array (replikasi pad) |
| T | Place Text |
| F | Flip pad ke layer lain |
| Ctrl+M | Measure distance |
Kustomisasi Shortcuts: Semua shortcut dapat dikustomisasi via Preferences → Preferences → Hotkeys. KiCad juga mendukung mouse gestures dan scroll behavior yang bisa dikonfigurasi. Untuk yang terbiasa dengan Eagle, ada preset konversi shortcut tersedia.
📌 Referensi Cepat — Workflow KiCad 9.0
1. Buat proyek baru → 2. Desain skematik (eeschema) → 3. Assign footprint → 4. ERC check (0 errors) → 5. Update PCB from Schematic → 6. Set board outline (Edge.Cuts) → 7. Place komponen → 8. Route traces → 9. Fill copper zones → 10. DRC check (0 errors, 0 unconnected) → 11. Generate Gerber + Drill → 12. Verify Gerber → 13. Kirim ke fab!
KICAD 9.0 TUTORIAL · BLUE DRAGON SECURITY RESEARCH LAB · TANGERANG, INDONESIA
Dibuat dengan KiCad 9.0 pada Kali Linux — Open Hardware untuk Semua