如何使用 Flux.ai 設計 PCB（逐步指南）
2 分鐘
- 什麼是 Flux.ai？
- 專案簡介：可放入筆記型電腦的 USB 集線器
- 步驟 1：建立專案並選擇自訂建構
- 步驟 2：為 AI 代理撰寫清晰提示
- 步驟 3：AI 規劃設計並撰寫設計備註
- 步驟 4：AI 選擇元件並建立網表
- 步驟 5：審查 AI 生成的原理圖
- 步驟 6：自動化設計檢查
- 步驟 7：AI 生成電路板外框與佈局
- 步驟 8：優化佈局並手動佈線
- 步驟 9：從 Flux.ai 匯出 Gerber、BOM 與 CPL 檔案
- 步驟 10：向 JLCPCB 訂購 PCB
- 結論
- Flux.ai 常見問題
重點摘要
本 Flux PCB 設計教學以打造緊湊的 15 × 15 mm USB 2.0 集線器為例，示範如何優化佈局、佈設高速差分走線，以及準備製造檔案，供 JLCPCB PCB 製造及組裝。
我們每個月都會聽到新 AI 模型推出的消息，如今 AI 終於進入原理圖編輯器。
Flux.ai 是一款基於瀏覽器的 AI PCB 設計工具，內建的 AI 代理如同初級硬體工程師。只要描述產品，它便會規劃架構、選擇元件、繪製原理圖、執行電氣檢查，甚至替你放置電路板。問題在於生成結果是否真的可以製造，還是只是一個漂亮示範。
為了驗證這一點，我們設計了一個採用 15 × 15 mm 電路板外形、具備兩個下行埠的 USB 2.0 集線器。尺寸小巧，可放入筆記型電腦內部。
本 Flux.ai PCB 設計教學將帶你走過從首次 AI 提示到完成佈局的完整流程，並示範如何匯出 Gerber、BOM 及 CPL 檔案，再向 JLCPCB 訂購電路板。
什麼是 Flux.ai？
Flux.ai 是一個完全在瀏覽器中運行的雲端 EDA 平台。建立新專案時，Flux.ai 會詢問「你想製作甚麼？」並提供引導式範本，涵蓋初學者的閃爍 LED 到機械臂的進階馬達控制器。
第四張卡片是：「自己的想法——從零開始。」由於硬體設計種類繁多，我選擇自訂一個筆記型電腦內置 USB 集線器，這並不是典型的範本專案。
我從免費方案開始，方案包含一定的 AI 額度，足以完成這類小型專案。免費方案不限手動原理圖及 PCB 編輯次數，只有在 AI 代理替你工作時才會消耗額度。
圖 1：Flux 建構範本
專案簡介：可放入筆記型電腦的 USB 集線器
| 要求 | 目標 |
|---|---|
| 功能 | USB 2.0 高速集線器，具備 1 個上行埠及 2 個下行埠 |
| 電路板尺寸 | 最大 15 × 15 mm |
| 上行連接 | 僅以 4 條焊線連接 USB |
| 下行連接 | 以焊線連接焊盤 |
| 疊層 | 具備受控阻抗的 4 層板 |
步驟 1：建立專案並選擇自訂建構
工作區分為三個區域：左側的 AI 聊天面板、中間的 工作區（包含 Files、Schematic 及 PCB 分頁），以及右側的 元件與函式庫面板，可在此搜尋零件或管理專案屬性。
圖 2：Flux 工作區
步驟 2：為 AI 代理撰寫清晰提示
一切取決於提示的品質，因此我明確寫出功能及嚴格的尺寸限制：
「我想製作一個可以放入筆記型電腦的小型 USB 集線器，PCB 尺寸應小於 15 × 15 mm，並需要 USB 2.0 及 2 個下行埠。」
Flux.ai 的回應令我留下深刻印象。代理先評估可行性並提出架構，而非盲目繪製。
回應大致如下：採用具備一個上行埠及兩個下行埠的緊湊型集線器控制 IC，以焊盤取代連接器來控制尺寸，從筆記型電腦的 5 V 電源匯流排供電，在每組 D+/D− 差分線上加入 ESD 保護陣列，並採用 4 層 PCB 以確保如此高密度下的訊號完整性。
接著它要求我在五種連接方式中作出選擇，包括焊盤、FPC 連接器、板對板連接器，或重新利用現有的內置 USB 裝置。我確認上行側使用四條焊線，兩個下行埠同樣使用焊線。
圖 3：Flux.ai AI 代理——初級硬體設計師
經過幾輪問答後，我與 Flux.ai 達成共識，確定了最終設計。
步驟 3：AI 規劃設計並撰寫設計備註
確定介面方案後，代理便產生設計計劃，並在專案檔案中建立了 「USB Hub Design Notes」文件。文件記錄了要求、已實施的架構、佈局狀態、驗證狀態，以及坦誠列出的未解決風險。你可以直接在編輯器中完善或查詢該文件。
圖 4：Flux 自動建立的 USB 集線器設計備註文件
對於接手未有文件記錄的電路板的人來說，EDA 工具在工作時記錄自身決策，會帶來十分實際的幫助。
步驟 4：AI 選擇元件並建立網表
完成計劃後，便開始選擇元件。我們選用了Terminus Technology 的 FE1.1s USB 2.0 高速集線器控制器，封裝為 SSOP-28。選用它是因為 Flux 函式庫中有可用的元件模型，這是基於供應情況作出的決定，而不只是理論選擇。
圖 5：FE1.1s 腳位圖
FE1.1s 技術上是 4 埠集線器，因此本設計啟用下行埠 1 及 2，並將埠 3 及 4 標記為不連接。
在這種尺寸受限的設計中，這枚 IC 功能相當完整：它整合 USB 2.0 收發器、上行側 1.5 kΩ 上拉電阻及下行側 15 kΩ 下拉電阻、5 V 至 3.3 V 及 1.8 V 穩壓器、上電重置電路，以及配備內置 PLL 的 12 MHz 振盪器，可倍頻至 480 MHz 高速時鐘。這些整合模組都不需要再以外部元件放入 15 × 15 mm 電路板。
圖 6：Flux 中的元件佈局
在放置元件時，代理透過命名 USB 資料網路建立網表（上行側使用 USB_UP_DP/DN，兩個下行埠使用 USB_D1 及 USB_D2 差分對），並將三組差分對標記為 90 Ω 差分。這是正確的 USB 2.0 差分阻抗，稍後會用於設定佈線規則。
步驟 5：審查 AI 生成的原理圖
幾分鐘內，代理便完成並連接好原理圖。以下是輸入（上行）部分：VBUS、GND、D+ 及 D− 的四個焊盤；資料線在進入集線器前經過 USBLC6-2P6 ESD 保護陣列；控制器周圍則配置去耦網絡。
圖 7：Flux 中 USB 集線器輸入側原理圖
輸出部分在兩個下行埠上採用相同做法；每個埠都有獨立的 USBLC6-2P6 陣列，以及各自的 VBUS、D+、D− 及 GND 焊盤：
圖 8：Flux 中 USB 集線器輸出側原理圖
完整原理圖則將各部分連接如下：
圖 9：Flux 中 USB 集線器完整原理圖
支援電路嚴格遵循 FE1.1s 資料表的應用要求，這正是我審查任何 AI 生成設計時首先檢查的部分：
- 電源：上行 VBUS 供電至 VDD5 腳位；內置穩壓器輸出 VD33_O 及 VD18_O，並透過適當去耦連接至對應供電腳位。
- 時鐘：在 XIN/XOUT 上連接 12 MHz SMD 晶體。
- 配置：BUSJ 下拉以使用匯流排供電；XRSTJ 上拉至 3.3 V 電源軌；由於此精簡版本沒有過流監測開關，OVCJ 維持高電位。REXT 配置精密偏置電阻，未使用的 LED／EEPROM 腳位則保持不連接。
步驟 6：自動化設計檢查
Flux.ai 會持續執行檢查套件，代理完成原理圖後也會重新檢查自己的工作。
電氣規則檢查全部通過，包括驅動器衝突、重複參考標號、浮接腳位、不連接違規、腳位對腳位衝突、元件短路、缺少電源及單腳位網路等檢查。
此階段唯一尚未完成的項目是設計規則錯誤，而每一項都是飛線：已完成元件放置但尚未佈線的電路板所顯示的鼠巢線。這不是缺陷，而是一份待辦清單。
圖 10：Flux 自動設計規則檢查
步驟 7：AI 生成電路板外框與佈局
切換至 PCB 分頁後，代理已在 4 層疊層上生成 15 × 15 mm 電路板外框：頂層及底層為訊號層，中間配置內部接地參考平面及電源平面。
接著，AI 根據設計自動放置元件。佈局邏輯合理：主控制器位於中央，上行焊盤在左側，下行埠 1 及埠 2 的焊盤分別位於上側及右側邊緣。每個 ESD 陣列都放在受保護焊盤組旁邊，小型被動元件則放置於底層。
圖 11：Flux 中的電路板外框與佈局
步驟 8：優化佈局並手動佈線
這一步由我接手。自動佈局提供了約 80% 的可靠起點，但在如此高密度的電路板上，最後 20% 才是能否完成佈線的關鍵。
圖 12：Flux 中優化 PCB 佈線
我選擇手動佈線，而不是依賴自動佈線器。我遵循所有高速差分介面的標準規則：保持每組 90 Ω 差分對短、緊密耦合並匹配長度，再在訊號周圍補足電源分配及接地縫合。
完成佈線後，飛線錯誤消失，電路板通過所有檢查。從首次提示到完成佈局只需一次工作時段；AI 處理了原理圖繪製及函式庫工作所需的數小時，而我則把時間用於真正需要人類判斷的部分。
步驟 9：從 Flux.ai 匯出 Gerber、BOM 與 CPL 檔案
Flux.ai 可匯出標準製造輸出，因此從雲端編輯器交付給製造商十分簡單。
在左上角的專案選單中選擇 Export > Manufacturing Files (Gerbers 等)（.zip）。同一個 Export 選單亦提供 Bill of Materials（.zip） 及 Pick & Place（.zip）——這三種檔案是組裝服務所需的交付資料。
圖 13：Flux 生成製造檔案
製造壓縮檔解壓後會得到一套完整且採用標準命名的檔案，包括四層的銅箔層（f_cu、in1_cu、in2_cu、b_cu）、雙面的阻焊層、錫膏層及絲印 Gerber、電路板外框（edge_cuts）、NC 鑽孔檔案、用於電氣測試的 D356 網表、BOM 資料夾，以及 pick_and_place.csv：
圖 14：從 Flux 匯出的 Gerber 檔案
| 檔案 | 內容 | 使用者 |
|---|---|---|
| _cu.gbr、_mask.gbr、_paste.gbr、_silks.gbr | 銅箔、阻焊、錫膏及絲印 Gerber 層 | PCB 製造 |
| edge_cuts.gbr | 電路板外框 | PCB 製造 |
| .drl | NC 鑽孔檔案 | PCB 製造 |
| .d356 | IPC-D-356 網表 | 電氣測試 |
| BOM 資料夾 | 包含零件編號的物料清單 | 組裝（元件採購） |
| pick_and_place.csv | 元件位置及旋轉角度 | 組裝（SMT 貼裝） |
步驟 10：向 JLCPCB 訂購 PCB
取得檔案後，JLCPCB 訂購流程只需幾分鐘：
圖 15：向 JLCPCB 訂購 PCB
- 上傳 Gerber：在 JLCPCB 報價頁面上傳從 Flux 直接匯出的製造 .zip 檔案。檢視器會自動讀取電路板外框及層數並顯示預覽。
- 設定製造選項：確認 4 層疊層及 15 × 15 mm 尺寸，然後選擇數量、板厚及表面處理。
如需完整組裝的 PCB，請開啟 SMT 組裝，並選擇要組裝的面。
接著載入從 Flux 匯出的 BOM 及 pick_and_place.csv（CPL） 檔案。配對元件並檢查清單後即可下單。
幾天後，一個完成組裝的 15 × 15 mm 集線器便會送到手上；從一句提示到製成電路板，大部分原理圖繪製工作都由 AI 代理完成。
結論
在這個專案中，Flux.ai 沒有取代工程師，只是改變了工作流程。我原本近一半時間用於建立自訂元件、符號及封裝；由於它可直接使用原理圖資料，原理圖工作也大幅減少，過去需要 10 小時的工作如今約 2 小時便可完成。AI 代理將一句話的需求轉化為架構正確、通過 ERC 的原理圖，並選出合理元件。人類則集中處理真正需要判斷的工作：優化佈局，以及評估 AI 指出的電源架構取捨。
同樣重要的是，輸出檔案完全符合標準。Flux.ai 匯出的 Gerber、BOM 及 CPL 檔案無需轉換即可直接放入 JLCPCB 的製造及組裝流程，而且本設計的每個元件都來自現貨零件函式庫。
Flux.ai 常見問題
Q：Flux.ai 是否免費使用？
是。免費方案提供不限次數的手動原理圖與 PCB 編輯，並附帶初始 AI 額度，足以完成此集線器設計。付費方案則為更重度的代理使用提供更多每月 AI 計算單位。
Q：Flux.ai 代理能否在沒有人工介入的情況下設計完整 PCB？
它可以出色地完成架構規劃、元件選擇、原理圖檢查、電路板外框及元件佈局，但仍會留下未佈線的電路板；高速佈線、佈局優化及電源架構決策仍需要人類完成。
Q：JLCPCB 是否接受從 Flux.ai 匯出的製造檔案？
是。Flux.ai 可匯出業界標準 Gerber、NC 鑽孔檔案、BOM 及貼片座標 CSV。這些檔案與 KiCad 或 Altium 匯出的檔案一樣，可直接上傳至 JLCPCB 報價及組裝系統，無需轉換。
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