PCB 藝術：令人驚豔的設計與 DIY 製作教學
1 分鐘
通常情況下，PCB 的設計是為了在由佈線組成的小型板材上複製複雜的電路，其核心目的是連接不同的電子零件。然而，談到印刷電路板的美學與功能性時，現在也存在各種不同的應用，例如彩色 PCB 和 PCB 名片。PCB 藝術的興起並非偶然，隨著 JLCPCB 的引入，這類藝術品的製作變得更加容易。這吸引了一個熱愛展現創意與 RGB 燈效的社群；那些希望作品既具備功能性又具備收藏價值的工程師，開始採用 PCB 藝術設計。PCB 藝術與彩色 PCB 已將電路板從單純的功能組件轉變為視覺設計。透過 JLCPCB 等服務，設計師可以利用銅層、防焊層開窗和文字層來創作 PCB 藝術。
社群熱潮與爆紅現象
一塊擁有彩色防焊漆和不同顏色文字層的電路板，只需一則推文就能從原型變成網路爆紅話題。以 Arduino Mega 的圖片為例，看看它的視覺效果有多麼迷人。社群對 PCB 藝術概念的著迷主要有三個原因：
易於分享：視覺設計非常適合社交媒體與硬體作品展示。
門檻低：如果你已經熟悉 KiCad 或 Eagle，創作藝術主要取決於設計決策，而非額外的技術門檻。
工廠支援：快速打樣工廠提供了多樣化的顏色選擇。
如果你想獲得關注，在下一個 PCB 設計專案中加入美學選擇，是讓你脫穎而出的捷徑。
PCB 藝術設計與創意點子
你不需要成為插畫家也能製作出驚艷的 PCB 藝術。最優秀的 PCB 藝術設計往往是巧妙構圖的結合。參考 Ian Dunn 對不同顏色的比較，它展示了防焊漆、文字層和銅層在不同顏色組合下的效果。
一些實用的技巧包括：利用鋪銅進行陰影處理，並使用文字層表現細節。同時，請務必讓高電流佈線遠離精細的視覺元素。
幾何圖形、流行文化與互動式 LED 作品
幾何圖案（如 Voronoi 填充和同心銅環）常用於創作優雅且具藝術感的 PCB 作品。這些圖案與防焊層及裸露銅層形成鮮明對比，效果極佳。
流行文化參考：將像素藝術（Pixel-art）精靈圖案融入佈線中，或是設計風格化的商標，特別受到 Z 世代的喜愛。
互動式 LED 作品：使用可定址 LED 或簡單的視覺暫留（POV）技術讓你的藝術作品動起來。這能將靜態形狀轉化為活靈活現的顯示裝置，是豐富個人作品集的理想 PCB 設計專案。
軟板、軟硬結合板與季節性藝術板
柔性電路板（FPC）藝術被應用於穿戴式裝置和可彎曲的雕塑中。軟板設計讓你能在藝術品中加入機械動作。另一方面，軟硬結合板結合了處理邏輯的硬板區域與作為「翅膀」的軟板區域，兩者混合可以創造出意想不到的造型。
節慶裝飾品和限量版季節性設計是展示客製化 PCB 藝術的經濟方式。例如，可以專門為某個季節或節日訂製一批 PCB。雖然軟板與軟硬結合板開啟了形式上的新可能，但這類板材通常伴隨著較高的 DFM（可製造性設計）複雜度與製造開發成本。
核心 PCB 藝術材料與美學撇步
防焊漆顏色、表面處理與造型切割
防焊漆的選擇如黑色顯得優雅，但容易顯現灰塵。另一方面，白色能讓文字層脫穎而出，且與 LED 搭配效果極佳。紫色和消光黑則是目前的流行趨勢。請將防焊層視為背景畫布。
表面處理如 ENIG（化鎳金/沈金）和浸銀能增添奢華感。化鎳金雖然成本較高，但在裸露的銅藝術區塊上視覺效果非常棒。噴錫（HASL）雖然便宜且具復古感，但精緻度不如前者。裸露的銅層和異型切割可以創造出金屬亮點。以下是一些技巧：
- 使用細密的網格鋪銅來表現中間色調。
- 結合文字層與切割開孔來創造 3D 錯覺。
- 如果你的工廠支援雙色文字層，可以交錯文字層以增加深度。
快速製作客製化 PCB 藝術的流程
如果你想在不違反 DRC（設計規則檢查）的情況下快速創作客製化 PCB 藝術，這裡有一個流暢的作業程序：
免費工具、模板與 Gerber 技巧
1. 工具：KiCad、Inkscape 和 EasyEDA 是將點陣圖轉為多邊形的常用工具。這些工具能讓你像處理向量藝術一樣對待電路板，同時保留其電氣功能。
2. 工作流程步驟：
- 設計你的電路，並預留一個「畫布」區域給藝術創作。
- 在 Inkscape 中將藝術作品建立為 SVG 檔，並簡化路徑以避免過細的特徵。
- 將 SVG 匯入 EDA 軟體的文字層或銅層。將細線轉換為符合工廠最小線寬要求的加粗走線或多邊形。
- 執行 DRC 檢查，確保沒有意外的銅層重疊導致短路。
- 利用鋪銅和蓋孔（Tented vias）來製造陰影與紋理。
3. Gerber 技巧：將藝術作品放在文字層可獲得清晰的線條，放在銅層則可獲得金屬質感。利用防焊層開窗（Soldermask opening）創造負空間效果。建立一套標準元件尺寸、文字高度和走線厚度的模板，確保設計始終符合可製造性要求。
小額訂單的省錢秘訣：拼板設計
拼板（Panelizing）是以實惠價格進行小批量藝術創作的秘訣。我們可以透過郵票孔（Mouse bites）或 V-cut 將多塊小型藝術板組合成一個大拼板。混合不同的設計可以分攤模具費用與防焊漆的設定成本。拼板不僅降低了單板成本，還能提供額外的板子作為贈品。
PCB 藝術的訂購與成本優化
拼板、層數與數量策略
對於藝術作品來說，2 層板通常是最具成本效益的。除非有功能上的必要，否則請保留在雙層設計。標準板厚（1.6 mm）和 1 盎司（oz）銅厚是預設的製造設定，除非設計有機械強度需求，否則不建議升級到 2 盎司。
訂購 10 到 50 片通常是愛好者藝術創作的最佳經濟規模。每一種非標準的表面處理、文字層顏色或特殊切割都會產生額外費用。建議合併相似的訂單，並在不同設計中重複使用拼板佈局，以減少設定費。
從設計到 Gerber 檔：最後的磨練
美學與 DFM 平衡檢查清單
在送出 Gerber 檔之前，請逐一確認以下項目：
- 文字層與線條寬度是否高於工廠的最小印刷寬度？
- 裸露的銅層區域是否根據需求加上了保護性表面處理？
- 藝術用途的鋪銅是否與預期的佈線及焊墊保持電氣隔離？
- 切割開孔是否可製造，且在工廠的刀具尺寸限制內？
- 是否已對可能影響視覺效果的導通孔進行了蓋孔處理？
- 測試點和組裝標註的放置是否與藝術設計產生衝突？
結論
PCB 藝術是工程與美學的結合，其成果往往令人讚嘆。從幾何鋪銅到互動式 LED 雕塑，PCB 藝術設計證明了技術作品也可以是美麗、易於分享且可量產的。只要選用正確的材料，並採用快速的 SVG 轉 Gerber 流程即可達成。
想將你最喜歡的電路圖轉化為具代表性的藝術板嗎？從一個小型的 2 層拼板開始，選擇一個大膽的防焊層顏色，並匯入處理過的 SVG 檔案作為文字層。你的下一個 PCB 設計專案可能就是那個被轉發、分享並被大家銘記的作品。請遵循 JLCPCB 的指南，開始製作你自己的 PCB 藝術設計吧。
持續學習
從概念到量產：PCB DFM 準則與分析如何確保製造轉換順暢
在為大眾市場設計產品時，最好在上市前徹底測試。因為產品的研發既昂貴又耗時。讓 PCB 在桌面上運作是一回事；一旦設計定案，PCB 必須毫無意外地反覆製造與組裝。此時，「PCB 可製造性設計（DFM）」默默地拯救了專案與工程師的聲譽。 許多 PCB 問題並非來自糟糕的線路圖或走線，而是設計在紙上正確，實際上卻無法生產。DFM 是設計意圖與製造現實之間的翻譯器。我們可以在原型階段嘗試不同硬體設計，但面對大眾市場時，公司只允許一個最終設計。PCB DFM 準則與分析確保從概念到生產的轉換順暢且具成本效益。本文將透過實例深入探討 DFM，有時只是幽默一場。 PCB 設計與製造之間的橋樑：DFM 基礎 定義 DFM 及其在開發週期中的位置 可製造性設計（DFM）是一套結構化規則與檢查，確保 PCB 能以高良率製造與組裝。簡單說，DFM 回答：「這塊板子真的能做出來而不讓製造商頭痛嗎？」DFM 無關創意，而是關乎可預測性。DFM 規則涵蓋製程公差、鑽孔精度、銅蝕刻極限、焊接行為與組裝限制。忽略 DFM 的設計可能電氣上可行，卻常導致： 製造良率低 意外生產延遲 單板成本更高 組裝失敗與重工 DFM 應在開發週......
PCB 接線端子：設計工程師可靠的線對板連接指南
PCB 端子台是線對板連接的無名英雄。它們可用於工業控制、電源與汽車系統等場景，無需重新加工 PCB 就能連接或更換導線。端子台可採用壓緊或螺絲鎖固，省去手工焊接的不確定性。然而，端子台也可能出問題：鬆動的線材會因震動而鬆脫、過重的元件可能導致焊點疲勞，爬電距離或電氣間隙不足則可能讓電弧在走線間跳火。螺絲未鎖緊會因震動而間歇失效，電氣間隙過小在潮濕天氣下可能拉弧。及早發現這些問題，可透過選擇合適的端子類型、遵守間距規範，並對重載安裝進行加固。良好的線對板方案可避免走線燒毀，省去徹夜除錯。 在工業、電源與控制專案中，線對板連接的關鍵角色 端子台在嚴苛應用中表現亮眼。它們專為大電流與惡劣環境設計，遠勝簡易排針或 IDC 線材。舉例來說，在控制盤與工業自動化設備中，PCB 端子台隨處可見：連接馬達驅動器、感測器、電源與接地匯流排。在重型機械與航太系統中，端子台馴服承載馬達電力或 48 VDC 電源線的大線徑線材。就連消費性電子的電源供應器，只要可靠性至上，也會見到它們的身影。 這些連接器讓工程師能安裝大線徑線材（相對於 PCB 連接器而言），並快速剝線與夾緊大導體。端子台提供極大彈性：可混用實心線與絞線......
PCB 卡緣連接器：設計要點、金手指優化與可靠整合的製造策略
PCB 金手指連接器是模組化電子產品中默默無聞的英雄。它們在電路板邊緣提供鍍金手指介面，讓主機板、擴充卡與記憶體模組之間能隨插即用。相較於焊接或線材連接，金手指接點可輕鬆更換與升級元件。你可以想像只要拔下一塊板子、再插上另一塊，就能更換顯示卡或 SSD。這種邊緣互連技術可在穩固的機械支撐下實現高速、高密度走線。本文將概述這些連接器的演進、主要類型與設計規範、金手指細節以及製造技巧。 金手指連接器在 PCB 系統中的獨特角色 金手指連接器最早出現在早期電腦與通訊設備中，用以取代繁瑣的線束。歷經演變，從舊式匯流排卡（ISA、EISA、AGP）發展到今日精巧的 PCI Express 與小型模組。在現代設計中，邊緣連接器可見於主機板、顯示卡、記憶體（DIMM/SODIMM）插槽，甚至智慧型手機。它們是板對板或板對插座之間的實體橋樑，兼具電氣與機械功能。 從舊式架構到現代模組化的演進 傳統上，板邊只是銅墊排；厚 PCB 滑入塑膠槽即可。我記得早期 PC 直接插上 62 pin ISA 插槽，50 pin SCSI 硬碟、66 pin AGP 顯示卡或 188 pin PCIe。我的筆電目前配有 PCIe ......
PCB 設計中銅箔走線的創新應用
銅導線是印刷電路板（PCB）中不可或缺的元件，為電流在整個電路板上提供傳導路徑。銅導線的表面處理對其功能性與可靠性有決定性影響。目前有多種表面處理可供選擇，每種都有其優勢，正確的選擇取決於銅導線的預期用途。本文將探討銅導線在 PCB 設計中的創新應用，以及可提升其功能的表面處理方式。 為 PCB 設計中的銅導線選擇合適的表面處理 銅導線的表面處理對其功能性與可靠性影響重大。常見的表面處理包括 ENIG、HASL、沉積銀、OSP 與沉積錫，每種都有其優點，需依銅導線的用途選擇。 ENIG 適用於需要高可靠性與抗腐蝕性的銅導線，常見於航太與工業電子。HASL 成本較低，導電性良好，但可靠性不如 ENIG 且較易腐蝕。沉積銀導電性佳、接觸電阻低，但長時間易氧化。OSP 價格低廉、焊錫性良好，但可靠性較低且易氧化。沉積錫表面均勻、焊錫性優異，但可靠性較低且易產生晶鬚導致短路。 銅導線作為電容與電感：實現高效 PCB 的設計技巧 銅導線可設計成電容或電感以儲存電能。透過特定形狀設計，可省去額外元件，縮小體積並降低成本。表面處理需依用途選擇：作為電容時，ENIG 提供優異抗腐蝕性與可靠性；作為電感時，HASL......
如何避免 PCB 設計中的陷阱
設計印刷電路板（PCB）時，必須仔細考量多項因素，才能確保製程順利並避免潛在陷阱。從孔徑與槽孔設計，到線寬與銅箔灌注，掌握這些要點對於打造可靠且功能正常的 PCB 至關重要。本文將探討 PCB 設計中的常見陷阱，並提供克服建議。 導通孔孔徑設計 在 PCB 製造中，0.3 mm 的孔被視為標準孔，小於 0.3 mm 則歸類為小孔。 小孔可能對生產造成多項負面影響： 電鍍困難：孔徑越小，越容易發生電鍍不良或無電鍍。針對小孔，JLCPCB 採用四線低阻製程以確保可靠度。 加工效率降低：小孔需降低鑽孔速度並使用更短鑽頭，導致一次可鑽板材數量減少。因此設計時建議優先採用 0.3 mm 以上孔徑，僅在空間受限時才考慮小孔。 JLCPCB 的最小製程能力： 單／雙面板：0.3 mm（內徑）／0.45 mm（外徑） 多層板：0.15 mm（內徑）／0.25 mm（外徑） 外徑應比內徑大 0.1 mm 以上，建議差距 ≥0.15 mm。 導通孔槽孔設計 PCB 鑽孔中的短槽：長度小於寬度兩倍的槽孔稱為短槽。短槽的最佳長寬比為長度／寬度 ≥2.5（極限值 ≥2）。 長槽選用噴錫處理：若槽孔需經噴錫，建議單邊最小寬度......
5 個常見的 PCB 設計新手錯誤（以及如何避免）
印刷電路板（PCB）是現代電子產品中不可或缺的元件，從智慧型手機、筆記型電腦到汽車與家電都能見到它的身影。PCB 提供了一種高效連接電子元件的方式，能以精簡且可靠的途徑傳輸訊號與電力。然而，設計 PCB 並非易事，尤其對初學者而言。 本文將探討初學者最常犯的 5 大 PCB 設計錯誤及其解決方法。這些錯誤可能導致訊號干擾、散熱問題、電源供應異常，甚至損壞元件。避開這些陷阱，才能確保你的 PCB 既穩定又可靠。 錯誤一：未使用接地層 接地層是 PCB 上大面積且連接到地的銅面，可作為屏蔽層，防止電磁干擾（EMI）影響板上的訊號。若未使用接地層，訊號容易夾雜雜訊，進而降低電路效能。 解決方法：在設計中加入接地層。大多數 PCB 設計軟體都內建快速添加接地層的功能，只需新增一層並將其連接到地網路，即可形成大面積銅面作為接地層。 錯誤二：未檢查間距規則 間距規則（DRC）指的是 PCB 上兩個導電物件（如兩條走線或走線與焊墊）之間的最小距離。忽略間距規則可能導致短路或訊號干擾。 解決方法：在PCB 設計軟體中設定間距規則。多數軟體提供「Rooms」功能，可針對不同區域或物件設定最小間距，避免元件過於靠近而......