PCB 設計工具全面解析：從零成本到企業級
2 分鐘
每片 PCB 都始於合適的工具組，從簡單的免費編輯器到百萬美元套裝軟體。現代 EDA 工具涵蓋完整流程，從線路圖到佈局與走線。某些 EDA 工具內建訊號模擬器，能自動化 PCB 設計的繁瑣部分。如今，一套簡單工具即可處理線路圖繪製、佈局、走線、封裝建立與 BOM 產生。使用這類軟體就像為電路板提供藍圖。本文將探討不同 EDA 工具的專長，並觀察它們在複雜或嚴苛設計上的表現。
線路圖繪製 → 佈局 → 模擬 → 發布
線路圖繪製：在線路圖編輯器中繪製含元件與網路的電路。這份邏輯圖即 PCB 的藍圖，所有網路與元件皆在此定義。優秀的擷取工具可檢查電氣規則（ERC）並對線路圖執行 SPICE 模擬。現代套裝軟體可自動從線路圖產生網表與 BOM，確保資訊完整。
PCB 佈局：接著進行實體設計。設定板尺寸與疊構後，將元件封裝拖曳到電路板上並佈線銅跡。EDA 會執行設計規則檢查，如間距、走線寬度與阻抗規則。實務上，佈局工具會協助結合線路圖資料、擺放與佈線，簡言之，將整齊的線路圖轉化為實體電路板。
模擬與驗證：送製造前應先模擬或驗證設計。基礎 SPICE 或訊號完整性模擬器可在線路圖或已佈線的電路板上執行。許多 EDA 套裝軟體內建 SPICE 引擎，如 KiCad 的整合模擬器。此步驟確保 PCB 在原理上可行後再蝕刻銅跡。也常對關鍵網路執行 3D 場求解器以驗證阻抗。
發布與製造：最後匯出製造資料，包括 Gerber/ODB++ 檔案、NC 鑽孔檔、取放座標與組裝圖。優秀的 EDA 工具可一鍵產生所有資料，部分甚至連結 PCB 製造服務。實務上，只需將 Gerber 上傳至如 JLCPCB 的板廠即可製造。
每套主要 EDA 都能端到端處理這些任務（線路圖 → 佈局 → 模擬 → 發布）。
免費與開源 PCB 設計工具勝過付費軟體
誰說免費就等於低品質？越來越多開源 PCB 工具可媲美商業套裝軟體。對預算有限的學生與新創公司，這些免費選項意外地強大，以下三款特別突出：
KiCad 8 – 新一代業界寵兒
KiCad 是跨平台開源 PCB 設計套裝軟體。第 8 版帶來重大改進，包含超過 1,500 個新符號與 760 個封裝。匯入匯出支援也擴充，現在可匯入 EasyEDA、Altium 與 Eagle 專案，亦可輕鬆匯出 IPC-2581 或 Allegro。還提供強大的命令列介面，可執行 DRC/ERC 檢查。KiCad 結合零成本與專業功能，深受創客喜愛。
EasyEDA 標準版 vs 專業版
JLCPCB 的 EasyEDA 是瀏覽器型工具，提供兩種版本。舊版 EasyEDA 標準版免費，適合初學者，但使用舊 SVG 引擎，在大板上會卡頓。新版 EasyEDA Pro 亦免費試用，基於 WebGL，效能更佳，支援 50,000 個元件跨 500 頁，內建自動佈線與階層線路圖，可處理標準版難以負荷的大型設計。兩版皆與 JLCPCB 製造服務緊密整合。
LibrePCB、Horizon EDA 與 gEDA
還有更多開源新秀值得一提。LibrePCB主打易用，提供線路圖與電路板編輯，具「智慧」資料庫概念與可讀檔案格式，並內建 PCB 製造服務連結，方便快速下單。Horizon EDA是支援 Linux 與 Windows 的開源套裝軟體，支援線路圖與 PCB 佈局，內建 3D 預覽。gEDA則是經典的 Linux 平台 EDA，已發展數十年。這些免費工具或許不如 Altium 精緻，但許多任務上仍能勝過付費軟體。
雲端與線上 PCB 設計工具
雲端正吞噬軟體，PCB EDA 也不例外。瀏覽器型工具讓團隊即時協作，並常直接連結電路板製造。
即時協作贏家（Upverter 與 Flux）：
Altium 的Upverter是全方位網頁型 EDA，從線路圖、PCB 佈局、自動佈線到 3D 預覽皆在瀏覽器內完成，甚至可從設計直接下單精確規格的電路板。Upverter 協作能力強，多位工程師可即時在同一專案上工作。Flux更進一步加入 AI 輔助設計功能，具備 Upverter 的所有功能，並新增版本控制、模組化設計區塊與內建 SPICE 模擬器，非常適合教育、學生與新創。
零安裝工具直接下單製造：
這些網頁工具的美妙之處在於無需安裝軟體，任何筆電皆可設計，所有內容自動儲存至雲端。許多工具與 PCB 製造緊密整合，例如 EasyEDA 的下單整合，Upverter 可匯出 Gerber 並順暢進入製造。意味著從線路圖到報價只需幾分鐘，無需煩惱檔案格式。
最適合學習與快速原型：
初學者與玩家常偏好最簡單的工具。對於快速簡易電路板，可選免費雲端編輯器如 EasyEDA，其擁有透過 LCSC 提供的數十萬元件龐大資料庫。Autodesk Tinkercad 或 Fritzing 等工具可幫助學習者理解基礎電路，但不適合專業或複雜 PCB 設計。
重量級專業 PCB 設計工具
當預算不是問題時，企業會選用頂級 EDA 套裝軟體，三大巨頭為 Altium Designer、Cadence Allegro/OrCAD X 與 Siemens Xpedition：
Altium Designer vs Cadence Allegro vs Siemens Xpedition
Altium Designer 以現代化且友善的介面著稱；Cadence Allegro 則以強大功能與 SKILL 腳本客製化聞名；Siemens Xpedition 常見於航太/汽車領域，多板系統與 MCAD 整合至關重要。
各有擁護者；某產業調查指出，Altium 與 Allegro PCB 佈局工具擁有比簡易工具更先進的功能與更大用戶群。這些工具皆能處理 3D 建模與高速設計等進階 PCB 功能。
Zuken CR-8000 與 Pulsonix – 黑馬
Zuken CR-8000是針對最複雜系統的超高端企業套裝軟體，涵蓋 IC 封裝共同設計與深度 SI/PI 分析。Zuken 將其宣傳為業界最先進的 PCB 設計平台，用於授權費用百萬美元也不罕見的大型企業。另一方面，Pulsonix是較小型套裝軟體，以易用性著稱，其開發者強調設計上比傳統 EDA 工具需要更少訓練。兩者皆為黑馬，但知名度不如 Altium/Allegro。
利基與專業化 PCB 設計工具
某些設計需求超越通用 EDA，這些利基領域中，專業化工具大放異彩：
RF 與微波（Keysight ADS、AWR）：
RF 電路、無線模組、天線與毫米波鏈路常需 3D EM 共同模擬。Keysight ADS 是此領域業界標準，為經業界驗證的多技術 3D 佈局與整合 EM-電路共同模擬平台，用於設計 RF 模組。
Cadence 收購 AWR 後提供類似套裝軟體 Genesys，加速 RF/微波產品開發。這些工具整合波形、網路與場求解器，使 RF 工程師能預測 EM 頻譜。Sonnet 或 HFSS 等工具亦存在於純 EM 建模，但未與 PCB 流程緊密整合。
軟性/軟硬結合板：
設計可彎折 PCB 需額外規則且常需機構檢查。多數頂級 EDA 皆能處理，如 Altium Designer 的專用軟硬結合模式，Cadence Allegro/OrCAD X 完整支援軟硬結構。這些工具的功能確保每個軟性區段正確繪製。
高速與 SI/PI 分析：
在極高資料速率下，訊號完整性（SI）與電源完整性（PI）至關重要。此領域領導者為 Siemens HyperLynx 與 Cadence Sigrity。Allegro 整合先進 Sigrity 工具，支援設計內 SI/PI 分析，讓工程師驗證阻抗、串擾、IR 壓降與 PDN 性能。這些工具使用快速求解器與平行演算法，捕捉一般 PCB 工具無法發現的振鈴與反射問題，是先進 PCB 設計技術的必要部分。
自動化與腳本 – 真正的遊戲改變者
除 GUI 導向設計外，腳本與自動化正重塑 PCB 設計。幾乎所有現代 EDA 皆支援客製化自動化：
Python / API：KiCad 具備廣泛 Python 腳本與命令列介面，可自動化線路圖產生、從建置腳本執行 DRC 與 ERC，或以程式產生 BOM/PCB 檔案。
SKILL（Allegro 中的 LISP）：Cadence Allegro/OrCAD 工具內嵌 SKILL 解譯器以供客製化。SKILL 提供 PCB 編輯器資料庫的存取權，讓您撰寫自訂命令與擴充功能，如元件擺放腳本或自訂 DRC。
Tcl 腳本：Tcl 長期以來一直是 EDA 的實際腳本語言。Synopsys/Xilinx 與許多其他 EDA 工具皆內嵌 Tcl，讓使用者能以簡單腳本自動化任務。正如 Tcl 聯盟所言，「單一共通命令語言意味著設計者只需學習 Tcl 即可自動化多種工具。
結論 – 立即打造您的完美工具鏈
沒有單一最佳 PCB 工具，只有最適合您需求的工具。玩家可能樂於使用 KiCad 或 EasyEDA，教育者可能偏好 CircuitMaker 或瀏覽器工具。高速團隊會結合 Allegro 與 HyperLynx，或 Xpedition 與 Sigrity。RF 設計師則會採用 ADS/AWR。關鍵是組裝涵蓋線路圖、佈局、模擬與輸出需求的工具鏈。
因此，選擇符合專案複雜度的 PCB 設計軟體，善用線上協作，並利用腳本自動化重複性任務。準備製造時，記得 JLCPCB 歡迎來自任何這些工具的 Gerber 檔案。
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......