從麵包板到電路板
你已經走了好長一段路：分壓器、電晶體、運算放大器、濾波器、振盪器、電源、感測器、轉換器。這一切幾乎都活在麵包板上或模擬器裡——學習時很美好，但對任何真實的東西來說是條死路。麵包板有彈性的接觸點會加進電阻，它一長排平行的孔位會加進雜散電容，它的迴路會加進電感，於是任何快或精密的東西，在你把它正式搭起來的那一刻就不再運作。印刷電路板（PCB）正是一個設計終於長大成人之處：一個剛硬、平整、可複製的物件，你能造出一千份一模一樣的副本。
印刷電路板最簡單地說，就是一塊薄薄的絕緣板，上面印著一圖樣的銅。銅就是接線——你的電路圖畫成乾淨線條的每一條連接，都化為一條真正蝕刻在板上的金屬條。元件的接腳穿過孔洞、或坐在銅製的落腳點上，你熔化焊錫把它們接起來，整個電路就成了一個堅實、抗振、可量產的整體。這一階——五篇指南——走的正是從一張完成的電路圖，到一塊工廠能造的板子，這一段路。
三明治：FR-4 與銅
拿起幾乎任何一塊電路板，你握著的就是一個三明治。麵包是FR-4：一種剛硬、阻燃的複合材料，由織成布的玻璃纖維浸透環氧樹脂而成。它是極佳的絕緣體，賦予板子機械上的骨幹——就是那塊熟悉的青褐色板材。黏在 FR-4 上的是夾餡：薄薄的銅片，一種極佳的導體，除了你想讓導線經過之處以外全被蝕刻掉。把 FR-4 想成牆，把銅想成貼平在牆上的水管。
銅不以寬度而以厚度來衡量，用盎司來表示：一盎司的銅鋪在一平方英尺上約 35 微米厚（日常的預設值）。厚度之所以重要，是因為銅雖是好導體卻非完美——每條走線都有一點電阻，而電流流過電阻會生熱（P = I^2 times R）。一盎司的銅其片電阻約為每方塊 0.5 毫歐姆，這裡的「方塊」指任何長度等於其寬度的一段。於是一條 0.5 mm 寬、50 mm 長的走線是 100 個方塊，給出 100 times 0.5 = 50 毫歐姆。在 1 A 的電流下不過是 50 mV 的壓降與 50 mW 的熱——對訊號而言沒問題，對功率而言就該加寬。更寬更厚的銅，能以更小的下垂與更少的發熱載運更多電流。
cross-section of a 4-layer board (not to scale)
silkscreen white ink: part names, polarity, logos
solder mask green lacquer (openings expose pads)
--- TOP copper ---- signal traces + pads 1 oz / 35 um
prepreg glue + insulation
=== inner 1 ======= GROUND plane (solid copper sheet)
FR-4 core fiberglass-epoxy (the thick middle)
=== inner 2 ======= POWER plane (solid copper sheet)
prepreg glue + insulation
--- BOTTOM copper -- signal traces + pads 1 oz / 35 um
solder mask green lacquer
silkscreen white ink一層、兩層、許多層
最便宜的板子只有單面有銅——對一盞簡單的燈或一條延長線沒問題，但你很快就會沒地方擺，因為任兩條導線都不能交叉。把銅鋪在兩個面上（雙面板）讓一條走線能潛到另一面去閃避交叉，而一個叫做導孔的鍍通孔把訊號從一層帶到下一層，像樓層間一台小小的電梯。當連兩個面都不夠時，製板廠把好幾層銅、中間夾著絕緣，壓在一起：一塊 4、6、8 層或更多層的多層印刷電路板。大多數真實產品是四層或更多。（導孔自有一篇——第 3 篇。）
更多層買到的不只是佈線空間。它們讓你能把整片內層獻給整塊的銅片：一個接地層與一個電源層（用銅灌滿整層而成，也就是鋪銅）。一片完整的平面給每個元件一條短而低電阻的回到地的路徑、以及一條穩定的供電軌，並讓一顆去耦電容——也就是每顆口渴晶片旁那個在地的水塔——能盡其職，因為從電容到晶片的路徑極短。接地層為何如此具有變革性，是第 4 篇整篇的內容；現在只要知道：擁有一個接地層，是值得做多層板的最大單一理由。
防焊與絲印：最後的塗層
銅不會就這樣裸著。覆在它上面的是防焊層——那一身招牌的綠色（或紅、或黑、或紫）漆。它蓋住所有的銅，除了你真正想焊接的那些點，那些點它留成一個個小窗口。防焊做三件低調的工作：它阻止焊錫不小心把相鄰的腳橋接成短路，它替銅遮擋氧化與刮傷，並把走線與意外的接觸絕緣開來。想像把一整面牆漆過，卻仔細地把電源插座留空，好讓它們還能用。
防焊之上來的是絲印：印上去的墨（通常是白色），承載著人類需要的標示——像 R12、U3 這樣的元件名稱、極性電容上的 + 號、二極體上的色帶、板子的名稱與版本、警告符號。絲印讓一塊光板變得可組裝、可維修。最後，那些裸露的銅窗口得到一層表面處理——薄薄一層錫（HASL）或鎳上鍍金（ENIG）——好讓銅保持可焊、並在組裝前不致腐蝕。
元件如何附著，以及前方的路
元件以兩種方式之一與板子相會。通孔插件元件有金屬接腳，穿過鑽好、鍍過的孔，再焊在另一面；它們體積大、結實、對手焊寬容——正是麵包板教你去思考的那種方式。表面黏著元件有細小的金屬端，就只是坐在板面的焊墊上，根本沒有孔；它們小得多也密得多，由機器擺放、一次回流焊完成，主宰著現代的板子。誠實的取捨：通孔插件耐操、好重工，但笨重又組裝得慢；表面黏著小巧、量大時便宜，但在工作檯上不寬容。大多數真實設計兩者並用。
那麼一張電路圖如何變成這個層疊的銅物件？透過一道兩步驟的 EDA（電子設計自動化）流程：先是電路圖繪製，你把電路畫成符號與連接；接著是印刷電路板佈線，你擺上真實的封裝腳位、把銅走出來。兩者之間的橋樑是網表——一份列出每個節點、以及哪些接腳連到它的樸素清單——好讓佈線工具確切知道什麼必須連起來，即使連到哪裡仍由你決定。這道交接是第 2 篇。
從那裡這一階收尾：第 3 篇是深入的物理詞彙（走線、導孔、焊墊、封裝腳位）；第 4 篇是那至關重要的接地層，以及「佈線本身就是一個電路」這個觀念；第 5 篇是把它做出來——用一道設計規則檢查在錯誤花掉錢之前抓住它們，再來是Gerber 檔與鑽孔檔，告訴製板廠每一塊銅、防焊與孔該擺在哪，外加一份列出每個要採購的零件的物料清單。到了最後，你將能看著一塊板子，叫得出每一個特徵的名字，並理解它為什麼被佈成那個樣子。