By Cadence
什(shén)麼是軟硬結合電路？
如今的(de)技術創新需要一種不同類型的(de)電路。
傳統的(de)硬性電路闆具有簡單的(de)製造設計和(hé)易於切割的(de)邊角，在規模化(huà)生產時成本較低，因此備受青睞。然而，如今的(de)設計技術往往需要更靈活的(de)電路，以適應不同的(de)形狀參數。更小、更不顯眼的(de)設備需要更緊密的(de)處理(lǐ)方案，因此，第一代電路闆不符合要求。
軟性電路具有適應各種形狀的(de)特性，能夠彎曲、折疊和(hé)扭曲。因此，軟性電路也(yě)可(kě)以做(zuò)得(de)更小，從而應用(yòng)於更顯眼、更重的(de)硬性電路闆不可(kě)用(yòng)的(de)情況。此外，軟性電路可(kě)以減少高(gāo)達 75% 的(de)佈線需求，還可(kě)以減少 70% 的(de)電氣連接成本。考慮到重量和(hé)成本的(de)總體降低以及柔韌性，軟性電路在義肢、植入式和(hé)外用(yòng)醫療設備以及實驗室設備等醫療設備技術中有著廣泛的(de)應用(yòng)需求。
圖為人(rén)工電子耳
從設計、生產和(hé)使用(yòng)的(de)角度來看，軟性電路的(de)好處顯而易見，但傳統的(de)硬性電路闆在耐用(yòng)和(hé)經濟性方面仍然具有價值。對於某些用(yòng)例，設計者選擇使用(yòng)軟硬結合技術，該技術以混合形式將這兩種類型的(de)電路結合到一起。軟硬結合電路利用(yòng)這兩大(dà)類電路闆的(de)優良屬性，在特定設計需要時提供更多(duō)的(de)支撐 (硬性)，並在更適用(yòng)的(de)情況下(xià)提供靈活性 (例如圓角或斜角)。
軟硬結合電路主要有兩種結構元件。第一種是 靜態的(de)——也(yě)就是軟性安裝，在這種情況下(xià)，軟性電路隻需要安裝和(hé)組裝電路本身。第二種結構應用(yòng)稱為 動態曲繞應用(yòng)，這是指軟性電路區域的(de)動態曲繞超出了(le)傳統安裝的(de)範疇。
義肢中的(de)軟硬結合電路
史丹福大(dà)學 (Stanford University) 的(de)工程師們創造了(le)一種能夠探測壓力和(hé)其他(tā)感覺的(de)皮膚仿製品。研究人(rén)員希望這種「塑膠皮膚」最終可(kě)以用(yòng)於義肢，使用(yòng)戶能夠區分(fēn)不同的(de)質地、壓力程度以及溫度。其表面區域使用(yòng)了(le)一種混合系統，上層可(kě)以感知（或感覺），而下(xià)層則裝有電路，可(kě)傳輸電信號，並將電信號轉換成模仿生物(wù)反應的(de)刺激因素。雖然該項目還處於實驗階段，但研究人(rén)員希望將這一概念驗證變成現實的(de)功能，最終作為一種人(rén)造皮膚，用(yòng)於義肢和(hé)因嚴重燒傷或受傷而需要皮膚移植的(de)人(rén)。
圖為義肢
植入式醫療設備中的(de)軟硬結合電路
更先進的(de)醫療設備，如人(rén)工電子耳 (cochlear implant) 或視網膜植入物(wù)，需要在靈活的(de)形狀中包含強大(dà)的(de)處理(lǐ)能力。韓國科學技術院的(de)研究人(rén)員已經找到一種新的(de)方法，可(kě)以將強大(dà)的(de)矽電路放置在軟性材料上，然後將它們包裹在持久耐用(yòng)的(de)聚合物(wù)中，這些聚合物(wù)與義肢的(de)生理(lǐ)環境具有生物(wù)相容性 (biocompatibility)。
人(rén)工電子耳、視網膜植入物(wù)、心律調節器等植入式設備對可(kě)靠性和(hé)生物(wù)相容性的(de)要求很高(gāo)，對於此類設備，混合電路可(kě)以發揮其輕薄小巧的(de)優勢，同時兼具硬性電路闆結構的(de)耐用(yòng)性和(hé)持久性以及強大(dà)的(de)運算(suàn)能力。
手術器械和(hé)患者監測設備中的(de)軟硬結合電路
除了(le)在燒傷剪或電子鋸等手術器械中使用(yòng)軟硬結合電路，軟硬結合技術還被用(yòng)於能監測患者情況的(de)可(kě)穿戴技術。這些產品包括監測血壓、心率、脈搏和(hé)其他(tā)生命體徵的(de)設備。軟硬結合電路還可(kě)以在其他(tā)外用(yòng)醫療設備中提供處理(lǐ)方案，如胰島素泵、可(kě)擕式除顫器、睡(shuì)眠呼吸暫停患者用(yòng)的(de) CPAP 機。在一個結構中結合使用(yòng)硬性和(hé)軟性元件可(kě)使設備的(de)電路更緊密，同時仍能保持其耐久性。此外，軟硬結合技術的(de)結構使數位電路和(hé)類比電路得(de)以分(fēn)離。
圖為可(kě)擕式除顫器
結論
軟硬結合電路將這兩種電路闆的(de)優勢互補合二為一，在未來的(de)產品開發中擁有巨大(dà)的(de)應用(yòng)潛力。軟硬結合電路的(de)優點包括可(kě)靠的(de)連接、更少的(de)零件和(hé)靈活的(de)設計，是未來創新的(de)理(lǐ)想選擇。
那麼，如何高(gāo)效完成軟硬結合闆的(de) PCB 設計呢(ne)？
Allegro PCB 軟硬闆疊構設置、軟硬闆區域設定、錯層檢查等功能應用(yòng)，可(kě)以助你一臂之力快(kuài)速實現！
欲進一步了(le)解更多(duō) Allegro 軟硬版設計應用(yòng)，亦歡迎聯繫 Cadence 台灣授權代理(lǐ)商 - 映陽科技團隊。
譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
長按識別 QRcode，關注「Cadence 楷登 PCB 及封裝資源中心」
歡迎關注 Graser 社群，即時掌握最新技術應用(yòng)資訊
