通(tōng)常我們考慮多(duō)層電路闆 PCB 設計時，往往會想到伺服器環境中的(de)電路闆機架或遊戲平台組合。但是如果我們的(de)典型硬性電路闆並不適合多(duō)層電路闆使用(yòng)的(de)實體機殼怎麼辦？我們會願意付額外的(de)價格來使用(yòng)軟性電路闆嗎？如果我們可(kě)以將這兩者的(de)優點兼而有之呢(ne)？
本文中，我們將介紹軟硬結合闆的(de)優點、性質以及如何更好地滿足多(duō)層電路闆的(de) PCB 設計需求。
什(shén)麼是軟硬闆結合?
在標準多(duō)層電路闆 PCB 設計中，我們採用(yòng)電路闆概念，將不同功能電路劃分(fēn)到較小的(de)電路闆上，並採用(yòng)各種互連線路將系統放進一個外殼內。
這種標準方法的(de)問題在於無法保障互連線路的(de)可(kě)靠性，（尤其是考慮電磁幹擾/電磁相容性問題之後）。滿足我們尺寸要求的(de)、具有良好導電性的(de)標準插卡邊緣連接器並不總是存在；替代的(de)最佳選擇則是電纜，但其實電纜並不實用(yòng)，它們不太能夠滿足機殼的(de)空間要求。
如果某個多(duō)層電路闆設計要求我們在一個緊密的(de)外殼內互連幾個硬性電路闆，並使其具有高(gāo)層數和(hé)高(gāo)速連接要求，那麼軟硬闆結合的(de)組合便是最佳解決方案。
什(shén)麼是軟硬闆結合？簡單地說，就是將兩塊或兩塊以上硬性電路闆透過軟性部分(fēn)進行電路連接。
單個軟性層通(tōng)常由以下(xià)材料組成：
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軟性聚醯亞胺核心 |
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導電銅層 |
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粘合劑 |
導電銅層通(tōng)過粘合劑夾在兩側軟性聚醯亞胺之間。聚醯亞胺層和(hé)粘合劑層通(tōng)常視為一個單元（稱為覆蓋層），它可(kě)以透過熱和(hé)壓力在銅層上進行層壓。在任何規定設計中都可(kě)以有多(duō)個軟性層。
硬性部分(fēn)透過標準 PCB 材料硬性層添加到軟性層上:
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用(yòng)樹脂注入玻璃纖維的(de)預浸材料，在加熱時會流動並粘結 |
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非導電玻璃纖維基層（通(tōng)常為 FR-4） |
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傳統綠色阻焊層 |
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絲網印刷標記和(hé)識別資訊 |
軟性聚醯亞胺層和(hé)導電銅層在整個電路闆中通(tōng)常是連續的(de)（包括硬性層和(hé)軟性層）。但是有些設計限制了(le)軟性聚醯亞胺的(de)用(yòng)量，用(yòng)預浸材料填充了(le)硬性層部分(fēn)。
就設計而言，軟硬結合闆被視為一塊可(kě)以折疊的(de)電路闆。這可(kě)減少系統中所需互連線路總數，並可(kě)避免諸如將扁平帶狀電纜焊接到硬性電路闆之類的(de)人(rén)工步驟。
常見軟硬結合闆配置
現在來介紹一些軟硬闆結合的(de)常見配置。
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標準配置： |
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在疊層中心上具有軟性層的(de)對稱結構。它通(tōng)常採用(yòng)類似於標準多(duō)層 PCB 設計的(de)均勻層計數。 |
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奇數層計數配置： |
雖然在傳統 PCB 設計中不常見，但奇數層計數能夠在軟性層兩側提供電磁幹擾遮罩功能，從而滿足條線阻抗控制和(hé)電磁相容性要求。 |
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非對稱配置： |
如果軟性層不在疊層中心則視為非對稱配置。有時阻抗和(hé)介電厚度的(de)要求變化(huà)很大(dà)，從而造成「頂部沉重」的(de)設計。其它時候則可(kě)透過非對稱結構減少盲孔縱橫比。由於這樣容易使設計件發生變形和(hé)扭曲，因此可(kě)能需要壓緊夾具。 |
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盲孔和(hé)埋孔： |
軟硬結合闆的(de)電路支援盲孔，盲孔將 PCB 外層連接到一個或多(duō)個內層而不穿過整個電路闆；而埋孔則連接一個或多(duō)個內層而不經過外層。在處理(lǐ)軟性層時，複雜的(de)過孔結構往往要求非對稱結構。 |
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遮罩式軟性層： |
層壓在軟性層上的(de)特殊遮罩膜（例如 Tatsuta 和(hé) APlus）。帶有導電粘合劑的(de)特殊覆蓋物(wù)開口使遮罩膜與地面接觸。這些薄膜可(kě)以在不顯著增加厚度的(de)情況下(xià)遮罩軟性區域。 |
軟硬闆結合有許多(duō)不同的(de)配置可(kě)能。硬闆和(hé)軟闆部分(fēn)之間的(de)層數不需要匹配，從而讓我們可(kě)以實現完全自訂以使 PCB 設計適合密封外殼；隻需確保設計遵循 IPC-2223C 中規定的(de)品質標準。
結論
軟硬闆結合可(kě)以幫助我們滿足複雜的(de)幾何或電磁幹擾要求，使我們可(kě)以在必要時採用(yòng)軟性電路或堅固可(kě)靠的(de)硬性電路闆，盡可(kě)能降低製造和(hé)裝配成本。
由於硬闆設計通(tōng)常處理(lǐ)複雜的(de) 3D 需求，因此擁有強大(dà)的(de)、支持整體設計方法以彌合機電領域之間差距的(de) PCB 設計軟體是十分(fēn)必要的(de)。不妨來瞭解下(xià) Cadence 的(de) PCB 設計和(hé)分(fēn)析工具。
延伸閱讀
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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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