「軟硬結合」是一種使用(yòng)軟性 PCB（通(tōng)常也(yě)會配合使用(yòng)一些常規的(de)硬性 PCB）進行小形狀參數電子設計的(de)方式。但是這需要採取其他(tā)設計方法來確保自動建構校正設計。智慧手錶、手機或耳機就是很好的(de)例子。
在各種小型電子設備（從耳機到智慧手機、平闆電腦和(hé)筆記型電腦）中，包含的(de)是由硬性和(hé)軟性基闆層壓在一起的(de)軟硬結合 PCB。業內普遍認為，這種電路可(kě)靠、通(tōng)用(yòng)並且節省空間。隨著各類應用(yòng)的(de)尺寸在不斷縮小，這種用(yòng)於電子電路的(de)軟性基闆越來越受歡迎，尤其是在消費電子產品中。由於軟硬結合電路可(kě)以彎曲，設計人(rén)員就可(kě)以在可(kě)用(yòng)的(de)空間內放置更多(duō)的(de)電路，甚至能夠以 3D 形式將電路闆層堆疊在硬性面上。多(duō)個堆疊區域有助於降低成本。
傳統上，設計人(rén)員會將電路的(de)軟性部分(fēn)整合在一起，形成從一個硬性電路闆到另一個硬性電路闆的(de)連接器。但是，近年來，軟性技術已經相當成熟。現在，由於對面積的(de)要求越來越嚴格，設計人(rén)員開始將零件放置在軟性電路區域上，就像使用(yòng)硬性基闆那樣使用(yòng)軟性電路區域。旨在解決軟硬結合設計的(de) PCB 設計技術已經存在了(le)一段時間。然而，將硬性區域和(hé)軟性區域全部供零件使用(yòng)會帶來新的(de)製造挑戰，需要採用(yòng)更複雜的(de) PCB 設計技術。
軟硬結合 PCB 由不同層數和(hé)材料的(de)區域組成，這使得(de)分(fēn)析變得(de)更加複雜。補強闆 (Stiffeners) 使這類 PCB 具有硬性，並且被放置在零件的(de)附近或相反的(de)一側，或連接器區域附近。它們通(tōng)常由金屬（例如不銹鋼或鋁）構成，並且添加了(le)介電材料（例如聚醯亞胺）。設計的(de)軟性部分(fēn)通(tōng)常由具有彎曲區域的(de)介電材料組成。彎曲區域必須限制零件和(hé)過孔的(de)擺放方式；否則，這些元素會導緻應力和(hé)破裂。佈線必須與彎曲線垂直，以最大(dà)程度減少這一位置的(de)材料應力。穿過彎曲區域的(de)相鄰層佈線應該偏移，以防止出現所謂的(de) I-BEAM 效應。以這種方式佈設的(de)走線可(kě)以為軟性區域增加剛度。還有一個過渡區域，即硬性區域和(hé)軟性區域之間的(de)交叉部分(fēn)，可(kě)能需要將材料重疊，並且還需要為孔和(hé)導電材料設置特殊間距。可(kě)以將過渡區域視為應力釋放區域。舉一個簡單的(de)例子，設計可(kě)能具有連接到兩層軟性區域的(de)四層硬性區域，軟性區域在四層硬性區域處結束。現在更複雜的(de)配置已經變得(de)司空見慣，並且有很多(duō)可(kě)能性。
下(xià)圖顯示了(le)一個訊號範例，該訊號從 PCB 穿過過渡區域到達設計的(de)軟性部分(fēn)。
為了(le)滿足客戶的(de)要求，製造組裝工藝不斷創新，增加了(le)軟性和(hé)軟硬結合設計上的(de)導電層和(hé)非導電層的(de)數量。軟硬結合 PCB 設計所需的(de)不同類型的(de)材料和(hé)相關規則也(yě)有所增加。因此，設計人(rén)員必須進行更多(duō)的(de)手動檢查，才能從該技術的(de)優勢中受益，並確保自身設計的(de)製造過程符合自己的(de)意圖。為了(le)確保自動建構校正設計，設計人(rén)員需要進行設計同步層間檢查，以便在出現錯誤時立即將它們標記出來。畢竟，在某種程度上，與在出現錯誤時及時發現和(hé)更正相比，在完成設計後更正錯誤更為耗時。
Allegro 可(kě)以執行層間檢查，以便設計人(rén)員可(kě)以同時進行機構和(hé)電子設計。特別是以下(xià)幾點：
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層到層檢查以評估堆疊防焊層 |
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覆蓋層到焊盤 |
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防焊到焊盤 |
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貴金屬層到覆蓋層 |
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彎曲區域 / 線到補強闆、器件、引腳和(hé)通(tōng)孔 |
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間隙，例如彎曲線到零件、過孔到彎曲線，以及補強闆到彎曲區域等區域中的(de)邊到邊間距 |
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內部區域，例如，金膜到覆蓋層、引腳到覆蓋層，以及補強闆粘合層到補強闆 |
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當兩個幾何圖形至少重疊一個或多(duō)個時，例如阻焊層覆蓋層與過渡區域重疊 |
在機構設計方面及其與電子設計的(de)相互作用(yòng)方面，軟硬結合設計具有額外的(de)複雜性
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請勿在彎曲區域放置過孔，以免在長期作用(yòng)下(xià)造成基闆破裂 |
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請勿將焊盤擺放在彎曲區域附近，因為焊盤最終可(kě)能會脫落 |
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避免使用(yòng)補強闆使彎曲區域重疊，否則可(kě)能會剝落或限制整個彎曲區域 |
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避免將補強闆放置在過孔或引腳附近，以免短路 |
軟性和(hé)硬性區域的(de)佈線通(tōng)常歸結為一個詞：圓弧 (arcs)。駐留在軟性區域中的(de)所有幾何圖形的(de)性質（無論是電路闆輪廓，淚滴 (teardrop) 還是佈線）都涉及弧和(hé)錐形過渡。CAD 工具需要支援群組佈線功能，以便在軟性電路闆上承載匯流排，同時鎖定電路闆的(de)輪廓。線寬過渡應為錐形，並且所有引腳 / 過孔結都應為淚滴狀，以減少焊點處的(de)應力。多(duō)年來，得(de)益於 CAD 工具的(de)進步，執行編輯命令時推入和(hé)收起走線的(de)能力有所提高(gāo)。但是，在大(dà)多(duō)數情況下(xià)，圓弧佈線依然充滿挑戰。在 PCB 設計中需要不斷進行更改，甚至每天都會改動一些東西。但是，要向匯流排結構中添加附加信號，不應要求設計人(rén)員先刪除佈線，然後再進行組重新佈線。
Cadence 的(de) Allegro® PCB 設計產品組合可(kě)自動執行軟硬結合 PCB 中的(de)層間設計同步檢查，從而提供本節中討論的(de)功能。該工具允許您對各種非電氣軟性層執行設計規則檢查，有助於節省時間並避免重新設計。該工具還支援即時協同團隊設計，因此多(duō)個 PCB 設計工程師可(kě)以使用(yòng)同一個 PCB 設計資料庫。
由於涉及的(de)複雜性，設計公司和(hé)製造商需要針對具有阻抗控制或軟性 / 軟硬設計的(de)設計堆疊達成共識。傳統上，設計公司及其製造合作夥伴會使用(yòng)試算(suàn)表、演示文稿和(hé)其他(tā)此類工具來傳達設計意圖。這些方法既費時又容易出錯。為了(le)避免此類問題並節省時間，先進的(de) PCB 設計工程師現在使用(yòng) IPC-2581 以電子方式交換堆疊資料。IPC-2581 是一種開放、智慧、中性的(de)設計資料交換格式，在全球範圍內受到超過 85 家 PCB 設計和(hé)供應鏈公司的(de)支持。IPC-2581 版本 B 現在支援雙向交換堆疊資料，從而避免在設計移交週期的(de)後期發現問題。
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原文出處
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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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