By Cadence
什麼是軟硬結合電路？
如今的技術創新需要一種不同類型的電路。
傳統的硬性電路板具有簡單的製造設計和易於切割的邊角，在規模化生產時成本較低，因此備受青睞。然而，如今的設計技術往往需要更靈活的電路，以適應不同的形狀參數。更小、更不顯眼的設備需要更緊密的處理方案，因此，第一代電路板不符合要求。
軟性電路具有適應各種形狀的特性，能夠彎曲、折疊和扭曲。因此，軟性電路也可以做得更小，從而應用於更顯眼、更重的硬性電路板不可用的情況。此外，軟性電路可以減少高達 75% 的佈線需求，還可以減少 70% 的電氣連接成本。考慮到重量和成本的總體降低以及柔韌性，軟性電路在義肢、植入式和外用醫療設備以及實驗室設備等醫療設備技術中有著廣泛的應用需求。
圖為人工電子耳
從設計、生產和使用的角度來看，軟性電路的好處顯而易見，但傳統的硬性電路板在耐用和經濟性方面仍然具有價值。對於某些用例，設計者選擇使用軟硬結合技術，該技術以混合形式將這兩種類型的電路結合到一起。軟硬結合電路利用這兩大類電路板的優良屬性，在特定設計需要時提供更多的支撐 (硬性)，並在更適用的情況下提供靈活性 (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——也就是軟性安裝，在這種情況下，軟性電路只需要安裝和組裝電路本身。第二種結構應用稱為 動態曲繞應用，這是指軟性電路區域的動態曲繞超出了傳統安裝的範疇。
義肢中的軟硬結合電路
史丹福大學 (Stanford University) 的工程師們創造了一種能夠探測壓力和其他感覺的皮膚仿製品。研究人員希望這種「塑膠皮膚」最終可以用於義肢，使用戶能夠區分不同的質地、壓力程度以及溫度。其表面區域使用了一種混合系統，上層可以感知（或感覺），而下層則裝有電路，可傳輸電信號，並將電信號轉換成模仿生物反應的刺激因素。雖然該項目還處於實驗階段，但研究人員希望將這一概念驗證變成現實的功能，最終作為一種人造皮膚，用於義肢和因嚴重燒傷或受傷而需要皮膚移植的人。
圖為義肢
植入式醫療設備中的軟硬結合電路
更先進的醫療設備，如人工電子耳 (cochlear implant) 或視網膜植入物，需要在靈活的形狀中包含強大的處理能力。韓國科學技術院的研究人員已經找到一種新的方法，可以將強大的矽電路放置在軟性材料上，然後將它們包裹在持久耐用的聚合物中，這些聚合物與義肢的生理環境具有生物相容性 (biocompatibility)。
人工電子耳、視網膜植入物、心律調節器等植入式設備對可靠性和生物相容性的要求很高，對於此類設備，混合電路可以發揮其輕薄小巧的優勢，同時兼具硬性電路板結構的耐用性和持久性以及強大的運算能力。
手術器械和患者監測設備中的軟硬結合電路
除了在燒傷剪或電子鋸等手術器械中使用軟硬結合電路，軟硬結合技術還被用於能監測患者情況的可穿戴技術。這些產品包括監測血壓、心率、脈搏和其他生命體徵的設備。軟硬結合電路還可以在其他外用醫療設備中提供處理方案，如胰島素泵、可擕式除顫器、睡眠呼吸暫停患者用的 CPAP 機。在一個結構中結合使用硬性和軟性元件可使設備的電路更緊密，同時仍能保持其耐久性。此外，軟硬結合技術的結構使數位電路和類比電路得以分離。
圖為可擕式除顫器
結論
軟硬結合電路將這兩種電路板的優勢互補合二為一，在未來的產品開發中擁有巨大的應用潛力。軟硬結合電路的優點包括可靠的連接、更少的零件和靈活的設計，是未來創新的理想選擇。
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