「軟硬結合」是一種使用軟性 PCB（通常也會配合使用一些常規的硬性 PCB）進行小形狀參數電子設計的方式。但是這需要採取其他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例子。
在各種小型電子設備（從耳機到智慧手機、平板電腦和筆記型電腦）中，包含的是由硬性和軟性基板層壓在一起的軟硬結合 PCB。業內普遍認為，這種電路可靠、通用並且節省空間。隨著各類應用的尺寸在不斷縮小，這種用於電子電路的軟性基板越來越受歡迎，尤其是在消費電子產品中。由於軟硬結合電路可以彎曲，設計人員就可以在可用的空間內放置更多的電路，甚至能夠以 3D 形式將電路板層堆疊在硬性面上。多個堆疊區域有助於降低成本。
傳統上，設計人員會將電路的軟性部分整合在一起，形成從一個硬性電路板到另一個硬性電路板的連接器。但是，近年來，軟性技術已經相當成熟。現在，由於對面積的要求越來越嚴格，設計人員開始將零件放置在軟性電路區域上，就像使用硬性基板那樣使用軟性電路區域。旨在解決軟硬結合設計的 PCB 設計技術已經存在了一段時間。然而，將硬性區域和軟性區域全部供零件使用會帶來新的製造挑戰，需要採用更複雜的 PCB 設計技術。
軟硬結合 PCB 由不同層數和材料的區域組成，這使得分析變得更加複雜。補強板 (Stiffeners) 使這類 PCB 具有硬性，並且被放置在零件的附近或相反的一側，或連接器區域附近。它們通常由金屬（例如不銹鋼或鋁）構成，並且添加了介電材料（例如聚醯亞胺）。設計的軟性部分通常由具有彎曲區域的介電材料組成。彎曲區域必須限制零件和過孔的擺放方式；否則，這些元素會導致應力和破裂。佈線必須與彎曲線垂直，以最大程度減少這一位置的材料應力。穿過彎曲區域的相鄰層佈線應該偏移，以防止出現所謂的 I-BEAM 效應。以這種方式佈設的走線可以為軟性區域增加剛度。還有一個過渡區域，即硬性區域和軟性區域之間的交叉部分，可能需要將材料重疊，並且還需要為孔和導電材料設置特殊間距。可以將過渡區域視為應力釋放區域。舉一個簡單的例子，設計可能具有連接到兩層軟性區域的四層硬性區域，軟性區域在四層硬性區域處結束。現在更複雜的配置已經變得司空見慣，並且有很多可能性。
下圖顯示了一個訊號範例，該訊號從 PCB 穿過過渡區域到達設計的軟性部分。
為了滿足客戶的要求，製造組裝工藝不斷創新，增加了軟性和軟硬結合設計上的導電層和非導電層的數量。軟硬結合 PCB 設計所需的不同類型的材料和相關規則也有所增加。因此，設計人員必須進行更多的手動檢查，才能從該技術的優勢中受益，並確保自身設計的製造過程符合自己的意圖。為了確保自動建構校正設計，設計人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更正相比，在完成設計後更正錯誤更為耗時。
Allegro 可以執行層間檢查，以便設計人員可以同時進行機構和電子設計。特別是以下幾點：
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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 / 線到補強板、器件、引腳和通孔 |
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間隙，例如彎曲線到零件、過孔到彎曲線，以及補強板到彎曲區域等區域中的邊到邊間距 |
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內部區域，例如，金膜到覆蓋層、引腳到覆蓋層，以及補強板粘合層到補強板 |
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當兩個幾何圖形至少重疊一個或多個時，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相互作用方面，軟硬結合設計具有額外的複雜性
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請勿在彎曲區域放置過孔，以免在長期作用下造成基板破裂 |
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請勿將焊盤擺放在彎曲區域附近，因為焊盤最終可能會脫落 |
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避免使用補強板使彎曲區域重疊，否則可能會剝落或限制整個彎曲區域 |
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避免將補強板放置在過孔或引腳附近，以免短路 |
軟性和硬性區域的佈線通常歸結為一個詞：圓弧 (arcs)。駐留在軟性區域中的所有幾何圖形的性質（無論是電路板輪廓，淚滴 (teardrop) 還是佈線）都涉及弧和錐形過渡。CAD 工具需要支援群組佈線功能，以便在軟性電路板上承載匯流排，同時鎖定電路板的輪廓。線寬過渡應為錐形，並且所有引腳 / 過孔結都應為淚滴狀，以減少焊點處的應力。多年來，得益於 CAD 工具的進步，執行編輯命令時推入和收起走線的能力有所提高。但是，在大多數情況下，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，不應要求設計人員先刪除佈線，然後再進行組重新佈線。
Cadence 的 Allegro® PCB 設計產品組合可自動執行軟硬結合 PCB 中的層間設計同步檢查，從而提供本節中討論的功能。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，因此多個 PCB 設計工程師可以使用同一個 PCB 設計資料庫。
由於涉及的複雜性，設計公司和製造商需要針對具有阻抗控制或軟性 / 軟硬設計的設計堆疊達成共識。傳統上，設計公司及其製造合作夥伴會使用試算表、演示文稿和其他此類工具來傳達設計意圖。這些方法既費時又容易出錯。為了避免此類問題並節省時間，先進的 PCB 設計工程師現在使用 IPC-2581 以電子方式交換堆疊資料。IPC-2581 是一種開放、智慧、中性的設計資料交換格式，在全球範圍內受到超過 85 家 PCB 設計和供應鏈公司的支持。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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