通常我们考虑多层电路板PCB设计时，往往会想到服务器环境中的电路板机架或游戏平台组合。但是如果我们的典型刚性电路板并不适合多层电路板使用的实体机壳怎么办？我们会愿意付额外的价格来使用柔性电路板吗？如果我们可以将这两者的优点兼而有之呢？

本文中，我们将介绍刚柔组合的优点、性质以及如何更好地满足多层电路板的PCB设计需求。

什么是刚柔结合的PCB?

在标准多层电路板PCB设计中，我们采用电路板概念，将不同功能电路划分到较小的电路板上，并采用各种互连线路将系统放进一个外壳内。

这种标准方法的问题在于无法保障互连线路的可靠性（尤其是考虑电磁干扰/电磁兼容性问题之后）。满足我们尺寸要求的、具有良好导电性的标准插卡边缘连接器并不总是存在；替代的较佳选择则是电缆，但其实电缆并不实用，它们不太能够满足机壳的空间要求。

如果某个多层电路板设计要求我们在一个紧凑的外壳内互连几个刚性电路板，并使其具有高层数和高速连接要求，那么刚柔结合的组合便是较佳解决方案。

什么是刚柔结合？简单地说，就是将两块或两块以上刚性电路板通过柔性部分进行电路连接。

单个柔性层通常由以下材料组成：

◆ 柔性聚酰亚胺核心；

◆ 导电铜层；

◆ 粘合剂

刚性部分通过标准PCB材料刚性层添加到柔性层上:

◆ 用树脂注入玻璃纤维的预浸材料，在加热时会流动并粘结；

◆ 非导电玻璃纤维基层（通常为FR-4）；

◆ 传统绿色阻焊层；

◆ 丝网印刷标记和识别信息

柔性聚酰亚胺层和导电铜层在整个电路板中通常是连续的（包括刚性层和柔性层）。但是有些设计限制了柔性聚酰亚胺的用量，用预浸材料填充了刚性层部分。

就设计而言，刚柔结合被视为一块可以折叠的电路板。这可减少系统中所需互连线路总数，并可避免诸如将扁平带状电缆焊接到刚性电路板之类的人工步骤。

图片来源：Cadence Allegro设计工具

常见刚柔结合配置

标准配置：在叠层中心上具有柔性层的对称结构。它通常采用类似于标准多层PCB设计的均匀层计数。

奇数层计数配置：虽然在传统PCB设计中不常见，但奇数层计数能够在柔性层两侧提供电磁干扰屏蔽功能，从而满足条线阻抗控制和电磁兼容性要求。

非对称配置：如果柔性层不在叠层中心则视为非对称配置。有时阻抗和介电厚度的要求变化很大，从而造成“顶部沉重”的设计。其它时候则可通过非对称结构减少盲孔纵横比。由于这样容易使设计件发生变形和扭曲，因此可能需要压紧夹具。

盲孔和埋孔：刚柔结合的电路支持盲孔，盲孔将PCB外层连接到一个或多个内层而不穿过整个电路板；而埋孔则连接一个或多个内层而不经过外层。在处理柔性层时，复杂的过孔结构往往要求非对称结构。

屏蔽式柔性层：层压在柔性层上的特殊屏蔽膜（例如Tatsuta和APlus）。带有导电粘合剂的特殊覆盖物开口使屏蔽膜与地面接触。这些薄膜可以在不显著增加厚度的情况下屏蔽柔性区域。

刚柔结合有许多不同的配置可能。刚性和柔性部分之间的层数不需要匹配，从而让我们可以实现完全自定义以使PCB设计适合密封外壳；只需确保设计遵循IPC 2223C中规定的质量标准。

总结

刚柔结合可以帮助我们满足复杂的几何或电磁干扰要求，使我们可以在必要时采用柔性电路或坚固可靠的刚性电路板，尽可能降低制造和装配成本。

由于刚性设计通常处理复杂的三维需求，因此拥有强大的、支持整体设计方法以弥合机电领域之间差距的PCB设计软件是十分必要的。

GIF来源：Cadence Allegro设计工具