剛柔結合板不是普通電路板。是將薄層狀的撓性底層和剛性底層結合，然后層壓成單個組件，這個過程給我們帶來了非凡的挑戰(zhàn)和機遇。當設計師開始設計第一塊剛柔結合印刷電路板 (PCB) 時，他們發(fā)現(xiàn)他們學到的有關印刷電路板設計的大部分知識都存在問題。他們設計的不再是二度空間的平面底層，而是可以彎曲折疊的三維立體的內部連線。我敢說這將是一個性能更強大的PCB。剛柔結合板的設計者用單一元件代替由多個連接器、多條線纜和帶狀電纜連接成復合印刷電路板，性能更強，穩(wěn)定性更高。他們將設計范圍限制在一個組件上，通過像疊紙?zhí)禊Z一樣彎曲和折疊線條來優(yōu)化可用空間。
常用術語
從字面上看，“柔性電路”感覺就像是多線帶狀電纜的替代品。柔性平面基板上方是電路層，電路層相互首尾相連。這種類型的連接經(jīng)常可以在噴墨打印機的打印頭和控制板之間看到。在柔性電路方面，這種連續(xù)的柔性被稱為“動態(tài)撓性”（dynamic flex）。在動態(tài)撓性應用中，柔性電路往往（但不限于）單面板，其目的是達到最好的效果和最強的可靠性。在各個子系統(tǒng)之間的互連中，例如將打印頭連接到控制板，最好使用柔性電路。
在柔性電路的生命周期中，必須以最小的撓度彎曲、折疊和組裝，這被稱為“flex-to-install”。根據(jù)應用的需要，有多種類型的靈活安裝結構，從單層到多層。生命周期中有限的撓度有利于限制導體上的應力，也有利于制作更多的層數(shù)。
在柔性安裝過程中，如果需要單面模塊安裝，處理的策略是將剛性材料定位并層壓到柔性電路中以加固特定區(qū)域。這種柔性電路設計被稱為“剛性柔性”（rigidized flex）。剛性材料（通常為 FR4）不含導體，主要用于加強元件的底座或連接區(qū)域。剛柔板具有柔性電路和剛性材料的優(yōu)點，但成本相對較高；剛柔結合板可作為剛柔結合板的替代品。剛性材料不需要蝕刻或電鍍，只需要根據(jù)電路鉆孔和添加，可以減少印刷電路板的加工時間。
在柔性安裝過程中，如果需要雙面模塊安裝，或者需要超薄印刷電路板，那么選擇軟硬結合板可能是唯一可行的解決方案。剛柔結合板既有剛性層又有柔性層，是一種多層印刷電路板。典型的（四層）剛柔結合印刷電路板有一個聚酰亞胺核，其兩面都覆蓋有銅箔。外剛性層由單面 FR4 組成，它們被層壓入撓性核的兩面，組裝多層PCB。剛柔板應用廣泛，但由于多種材料和多道生產工序的混合使用，剛柔板的加工時間較長，生產成本較高。在制作多層剛柔結合板時，柔性層的加工工藝與外 FR4 層的加工工藝完全不同。由不同材料制成的層必須通過層壓聚集在一起，然后鉆孔和電鍍。因此，制作典型的四層剛柔印制電路板的時間可能比制作標準的四層剛性印制電路板的時間長 5 到 7 倍。圖 1 顯示了典型的剛柔結合層壓結構。

剛柔結合板的應用
剛柔結合板經(jīng)常出現(xiàn)在消費電子產品中，例如數(shù)碼相機、便攜式攝像機和 MP3 播放器。也可用于高端機載武器導航系統(tǒng)。根據(jù)研究，剛撓結合板最常用于制造軍用飛機和醫(yī)療設備。剛柔結合板為軍用飛機的設計帶來了極大的好處，因為它提高了連接可靠性，同時還減輕了重量。當然，整體更小的尺寸帶來的好處也不容忽視。植入式醫(yī)療器械，如心臟起搏器和人工耳蝸，也得益于剛柔結合板在狹小空間內的彎曲和折疊能力，大大提高了可靠性。你不妨想象一下，如果起搏器因為連接電池的電線脫落而無法工作，會是什么樣子。使用剛撓結合板，電池可以直接連接到電路層，可以安裝在組件的任何位置。
剛柔結合板的應用實例 剛柔結合板應用領域的設計師選擇剛柔結合板作為首選，因為這是實現(xiàn)產品目標的必經(jīng)之路。他們可能會使用剛性設計作為原型來測試他們的設計理念，然后使用剛柔結合板來創(chuàng)造新產品。
紅外系統(tǒng)將安裝在微型飛行器或無人機上。該系統(tǒng)需要覆蓋5立方英寸手持數(shù)碼相機的監(jiān)控范圍，有效載荷不超過3盎司。即在保持原有功能和可靠性水平的同時，減少了50%的空間，減輕了95%的重量。
最大的挑戰(zhàn)之一是如何將總重量從 3 磅減少到 3 盎司以下。唯一的解決方案是移除由多個連接器連接的剛性 PCB 組件，并切換到剛柔結合板。我在設計過程的早期遇到了杰夫。雖然這是他第一次使用剛柔結合板，但他每一步都做得很好。在生產過程中，他將PCB設計項目外包給了一位經(jīng)驗豐富的剛柔結合板應用設計師，并在一大早讓PCB制造商參與進來。
雖然剛柔結合板的成本比傳統(tǒng)剛柔板貴，但它為這個項目提供了一個理想的解決方案。我們使用的是柔性基板的互連，而不是多個PCB的連接。這是減少空間和重量的關鍵，這正是我們所需要的。
由于剛柔結合板具有可彎曲、可折疊的特點，可用于制作定制電路，最大限度地利用室內可用空間。 Jeff 用這個來減少整個系統(tǒng)占用的空間。由于此設計不會量產，因此雖然生產成本較高，但相比之下，收入仍然高于成本。
設計注意事項
在設計剛柔結合板時，必須考慮制造工藝的特點和所用材料的多樣性。設計人員不能簡單地創(chuàng)建用于四層剛性 PCB 的典型電路類型，然后希望獲得與剛柔板相同的效果。因為聚酰亞胺的尺寸穩(wěn)定性比 普通FR4 差3倍以上。一旦蝕刻掉銅，柔性材料將顯著收縮。大多數(shù)制造商了解材料的這一特性并準確估計這種情況，因此當PCB進入加工過程（鉆孔和在線添加）時，他們試圖使電路板接近尺寸公差。如果設計者不考慮可能的制造問題，很可能在最后一刻意識到必須更新設計以適應制造商的特殊加工工藝。

為達到最理想的效果，需要考慮盡可能擴大柔性層上電鍍過孔的最小環(huán)孔，并確保所有線對焊盤和線對跡節(jié)點添加淚滴。如果要使用柔性內層連接剛性電路的各個區(qū)域，在制造過程中必須仔細考慮如何支撐板的浮動剛性區(qū)域，因為剛性層的區(qū)域會被移除以暴露下面的柔性層。但是，去除太多剛性材料可能會使電路板變得脆弱。圖 2是多層剛柔結合板，在剛性層上有一個“窗口”。

我們通常對柔性層進行沖壓，因為沖壓更適合薄的聚酰亞胺。也可以去除柔性層上的區(qū)域，從而減少與最終布線中的布線點的接觸（參考圖 3)。在設計工具中，必須考慮這些“無層”區(qū)域。此外，設計中可能不需要放置布線和/或無元件區(qū)域，以防止某些元件或線路懸掛在剛性區(qū)域的邊緣。

設計建議 因為柔性電路可以彎曲和折疊，避免產生不良電路，因為不良電路會增加導體斷裂的可能性。以下是降低彎曲區(qū)域導體壓力的一些建議：
1. 通過彎曲區(qū)域垂直于彎曲軸布線
2. 保持線路倒角、寬度變化和過孔路徑在折彎區(qū)域之外
3.用網(wǎng)格狀銅代替實心銅
4. 交叉相鄰層的并排布線，“I-Beaming”（參考圖4）

關于FPC板的設計有很多類似的建議，這里就不一 一列舉了。