挠性及刚挠结合PCB设计师面临着很多潜在的风险，这些风险会导致成本甚高的设计失效，影响项目的正常进展。顾名思义，挠性和刚挠结合设计涉及挠性板和刚性板技术，构成了多层挠性电路基板，再连接到内部或外部的一个或多个刚性板。这种组合为PCB设计师提供了灵活性，可实现各种有特殊外形要求的设计。刚挠结合使PCB设计团队能够在更小的空间内，更经济地实现更多的功能，同时符合多数应用的机械稳定性要求。

当产品需要小型化、轻量化及可弯折时，就会采用刚挠结合技术。采用挠性及刚挠结合电路板的终端产品范围很广，例如：智能手机、现代电视、数码相机及平板电脑等等。随着挠性及刚挠结合电路板变得越来越复杂，先进的设计工具必须能够了解挠性及刚挠结合电路板的特殊设计结构和设计规则。

图1：多层挠性电路基板构成的刚挠结合设计的3D视图，多层挠性电路基板再连接到内部或外部的一块或多块刚性板

下面列出了采用刚挠结合技术的主要优点及设计团队为何需要采用这项技术。

●去除传统系统设计中“单独设计—再组装”方法中涉及到的物理连接器，可降低成本，增加可靠性；

●去除导体截面积变化（去除物理连接器及其焊接连接），可改善信号完整性；

●由于可以在3维空间内放置部件、布线，减少了物理空间要求；

●提高了电机功能性，包括动态弯曲、耐震动和冲击、耐热、减轻重量。

除了普通PCB设计中常见的挑战外，挠性和刚挠结合PCB设计师还面临着很多特有的挑战，如果不进行适当的管控，这些挑战将导致设计失效、设计返工及长期可靠性问题。这些挑战包括：

多种板外形，每一种外形都有分离的层堆叠，要求在设计过程中根据机械及电气要求适当的构建。

挠性和刚挠结合PCB设计的特殊层堆叠结构千变万化，要求设计师对他们进行有效的管控，以确保设计要求传递准确，以便按照设计要求正确地生产。

折叠组件的弯折和3D构造有其自己的一套要求，以使设计可靠性最大化，包括由于机械应力，需要顺着弯曲板方向布线，才不会造成可靠性问题。

3D刚性 –挠性设计规则检查（DRC），了解具体的刚挠结合设计规则，包括鉴别潜在设计问题及空间优化验证。

多层堆叠板的信号完整性及电源完整性（SI和PI）要求分析工具能够识别挠性层和局部堆叠。

将设计意图准确发送给制造商非常重要，这样才可能保证挠性电路的生产，所有关于材料、叠层、弯曲要求、补强板、禁止布线区域等的反馈，对于高可靠性都非常关键。

将设计发送给制造商，要求他们必须满足结构和要求，这样才能收到合格的电路板。

通常，当设计师的PCB CAD工具不能理解设计师的意图时，设计师倾向于利用他们的经验解决这些问题，或是绕过这些问题。很多高阶复杂设计是采用这种方法生成的，成功的设计完全取决于设计师的技能和经验。任何关键项都不能忽视，避免人为错误，尤其是设计截止期限要求很严苛时。

由于设计变得越来越复杂，设计时间越来越短，但要求却越来越多，设计师被压得喘不过气。了解挠性及刚挠结合的具体要求，指导设计师做出正确的设计，并提供设计支持，对于设计成功非常重要。设计师不断应对刚挠结合的技术挑战，如果设计团队采用的电子CAD工具太复杂并且不能够确保工艺符合性，会进一步加剧这种状况。

目前，关于术语、要求、工艺及最佳方法的培训对于减缓挠性及刚挠结合设计挑战都很关键。对于需要应对刚挠结合设计的PCB设计师，下面列出了成功设计的指南及最佳方法：

●确认布线宽度及布线间距都尽可能大；

●布线时应采用圆拐角，避免使用90°拐角，设计师应该确保圆拐角是真正的弧线。分段弧线将会由于应力开裂。多数情况下，布线轮廓应该模仿挠性板外形轮廓。如果ECAD工具能够根据电路板外形轮廓自动布线，将会节省设计师的大量时间；

●如果设计要求在多层布线，确认相邻导体的布线是错开的；

●电气要求允许交叉开口电源/接地平面。使用交叉开口平面作为返回路径对任何导体的阻抗都有明显的影响；

●如果挠性电路的任何部分要求作为挠性连接器、插头或插座，则需采用补强板。

对于挠性电路的弯折区域，有其一套最佳方法和指南，设计师可以考虑采用，以便最大化地提高可靠性。

▵决不要改变该区域的布线宽度；

▵确保均匀布线；

▵使布线垂直于弯曲方向，因为缺乏对称性会增加应力积累的机会；

▵不允许有导通孔；

▵网格状电源/接地面应该与该区域平行。最好是交叉开口电源/接地面，但交叉开口图形应该与弯曲线呈45°。（在创建平面填充时）使用可以计算交叉开口与弯曲线角度的ECAD工具可节省时间，特别是对于具有异形角度弯曲线的设计；

▵弯折半径很可能是与弯折区域有关的最大挑战，因此要求与制造商密切合作。弯折半径要求会随具体应用而变化。挠性电路可以是静态的（只在组装期间弯折一次），也可以是动态的（在产品寿命期间弯折无数次）；

▵静态挠性电路的弯折半径比动态挠性电路的弯折半径要求更严苛。对于避免出现压缩（内弯曲区域）或张力可靠性问题，弯折半径起着至关重要的作用。

图2：刚挠结合弯折区域DRC有助于确保工艺符合性

虽然这些指南和最佳方法并不全面，但对于刚进入挠性及刚挠结合设计领域的新设计师而言，非常有帮助。这些方法可以帮助PCB设计师更好地理解挠性及刚挠结合技术的特性。PCB设计师还应该考虑挠性技术的几个方面，如：阻抗控制、孔与界面的距离（挠性界面与刚性界面的距离）、结构部分、层压板与粘接材料、表面涂层及覆盖层设计。本文未讨论这些内容，但也应该进行进一步的研究，以应对未来的需求。

图3：当今挠性电路先进设计工具的复杂性不断增加，如Mentor的Xpedition，设计师可帮助提高产量，减少开发成本，并确保实现设计意图

相较于使用传统的“单独设计后组装”方法来设计新一代刚挠结合产品，产品开发团队应该采用更先进的ECAD设计工具。今天强大的电子设计工具，如Mentor的Xpedition和 PADS Professional流程，很容易设置并实施叠层和板轮廓变化，以此提高生产力。通过支持真正的3D设计和验证，而不只是3维视图，该ECAD工具可以帮助用户生成稳定且清晰的制造外观图。为了确保试产成功，可完成刚挠结合具体结构验证，即对影响信号完整性/电源完整性/热完整性及可制造性的结构进行验证。这将会提高生产力，减少开发成本，确保实现设计意图。