為什么選擇軟硬結合設計技術(shù)

　　這是一個(gè)日新月異的時(shí)代。除了創(chuàng )造力和設計能力外，當今的設計人員還面臨著(zhù)諸多限制，他們需要面對越來(lái)越多、日益復雜的設計——一系列通過(guò)IO連接的外圍設備。而且，如今的設計越來(lái)越追求產(chǎn)品的小型化、低成本和高速度，這些需求尤其體現在移動(dòng)設備市場(chǎng)。近年來(lái)，大量高性能、多功能設備層出不窮，市場(chǎng)發(fā)展尤為迅猛，令精明的消費者目不暇接。將這些產(chǎn)品推向電子設計市場(chǎng)需要緊密的設計流程，這通常會(huì )涉及到高密度的電子電路，同時(shí)還要考慮降低制造時(shí)間和成本。

　　幫助設計師和設計團隊迎接這些挑戰的一個(gè)解決方案就是采用軟硬結合設計技術(shù)，即印刷電路板(PCB)的軟硬結合設計。雖然這并不是最新的技術(shù)，多方的綜合因素表明，該項技術(shù)具有普適性，而且能降低成本。從傳統的由電纜連接的剛性PCB，發(fā)展至如今的軟硬結合板技術(shù)，從成本方面考慮，兩塊硬板與軟性電纜相互連接對于短期設計來(lái)說(shuō)是可行的;但是，這需要在每塊板上都安裝連接器，而連接器需要裝配到電路板和電纜——所有這些都會(huì )增加成本。此外，電纜連接的剛性PCB容易發(fā)生電氣虛焊現象，這會(huì )導致故障的發(fā)生。相比之下，軟硬結合電路可以消除這些虛焊點(diǎn)，使它們更加可靠，并提供更高的整體產(chǎn)品質(zhì)量。

　　讓我們仔細查看其總成本，圖1比較了采用傳統電纜連接和3D軟硬結合設計的剛性PCB的仿真制造成本。傳統設計由使用了柔性電纜和連接器的剛性板組成，而軟硬結合設計嵌在軟硬板上，中間有兩層內置軟層，整體結構是一組四層的印刷電路板。兩種設計的制造成本都基于PCB制造商的報價(jià)，包括裝配成本。此外，還需要加上傳統設計因素中兩個(gè)單獨的四層電路板、連接器和電纜的成本。

　　圖1：軟硬結合設計和電纜連接的剛性PCB組裝成本比較。

　　由圖中可以看出，當制造數目多于100套時(shí)，相比傳統設計方案，軟硬結合設計會(huì )更加省時(shí)增效。主要因為，軟硬結合電路不包含任何連接器組件/電纜，不需要連接器裝配。不但如此，它們性能可靠、工藝精良。而這只是冰山一角。

　　有了軟硬結合技術(shù)，設計師在單個(gè)封裝內，無(wú)需用連接器、電線(xiàn)和電纜互連多個(gè)PCB.因為軟硬結合板不需要電纜組裝，這樣就降低了總體組裝消耗以及測試復雜度，這兩者都有助于降低成本。此外，需要購買(mǎi)的組件也少了，這就減少了物料清單，從而降低了供應鏈風(fēng)險及成本。軟硬結合板使產(chǎn)品的維護更加方便，在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中更節省成本。

　　制造、組裝、測試、物流成本，對任何采用軟硬結合設計技術(shù)的項目、設計和成本控制而言都是不容忽視的因素。軟硬結合設計往往需要機械團隊來(lái)協(xié)助柔性設計和最終產(chǎn)品的PCB集成。這一過(guò)程非常耗時(shí)，成本高昂，而且容易出錯。

　　更糟糕的是，PCB設計工具往往忽略了軟硬結合設計的折疊和裝配問(wèn)題。軟硬結合設計要求設計師以3D思維去思考、去工作。柔性部分可以折疊、扭曲、卷起，來(lái)滿(mǎn)足機械設計要求。但傳統的PCB設計工具不支持3D電路板設計或剛性設計部分的彎曲和褶皺仿真，甚至還不支持不同層棧設計部分的定義，包括柔性設計部分。

　　正因為如此，軟硬結合設計師被迫手動(dòng)將3D設計的剛、柔性部分轉換成平面、2D的制作格式。之后，設計師還需要手動(dòng)記錄軟性設計區域，并仔細復查確保沒(méi)有元件或過(guò)孔放置在剛性和柔性之間的區域。這個(gè)過(guò)程還受許多其他規則的牽制，而這些規則中的絕大部分，PCB設計軟件并不支持。

　　一般情況下，與處于競爭弱勢的、使用傳統PCB軟件設計的標準剛性PCB相比，設計軟硬結合PCB需要更多努力。幸運的是，擁有先進(jìn)3D功能的現代設計工具，能夠支持柔性設計部分的彎曲定義和仿真，同時(shí)支持不同設計部分、不同板層堆棧的定義。這些工具在很大程度上消除了處理柔性部分時(shí)對機械CAD工具的依賴(lài)，節省了設計師和設計團隊的時(shí)間和金錢(qián)。

　　通過(guò)使用現代PCB設計工具，開(kāi)發(fā)商和電路板生產(chǎn)商及時(shí)協(xié)調，促進(jìn)了軟硬結合技術(shù)的省時(shí)增效。軟硬結合設計，相比傳統剛性電路板和線(xiàn)纜設計，更需要設計師和制造商之間的緊密合作。生產(chǎn)成功的軟硬結合板需要設計師和制造商共同開(kāi)發(fā)設計規則，包括：設計中的板層數量、物料選取、過(guò)孔尺寸、粘接方式以及尺寸控制。有了合適的設計工具，就可以在設計初期進(jìn)行明確定義和權衡，從而優(yōu)化軟硬結合板，進(jìn)一步降低整體成本。

　　無(wú)可否認，現在的行業(yè)發(fā)展趨勢和消費需求正不斷推動(dòng)設計師和設計團隊挑戰設計極限，促使他們開(kāi)發(fā)新的電子產(chǎn)品以應對市場(chǎng)挑戰。這些挑戰，尤其是當今移動(dòng)設備的需求，推動(dòng)了軟硬結合技術(shù)一步步成為設計界的主流，并在廣泛應用中獲得更高的商業(yè)價(jià)值，特別是那些以數百套為起點(diǎn)的項目?，F代PCB設計工具支持3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、前期合作和所有軟硬結合的必要定義和仿真，大大降低了軟硬結合設計的煩惱，使其解決方案更具吸引力;此外，相比電纜連接的剛性PCB設計，其價(jià)格更加便宜。對于設計團隊而言，不同的選擇意味著(zhù)產(chǎn)品的成敗就在一線(xiàn)之間。