PCB是連接電子電路的剛性板，而人體最常見的基本特征是它的柔韌性。在可穿戴醫療設備中將兩者混合將需要剛柔結合的PCB設計 。

大多數電子產品中使用的印刷電路板(PCB) 基本上是用于連接電路的剛性板。但對柔性 PCB（或柔性電路）的需求正在迅速增長，這在很大程度上要歸功于新興的可穿戴設備市場。

也許該市場的最大部分是醫療保健行業，可穿戴設備將用于收集各種生理數據以進行診斷和研究以及個人健康用途。

可穿戴設備已經可用于監測心率、血壓、血糖、心電圖、肌肉運動等。

 

 

 

這些可穿戴設備給PCB設計人員帶來了許多剛性電路板沒有的困難。以下是其中一些問題以及設計師可以采取哪些措施來緩解這些問題。

對3D設計的需求

雖然每個PCB實際上都是3D的，但柔性電路允許整個組件彎曲和折疊以符合產品所占據的封裝。 上圖顯示了一個典型的組件。柔性電路被折疊起來，以便剛性PCB適合產品封裝，占用最小的空間。

除了連接剛性板之外，設計還有很多其他的挑戰，因此還有更多的挑戰。彎曲必須精確設計，以便電路板在它們要安裝的位置對齊，同時不會對連接點施加壓力。直到最近，工程師還使用“紙娃娃” 模型來模擬 PCB 組裝。現在，可以使用設計工具提供剛柔結合組件的 3D 建模，從而實現更快的設計和更高的精度。

根據定義，可穿戴產品必須小巧且不顯眼。過去，諸如 心電監視器之類的醫療“可穿戴設備 ” 包括一個相當大的帶有頸帶或腰帶支架的外部設備。新的可穿戴設備很小，無需或幾乎沒有外部電線即可直接連接到患者身上。他們收集各種數據，甚至可以處理一些分析。

一個不顯眼的設備直接連接到患者身上，需要靈活的電路和非常密集的布局。此外，電路板形狀往往是圓形甚至更不尋常的形狀，需要巧妙的布局和布線。對于如此小而密集的電路板，針對剛柔結合設計優化的 PCB 工具可以更輕松地處理奇怪的形狀。

使用柔性電路的重點是能夠通過彎曲柔性來塑造最終組件。這提出了剛性板上沒有遇到的許多問題。彎曲會產生剛性板不會產生的應力。大多數 PCB 工具都有可讓您優化柔性電路的工具。為避免彎曲力問題，設計彎曲時有以下四個技巧：

不要在走線上使用90°彎曲：走線的拐角比直線路徑承受更多的彎曲應力。為避免隨著時間的推移出現分層問題，請使用直線路徑，或者如果軌跡必須改變方向，請使用曲線或分段線性曲線，而不是任何接近90° 的曲線。

雙面柔性線路上的交錯走線：當走線在雙面柔性電路上相互重疊時，會導致張力分布不均勻。相反，痕跡應該交錯。這也提高了靈活性。

使用淚珠來提高強度和產量：如果不加以控制，基材的柔韌性會隨著時間的推移而導致分層。可以使用淚滴墊代替圓形墊來添加額外的材料，為墊提供更大的強度以防止分層。淚珠還為鉆孔提供了更大的耐受性。

支撐焊盤：由于彎曲，柔性基板上的銅比剛性板上的銅更容易脫落。此外，銅對基板的附著力不如在FR4 PCB上。建議為SMT 安裝焊盤使用通孔電鍍和錨固樁，盡可能減少覆蓋層開口。

在使用剛柔結合技術時，PCB層的映射或疊層是至關重要的。理想情況下，PCB設計軟件能夠設計您的疊層，包括組件的剛性和柔性部分。

  上圖顯示了具有剛性和柔性部分的疊層圖。使用的層數和不同的材料增加了設計的復雜性。因此，仔細設計疊層很重要。

制造過程
  剛柔結合設計的最大挑戰之一是讓多家制造商獲得資格。設計完成后，設計的所有方面都必須傳達給電路板制造商，以便正確制造。但是，最佳做法是在設計初期選擇一個或多個制造商并與他們合作，以確保您的設計在設計過程中符合他們的制造要求。通過使用標準簡化了與制造商的合作。當今世界上絕大多數的 PCB 基本上都是用于連接電路的剛性板。人體最常見的基本特征是它的靈活性和可移動性。將兩者混合產生的挑戰只能通過剛柔結合PCB設計來解決。