刚柔结合板（软硬结合板）设计规范、要点与制程差异说明

刚柔结合板（Rigid-Flex PCB，又称软硬结合板）的设计复杂度显著高于传统刚性 PCB。其核心难点集中在刚挠过渡区域，以及该区域内走线、过孔、铜皮布局等设计细节。相关设计必须严格遵循专项规则，才能兼顾电气性能、机械弯折寿命与生产良率。

一、刚柔结合板核心设计规则

1. 过孔布设位置

在动态弯折工况下，软板挠性区应尽量避免布设过孔。反复弯折极易导致孔壁铜箔断裂失效。仅在软板加强区允许打孔，且孔位应远离加强区边缘。所有过孔均需与软硬结合边界预留安全间距：

常规应用：孔到软硬结合边界最小距离≥50mil；

高可靠应用（频繁弯折、长寿命要求）：≥70mil；

软硬结合板设计中打孔的时候要避开结合区域一定的距离

制程极限：多数 PCB 厂商不接受孔到软硬结合边界小于 30mil 的设计，软板区域过孔同样适用该约束，为本类板件最优先遵守的硬性规则。

2. 焊盘与过孔设计

在满足电气规范的前提下，焊盘、过孔尺寸应优先取工艺允许的最大值；焊盘与导体连接处应采用圆滑过渡轮廓，禁止直角转角。独立焊盘建议增加盘趾（Pad Extension），以提升结构支撑能力。

软硬结合板的焊盘与过孔是机械失效高发点，降风险设计要点包括：放大助焊层露铜环、在过孔走线处增加泪滴加固、增设盘趾分散应力，以降低弯折拉扯带来的开裂风险。

焊盘和过孔的设计

3. 挠性区走线设计

挠性区（Flex Zone）多层走线应尽量避免上下层同路径重叠布线。若上下层走线重合，弯折时两层铜箔受力状态不一致，极易引发线路疲劳断裂，因此应采用交错排布方式错开路径。

挠性区内走线优先采用圆弧走线，不使用锐角转角，这与刚性区走线设计思路相反，可显著降低弯折应力集中；线路宽度不允许突变，宽窄过渡位置应采用泪滴式圆弧平滑衔接。

4. 铺铜设计

若以提升弯折性能为优先目标，挠性区铺铜/平面层推荐采用网格铜；但网格铜会劣化阻抗控制、信号完整性等电气指标。设计师需结合产品需求权衡取舍，在弯折性能与电气性能之间选择网格铜或实心铜。废料区域可优先采用实心铺铜，便于制程生产。

5. 孔铜间距（Drill to Copper）

孔铜距指钻孔边缘到相邻铜箔的安全距离。软板基材与 FR4 硬板基材物性差异较大，孔铜距过小会增加加工难度，标准最低要求为 10mil。

刚柔结合区有两项关键距离不可混淆：一是孔铜距，最低 10mil；二是孔到软板边缘距离（Hole to Flex），推荐≥50mil。

6. 刚柔结合区设计

层叠结构优先将软板置于层栈中间层，再与硬板对接。此时落在结合区的软板过孔等效为埋孔。结合区设计约束包括：

线路平缓过渡，走线方向尽量与弯折轴垂直；

导线在弯折区内均匀分布，同等条件下优先最大化线宽；

刚挠过渡区尽量避免 PTH 通孔设计。

挠性区(Flex)的走线设计要求最好走圆弧线，而非角度线

7. 弯折区最小弯折半径

挠性弯折区需满足 10 万次弯折测试要求，测试后不得出现断路、短路、性能衰减、分层等失效。弯折疲劳性能需采用专用弯折试验机或等效测试设备验证，试样应满足对应技术规范。

弯折半径与软板总厚度、层数强相关，经验参考公式为：

R = W × T

其中，T 为软板总厚度；W 取值：单面板 6、双面板 12、多层板 24。即单面板最小弯折半径≥6 倍板厚，双面板≥12 倍板厚，多层板≥24 倍板厚；所有场景下弯折半径不得小于 1.6mm。

二、刚柔结合板通用设计注意事项

刚柔结合板设计必须同步匹配制造工艺与材料特性，不能直接套用普通四层刚性 PCB 的设计思路。PI 聚酰亚胺基材的尺寸稳定性明显弱于常规 FR4，蚀刻去铜后软基材会发生明显收缩。

多数板厂会提前评估该收缩量，并在钻孔、线路制作阶段进行补偿，以控制成品尺寸公差。若前期设计未预判材料收缩与制程限制，往往会在生产阶段才发现设计需要大规模修改，延误项目进度。

为提升良率，应尽可能放大挠性层电镀孔的环宽，并在所有线-焊盘、线-节点位置增加泪滴。当内层挠性区域用于连接多块刚性分区时，需提前评估刚性开窗区域的支撑方案：刚性开窗用于露出下层软板，但开窗过大、刚性支撑不足时，板件易脆断，多层刚柔板的刚性开窗是典型风险点。

薄 PI 基材优先采用冲压成型工艺；可按需移除局部挠性层，减少与布线节点的干涉。在 EDA 设计文件中，需要明确定义这类“无层区域”。同时应规划无布线、无器件避让区，防止元器件、线路悬伸在刚性区域边缘，受力断裂。

三、刚柔结合板优化设计建议

柔性电路的弯曲、折叠会在导体上持续累积应力，不合理布局会显著提升铜箔断裂概率。弯折区域降应力设计建议如下：

弯折区域走线方向垂直于弯折轴；

倒角、线宽突变、过孔等结构全部布置在弯折区以外；

弯折区域优先使用网格铜替代实心铜；

相邻层并排走线交错排布（I-Beaming 设计，错开层间应力）。

总体而言，刚柔结合板设计的核心是挠性区域设计。设计时需综合评估基材、胶层、铜箔、覆盖膜、补强板、表面处理等材料组合，以及剥离强度、耐弯折疲劳、耐化学性、工作温度等材料性能，同时结合装配工艺与终端使用工况。相关设计规范可参考 IPC 标准：IPC-D-249、IPC-2233。

加工精度参考：海外成熟工艺可实现线宽 50μm、孔径 0.1mm，支持 10 层以上；国内常规工艺主流为线宽 75μm、孔径 0.2mm，以 4 层以内居多。具体能力应以板厂工艺能力表为准。

四、刚柔结合板相比常规刚性 PCB 新增的流程与设计约束

很多工程师可以顺利绘制刚柔结合板版图，但容易忽略制程逻辑的变化。刚柔结合板的难点不在于画图，而在于前置结构定义与协同 DFM 评审。相比普通硬板，全流程多出以下关键环节。

（一）原理图阶段前置：结构先行锁定

普通刚性 PCB 中，结构多作为后置约束条件，前期仅需大致轮廓，后期可调空间充足；但刚柔结合板属于结构强绑定产品，未完成结构确认，无法启动 PCB 设计，结构参数直接决定 PCB 设计的底层逻辑。需要提前锁定的核心参数包括：

软区位置（优先级最高，决定布线分区）；

弯折方向、弯折次数，并区分动态弯折（反复弯折，要求疲劳寿命）与静态弯折（仅一次成型固定）；

弯折类型；

弯折半径（决定软板材料选型与安全间距）。

例如，在主控板搭配显示模组方案中，普通硬板可采用“硬板+独立 FPC”的方案，结构改动适配成本较低；而刚柔结合板一旦确定弯折方向，软区走线、覆盖膜布局均与之绑定，后期变更折叠方向几乎需要全盘重绘，研发周期与成本将大幅上升。整体交付周期、制造成本也显著高于“硬板+独立 FPC”组合方案。

（二）PCB 设计阶段：新增挠性区专属设计规则

普通硬板布线重点关注线宽线距、阻抗与回流路径；刚柔结合板在此基础上叠加挠性区强制规则，违规极易导致软区断线、信号异常：

挠性区走线方向应与弯折轴匹配，不合理走向会加速铜箔疲劳断裂；

禁止项：挠性区内禁止布设过孔，避免应力集中；禁止铜皮轮廓突变，防止阻抗跳变与应力撕裂；

覆盖膜开窗应精准对位焊盘、测试点；开窗偏移会引发焊接不良、防护失效；

刚挠过渡区应做应力释放设计，增加过渡圆角、管控铜皮占比，降低分层、开裂风险。

（三）层叠 Stackup 设计：材料级精细化确认

普通硬板层叠主要确认 FR4 基材、铜厚、介质厚度；刚柔结合板需要单独对软区、过渡区进行材料定义，并与压合工艺对齐：

软区材料：PI 基材厚度、胶层体系（导热、耐高温等选型需匹配应用场景）；

覆盖膜方案：单层/双层覆盖、覆盖边界，直接影响防护能力与弯折寿命；

刚挠结合压合顺序：必须与板厂协同确认，以规避压合气泡、分层不良。

（四）制造阶段：全流程 DFX 协同评审

普通硬板部分工艺问题可依靠板厂经验进行后期调整；刚柔结合板制程链条复杂，必须在设计阶段联合板厂完成 DFM 评审，提前识别工艺瓶颈：

刚挠压合顺序，决定结合强度与良率；

分板方案评估：激光分板/机械分板选型，避免分板时撕裂软区；

治具评估：弯折成型、压合、分板是否需要定制专用治具；

良率预判：提前评估软区加工、弯折成型良率，预留成本与周期余量。

（五）测试阶段：高失效成本下的测试策略设计

普通硬板故障大多可通过补焊、飞线等方式返工修复；刚柔结合板软区结构特殊，一旦出现走线断裂、覆盖膜破损，返工难度极高，细线路板件基本只能整板报废。这一特性决定了测试点位与测试方案需要前置规划，优先保障可测试性。

当前，TWS 耳机等小型穿戴产品大量采用刚柔结合板，核心驱动力是内部空间极度受限。相比“硬板+连接器+FPC”的组合方案，刚柔结合板可减少装配工序、省去对接连接器，降低连接失效风险，整机一致性更好，在微型化产品中正从特殊方案逐步成为最优甚至唯一方案。