در سناریوهای-فرکانس بالا و{1}}بالا{1}}مثل ایستگاههای موج میلیمتری 5G، سرورهای قدرت محاسباتی هوش مصنوعی، و رادارهای موج میلیمتری روی خودرو، انتقال سیگنال بردهای مدار چاپی به محدودیتهای فیزیکی نزدیک میشود. مشکلات باقیمانده سیگنال، ظرفیت انگلی و فضای سیم کشی هدر رفته ناشی از طراحی سنتی سوراخ{4}به گلوگاه اصلی محدود کننده عملکرد سیستم تبدیل شده است. وHDIتختههای متصل{0}}تراکم بالا، با کاربرد عمیق فناوری سوراخ کور لیزری، به راهحل اصلی برای حل مشکل یکپارچگی سیگنال فرکانس بالا تبدیل میشوند.
نقاط درد سیگنال بردهای مدار چاپی سنتی در سناریوهای فرکانس بالا چقدر کشنده است
هنگامی که فرکانس سیگنال وارد باند فرکانس موج گیگاهرتز یا حتی میلی متری می شود، حتی چند میلی متر سیم کشی اضافی و ده ها میکرومتر سوراخ باقیمانده می تواند باعث انعکاس سیگنال جدی، از دست دادن و تداخل الکترومغناطیسی شود. سه ایراد ذاتی در طراحی سنتی PCb کامل- وجود دارد که حل آنها دشوار است:
مشکل انعکاس شمع باقیمانده: سوراخ از طریق-که از کل تخته میگذرد، «دمهای» اضافی را در خارج از مسیر سیگنال باقی میگذارد که به عنوان شمعهای باقیمانده (Stubs) نیز شناخته میشود، که مستقیماً باعث تشدید سیگنال در باند فرکانس موج میلیمتری میشود که منجر به افزایش نرخ خطا میشود.
اتلاف فضای سیمکشی: از طریق سوراخها فضای با ارزش زیادی در زیر پینهای BGA اشغال میشود و رسیدن به سیمکشی با تراکم بالا در هنگام مواجهه با بستههای BGA با گام ریز 0.4 میلیمتر یا کمتر غیرممکن میشود.
مسیر سیگنال بیش از حد طولانی است: برای دور زدن دیافراگم، سیگنالهای بحرانی سرعت بالا مجبور به انحراف طولانیتر میشوند، که نه تنها تأخیر انتقال را افزایش میدهد، بلکه تضعیف سیگنال اضافی را نیز ایجاد میکند.
این نقاط درد، در سناریوهایی مانند سرورهای AI و ماژولهای RF 5G که نیاز به یکپارچگی سیگنال بسیار بالایی دارند، میتوانند مستقیماً منجر به عملکرد کلی نامرغوب و حتی عدم موفقیت در تستهای قابلیت اطمینان شوند.
فناوری سوراخ کور لیزری: کلید اصلی برای حل مشکلات فرکانس بالا- با بردهای HDI
مزیت اصلی تختههای HDI در فرآیند لایهبندی «حفاری لیزری با آبکاری پرکننده قطعهای پرس» است، که جایگزین سوراخهای معمولی کامل با سوراخهای کوچک کور شده و منطق انتقال سیگنالهای فرکانس بالا-از لایه پایین را بازسازی میکند. بر خلاف حفاری مکانیکی سنتی، سوراخهای کور لیزری میتوانند به پردازش میکرو حفرهای با حداقل اندازه 50 میکرومتر دست یابند و مستقیماً اتصال عمودی بین سطح و لایه داخلی هدف را بدون نیاز به نفوذ به کل تخته ایجاد کنند. این طراحی سه بهبود عملکرد انقلابی را به همراه دارد:
مسیر سیگنال شمع باقیمانده صفر: سوراخ کور لیزری فقط دو لایه مورد نیاز را بدون هیچ شمع باقیمانده اضافی در ستون سوراخ به هم متصل می کند و مشکل انعکاس شمع باقیمانده در باند فرکانس موج میلی متری را از ریشه حذف می کند.
مسیر سیگنال به طور قابل توجهی کوتاه شده است: سیگنالهای بحرانی سرعت بالا میتوانند مستقیماً از طریق سوراخهای کور بین لایههای مجاور بپرند، فاصله انتقال را بیش از 30٪ در مقایسه با طراحیهای سوراخ سنتی کاهش دهند، و به طور همزمان تأخیر سیگنال و تلفات درج را کاهش دهند.
افزایش تصاعدی در تراکم سیمکشی: سوراخهای کور را میتوان با دقت روی پدهای BGA قرار داد، با استفاده از طراحی "سوراخ روی پد" برای استفاده کامل از فضای زیر BGA گام ظریف، و به راحتی به خروجی سیم{0} با چگالی بالا دست یافت.
تابلوهای HDI از سفارشات مختلف، سازگار با مرزهای عملکرد مختلففرکانس بالاسناریوها
"سفارش" برد HDI اساساً تعداد چرخه های انباشته سوراخ های کور لیزری است و محصولات با سفارشات مختلف با سناریوهای کاربردی کاملاً متفاوت مطابقت دارند:
HDI مرتبه اول (ساختار 1+N+1): تنها یک سوراخ کور لیزری از لایه بیرونی به لایه دوم حفر میشود، با فناوری بالغ و کارایی-هزینه بالا. برای ماژول های ارتباطی 5G متوسط تا پایین و بردهای کنترل صنعتی معمولی مناسب است و می تواند الزامات مرسوم انتقال سیگنال فرکانس بالا را در 10 گیگاهرتز برآورده کند.
HDI مرتبه دوم (2+N+2 ساختار): تولید شده از طریق دو چرخه انباشته سوراخ کور لیزری دو طرفه، پشتیبانی از طرحهای ریز سوراخهای انباشتهشده، با حداقل دیافراگم 75 میکرومتر، عرض خط و فاصله 2.5/2.5 میلیمتر، و تراکم سیمکشی بیش از{0}H{0} اول افزایش یافته است. همچنین دارای قابلیت اتصال BGA بالایی است و یک ساختار جریان اصلی مقرون به صرفه است که برای بردهای هسته محاسباتی ربات مناسب است.
مرتبه سوم و بالاتر از HDI: سه یا چند چرخه سوراخ کور لیزری، برخی از محصولات{0}بالا میتوانند به اتصال هر لایه HDI دست یابند، و بیرونیترین لایه یک برد میتواند حفرههای کور لیزری با 500000 سطح را حمل کند، که آن را به انتخاب اصلی برای کارتهای شتاب هوش مصنوعی فعلی و سوئیچهای{2} بالا تبدیل میکند.
لایه دلخواه مرتبه 5 HDI: به بیش از 6 سیکل فشرده سازی نیاز دارد، و همه لایه ها می توانند مستقیماً از طریق سوراخ های کور لیزری به هم متصل شوند، که نمایانگر سقف فعلی فناوری تولید PCB است، به طور خاص سناریوهای فرکانس بسیار بالا مانند ایستگاه های پایه موج 5G میلی متری و سرورهای محاسباتی هوش مصنوعی بالا- را هدف قرار می دهد.
محصول معمولی: Uniwell Circuits حفاری لیزری + فرآیند پر کردن آبکاری، روش مهندسی برای ساخت بردهای HDI با فرکانس بالا-
بهعنوان تولیدکنندهای که عمیقاً در زمینه{0}}پیسیبی پیشرفته فعالیت دارد، مدارهای Uniwell قبلاً به موارد تولید انبوه ثابت بردهای HDI فرکانس بالا در صنایع مختلف دست یافته است و تجربههای فراوانی را در فناوری سوراخ کور لیزری انباشته کرده است:
16 لایه اول-دستور HDI: با استفاده از فرآیند پرس مخلوط RO4350B+TG بالا FR4، حداقل قطر سوراخ کور لیزری 0.1 میلی متر است و قابلیت اطمینان متالیزاسیون سوراخ کور از طریق چرخه های حرارتی متعدد تأیید شده است. این به طور خاص برای بردهای کنترل ربات صنعتی طراحی شده است و همچنان می تواند سیگنال های کنترل خطای صفر را در محیط های پیچیده الکترومغناطیسی تضمین کند.
آزمایش نیمه هادی 48 لایه: با اتخاذ فرآیندهای غوطه وری طلا، آبکاری طلای ضخیم و نیکل پالادیوم طلا، مقاومت در برابر سایش و رسانایی پدهای لحیم کاری بهبود می یابد و شمع باقیمانده سیگنال به شدت در فاصله 6 میلی متری کنترل می شود، که کاملاً با-چگالی بالا و الزامات بالای تست تراشه{3} سازگار است.
26 لایهبردهای مدار چاپی انعطاف پذیر سخت: با در نظر گرفتن ویژگیهای خمشی انعطافپذیر و قابلیتهای انتقال سیگنال فرکانس بالا، تراز سوراخهای کور لیزری با دقت بالا-روی بسترهای انعطافپذیر صلب را به دست میآورد. این به طور گسترده در تجهیزات الکترونیکی هوافضا استفاده می شود و عملکرد پایداری در محیط های لرزش بالا و محدوده دمایی وسیع دارد.
برد 18 لایه HDI: ساخته شده از مواد پرسرعت-FR408HR، همراه با طراحی اولین- سوراخ نیمه کور، هزینه متعادل کننده و عملکرد فرکانس بالا، انتخاب اصلی برای واحدهای RF راه دور ایستگاه های پایه 5G است.
مزیت اصلی مشترک این محصولات، کنترل دقیق کل فرآیند انرژی حفاری لیزر، جبران انبساط و انقباض فشرده، و یکنواختی پر کردن سوراخ آبکاری است. انحراف موقعیت هر سوراخ کور در ± 25 میکرومتر کنترل می شود و زبری دیواره سوراخ در سطح میکرومتر کنترل می شود و کیفیت انتقال سیگنال های فرکانس بالا از انتهای فرآیند را تضمین می کند.
حوزه های اصلی کاربرد بردهای فرکانس بالا HDI در کل صنعت نفوذ کرده است
برد HDI با فرکانس بالا-که در حال حاضر به فناوری سوراخ کور لیزری مجهز شده است به سرعت از صنعت ارتباطات به چندین زمینه{1} تولیدی پیشرفته گسترش یافته است:
5G و شبکههای ارتباطی: ایستگاههای موج میلیمتری، ماژولهای نوری، روترهای-سرعت بالا، با تکیه بر ویژگیهای کم تلفات بردهای HDI برای دستیابی به انتقال داده پایدار در سطح دهها گیگابیت بر ثانیه.
زیرساختهای محاسباتی هوش مصنوعی: سرورهای هوش مصنوعی، کارتهای شتاب پردازنده گرافیکی، تختههای پشتی سوئیچینگ با سرعت بالا، استفاده از سوراخهای کور با چگالی بالا برای حل مشکل اتصال سیگنالهای بزرگ-سرعت بالا، پشتیبانی از محاسبات کارآمد مدلهای بزرگ هوش مصنوعی.
الکترونیک خودرو رانندگی هوشمند: رادار موج میلیمتری روی برد و کنترلکننده دامنه ADAS تعداد زیادی سیگنال سنسور سرعت بالا را در فضایی باریک ادغام میکنند تا از زمان واقعی-و قابلیت اطمینان سیستم درایو خودکار اطمینان حاصل کنند.
هوافضا و الکترونیک پزشکی: تجهیزات ارتباطی هوابرد و ماژولهای RF تصویربرداری پزشکی میتوانند یکپارچگی سیگنال بالا را حفظ کنند و الزامات قابلیت اطمینان بالا را حتی در محیطهای شدید برآورده کنند.
بردهای مدار چاپی HDI، فرکانس بالا، انعطاف پذیر سفت و سخت