با توسعه سریع فناوری اپتوالکترونیک، PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک، به عنوان یک حامل کلیدی که تراشههای فوتونیک و سیستمهای الکترونیکی را به هم متصل میکند، در حال تبدیل شدن به یک جزء اصلی برای شکستن گلوگاههای عملکردی در زمینههای پیشرفته- مانند ارتباطات، سنجش، و محاسبات کوانتومی است. برخلاف مدارهای چاپی سنتی که فقط به انتقال سیگنال الکتریکی میرسند، بردهای مدار چاپی ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک باید به طور همزمان انتقال کم تلفات سیگنالهای فوتونی و اتصال پایدار سیگنالهای الکتریکی را در نظر بگیرند. مشخصات فنی و الزامات پردازش آنها پیچیده تر است و حمایت آنها از توسعه صنعت به طور فزاینده ای برجسته می شود.
مشخصات فنی اصلی PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک
ارزش اصلی PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک، تحقق انتقال مشارکتی و ادغام کارآمد دو نوع سیگنال از طریق ساختار ویژه "ادغام الکتریکی نوری" است. از منظر انتخاب مواد، این نوع PCB باید با مواد خاصی جفت شود که تلفات دی الکتریک کم و رسانایی حرارتی بالا را ترکیب می کنند - برای مثال، تخته های{2} فرکانس بالا می توانند تضعیف سیگنال های فوتون را در حین انتقال کاهش دهند و سرعت ارتباط ماژول های نوری را تضمین کنند. فن آوری فشرده سازی محیط مخلوط می تواند مواد را با ویژگی های مختلف (مانند بسترهای پشتیبان و رسانه های انتقال نوری) با دقت ترکیب کند، بدون اینکه بر کیفیت انتقال سیگنال های فوتون تأثیر بگذارد، نیازهای پایداری ساختاری را برآورده کند.
در سطح چیدمان ساختاری و سازگاری فرآیند، بردهای مدار چاپی ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک ویژگی های "دقت بالا و یکپارچگی بالا" را نشان می دهند. برای دستیابی به اتصال دقیق اجزای اپتوالکترونیک، بردهای مدار چاپی باید دقت تراز بین لایه ای بسیار بالایی داشته باشند تا از تلفات جفت سیگنال نوری ناشی از جابجایی جلوگیری شود. در عین حال، استفاده از فناوری ریز متخلخل بسیار مهم است، زیرا حفاری لیزری با روزنههای بسیار کوچک میتواند به اتصال متقابل{1} با چگالی بالا دست یابد و امکان طرحبندی کوچک دستگاههای الکترونیک نوری را فراهم کند. علاوه بر این، پایداری کنترل امپدانس به طور مستقیم بر عملکرد هماهنگ سیگنال های الکتریکی و نوری تأثیر می گذارد. برای جلوگیری از نوسانات عملکرد ناشی از تداخل سیگنال، لازم است تحمل امپدانس در یک محدوده دقیق از طریق فرآیندهای شیمیایی خوب کنترل شود.
مشکلات کلیدی در پردازش PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک
پردازش PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک با سه چالش اصلی مواجه است: سازگاری با مواد، هم افزایی فرآیند و کنترل کیفیت. در مرحله اول، چالش پردازش و تطبیق مواد خاص وجود دارد، زیرا خواص فیزیکی مواد مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. به عنوان مثال، مواد دی الکتریک مورد استفاده برای انتقال سیگنال فوتون ممکن است دارای ضریب خاصی از انبساط حرارتی باشند، و کنترل دقیق دما و فشار در طول فرآیند پرس برای جلوگیری از تغییر شکل صفحه یا جدا شدن بین لایهای ناشی از انقباض ناهموار مواد مورد نیاز است. استفاده از فویل مس ضخیم و سایر مواد نیاز به فرآیندهای اچینگ با دقت بالاتر دارد تا از تاثیرگذاری ضخامت لایه مس ناهموار بر هدایت جریان و عملکرد اتلاف گرما جلوگیری شود.
ثانیا، تقاضای زیادی برای همکاری در بین مراحل مختلف فرآیند وجود دارد. بردهای مدار چاپی هیبریدی مدار مجتمع فوتون اغلب به ادغام چندین فرآیند خاص نیاز دارند، مانند حصول اطمینان از پر شدن سوراخ های شاخه رزین بدون حباب برای جلوگیری از تأثیرگذاری بر مسیرهای انتقال سیگنال. شیار پلکانی و فرآیند فرورفتگی باید دقیقاً با الزامات نصب قطعات مطابقت داده شود و انحرافات ابعادی ممکن است باعث شود قطعات به درستی مونتاژ نشوند. علاوه بر این، انتخاب پوشش های سطحی نیز باید عملکرد الکتریکی و سازگاری را در نظر بگیرد. به عنوان مثال، پوششهای شیمیایی نیکل پالادیوم باید از یکنواختی اطمینان حاصل کنند تا نیازهای مقاومت تماس پایین دستگاههای الکترونیک نوری را برآورده کنند، که به ارائهدهندگان خدمات پردازش نیاز دارد تا قابلیتهای یکپارچهسازی فرآیند بالغ را داشته باشند.
در نهایت، دشواری کنترل کیفیت بسیار بیشتر از برد مدارهای چاپی معمولی است. نقص عملکرد بردهای مدار چاپی ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک ممکن است مستقیماً منجر به خرابی سیستمهای الکترونیک نوری شود، بنابراین لازم است یک سیستم نظارت کامل بر کیفیت فرآیند - از آزمایش عملکرد مواد خام هنگام ورود به کارخانه ایجاد شود تا اطمینان حاصل شود که مواد خاص با استانداردهای فنی مطابقت دارند. بازرسی آنلاین در طول فرآیند تولید، با استفاده از تجهیزات با دقت بالا برای عیبیابی مشکلاتی مانند نقص خط و انحراف دیافراگم؛- هر مرحله باید دقیقاً کنترل شود تا خطرات کیفیت حذف شود.
ارزش کاربرد صنعتی مدار مجتمع مدار مجتمع PCB هیبریدی فوتون
در زمینه ارتباطات، PCB هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک جزء اصلی ایستگاه های پایه 5G/6G و ماژول های ارتباط نوری است. ویژگیهای کم سیگنال از دست دادن آن میتواند از انتقال پایدار-فاصله طولانی سیگنالهای- با فرکانس بالا اطمینان حاصل کند، و به شبکههای ارتباطی کمک میکند تا پهنای باند بالاتر و تأخیر کمتری داشته باشند. در زمینه تجهیزات پزشکی، ابزارهای تشخیصی با دقت بالا (مانند تجهیزات تصویربرداری و آنالایزرهای بیوشیمیایی) مجهز به این نوع PCB میتوانند دقت و عملکرد واقعی دادههای تشخیص را از طریق هماهنگی دقیق سیگنالهای نوری و الکتریکی بهبود ببخشند. در زمینه محاسبات و سنجش کوانتومی، ویژگیهای یکپارچگی بالا و تداخل کم مدارهای مجتمع فوتونیک مخلوط با تختههای مدار چاپی میتواند پشتیبانی از عملکرد پایدار تراشههای کوانتومی و ترویج کاربرد عملی فناوری کوانتومی از آزمایشگاه را فراهم کند.