Vo vysoko{0}}frekvencii a vysokej{1}}rýchlosti, ako sú základňové stanice s milimetrovými vlnami 5G, servery s výpočtovým výkonom AI a radary s milimetrovými vlnami namontované vo vozidlách, sa prenos signálu dosiek plošných spojov blíži k fyzickým limitom. Problémy so zvyškovým signálom, parazitnou kapacitou a plytvaním miesta v kabeláži spôsobené tradičným dizajnom priechodných otvorov sa stali hlavnou prekážkou obmedzujúcou výkon systému. AHDIPrepojovacie dosky s vysokou{0}}hustotou a hĺbkovou aplikáciou technológie laserových slepých dier sa stávajú hlavným riešením na vyriešenie problému integrity vysokofrekvenčného signálu.
Aké smrteľné sú body bolesti signálu tradičných dosiek plošných spojov vo vysokofrekvenčných scenároch
Keď frekvencia signálu vstúpi do frekvenčného pásma GHz alebo dokonca milimetrových vĺn, aj niekoľko milimetrov prebytočných káblov a desiatky mikrometrov zvyškových otvorov môže spôsobiť vážne odrazy signálu, stratu a elektromagnetické rušenie. Tradičný dizajn plošných spojov s úplnými{1}}dierami má tri základné nedostatky, ktoré je ťažké vyriešiť:
Problém s odrazom zvyškového vlasu: Priechodný-otvor, ktorý prechádza celou doskou, zanechá prebytočné „chvosty“ mimo signálovej cesty, známe tiež ako zvyškové hromádky (Stubs), ktoré priamo spôsobia rezonanciu signálu vo frekvenčnom pásme milimetrových vĺn, čo vedie k nárastu chybovosti.
Plytvanie priestorom pre káble: Priechodné otvory zaberajú veľké množstvo cenného priestoru pod kolíkmi BGA, čo znemožňuje dosiahnuť vysokú{0}}hustotu káblov, keď sú nasmerované na puzdrá BGA s jemným rozstupom 0,4 mm alebo menej.
Cesta signálu je príliš dlhá: Aby bolo možné obísť clonu, kritické vysokorýchlostné signály- sú nútené prejsť dlhšími obchádzkami, čo nielen zvyšuje oneskorenie prenosu, ale prináša aj ďalšie zoslabenie signálu.
Tieto bolestivé body v scenároch, ako sú AI servery a 5G RF moduly, ktoré vyžadujú extrémne vysokú integritu signálu, môžu priamo viesť k podpriemernému celkovému výkonu a dokonca k neúspechu v testoch spoľahlivosti.
Technológia laserovej slepej diery: základný kľúč k vyriešeniu-vysokofrekvenčných problémov s doskami HDI
Hlavná výhoda dosiek HDI spočíva v procese vrstvenia „laserového vŕtania a galvanického pokovovania výplňového segmentového lisovania“, ktorý nahrádza tradičné plné priechodné otvory mikroslepými zapustenými otvormi a rekonštruuje logiku prenosu vysoko-frekvenčných signálov zo spodnej vrstvy. Na rozdiel od tradičného mechanického vŕtania môžu slepé diery laserom docieliť opracovanie mikro dier s minimálnou veľkosťou 50 μm, čím sa priamo vytvorí vertikálne prepojenie medzi povrchom a cieľovou vnútornou vrstvou, bez potreby preniknúť celou doskou. Tento dizajn prináša tri revolučné vylepšenia výkonu:
Cesta signálu s nulovou zvyškovou hromádkou: Laserová slepá diera spája iba požadované dve vrstvy, bez akejkoľvek ďalšej zvyškovej hromady v stĺpci diery, čím sa eliminuje najproblematickejší problém s odrazom zvyškovej hromady vo frekvenčnom pásme milimetrových vĺn od koreňa.
Cesta signálu je výrazne skrátená: signály kritickej vysokej{0}}rýchlosti môžu preskakovať priamo medzi susednými vrstvami cez slepé otvory, čím sa znižuje prenosová vzdialenosť o viac ako 30 % v porovnaní s tradičnými-konštrukciami priechodných otvorov a synchrónne sa znižuje oneskorenie signálu a strata vloženia.
Exponenciálny nárast hustoty vodičov: na podložky BGA je možné presne umiestniť slepé otvory pomocou dizajnu „diery na podložke“, aby sa plne využil priestor pod jemným rozstupom BGA, čím sa jednoducho dosiahne vysoká-hustota výstupu vodičov.
HDI dosky rôznych rádov, prispôsobené výkonnostným hraniciam rôznychvysoká frekvenciascenárov
„Poradie“ dosky HDI je v podstate počet cyklov stohovania laserových slepých otvorov a produkty s rôznym poradím zodpovedajú úplne odlišným aplikačným scenárom:
HDI prvého rádu (štruktúra 1+N{1}}): Od vonkajšej vrstvy po druhú vrstvu je vyvŕtaný iba jeden slepý laserový otvor, s vyspelou technológiou a vysokou nákladovou-efektívnosťou. Je vhodný pre stredné až nízke komunikačné moduly 5G a bežné priemyselné riadiace dosky a dokáže splniť konvenčné požiadavky na prenos vysokofrekvenčného signálu do 10 GHz.
HDI druhého rádu (štruktúra 2+N{1}}): vyrába sa prostredníctvom dvoch cyklov obojsmerného laserového stohovania slepých otvorov, ktoré podporujú dizajn s presadenými a stohovanými mikrootvormi, s minimálnou apertúrou 75 μm, šírkou čiary a rozstupom 2,5/2,5 mil a hustota zapojenia sa zvýšila o viac ako 20 % v porovnaní s prvou HDI{6}} objednávkou. Má tiež vysokú schopnosť prepojenia BGA a je to nákladovo{8}}efektívna hlavná štruktúra vhodná pre základné dosky robotických výpočtov.
Tretí rád a vyšší HDI: Tri alebo viac cyklov laserových slepých otvorov, niektoré špičkové{0}}produkty môžu dosiahnuť Anylayer HDI prepojenie a vonkajšia vrstva jednej dosky môže niesť laserové slepé otvory s 500 000 úrovňami, čo z neho robí hlavnú voľbu pre súčasné akceleračné karty AI a vysokorýchlostné prepínače.
Ľubovoľná vrstva HDI 5. rádu: vyžaduje viac ako 6 kompresných cyklov a všetky vrstvy možno priamo prepojiť cez laserové slepé otvory, čo predstavuje súčasný strop technológie výroby dosiek plošných spojov, konkrétne so zameraním na scenáre s extrémne vysokou frekvenciou, ako sú základňové stanice s milimetrovými vlnami 5G a špičkové výpočtové servery AI.
Typický produkt: Proces plnenia laserom Uniwell Circuits + galvanické pokovovanie, inžinierska prax na výrobu vysoko-frekvenčných dosiek HDI
Spoločnosť Uniwell Circuits ako výrobca, ktorý sa hlboko angažuje v oblasti špičkových{0}}PCB dosiek, už dosiahla stabilnú sériovú výrobu vysokofrekvenčných dosiek HDI v rôznych odvetviach a nazhromaždila bohaté skúsenosti s technológiou laserových slepých otvorov:
16vrstvový prvý-riadok HDI: pri použití procesu zmiešaného lisovania RO4350B+high TG FR4 je minimálny priemer slepého otvoru laserom 0,1 mm a spoľahlivosť pokovovania slepého otvoru bola overená viacerými tepelnými cyklami. Je navrhnutý špeciálne pre riadiace dosky priemyselných robotov a stále dokáže zabezpečiť nulové chybové riadiace signály v zložitých elektromagnetických prostrediach.
48-vrstvové testovanie polovodičov: Využitím procesov ponorného zlata, galvanického pokovovania hrubého zlata a nikel-paládiového zlata sa zlepšila odolnosť spájkovacích plôšok a vodivosť spájkovacích plôšok a zvyšková vrstva signálu je prísne kontrolovaná v rámci 6 mil, čo sa dokonale prispôsobuje vysokej -hustote a vysokej integrite signálu pri vysoko-testovaní čipov.
26 vrstievpevné ohybné dosky plošných spojov: dosahuje vysoko presné{0}}zarovnanie slepých otvorov laserom na pevných pružných substrátoch, pričom zohľadňuje flexibilné charakteristiky ohybu a možnosti prenosu vysokofrekvenčného signálu. Je široko používaný v leteckých palubných elektronických zariadeniach a má stabilný výkon v prostrediach s vysokými vibráciami a širokým teplotným rozsahom.
18-vrstvová doska HDI: vyrobená z vysokorýchlostného materiálu FR408HR-v kombinácii s prvotriednym dizajnom poloslepých otvorov, vyvážením nákladov a vysokofrekvenčným výkonom je hlavnou voľbou pre vzdialené RF jednotky základňových staníc 5G.
Spoločnou hlavnou výhodou týchto produktov je presné riadenie celého procesu energie laserového vŕtania, kompenzácia kompresie expanzie a kontrakcie a rovnomernosť vypĺňania otvorov galvanickým pokovovaním. Odchýlka polohy každého slepého otvoru je riadená v rozmedzí ± 25 μm a drsnosť steny otvoru je riadená na úrovni mikrometra, čím sa zabezpečuje kvalita prenosu vysokofrekvenčných signálov z konca procesu.
Hlavné oblasti použitia vysokofrekvenčných dosiek HDI prenikajú do celého odvetvia
Vysokofrekvenčná doska HDI, ktorá je v súčasnosti vybavená technológiou laserových slepých otvorov, sa rýchlo rozšírila z komunikačného priemyslu do viacerých špičkových{1}}výrobných oblastí:
5G a komunikačné siete: základňové stanice s milimetrovými vlnami, optické moduly,-vysokorýchlostné smerovače, ktoré sa spoliehajú na nízkostratové charakteristiky dosiek HDI na dosiahnutie stabilného prenosu údajov na úrovni desiatok Gb/s.
Výpočtová infraštruktúra AI: servery AI, akceleračné karty GPU, vysokorýchlostné prepínacie dosky, používanie slepých otvorov s vysokou{1}}hustotou na vyriešenie problému prepojenia masívnych vysokorýchlostných-signálov, ktoré podporujú efektívne výpočty veľkých modelov AI.
Inteligentná jazdná automobilová elektronika:-Palubný radar s milimetrovými vlnami a radič domény ADAS integrujú veľké množstvo-signálov vysokorýchlostných snímačov v úzkom priestore, aby zaistili reálny-čas a spoľahlivosť systému automatického pohonu.
Letecká a lekárska elektronika: Vzdušné komunikačné zariadenia a medicínske zobrazovacie RF moduly dokážu zachovať vysokú integritu signálu a splniť vysoké požiadavky na spoľahlivosť aj v extrémnych prostrediach.
HDI, vysokofrekvenčné, pevné flexibilné dosky plošných spojov