S rýchlym vývojom optoelektronickej technológie sa hybridná PCB s fotonickým integrovaným obvodom, ako kľúčový nosič spájajúci fotonické čipy a elektronické systémy, stáva kľúčovým komponentom na prelomenie výkonnostných prekážok v špičkových-oblastiach, ako sú komunikácia, snímanie a kvantové výpočty. Na rozdiel od tradičných dosiek plošných spojov, ktoré dosahujú iba prenos elektrického signálu, musia hybridné dosky plošných spojov s fotonickými integrovanými obvodmi súčasne zohľadňovať prenos fotonických signálov s nízkou stratou a stabilné prepojenie elektrických signálov. Ich technické vlastnosti a požiadavky na spracovanie sú zložitejšie a ich podpora rozvoja priemyslu je čoraz významnejšia.
Základné technické charakteristiky hybridnej PCB s fotonickým integrovaným obvodom
Hlavnou hodnotou hybridnej PCB s fotonickým integrovaným obvodom je realizácia kooperatívneho prenosu a efektívnej integrácie dvoch druhov signálov prostredníctvom špeciálnej štruktúry „optickej elektrickej integrácie“. Z hľadiska výberu materiálu je potrebné tento typ plošných spojov spárovať so špeciálnymi materiálmi, ktoré kombinujú nízku dielektrickú stratu a vysokú tepelnú vodivosť -, napríklad vysoko-frekvenčné dosky môžu znížiť útlm fotónových signálov počas prenosu, čím sa zabezpečí rýchlosť komunikácie optických modulov; Technológia kompresie zmiešaného média môže presne kombinovať materiály s rôznymi charakteristikami (ako sú nosné substráty a optické prenosové médiá), ktoré spĺňajú požiadavky štrukturálnej stability bez ovplyvnenia kvality prenosu fotónových signálov.
Na úrovni štrukturálneho usporiadania a prispôsobenia procesu vykazujú hybridné dosky plošných spojov fotonické integrované obvody charakteristiky „vysokej presnosti a vysokej integrácie“. Aby sa dosiahlo presné dokovanie optoelektronických komponentov, dosky s plošnými spojmi musia mať extrémne vysokú presnosť zarovnania medzi vrstvami, aby sa predišlo strate spojenia optického signálu spôsobenej posunutím; Aplikácia mikroporéznej technológie je zároveň kľúčová, pretože laserové vŕtanie s extrémne malými otvormi môže dosiahnuť vysokú-hustotu prepojenia, čo poskytuje možnosť miniaturizovaného usporiadania optoelektronických zariadení. Stabilita riadenia impedancie navyše priamo ovplyvňuje koordinovanú činnosť elektrických a optických signálov. Je potrebné kontrolovať toleranciu impedancie v prísnom rozsahu pomocou jemných chemických procesov, aby sa zabránilo kolísaniu výkonu spôsobenému rušením signálu.
Kľúčové ťažkosti pri spracovaní hybridných PCB fotonických integrovaných obvodov
Spracovanie hybridných PCB s fotonickým integrovaným obvodom čelí trom hlavným výzvam: prispôsobenie materiálu, synergia procesov a kontrola kvality. Po prvé, je tu problém spracovania a prispôsobenia špeciálnych materiálov, pretože fyzikálne vlastnosti rôznych materiálov sa výrazne líšia. Napríklad dielektrické materiály používané na prenos fotónového signálu môžu mať špeciálny koeficient tepelnej rozťažnosti a počas procesu lisovania je potrebná presná kontrola teploty a tlaku, aby sa zabránilo deformácii platne alebo oddeleniu medzivrstvy spôsobenému nerovnomerným zmršťovaním materiálu; Aplikácia hrubej medenej fólie a iných materiálov vyžaduje leptacie procesy s vyššou presnosťou, aby sa zabránilo nerovnomernej hrúbke medenej vrstvy ovplyvňovať vedenie prúdu a výkon rozptylu tepla.
Po druhé, existuje vysoký dopyt po spolupráci medzi viacerými fázami procesu. Hybridné dosky plošných spojov s fotónovými integrovanými obvodmi často vyžadujú integráciu viacerých špeciálnych procesov, ako je napríklad zabezpečenie toho, aby otvory živicových zátok boli vyplnené bez bublín, aby sa predišlo ovplyvneniu ciest prenosu signálu; Proces stupňovitej drážky a zapustenia je potrebné presne zladiť s požiadavkami na inštaláciu komponentov a rozmerové odchýlky môžu spôsobiť, že komponenty nebudú správne zostavené. Okrem toho výber povrchových náterov musí brať do úvahy aj elektrický výkon a kompatibilitu. Napríklad chemické povlaky niklu a paládia musia zabezpečiť jednotnosť, aby splnili požiadavky na nízky kontaktný odpor optoelektronických zariadení, ktoré vyžadujú, aby poskytovatelia spracovateľských služieb mali vyspelé schopnosti integrácie procesov.
Napokon, obtiažnosť kontroly kvality ďaleko prevyšuje náročnosť konvenčných dosiek plošných spojov. Chyby výkonu hybridných dosiek plošných spojov s fotonickým integrovaným obvodom môžu priamo viesť k zlyhaniu optoelektronických systémov, preto je potrebné zaviesť úplný systém monitorovania kvality procesu - z testovania výkonu surovín pri vstupe do továrne, aby sa zabezpečilo, že špeciálne materiály budú spĺňať technické normy; Online kontrola počas výrobného procesu pomocou-veľmi presného vybavenia na riešenie problémov, ako sú chyby čiary a odchýlky clony; Každý krok je potrebné presne kontrolovať, aby sa eliminovali riziká kvality.
Priemyselná aplikačná hodnota fotónových hybridných plošných spojov s integrovaným obvodom
V oblasti komunikácie je hybridná PCB s fotonickým integrovaným obvodom základnou súčasťou základňových staníc 5G/6G a optických komunikačných modulov. Jeho charakteristika nízkej straty signálu môže zabezpečiť stabilný prenos vysokofrekvenčných signálov na-na dlhé vzdialenosti, čím pomáha komunikačným sieťam dosiahnuť vyššiu šírku pásma a nižšiu latenciu. V oblasti zdravotníckych zariadení môžu vysoko presné diagnostické prístroje (ako sú zobrazovacie zariadenia a biochemické analyzátory) vybavené týmto typom PCB zlepšiť presnosť a výkonnosť detekčných údajov v reálnom čase- prostredníctvom presnej koordinácie optických a elektrických signálov; V oblasti kvantových výpočtov a snímania môžu vysoké integračné a nízke interferenčné charakteristiky fotonických integrovaných obvodov zmiešaných s doskami plošných spojov poskytnúť podporu pre stabilnú prevádzku kvantových čipov a podporiť praktickú aplikáciu kvantovej technológie z laboratória.