В высокочастотных и высокоскоростных-сценариях, таких как базовые станции миллиметрового диапазона 5G, серверы вычислительной мощности искусственного интеллекта и радары миллиметрового диапазона, установленные на транспортных средствах, передача сигнала печатных плат приближается к физическим пределам. Проблемы остаточного сигнала, паразитной емкости и нерационального использования места для проводки, вызванные традиционной конструкцией со сквозными отверстиями, стали основным узким местом, ограничивающим производительность системы. ИИЧРПлаты межсоединений высокой-плотности с глубоким применением технологии лазерных глухих отверстий становятся основным решением проблемы целостности высокочастотного-сигнала.
Насколько опасны болевые точки сигналов традиционных печатных плат в высокочастотных сценариях
Когда частота сигнала попадает в диапазон частот ГГц или даже миллиметрового диапазона, даже несколько миллиметров лишней проводки и десятки микрометров остаточных отверстий могут вызвать серьезное отражение сигнала, потери и электромагнитные помехи. Традиционным конструкциям печатных плат со сквозными-отверстиями присущи три недостатка, которые трудно устранить:
Проблема отражения остаточных ворсов. Сквозное-отверстие, проходящее через всю плату, оставляет лишние "хвосты" за пределами пути сигнала, также известные как остаточные ворсы (заглушки), что непосредственно вызывает резонанс сигнала в диапазоне частот миллиметровых волн, что приводит к резкому увеличению частоты ошибок.
Бесполезная трата места для проводки. Сквозные отверстия занимают много ценного пространства под контактами BGA, что делает невозможным достижение высокой-плотности проводки при расположении корпусов BGA с мелким шагом 0,4 мм или менее.
Слишком длинный путь сигнала. Чтобы обойти апертуру, сигналы с критической-скоростью вынуждены идти в обход, что не только увеличивает задержку передачи, но и приводит к дополнительному ослаблению сигнала.
Эти болевые точки в таких сценариях, как серверы искусственного интеллекта и радиочастотные модули 5G, требующие чрезвычайно высокой целостности сигнала, могут напрямую привести к неудовлетворительной общей производительности и даже к неспособности пройти тесты на надежность.
Лазерная технология глухих отверстий: основной ключ к решению высокочастотных-проблем с платами HDI
Основное преимущество плат HDI заключается в процессе наслаивания «лазерного сверления, гальванопокрытия, сегментного прессования», который заменяет традиционные сквозные отверстия микрослепыми заглубленными отверстиями и реконструирует логику передачи высокочастотных-сигналов из нижнего слоя. В отличие от традиционного механического сверления, лазерные глухие отверстия позволяют обрабатывать микроотверстия с минимальным размером 50 мкм, непосредственно устанавливая вертикальное соединение между поверхностью и целевым внутренним слоем без необходимости проникать во всю плату. Эта конструкция обеспечивает три революционных улучшения производительности:
Путь сигнала нулевой остаточной сваи: лазерное глухое отверстие соединяет только необходимые два слоя без какой-либо дополнительной остаточной сваи в колонне отверстий, что устраняет наиболее неприятную проблему отражения остаточной сваи в диапазоне частот миллиметровых волн от корня.
Путь сигнала значительно сокращается: критически важные-высокоскоростные сигналы могут передаваться непосредственно между соседними слоями через глухие отверстия, что сокращает расстояние передачи более чем на 30 % по сравнению с традиционными конструкциями со сквозными-отверстиями и синхронно снижает задержку сигнала и вносимые потери.
Экспоненциальное увеличение плотности проводки: на контактных площадках BGA можно точно разместить глухие отверстия, используя конструкцию «отверстие на контактной площадке», чтобы полностью использовать пространство под BGA с мелким шагом, легко достигая высокой-плотности вывода проводов.
Платы HDI разных порядков, адаптированные к пределам производительности различныхвысокая частотасценарии
«Порядок» HDI-плат — это, по сути, количество циклов укладки лазерных глухих отверстий, а изделия с разными порядками соответствуют совершенно разным сценариям применения:
HDI первого порядка (структура 1+N+1): от внешнего слоя до второго слоя просверливается только одно глухое лазерное отверстие, что соответствует отработанной технологии и высокой экономической-эффективности. Он подходит для модулей связи 5G среднего и низкого уровня и обычных промышленных плат управления и может соответствовать обычным требованиям к передаче высокочастотных-сигналов в диапазоне 10 ГГц.
HDI второго порядка (структура 2+N+2): изготавливается с помощью двух двунаправленных лазерных циклов укладки глухих отверстий, поддерживает расположенные в шахматном порядке и сложенные друг на друга микроотверстия, с минимальной апертурой 75 мкм, шириной линий и расстоянием между ними 2,5/2,5 мил, а плотность проводки увеличена более чем на 20 % по сравнению с HDI первого-порядка. Он также имеет широкие возможности межсоединения BGA и представляет собой экономичную-основную структуру, подходящую для основных плат роботизированных вычислений.
Третий порядок и выше HDI: три или более цикла лазерных глухих отверстий, некоторые высокопроизводительные-продукты могут обеспечить соединение Anylayer HDI, а внешний слой одной платы может содержать лазерные слепые отверстия размером 500 000 уровней, что делает его основным выбором для современных карт ускорения искусственного интеллекта и высокоскоростных-переключателей.
Произвольный слой HDI 5-го порядка: требуется более 6 циклов сжатия, и все слои могут быть напрямую соединены между собой через лазерные глухие отверстия, что представляет собой текущий потолок технологии производства печатных плат, специально предназначенной для сценариев с экстремально высокими частотами, таких как базовые станции 5G миллиметрового диапазона и высокопроизводительные серверы вычислений с искусственным интеллектом.
Типичный продукт: процесс лазерного сверления и гальванического заполнения Uniwell Circuits, инженерная практика по производству высокочастотных плат HDI.
Являясь производителем, активно работающим в области-печатных плат высокого класса, компания Uniwell Circuits уже добилась стабильного массового производства высокочастотных плат HDI в различных отраслях и накопила богатый опыт в технологии лазерных глухих отверстий:
16-слойный HDI первого-порядка: с использованием смешанного процесса прессования RO4350B + high TG FR4 минимальный диаметр глухого отверстия лазера составляет 0,1 мм, а надежность металлизации глухого отверстия была проверена с помощью нескольких термических циклов. Он разработан специально для плат управления промышленными роботами и может обеспечить отсутствие ошибок в управляющих сигналах в сложных электромагнитных средах.
Тестирование 48-слойных полупроводников: применение процессов иммерсионного золота, гальванического покрытия толстым золотом и никель-палладиевого золота повышает износостойкость и проводимость паяльных площадок, а толщина остаточного сигнала строго контролируется в пределах 6 мил, что идеально адаптируется к требованиям высокой-плотности и высокой целостности сигнала при тестировании чипов-высококлассного класса.
26 слоевжесткие гибкие печатные платы: обеспечивает высокоточную-точную лазерную центровку глухих отверстий на жестких гибких подложках с учетом гибких характеристик изгиба и возможностей передачи высокочастотных сигналов. Он широко используется в бортовом электронном оборудовании аэрокосмической отрасли и имеет стабильную работу в условиях высокой вибрации и широкого температурного диапазона.
18-слойная плата HDI: изготовлена из высокоскоростного-материала FR408HR в сочетании с конструкцией полуслепых отверстий первого-порядка, сочетая стоимость и высокочастотные характеристики. Это основной выбор для удаленных радиочастотных блоков базовых станций 5G.
Общим основным преимуществом этих продуктов является точный контроль всего процесса лазерного сверления, компенсации расширения и сжатия при сжатии, а также однородность заполнения гальванических отверстий. Отклонение положения каждого глухого отверстия контролируется в пределах ±25 мкм, а шероховатость стенок отверстия контролируется на уровне микрометра, обеспечивая качество передачи высокочастотных сигналов с торца технологического процесса.
Основные области применения высокочастотных плат HDI проникают во всю отрасль.
Высокочастотная-плата HDI, в настоящее время оснащенная лазерной технологией глухих отверстий, быстро распространилась из отрасли связи в ряд высокотехнологичных-производственных областей:
5G и сети связи: базовые станции миллиметрового диапазона, оптические модули, высокоскоростные-маршрутизаторы, опирающиеся на характеристики низких потерь плат HDI для достижения стабильной передачи данных на уровне десятков Гбит/с.
Вычислительная инфраструктура искусственного интеллекта: серверы искусственного интеллекта, карты ускорения графического процессора, высокоскоростные коммутационные платы, использующие глухие отверстия высокой-плотности для решения проблемы соединения массивных высокоскоростных-сигналов, поддерживающие эффективные вычисления больших моделей искусственного интеллекта.
Интеллектуальная автомобильная электроника:-бортовой радар миллиметрового диапазона и контроллер домена ADAS объединяют большое количество сигналов датчиков-высокой скорости в узком пространстве, чтобы обеспечить-время работы и надежность системы автоматического вождения.
Аэрокосмическая и медицинская электроника: бортовое оборудование связи и радиочастотные модули медицинской визуализации могут поддерживать высокую целостность сигнала и соответствовать высоким требованиям надежности даже в экстремальных условиях.
HDI, высокочастотные, жесткие гибкие печатные платы