Korkeataajuisissa-ja nopeissa{1}}nopeuksissa, kuten 5G-millimetriaallon tukiasemat, tekoälyn laskentatehopalvelimet ja ajoneuvoon asennettavat millimetriaaltotutkat, painettujen piirilevyjen signaalinsiirto lähestyy fyysisiä rajoja. Signaalijäännös-, loiskapasitanssi- ja hukkaan kytkentätilan ongelmat, jotka johtuvat perinteisestä läpireiän-rei'istä, ovat muodostuneet järjestelmän suorituskykyä rajoittaviksi ytimen pullonkaulaksi. JaHDISuuritiheyksiset liitäntälevyt, joissa käytetään syvää lasersokeareikätekniikkaa, ovat tulossa ydinratkaisuksi suurtaajuisten signaalien eheyden{1}}ongelman ratkaisemiseen.
Kuinka tappavia ovat perinteisten painettujen piirilevyjen signaalikipupisteet suurtaajuusskenaarioissa
Kun signaalin taajuus tulee GHz:n tai jopa millimetrin aallon taajuuskaistalle, jopa muutaman millimetrin ylimääräinen johdotus ja kymmeniä mikrometrejä jäännösreikiä voivat aiheuttaa vakavaa signaalin heijastusta, katoamista ja sähkömagneettisia häiriöitä. Perinteisessä täysreikäisessä{1}}piirilevysuunnittelussa on kolme luontaista puutetta, joita on vaikea ratkaista:
Jäännöspaalujen heijastusongelma: Läpi-reikä, joka kulkee koko levyn läpi, jättää ylimääräiset "hännät" signaalitien ulkopuolelle, tunnetaan myös jäännöspaaluina (Stubs), jotka aiheuttavat suoraan signaalin resonanssin millimetriaaltotaajuuskaistalla, mikä johtaa virhesuhteen nousuun.
Johdotustilan hukkaa: Läpireiät vievät suuren määrän arvokasta tilaa BGA-nastan alla, mikä tekee mahdottomaksi saavuttaa korkean -tiheyden johdotusta, kun BGA-paketteja on kohdistettu 0,4 mm tai vähemmän.
Liian pitkä signaalipolku: Aukon ohittamiseksi kriittiset{0}}nopeat signaalit pakotetaan ottamaan pidempiä kiertoteitä, mikä ei ainoastaan lisää lähetysviivettä, vaan myös lisää signaalin vaimennusta.
Nämä kipupisteet, kuten AI-palvelimissa ja 5G RF -moduuleissa, jotka vaativat erittäin korkeaa signaalin eheyttä, voivat suoraan johtaa huonompaan yleiseen suorituskykyyn ja jopa luotettavuustestien läpäisemiseen.
Laser-sokeareikätekniikka: ydinavain HDI-levyjen{0}}korkeataajuisten ongelmien ratkaisemiseen
HDI-levyjen ydinetu on kerrostusprosessissa "laserporaus galvanoimalla täytettävä segmentoitu puristus", joka korvaa perinteiset läpimenevät reiät mikrosokeilla upotetuilla rei'illä ja rekonstruoi alimmasta kerroksesta tulevien korkeataajuisten{0}}signaalien lähetyslogiikan. Toisin kuin perinteinen mekaaninen poraus, lasersokeilla voidaan työstää mikroreiät vähintään 50 μm:llä, mikä muodostaa suoraan pystysuoran yhteyden pinnan ja kohdesisäkerroksen välille ilman, että tarvitsee tunkeutua koko levyn läpi. Tämä muotoilu tuo kolme vallankumouksellista suorituskyvyn parannusta:
Nollajäännöspaalun signaalipolku: Laser-sokeareikä yhdistää vain tarvittavat kaksi kerrosta ilman ylimääräistä jäännöspaalua reikäpilarissa, mikä eliminoi vaikeimman jäännöspaalun heijastusongelman millimetriaaltotaajuuskaistalla juuresta.
Signaalireitti lyhenee merkittävästi: kriittiset{0}}nopeat signaalit voivat hypätä suoraan vierekkäisten kerrosten välillä sokeoiden reikien kautta, mikä vähentää lähetysetäisyyttä yli 30 % verrattuna perinteisiin-reikämalleihin ja vähentää synkronisesti signaalin viivettä ja lisäyshäviöitä.
Johdon tiheyden eksponentiaalinen kasvu: sokeat reiät voidaan sijoittaa tarkasti BGA-tyynyihin käyttämällä "reikä tyynyssä" -rakennetta, joka hyödyntää täysimittaisesti hienojakoisen BGA:n alapuolella olevan tilan, jolloin saavutetaan helposti korkea{0}}tiheysjohto.
HDI-levyt eri tilauksista, mukautettu eri suorituskykyrajoihinkorkea taajuusskenaarioita
HDI-levyn "järjestys" on olennaisesti lasersokeiden reikien pinoamisjaksojen lukumäärä, ja tuotteet eri tilauksilla vastaavat täysin erilaisia sovellusskenaarioita:
Ensimmäisen asteen HDI (1+N+1 rakenne): Ulkokerroksesta toiseen kerrokseen porataan vain yksi lasersokea reikä kypsällä tekniikalla ja korkealla kustannus-tehokkuudella. Se soveltuu keskitason ja matalan luokan 5G-viestintämoduuleille ja tavallisille teollisuuden ohjauskorteille, ja se voi täyttää tavanomaiset korkeataajuisten signaalien lähetysvaatimukset 10 GHz:n sisällä.
Toisen asteen HDI (2+N+2 rakenne): valmistettu kahdella kaksisuuntaisella lasersulkureikien pinoamisjaksolla, tukee porrastettuja ja pinottuja mikroreikiä, minimiaukko 75 μm, linjan leveys ja etäisyys 2,5/2,5 mil, ja johdotustiheys kasvanut yli HDI:hen {26 %}}tai alle. Siinä on myös hyvät BGA-yhteisliitäntäominaisuudet, ja se on kustannustehokas valtavirtarakenne, joka soveltuu robottilaskennan ydinlevyille.
Kolmannen asteen ja korkeampi HDI: Kolme tai useampia lasersuojareikäjaksoja, jotkin huippuluokan tuotteet voivat saavuttaa Anylayer HDI -yhteenliittämisen, ja yhden kortin uloimmalla kerroksella voi olla 500 000 tason lasersuojareiät, mikä tekee siitä tavanomaisen valinnan nykyisille AI-kiihdytyskorteille ja{2}}nopeille kytkimille.
Viidennen asteen mielivaltaisen kerroksen HDI: vaatii yli 6 pakkausjaksoa, ja kaikki kerrokset voidaan liittää suoraan toisiinsa lasersälereikien kautta, mikä edustaa piirilevyjen valmistustekniikan nykyistä kattoa, erityisesti äärimmäisen korkean taajuuden skenaarioissa, kuten 5G-millimetriaaltotukiasemissa ja huippuluokan AI-laskentapalvelimissa.
Tyypillinen tuote: Uniwell Circuits laserporaus+galvanoinnin täyttöprosessi, insinöörikäytäntö korkeataajuisten -HDI-levyjen valmistukseen
Laadukkaiden{0}}piirilevyjen alalla vahvasti mukana olevana valmistajana Uniwell Circuits on jo saavuttanut vakaita suurtaajuisten HDI-levyjen massatuotantotapauksia eri teollisuudenaloilla, ja sillä on runsaasti kypsää kokemusta lasersokeareikätekniikasta:
16 kerroksen ensimmäinen-tilaus HDI: käyttämällä RO4350B+high TG FR4 sekapuristusprosessia lasersokean reiän vähimmäishalkaisija on 0,1 mm, ja sokeareiän metalloinnin luotettavuus on varmistettu useilla lämpösykleillä. Se on suunniteltu erityisesti teollisuusrobottien ohjauskorteille ja voi silti varmistaa nollavirheen ohjaussignaalit monimutkaisissa sähkömagneettisissa ympäristöissä.
48-kerroksinen puolijohteiden testaus: ottamalla käyttöön upotuskulla-, galvanointi- ja nikkelipalladiumkultaprosesseja, juotostyynyjen kulutuskestävyys ja johtavuus paranevat, ja signaalin jäännöspinoa valvotaan tiukasti 6 miljoonan etäisyydellä, mikä sopeutuu täydellisesti korkean -tiheyden ja signaalin eheyden} korkean sirutestin vaatimuksiin.
26 kerrostajäykät flex-painetut piirilevyt: saavuttaa korkean-tarkkuuden lasersokean reiän kohdistuksen jäykillä taipuisilla substraateilla ottaen huomioon joustavat taivutusominaisuudet ja korkeataajuisten signaalien siirtoominaisuudet. Sitä käytetään laajasti ilmailu-avaruusalan elektronisissa laitteissa, ja sen suorituskyky on vakaa korkean tärinän ja laajan lämpötila-alueen ympäristöissä.
18-kerroksinen HDI-levy: valmistettu nopeasta FR408HR---materiaalista yhdistettynä ensimmäisen-asunnon puolisokean reiän suunnitteluun, joka tasapainottaa kustannukset ja korkean taajuuden suorituskyvyn. Se on valtavirran valinta 5G-tukiasemien RF-etäyksiköille.
Näiden tuotteiden yhteinen ydinetu on koko laserporauksen energiaprosessin tarkka hallinta, puristuslaajenemisen ja -supistumisen kompensointi sekä galvanointireikien täytön tasaisuus. Jokaisen sokean reiän asentopoikkeamaa säädetään ± 25 μm:n sisällä ja reiän seinämän karheutta säädetään mikrometritasolla, mikä varmistaa korkeataajuisten signaalien lähetyksen laadun prosessipäästä.
HDI-korkeataajuuslevyjen ydinsovellusalueet tunkeutuvat koko toimialalle
Tällä hetkellä lasersokeareikäteknologialla varustettu{0}}korkeataajuinen HDI-kortti on laajentunut nopeasti viestintäteollisuudesta useille korkealaatuisille-valmistusaloille:
5G- ja viestintäverkot: millimetriaaltotukiasemat, optiset moduulit, nopeat{1}}reitittimet, jotka luottavat HDI-korttien pienihäviöominaisuuksiin vakaan tiedonsiirron saavuttamiseksi kymmenien Gbps-tasolla.
Tekoälyn laskentainfrastruktuuri: AI-palvelimet, GPU-kiihdytyskortit, nopeat -kytkettävät taustalevyt, joissa käytetään tiheitä-sulkureikiä massiivisten-nopeiden signaalien yhteenliittämisongelman ratkaisemiseen, mikä tukee suurten tekoälymallien tehokasta laskentaa.
Älykäs ajo-autoelektroniikka: sisäänrakennettu-millimetriaaltotutka ja ADAS-verkkotunnuksen ohjain integroivat suuren määrän-nopeita anturisignaaleja kapeaan tilaan varmistaakseen automaattisen ajojärjestelmän todellisen-ajan ja luotettavuuden.
Ilmailu ja lääketieteellinen elektroniikka: Ilmassa olevat viestintälaitteet ja lääketieteellisen kuvantamisen RF-moduulit voivat ylläpitää korkeaa signaalin eheyttä ja täyttää korkeat luotettavuusvaatimukset jopa äärimmäisissä ympäristöissä.
HDI, korkeataajuus, jäykkä flex painetut piirilevyt