5G milimetre dalga baz istasyonları, yapay zeka bilgi işlem güç sunucuları ve araca monteli milimetre dalga radarları gibi yüksek-frekans ve yüksek-hız senaryolarında, baskılı devre kartlarının sinyal iletimi fiziksel sınırlara yaklaşıyor. Geleneksel açık delik tasarımının neden olduğu sinyal kalıntısı, parazit kapasitansı ve kablolama alanının boşa harcanması sorunları, sistem performansını kısıtlayan temel darboğaz haline geldi. VeİGElazer kör delik teknolojisinin derinlemesine uygulanmasıyla birlikte yüksek-yoğunluklu ara bağlantı kartları, yüksek-frekans sinyal bütünlüğü sorununu çözmenin temel çözümü haline geliyor.
Yüksek frekans senaryolarında geleneksel baskılı devre kartlarının sinyal sorunları ne kadar ölümcül?
Sinyal frekansı GHz veya milimetre dalga frekans bandına girdiğinde, birkaç milimetrelik aşırı kablolama ve onlarca mikrometrelik artık delik bile ciddi sinyal yansımasına, kaybına ve elektromanyetik girişime neden olabilir. Geleneksel tam-delikli pcb tasarımında çözülmesi zor olan üç doğal kusur vardır:
Artık yığın yansıma sorunu: Tüm pano boyunca uzanan geçiş-deliği, sinyal yolunun dışında artık yığınlar (Saplamalar) olarak da bilinen aşırı "kuyruklar" bırakacaktır; bu, doğrudan milimetrik dalga frekans bandında sinyal rezonansına neden olacak ve hata oranında bir artışa yol açacaktır.
Kablolama alanı israfı: Açık delikler, BGA pinlerinin altında büyük miktarda değerli alan kaplar ve bu da, 0,4 mm veya daha az ince adımlı BGA paketleriyle karşılaştırıldığında yüksek-yoğunlukta kablolama elde etmeyi imkansız hale getirir.
Sinyal yolu çok uzun: Açıklığı atlamak için, kritik yüksek-hızlı sinyaller daha uzun dolambaçlı yollar almaya zorlanır, bu da yalnızca iletim gecikmesini artırmakla kalmaz, aynı zamanda ek sinyal zayıflamasına da neden olur.
AI sunucuları ve son derece yüksek sinyal bütünlüğü gerektiren 5G RF modülleri gibi senaryolardaki bu sorunlu noktalar, doğrudan standartların altında genel performansa ve hatta güvenilirlik testlerinin geçememesine neden olabilir.
Lazer kör delik teknolojisi: HDI kartlarla yüksek-frekans sorunlarını çözmenin temel anahtarı
HDI levhaların temel avantajı, geleneksel tam delikleri mikro kör gömülü deliklerle değiştiren ve alt katmandan yüksek-frekanslı sinyallerin iletim mantığını yeniden yapılandıran "lazerle delme elektrokaplama dolgulu bölümlü presleme" katmanlama işleminde yatmaktadır. Geleneksel mekanik delmenin aksine, lazer kör delikler minimum 50 μm boyutunda mikro delik işlemeyi gerçekleştirebilir ve tüm panele nüfuz etmeye gerek kalmadan yüzey ile hedef iç katman arasında doğrudan dikey bağlantı kurabilir. Bu tasarım devrim niteliğinde üç performans iyileştirmesi getiriyor:
Sıfır artık hav sinyal yolu: Lazer kör deliği, delik kolonunda herhangi bir ekstra artık hav olmadan sadece gerekli iki katmanı birbirine bağlar ve kökten milimetrik dalga frekans bandındaki en zahmetli artık hav yansıma problemini ortadan kaldırır.
Sinyal yolu önemli ölçüde kısaltılmıştır: kritik yüksek-hızlı sinyaller, kör delikler aracılığıyla bitişik katmanlar arasında doğrudan atlayabilir, geleneksel açık delik tasarımlarıyla karşılaştırıldığında iletim mesafesini %30'dan fazla azaltır ve eşzamanlı olarak sinyal gecikmesini ve ekleme kaybını azaltır.
Kablolama yoğunluğunda üstel artış: İnce aralıklı BGA'nın altındaki alanı tamamen kullanmak için bir "ped üzerinde delik" tasarımı kullanılarak kör delikler BGA pedleri üzerine doğru bir şekilde yerleştirilebilir ve kolayca yüksek-yoğunluklu kablo çıkışı elde edilebilir.
Farklı ülkelerin performans sınırlarına uyarlanmış, farklı düzenlerdeki HDI panolarıyüksek frekanssenaryolar
HDI kartının "sırası" esas olarak lazer kör deliklerinin istifleme döngülerinin sayısıdır ve farklı siparişlere sahip ürünler tamamen farklı uygulama senaryolarına karşılık gelir:
Birinci dereceden HDI (1+N+1 yapısı): Dış katmandan ikinci katmana yalnızca tek bir lazer kör delik açılır; olgun teknoloji ve yüksek maliyet-etkinliği sunar. Orta ve düşük seviyeli 5G iletişim modülleri ve sıradan endüstriyel kontrol panoları için uygundur ve 10GHz dahilinde geleneksel yüksek-frekans sinyal iletim gereksinimlerini karşılayabilir.
İkinci dereceden HDI (2+N+2 yapısı): minimum 75 μm açıklık, 2,5/2,5 mil çizgi genişliği ve aralığı ile kademeli ve istiflenmiş mikro delik tasarımlarını destekleyen iki çift yönlü lazer kör delik istifleme döngüsüyle üretilmiştir ve kablolama yoğunluğu birinci-derece HDI'ya kıyasla %20'den fazla artmıştır. Aynı zamanda yüksek BGA ara bağlantı kapasitesine sahiptir ve robot bilgi işlem çekirdek kartlarına uygun, uygun maliyetli-bir ana akım yapıdır.
Üçüncü dereceden ve üzeri HDI: Üç veya daha fazla lazer kör delik döngüsü, bazı üst düzey ürünler Herhangi Bir Katman HDI ara bağlantısını sağlayabilir ve tek bir kartın en dış katmanı 500.000 düzeydeki lazer kör deliklerini taşıyabilir, bu da onu mevcut AI hızlandırma kartları ve yüksek-hızlı anahtarlar için ana tercih haline getirir.
5. dereceden rastgele katman HDI: 6'dan fazla sıkıştırma döngüsü gerektirir ve tüm katmanlar, lazer kör delikler yoluyla doğrudan birbirine bağlanabilir; bu, pcb üretim teknolojisinin mevcut tavanını temsil eder ve özellikle 5G milimetre dalga baz istasyonları ve üst düzey yapay zeka bilgi işlem sunucuları gibi aşırı yüksek frekanslı senaryoları hedefler.
Tipik ürün: Uniwell Circuits lazer delme+galvanik kaplama doldurma işlemi, yüksek-frekanslı HDI kartlarının üretimi için mühendislik uygulaması
Üst düzey PCB alanına derinlemesine dahil olan bir üretici olarak Uniwell Circuits, farklı sektörlerde yüksek frekanslı HDI kartlarda istikrarlı seri üretim vakaları elde etmiş ve lazer kör delik teknolojisinde zengin, olgun bir deneyim biriktirmiştir:
16 katmanlı birinci-sıradan HDI: RO4350B+yüksek TG FR4 karışık presleme işlemi kullanılarak, minimum lazer kör delik çapı 0,1 mm'dir ve kör delik metalizasyonunun güvenilirliği birden fazla termal döngüyle doğrulanmıştır. Endüstriyel robot kontrol kartları için özel olarak tasarlanmıştır ve karmaşık elektromanyetik ortamlarda yine de sıfır hata kontrol sinyali sağlayabilir.
48 katmanlı yarı iletken testi: Daldırma altın, elektrokaplama kalın altın ve nikel paladyum altın işlemleri benimsenerek, lehim pedlerinin aşınma direnci ve iletkenliği iyileştirilir ve sinyal artık yığını, üst düzey çip testinin yüksek-yoğunluk ve yüksek sinyal bütünlüğü gereksinimlerine mükemmel şekilde uyum sağlayacak şekilde 6mil içinde sıkı bir şekilde kontrol edilir.
26 katmansert esnek baskılı devre kartları: Esnek bükme özelliklerini ve yüksek frekanslı sinyal iletim yeteneklerini hesaba katarak sert esnek alt tabakalar üzerinde yüksek-hassasiyette lazer kör delik hizalaması elde eder. Havacılık ve uzay araçlarının elektronik ekipmanlarında yaygın olarak kullanılır ve yüksek titreşim ve geniş sıcaklık aralığı ortamlarında istikrarlı bir performansa sahiptir.
18 katmanlı HDI kartı: FR408HR yüksek-hızlı malzemeden yapılmış olup, birinci dereceden yarı kör delik tasarımıyla birleştirilmiş, maliyet ve yüksek frekans performansını dengeleyen bu kart, 5G baz istasyonlarının uzak RF birimleri için ana tercihtir.
Bu ürünlerin ortak temel avantajı, lazer delme enerjisi, sıkıştırma genleşmesi ve daralma telafisi ve elektrokaplama deliği doldurma homojenliği gibi tüm sürecin hassas kontrolüdür. Her bir kör deliğin konum sapması ± 25 μm dahilinde kontrol edilir ve delik duvarı pürüzlülüğü mikrometre düzeyinde kontrol edilerek proses ucundan yüksek frekanslı sinyallerin iletim kalitesi sağlanır.
HDI yüksek frekanslı kartların temel uygulama alanları tüm endüstriye nüfuz ediyor
Şu anda lazer kör delik teknolojisiyle donatılmış yüksek-frekanslı HDI kartı, iletişim endüstrisinden çok sayıda üst düzey üretim alanına-hızla yayıldı:
5G ve iletişim ağları: milimetrik dalga baz istasyonları, optik modüller, yüksek-hızlı yönlendiriciler, onlarca Gbps düzeyinde istikrarlı veri iletimi elde etmek için HDI kartlarının düşük kayıp özelliklerine dayanır.
Yapay zeka bilgi işlem altyapısı: Yapay zeka sunucuları, GPU hızlandırma kartları, yüksek-hızlı anahtarlama arka panoları, devasa yüksek-hızlı sinyallerin ara bağlantı sorununu çözmek için yüksek-yoğunluklu kör deliklerin kullanılması, yapay zeka büyük modellerinin verimli şekilde hesaplanmasını destekler.
Akıllı sürüş otomotiv elektroniği: Yerleşik milimetrik dalga radarı ve ADAS etki alanı denetleyicisi, otomatik sürüş sisteminin gerçek-zamanını ve güvenilirliğini sağlamak için çok sayıda yüksek-hızlı sensör sinyalini dar bir alana entegre eder.
Havacılık ve Medikal Elektronik: Havadan iletişim ekipmanı ve tıbbi görüntüleme RF modülleri, zorlu ortamlarda bile yüksek sinyal bütünlüğünü koruyabilir ve yüksek güvenilirlik gereksinimlerini karşılayabilir.
HDI, yüksek frekanslı, sert esnek baskılı devre kartları