Trong các kịch bản-tần số cao và tốc độ- cao chẳng hạn như trạm cơ sở sóng milimet 5G, máy chủ điện toán AI và radar sóng milimet gắn trên xe, việc truyền tín hiệu của bảng mạch in đang tiến gần đến giới hạn vật lý. Các vấn đề về dư lượng tín hiệu, điện dung ký sinh và lãng phí không gian nối dây do thiết kế-lỗ truyền thống gây ra đã trở thành nút thắt cổ chai cốt lõi hạn chế hiệu suất hệ thống. VàHDIbo mạch kết nối mật độ-cao, với ứng dụng sâu của công nghệ lỗ mù laze, đang trở thành giải pháp cốt lõi để giải quyết vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu-tần số cao.
Điểm yếu tín hiệu của bảng mạch in truyền thống nguy hiểm đến mức nào trong các tình huống tần số cao
Khi tần số tín hiệu đi vào dải tần số sóng GHz hoặc thậm chí milimet, chỉ cần một vài mm dây thừa và lỗ dư hàng chục micromet cũng có thể gây ra hiện tượng phản xạ, mất tín hiệu và nhiễu điện từ nghiêm trọng. Có ba sai sót cố hữu trong thiết kế pcb xuyên suốt{1}}có lỗ truyền thống rất khó giải quyết:
Vấn đề phản xạ cọc dư: Lỗ xuyên- chạy qua toàn bộ bo mạch sẽ để lại những "đuôi" dư thừa bên ngoài đường dẫn tín hiệu hay còn gọi là cọc dư (Stubs), sẽ trực tiếp gây ra hiện tượng cộng hưởng tín hiệu trong dải tần số sóng milimet, dẫn đến tỷ lệ lỗi tăng đột biến.
Lãng phí không gian đi dây: Các lỗ xuyên chiếm một lượng lớn không gian có giá trị bên dưới các chân BGA, khiến không thể đạt được-đi dây mật độ cao khi đối mặt với các gói BGA có bước nhỏ từ 0,4mm trở xuống.
Đường dẫn tín hiệu quá dài: Để vượt qua khẩu độ, các tín hiệu-tốc độ cao quan trọng buộc phải đi đường vòng lâu hơn, điều này không chỉ làm tăng độ trễ truyền mà còn gây ra sự suy giảm tín hiệu bổ sung.
Những điểm yếu này, trong các tình huống như máy chủ AI và mô-đun 5G RF yêu cầu tính toàn vẹn tín hiệu cực cao, có thể trực tiếp dẫn đến hiệu suất tổng thể không đạt tiêu chuẩn và thậm chí không vượt qua được các bài kiểm tra độ tin cậy.
Công nghệ lỗ mù bằng laze: chìa khóa cốt lõi để giải quyết-các vấn đề về tần số cao với bảng HDI
Ưu điểm cốt lõi của bảng HDI nằm ở quy trình phân lớp "khoan mạ điện bằng cách ép phân đoạn", thay thế các lỗ thông toàn bộ truyền thống bằng các lỗ chôn vi mô và tái tạo lại logic truyền của tín hiệu tần số cao-từ lớp dưới cùng. Không giống như khoan cơ học truyền thống, các lỗ mù bằng laser có thể xử lý lỗ siêu nhỏ với kích thước tối thiểu 50 μm, thiết lập trực tiếp kết nối dọc giữa bề mặt và lớp mục tiêu bên trong mà không cần phải xuyên qua toàn bộ bảng. Thiết kế này mang lại ba cải tiến hiệu suất mang tính cách mạng:
Đường dẫn tín hiệu cọc dư bằng 0: Lỗ mù laser chỉ kết nối hai lớp cần thiết, không có cọc dư thừa trong cột lỗ, loại bỏ vấn đề phản xạ cọc dư rắc rối nhất trong dải tần sóng milimet từ gốc.
Đường dẫn tín hiệu được rút ngắn đáng kể: các tín hiệu tốc độ cao-quan trọng có thể chuyển trực tiếp giữa các lớp liền kề thông qua các lỗ mù, giảm khoảng cách truyền hơn 30% so với các thiết kế xuyên-lỗ truyền thống và giảm đồng bộ độ trễ tín hiệu và suy hao chèn.
Mật độ dây tăng theo cấp số nhân: các lỗ mù có thể được đặt chính xác trên miếng đệm BGA, sử dụng thiết kế "lỗ trên miếng đệm" để tận dụng tối đa không gian bên dưới BGA bước nhỏ, dễ dàng đạt được đầu ra dây mật độ- cao.
Bảng HDI có các đơn đặt hàng khác nhau, phù hợp với ranh giới hiệu suất của cáctần số caokịch bản
"Thứ tự" của bảng HDI về cơ bản là số chu kỳ xếp chồng của các lỗ mù laser và các sản phẩm có thứ tự khác nhau tương ứng với các kịch bản ứng dụng hoàn toàn khác nhau:
HDI bậc một (cấu trúc 1+N+1): Chỉ có một lỗ mù laze được khoan từ lớp ngoài đến lớp thứ hai, với công nghệ hoàn thiện và hiệu quả chi phí-cao. Nó phù hợp với các mô-đun giao tiếp 5G cấp trung đến cấp thấp và các bảng điều khiển công nghiệp thông thường, đồng thời có thể đáp ứng các yêu cầu truyền tín hiệu tần số cao-thông thường trong phạm vi 10GHz.
HDI bậc hai (cấu trúc 2+N{1}}): được sản xuất thông qua hai chu trình xếp chồng lỗ mù laze hai chiều, hỗ trợ các thiết kế lỗ vi mô so le và xếp chồng lên nhau, với khẩu độ tối thiểu 75 μm, độ rộng đường và khoảng cách 2,5/2,5 triệu, đồng thời mật độ dây tăng hơn 20% so với HDI{6}}thứ nhất. Nó cũng có khả năng kết nối BGA cao và là cấu trúc chủ đạo tiết kiệm chi phí-phù hợp với các bo mạch lõi điện toán rô-bốt.
HDI bậc ba trở lên: Ba chu kỳ lỗ mù laser trở lên, một số-sản phẩm cao cấp có thể đạt được kết nối HDI Anylayer và lớp ngoài cùng của một bảng mạch có thể chứa các lỗ mù laser ở 500000 cấp độ, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các thẻ tăng tốc AI hiện tại và các công tắc tốc độ cao-.
HDI lớp tùy ý bậc 5: yêu cầu hơn 6 chu kỳ nén và tất cả các lớp có thể được kết nối trực tiếp thông qua các lỗ mù laze, thể hiện mức trần hiện tại của công nghệ sản xuất pcb, đặc biệt nhắm đến các kịch bản tần số cực cao như trạm gốc sóng milimet 5G và máy chủ điện toán AI cao cấp.
Sản phẩm tiêu biểu: Quy trình khoan laser+mạ điện của Uniwell Circuits, thực hành kỹ thuật để sản xuất bo mạch HDI tần số cao-
Là một nhà sản xuất tham gia sâu vào lĩnh vực- pcb cao cấp, Uniwell Circuits đã đạt được các trường hợp sản xuất hàng loạt ổn định bo mạch HDI tần số cao trong các ngành khác nhau và đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm trưởng thành về công nghệ lỗ mù laze:
HDI đơn hàng 16 lớp đầu tiên: sử dụng quy trình ép hỗn hợp RO4350B+TG FR4 cao, đường kính lỗ mù bằng laser tối thiểu là 0,1mm và độ tin cậy của quá trình kim loại hóa lỗ mù đã được xác minh qua nhiều chu trình nhiệt. Nó được thiết kế dành riêng cho các bảng điều khiển robot công nghiệp và vẫn có thể đảm bảo tín hiệu điều khiển không có lỗi trong môi trường điện từ phức tạp.
Thử nghiệm chất bán dẫn 48 lớp: Áp dụng các quy trình nhúng vàng, mạ điện và vàng palađi niken, khả năng chống mài mòn và độ dẫn điện của miếng hàn được cải thiện và lượng dư tín hiệu được kiểm soát chặt chẽ trong phạm vi 6 triệu, thích ứng hoàn hảo với các yêu cầu về mật độ- cao và tính toàn vẹn tín hiệu cao của thử nghiệm chip cao cấp-.
26 lớpbảng mạch in flex cứng nhắc: đạt được sự-căn chỉnh lỗ mù bằng tia laze có độ chính xác cao trên các chất nền dẻo cứng, có tính đến các đặc tính uốn cong linh hoạt và khả năng truyền tín hiệu tần số cao. Nó được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử trên tàu hàng không vũ trụ và có hiệu suất ổn định trong môi trường có độ rung cao và phạm vi nhiệt độ rộng.
Bảng HDI 18 lớp: được làm bằng vật liệu tốc độ cao-FR408HR, kết hợp với thiết kế-lỗ bán mù bậc nhất, cân bằng giữa chi phí và hiệu suất tần số cao, đây là lựa chọn phổ biến cho các thiết bị RF từ xa của trạm gốc 5G.
Ưu điểm cốt lõi chung của các sản phẩm này là kiểm soát chính xác toàn bộ quá trình năng lượng khoan bằng laser, giãn nở nén và bù co lại, cũng như tính đồng nhất của việc lấp đầy lỗ mạ điện. Độ lệch vị trí của mỗi lỗ mù được kiểm soát trong phạm vi ± 25 μm và độ nhám của thành lỗ được kiểm soát ở mức micromet, đảm bảo chất lượng truyền tín hiệu tần số cao từ đầu quá trình.
Các lĩnh vực ứng dụng cốt lõi của bo mạch tần số cao HDI đang thâm nhập vào toàn ngành
Bo mạch HDI-tần số cao hiện được trang bị công nghệ lỗ mù bằng laze đã nhanh chóng mở rộng từ ngành truyền thông sang nhiều lĩnh vực sản xuất-cao cấp:
Mạng 5G và truyền thông: trạm gốc sóng milimet, mô-đun quang, bộ định tuyến tốc độ cao,{1}}dựa vào đặc tính suy hao thấp của bảng HDI để đạt được khả năng truyền dữ liệu ổn định ở mức hàng chục Gbps.
Cơ sở hạ tầng điện toán AI: Máy chủ AI, thẻ tăng tốc GPU, bảng đen chuyển đổi tốc độ-cao, sử dụng các lỗ mù mật độ-cao để giải quyết vấn đề kết nối của các tín hiệu tốc độ cao- lớn, hỗ trợ tính toán hiệu quả các mô hình AI lớn.
Thiết bị điện tử ô tô lái xe thông minh:-ra-đa sóng milimet trên xe và bộ điều khiển miền ADAS tích hợp một số lượng lớn-tín hiệu cảm biến tốc độ cao trong không gian hẹp để đảm bảo-thời gian thực và độ tin cậy của hệ thống lái ô tô.
Điện tử y tế và hàng không vũ trụ: Thiết bị liên lạc trên không và mô-đun RF hình ảnh y tế có thể duy trì tính toàn vẹn tín hiệu cao và đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy cao ngay cả trong môi trường khắc nghiệt.
HDI, tần số cao, bảng mạch in flex cứng