Negli scenari ad alta-frequenza e-velocità come le stazioni base a onde millimetriche 5G, i server di potenza di calcolo AI e i radar a onde millimetriche montati su veicoli, la trasmissione del segnale dei circuiti stampati si sta avvicinando ai limiti fisici. I problemi relativi ai residui di segnale, alla capacità parassita e allo spazio di cablaggio sprecato causati dal tradizionale design a foro passante-sono diventati il principale collo di bottiglia che limita le prestazioni del sistema. EISUle schede di interconnessione ad alta-densità, con l'applicazione approfondita della tecnologia laser a foro cieco, stanno diventando la soluzione principale per risolvere il problema dell'integrità del segnale ad alta-frequenza.
Quanto sono letali i punti critici del segnale dei circuiti stampati tradizionali negli scenari ad alta frequenza
Quando la frequenza del segnale entra nella banda di frequenza dei GHz o addirittura delle onde millimetriche, anche pochi millimetri di cablaggio in eccesso e decine di micrometri di fori residui possono causare gravi riflessioni, perdite e interferenze elettromagnetiche del segnale. Esistono tre difetti intrinseci nella progettazione tradizionale di PCB a foro passante-difficili da risolvere:
Problema di riflessione della pila residua: il foro passante- che attraversa l'intera scheda lascerà "code" in eccesso fuori dal percorso del segnale, note anche come pile residue (Stub), che causeranno direttamente la risonanza del segnale nella banda di frequenza delle onde millimetriche, portando a un aumento del tasso di errore.
Spreco di spazio per il cablaggio: i fori passanti occupano una grande quantità di spazio prezioso sotto i pin BGA, rendendo impossibile ottenere un cablaggio ad alta-densità quando si affrontano pacchetti BGA con passo fine di 0,4 mm o inferiore.
Percorso del segnale troppo lungo: per bypassare l'apertura, i segnali critici ad alta velocità- sono costretti a fare deviazioni più lunghe, il che non solo aumenta il ritardo di trasmissione ma introduce anche un'ulteriore attenuazione del segnale.
Questi punti critici, in scenari come server AI e moduli RF 5G che richiedono un’integrità del segnale estremamente elevata, possono portare direttamente a prestazioni complessive inferiori agli standard e persino al mancato superamento dei test di affidabilità.
Tecnologia laser a foro cieco: la chiave principale per risolvere i problemi ad alta-frequenza con le schede HDI
Il vantaggio principale delle schede HDI risiede nel processo di stratificazione di "foratura laser, galvanica, riempimento, pressatura segmentata", che sostituisce i tradizionali fori passanti con microfori ciechi sepolti e ricostruisce la logica di trasmissione dei segnali ad alta-frequenza dallo strato inferiore. A differenza della tradizionale perforazione meccanica, i fori ciechi laser possono ottenere la lavorazione di microfori con una dimensione minima di 50 μ m, stabilendo direttamente un'interconnessione verticale tra la superficie e lo strato interno target, senza la necessità di penetrare l'intera scheda. Questo design apporta tre miglioramenti rivoluzionari delle prestazioni:
Percorso del segnale della pila residua zero: il foro cieco del laser collega solo i due strati richiesti, senza alcuna pila residua aggiuntiva nella colonna del foro, eliminando il più fastidioso problema di riflessione della pila residua nella banda di frequenza delle onde millimetriche dalla radice.
Il percorso del segnale è notevolmente accorciato: i segnali critici ad alta velocità possono passare direttamente tra strati adiacenti attraverso fori ciechi, riducendo la distanza di trasmissione di oltre il 30% rispetto ai tradizionali design a foro passante e riducendo in modo sincrono il ritardo del segnale e la perdita di inserzione.
Aumento esponenziale della densità del cablaggio: i fori ciechi possono essere posizionati con precisione sui pad BGA, utilizzando un design "foro sul pad" per utilizzare completamente lo spazio sotto il BGA a passo fine, ottenendo facilmente un'uscita del cavo ad alta-densità.
Schede HDI di diversi ordini, adattate ai limiti prestazionali di diversialta frequenzascenari
L'"ordine" della scheda HDI è essenzialmente il numero di cicli di impilamento dei fori ciechi del laser e prodotti con ordini diversi corrispondono a scenari applicativi completamente diversi:
HDI di primo ordine (struttura 1+N+1): viene praticato un solo foro cieco con il laser dallo strato esterno al secondo strato, con tecnologia matura ed elevata-efficacia in termini di costi. È adatto per moduli di comunicazione 5G di fascia medio-bassa e normali schede di controllo industriali e può soddisfare i requisiti convenzionali di trasmissione del segnale ad alta-frequenza entro 10 GHz.
HDI di secondo ordine (struttura 2+N+2): prodotto attraverso due cicli di impilamento di fori ciechi laser bidirezionali, supportando design di microfori sfalsati e impilati, con un'apertura minima di 75 μ m, larghezza della linea e spaziatura di 2,5/2,5 mil e densità di cablaggio aumentata di oltre il 20% rispetto all'HDI di primo ordine. Dispone inoltre di un'elevata capacità di interconnessione BGA ed è una struttura mainstream-economica adatta per schede core di robot computing.
Terzo ordine e superiore all'HDI: tre o più cicli di fori ciechi del laser, alcuni-prodotti di fascia alta possono raggiungere l'interconnessione HDI Anylayer e lo strato più esterno di una singola scheda può contenere fori ciechi del laser di 500.000 livelli, rendendola la scelta principale per le attuali schede di accelerazione AI e gli switch ad alta-velocità.
HDI livello arbitrario di 5° ordine: richiede più di 6 cicli di compressione e tutti gli strati possono essere interconnessi direttamente tramite fori ciechi laser, che rappresentano l'attuale limite della tecnologia di produzione di PCB, mirato specificamente a scenari ad alta frequenza estrema come stazioni base a onde millimetriche 5G e server di elaborazione AI di fascia alta-.
Prodotto tipico: processo di perforazione laser+riempimento galvanico di Uniwell Circuits, pratica ingegneristica per la produzione di schede HDI ad alta-frequenza
In qualità di produttore profondamente coinvolto nel campo dei PCB di fascia alta-, Uniwell Circuits ha già realizzato casi stabili di produzione di massa di schede HDI ad alta frequenza in diversi settori e ha accumulato una vasta esperienza matura nella tecnologia laser a foro cieco:
HDI di primo-ordine a 16 strati: utilizzando il processo di pressatura mista RO4350B+FR4 ad alta TG, il diametro minimo del foro cieco del laser è 0,1 mm e l'affidabilità della metallizzazione del foro cieco è stata verificata attraverso più cicli termici. È progettato specificamente per le schede di controllo dei robot industriali e può comunque garantire segnali di controllo con errori pari a zero in ambienti elettromagnetici complessi.
Test sui semiconduttori a 48 strati: adottando i processi di immersione in oro, galvanica in oro spesso e oro al nichel-palladio, la resistenza all'usura e la conduttività dei cuscinetti di saldatura vengono migliorate e la pila residua del segnale è rigorosamente controllata entro 6 mil, adattandosi perfettamente ai requisiti di alta-densità e integrità del segnale elevato dei test sui chip di fascia alta-.
26 straticircuiti stampati rigidi e flessibili: consente di ottenere un allineamento di fori ciechi laser ad alta-precisione su substrati rigidi e flessibili, tenendo conto delle caratteristiche di piegatura flessibile e delle capacità di trasmissione del segnale ad alta frequenza. È ampiamente utilizzato nelle apparecchiature elettroniche di bordo aerospaziali e offre prestazioni stabili in ambienti ad alte vibrazioni e con un ampio intervallo di temperature.
Scheda HDI a 18 strati: realizzata in materiale ad alta velocità FR408HR-, combinato con un design a foro semi cieco di primo-ordine, che bilancia costi e prestazioni ad alta frequenza, è la scelta principale per le unità RF remote delle stazioni base 5G.
Il vantaggio principale comune di questi prodotti è il controllo preciso dell'intero processo di energia di perforazione laser, compensazione dell'espansione e della contrazione della compressione e uniformità di riempimento dei fori galvanici. La deviazione della posizione di ciascun foro cieco è controllata entro ± 25 μ m e la rugosità della parete del foro è controllata a livello micrometrico, garantendo la qualità di trasmissione dei segnali ad alta frequenza dall'estremità del processo.
Le principali aree di applicazione delle schede ad alta frequenza HDI stanno penetrando nell'intero settore
La scheda HDI ad alta-frequenza attualmente dotata della tecnologia laser a foro cieco si è rapidamente estesa dal settore delle comunicazioni a molteplici campi di produzione-di fascia alta:
5G e reti di comunicazione: stazioni base a onde millimetriche, moduli ottici, router ad alta-velocità, che si affidano alle caratteristiche di bassa perdita delle schede HDI per ottenere una trasmissione dati stabile a livello di decine di Gbps.
Infrastruttura di elaborazione AI: server AI, schede di accelerazione GPU, tabelloni di commutazione ad alta-velocità, che utilizzano buchi ciechi ad alta-densità per risolvere il problema di interconnessione di massicci segnali ad alta-velocità, supportando il calcolo efficiente di modelli di IA di grandi dimensioni.
Elettronica automobilistica per la guida intelligente: il-radar a onde millimetriche di bordo e il controller di dominio ADAS integrano un gran numero di segnali di sensori ad alta-velocità in uno spazio ristretto per garantire il-tempo reale e l'affidabilità del sistema di guida automatica.
Elettronica aerospaziale e medica: le apparecchiature di comunicazione aerea e i moduli RF per imaging medico possono mantenere un'elevata integrità del segnale e soddisfare requisiti di elevata affidabilità anche in ambienti estremi.
Circuiti stampati flessibili rigidi HDI, ad alta frequenza