Em cenários de alta-frequência e{1}}velocidade, como estações base de ondas milimétricas 5G, servidores de potência de computação de IA e radares de ondas milimétricas montados em veículos, a transmissão de sinal de placas de circuito impresso está se aproximando dos limites físicos. Os problemas de resíduo de sinal, capacitância parasita e desperdício de espaço de fiação causados pelo projeto tradicional-de passagem tornaram-se o principal gargalo que restringe o desempenho do sistema. EIDHplacas de interconexão de alta-densidade, com a aplicação profunda da tecnologia de furo cego a laser, estão se tornando a principal solução para resolver o problema de integridade de sinal de-alta frequência.
Quão mortais são os pontos problemáticos do sinal das placas de circuito impresso tradicionais em cenários de alta frequência
Quando a frequência do sinal entra na banda de frequência de ondas milimétricas ou GHz, mesmo alguns milímetros de excesso de fiação e dezenas de micrômetros de furos residuais podem causar séria reflexão de sinal, perda e interferência eletromagnética. Existem três falhas inerentes ao projeto tradicional de PCB completa-que são difíceis de resolver:
Problema de reflexão de pilha residual: o furo -passante que atravessa toda a placa deixará "caudas" em excesso fora do caminho do sinal, também conhecidas como pilhas residuais (Stubs), que causarão ressonância de sinal diretamente na banda de frequência de onda milimétrica, levando a um aumento na taxa de erro.
Desperdício de espaço para fiação: os orifícios passantes ocupam uma grande quantidade de espaço valioso abaixo dos pinos BGA, impossibilitando a obtenção de fiação de alta{0}}densidade ao enfrentar pacotes BGA com passo fino de 0,4 mm ou menos.
Caminho do sinal muito longo: para contornar a abertura, sinais críticos de alta-velocidade são forçados a fazer desvios mais longos, o que não apenas aumenta o atraso de transmissão, mas também introduz atenuação adicional do sinal.
Esses pontos problemáticos, em cenários como servidores de IA e módulos de RF 5G que exigem integridade de sinal extremamente alta, podem levar diretamente a um desempenho geral abaixo do padrão e até mesmo à falha na aprovação nos testes de confiabilidade.
Tecnologia de furo cego a laser: a chave principal para resolver problemas de alta-frequência com placas HDI
A principal vantagem das placas HDI está no processo de camadas de "perfuração a laser, galvanoplastia, preenchimento de prensagem segmentada", que substitui os tradicionais furos completos por furos microcegos enterrados e reconstrói a lógica de transmissão de sinais de alta-frequência da camada inferior. Ao contrário da perfuração mecânica tradicional, os furos cegos a laser podem atingir o processamento de microfuros com tamanho mínimo de 50 μm, estabelecendo diretamente a interconexão vertical entre a superfície e a camada interna alvo, sem a necessidade de penetrar em toda a placa. Este design traz três melhorias revolucionárias de desempenho:
Caminho de sinal de pilha residual zero: O furo cego do laser conecta apenas as duas camadas necessárias, sem qualquer pilha residual extra na coluna do furo, eliminando o problema de reflexão de pilha residual mais problemático na banda de frequência de onda milimétrica a partir da raiz.
O caminho do sinal é significativamente reduzido: sinais críticos de alta-velocidade podem saltar diretamente entre camadas adjacentes através de furos cegos, reduzindo a distância de transmissão em mais de 30% em comparação com designs tradicionais de-furos passantes e reduzindo de forma síncrona o atraso do sinal e a perda de inserção.
Aumento exponencial na densidade da fiação: furos cegos podem ser colocados com precisão em pads BGA, usando um design de "orifício no pad" para utilizar totalmente o espaço abaixo do BGA de passo fino, alcançando facilmente saída de fio de alta{0}}densidade.
Placas HDI de diferentes ordens, adaptadas aos limites de desempenho de diferentesalta freqüênciacenários
A "ordem" da placa HDI é essencialmente o número de ciclos de empilhamento de furos cegos a laser, e produtos com ordens diferentes correspondem a cenários de aplicação completamente diferentes:
HDI de primeira ordem (estrutura 1+N+1): apenas um furo cego a laser é perfurado da camada externa até a segunda camada, com tecnologia madura e alto custo-efetivo. Ele é adequado para módulos de comunicação 5G de médio a baixo custo e placas de controle industrial comuns e pode atender aos requisitos convencionais de transmissão de sinal de alta-frequência dentro de 10GHz.
HDI de segunda ordem (estrutura 2+N+2): fabricado por meio de dois ciclos bidirecionais de empilhamento de furos cegos a laser, suportando projetos de microfuros escalonados e empilhados, com abertura mínima de 75 μm, largura de linha e espaçamento de 2,5/2,5 mil, e densidade de fiação aumentada em mais de 20% em comparação com HDI de primeira-ordem. Ele também tem alta capacidade de interconexão BGA e é uma estrutura-mainstream econômica, adequada para placas principais de computação de robôs.
HDI de terceira ordem e superior: três ou mais ciclos de furos cegos a laser, alguns produtos-de última geração podem obter interconexão HDI Anylayer, e a camada mais externa de uma única placa pode transportar furos cegos a laser de 500.000 níveis, tornando-a a escolha principal para placas atuais de aceleração de IA e switches de alta-velocidade.
HDI de camada arbitrária de 5ª ordem: requer mais de 6 ciclos de compressão e todas as camadas podem ser interconectadas diretamente por meio de furos cegos a laser, representando o teto atual da tecnologia de fabricação de PCB, visando especificamente cenários de alta frequência extrema, como estações base de ondas milimétricas 5G e servidores de computação de IA de ponta.
Produto típico: processo de perfuração a laser + enchimento de galvanoplastia da Uniwell Circuits, prática de engenharia para fabricação de placas HDI de alta-frequência
Como um fabricante profundamente envolvido no campo-de PCB de alta tecnologia, a Uniwell Circuits já alcançou casos estáveis de produção em massa de placas HDI de alta frequência em diferentes setores e acumulou uma vasta experiência madura em tecnologia de furo cego a laser:
HDI de primeira-ordem de 16 camadas: usando o processo de prensagem mista RO4350B+high TG FR4, o diâmetro mínimo do furo cego a laser é de 0,1 mm, e a confiabilidade da metalização do furo cego foi verificada através de vários ciclos térmicos. Ele foi projetado especificamente para placas de controle de robôs industriais e ainda pode garantir zero sinais de controle de erro em ambientes eletromagnéticos complexos.
Teste de semicondutores de 48 camadas: adotando os processos de ouro de imersão, galvanoplastia de ouro espesso e ouro de níquel paládio, a resistência ao desgaste e a condutividade das almofadas de solda são melhoradas, e a pilha residual de sinal é estritamente controlada dentro de 6mil, adaptando-se perfeitamente aos requisitos de alta-densidade e alta integridade de sinal de testes de chips-de alta tecnologia.
26 camadasplacas de circuito impresso rígidas e flexíveis: alcança alinhamento de furos cegos a laser de alta-precisão em substratos rígidos e flexíveis, levando em consideração características de flexão flexíveis e capacidades de transmissão de sinal de alta frequência. É amplamente utilizado em equipamentos eletrônicos de bordo aeroespaciais e possui desempenho estável em ambientes de alta vibração e ampla faixa de temperatura.
Placa HDI de 18 camadas: feita de material de alta-velocidade FR408HR, combinada com um design de furo semicego de primeira-ordem, equilibrando custo e desempenho de alta frequência, é a escolha principal para unidades de RF remotas de estações base 5G.
A principal vantagem comum desses produtos é o controle preciso de todo o processo de energia de perfuração a laser, expansão de compressão e compensação de contração e uniformidade de preenchimento de furos de galvanoplastia. O desvio de posição de cada furo cego é controlado dentro de ± 25 μm, e a rugosidade da parede do furo é controlada no nível do micrômetro, garantindo a qualidade de transmissão dos sinais de alta frequência do final do processo.
As principais áreas de aplicação das placas de alta frequência HDI estão penetrando em toda a indústria
A placa HDI de alta-frequência atualmente equipada com tecnologia de furo cego a laser se estendeu rapidamente do setor de comunicação para vários campos-de fabricação de ponta:
Redes 5G e de comunicação: estações base de ondas milimétricas, módulos ópticos, roteadores de alta-velocidade, contando com as características de baixa perda das placas HDI para alcançar transmissão de dados estável no nível de dezenas de Gbps.
Infraestrutura de computação de IA: servidores de IA, placas de aceleração de GPU, backboards de comutação de alta-velocidade, usando buracos cegos de alta-densidade para resolver o problema de interconexão de sinais massivos de alta-velocidade, suportando computação eficiente de grandes modelos de IA.
Eletrônica automotiva de direção inteligente: o-radar de ondas milimétricas integrado e o controlador de domínio ADAS integram um grande número de sinais de sensores de alta-velocidade em um espaço estreito para garantir o tempo-real e a confiabilidade do sistema de direção automática.
Eletrônica Aeroespacial e Médica: Equipamentos de comunicação aérea e módulos de RF de imagens médicas podem manter alta integridade de sinal e atender a requisitos de alta confiabilidade, mesmo em ambientes extremos.
HDI, placas de circuito impresso rígidas e de alta frequência