In Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsszenarien wie 5G-Millimeterwellen-Basisstationen, KI-Rechenleistungsservern und in Fahrzeugen montierten Millimeterwellenradargeräten stößt die Signalübertragung von Leiterplatten an physikalische Grenzen. Die Probleme von Signalrückständen, parasitärer Kapazität und verschwendetem Verdrahtungsraum, die durch das herkömmliche Durchgangsloch-Design verursacht werden, sind zum Hauptengpass geworden, der die Systemleistung einschränkt. UndHDIVerbindungsplatinen mit hoher -Dichte und der umfassenden Anwendung der Laser-Sackloch-Technologie werden zur Kernlösung zur Lösung des Problems der Integrität von Hochfrequenzsignalen.
Wie tödlich sind die Signalprobleme herkömmlicher Leiterplatten in Hochfrequenzszenarien?
Wenn die Signalfrequenz in den GHz- oder sogar Millimeterwellen-Frequenzbereich gelangt, können bereits einige Millimeter überschüssige Verkabelung und Dutzende Mikrometer Restlöcher zu schwerwiegenden Signalreflexionen, -verlusten und elektromagnetischen Störungen führen. Es gibt drei inhärente Mängel beim herkömmlichen Design von Leiterplatten mit vollständiger Durchkontaktierung, die schwer zu beheben sind:
Problem der Reflexion von Restpfählen: Das Durchgangsloch, das durch die gesamte Platine verläuft, hinterlässt überschüssige „Schwänze“ außerhalb des Signalpfads, auch Restpfähle (Stubs) genannt, die direkt eine Signalresonanz im Millimeterwellenfrequenzband verursachen, was zu einem Anstieg der Fehlerrate führt.
Verschwendung von Verdrahtungsraum: Durchgangslöcher beanspruchen viel wertvollen Platz unter den BGA-Pins, sodass eine hohe Verdrahtungsdichte bei BGA-Gehäusen mit einem feinen Rastermaß von 0,4 mm oder weniger nicht möglich ist.
Signalweg zu lang: Um die Apertur zu umgehen, müssen kritische Hochgeschwindigkeitssignale längere Umwege nehmen, was nicht nur die Übertragungsverzögerung erhöht, sondern auch eine zusätzliche Signaldämpfung mit sich bringt.
Diese Schwachstellen können in Szenarien wie KI-Servern und 5G-HF-Modulen, die eine extrem hohe Signalintegrität erfordern, direkt zu einer minderwertigen Gesamtleistung und sogar zum Nichtbestehen von Zuverlässigkeitstests führen.
Laser-Sackloch-Technologie: der zentrale Schlüssel zur Lösung von Hochfrequenzproblemen bei HDI-Platinen
Der Hauptvorteil von HDI-Platinen liegt im Schichtungsprozess des „Laserbohrens, Galvanisierens, Füllens und segmentierten Pressens“, das herkömmliche Volldurchgangslöcher durch vergrabene Mikro-Blindlöcher ersetzt und die Übertragungslogik von Hochfrequenzsignalen von der unteren Schicht rekonstruiert. Im Gegensatz zum herkömmlichen mechanischen Bohren können mit Laser-Sacklöchern Mikrolöcher mit einer Mindestgröße von 50 μm bearbeitet werden, wodurch eine direkte vertikale Verbindung zwischen der Oberfläche und der Zielinnenschicht hergestellt wird, ohne dass die gesamte Platine durchdrungen werden muss. Dieses Design bringt drei revolutionäre Leistungsverbesserungen mit sich:
Null-Restpfahl-Signalpfad: Das Laser-Sackloch verbindet nur die erforderlichen zwei Schichten, ohne dass ein zusätzlicher Restpfahl in der Lochspalte entsteht, wodurch das problematischste Problem der Restpfahlreflexion im Millimeterwellen-Frequenzband von der Wurzel aus beseitigt wird.
Der Signalpfad wird erheblich verkürzt: Kritische Hochgeschwindigkeitssignale können durch Sacklöcher direkt zwischen benachbarten Schichten springen, wodurch die Übertragungsentfernung im Vergleich zu herkömmlichen Durchgangslöchern um mehr als 30 % reduziert wird und gleichzeitig Signalverzögerung und Einfügungsdämpfung reduziert werden.
Exponentielle Steigerung der Verdrahtungsdichte: Sacklöcher können mithilfe eines „Loch-auf-dem-Pad“-Designs präzise auf BGA-Pads platziert werden, um den Raum unter dem Fine-Pitch-BGA vollständig auszunutzen und so problemlos eine hohe -Dichtungsdrahtausgabe zu erreichen.
HDI-Boards unterschiedlicher Ordnung, angepasst an die Leistungsgrenzen unterschiedlicherHochfrequenzSzenarien
Die „Reihenfolge“ von HDI-Platten ist im Wesentlichen die Anzahl der Stapelzyklen von Laser-Sacklöchern, und Produkte mit unterschiedlicher Reihenfolge entsprechen völlig unterschiedlichen Anwendungsszenarien:
HDI erster Ordnung (1+N+1-Struktur): Von der Außenschicht bis zur zweiten Schicht wird nur ein Laser-Sackloch gebohrt, mit ausgereifter Technologie und hoher Kosteneffizienz. Es eignet sich für 5G-Kommunikationsmodule der mittleren bis unteren Preisklasse und gewöhnliche industrielle Steuerplatinen und kann die herkömmlichen Hochfrequenz-Signalübertragungsanforderungen innerhalb von 10 GHz erfüllen.
HDI zweiter Ordnung (2+N+2-Struktur): hergestellt durch zwei bidirektionale Laser-Sackloch-Stapelzyklen, unterstützt versetzte und gestapelte Mikrolochdesigns, mit einer minimalen Apertur von 75 μm, Linienbreite und -abstand von 2,5/2,5 mil und einer um mehr als 20 % erhöhten Verdrahtungsdichte im Vergleich zu HDI erster -Ordnung. Es verfügt außerdem über eine hohe BGA-Verbindungsfähigkeit und ist eine kostengünstige Mainstream-Struktur, die für Robot-Computing-Kernplatinen geeignet ist.
HDI dritter Ordnung und höher: Drei oder mehr Laser-Sackloch-Zyklen, einige High-End-Produkte können Anylayer-HDI-Verbindungen erreichen und die äußerste Schicht einer einzelnen Platine kann Laser-Sacklöcher mit 500.000 Ebenen tragen, was sie zur Mainstream-Wahl für aktuelle KI-Beschleunigungskarten und Hochgeschwindigkeitsschalter macht.
Arbiträrer Schicht-HDI 5. Ordnung: Erfordert mehr als 6 Komprimierungszyklen, und alle Schichten können durch Laser-Sacklöcher direkt miteinander verbunden werden. Dies stellt die aktuelle Obergrenze der Leiterplattenfertigungstechnologie dar und ist speziell auf extreme Hochfrequenzszenarien wie 5G-Millimeterwellen-Basisstationen und High-End-KI-Computing-Server ausgerichtet.
Typisches Produkt: Laserbohr- und Galvanik-Füllverfahren von Uniwell Circuits, Ingenieurbüro zur Herstellung von Hochfrequenz-HDI-Platinen
Als ein Hersteller, der stark im High-End-Leiterplattenbereich tätig ist, hat Uniwell Circuits bereits stabile Massenproduktionsfälle von Hochfrequenz-HDI-Leiterplatten in verschiedenen Branchen erreicht und einen reichen Erfahrungsschatz in der Laser-Sackloch-Technologie gesammelt:
16 Schichten HDI erster Ordnung: Beim gemischten Pressverfahren RO4350B+High TG FR4 beträgt der minimale Laser-Sacklochdurchmesser 0,1 mm und die Zuverlässigkeit der Sacklochmetallisierung wurde durch mehrere thermische Zyklen verifiziert. Es wurde speziell für Steuerplatinen von Industrierobotern entwickelt und kann dennoch fehlerfreie Steuersignale in komplexen elektromagnetischen Umgebungen gewährleisten.
48-Schicht-Halbleitertests: Durch die Anwendung der Prozesse Immersionsgold, Galvanisieren von dickem Gold und Nickel-Palladium-Gold werden die Verschleißfestigkeit und Leitfähigkeit der Lötpads verbessert, und der Signalresthaufen wird streng auf 6 mil kontrolliert, was eine perfekte Anpassung an die hohe -Dichte und hohe Signalintegritätsanforderungen von High-End-Chiptests ermöglicht.
26 SchichtenStarrflex-Leiterplatten: Ermöglicht eine hochpräzise Laser-Sacklochausrichtung auf starren flexiblen Substraten unter Berücksichtigung flexibler Biegeeigenschaften und Hochfrequenzsignalübertragungsfähigkeiten. Es wird häufig in elektronischen Bordgeräten der Luft- und Raumfahrt eingesetzt und bietet eine stabile Leistung in Umgebungen mit starken Vibrationen und großen Temperaturbereichen.
18-lagiges HDI-Board: Hergestellt aus FR408HR-Hochgeschwindigkeitsmaterial, kombiniert mit einem erstklassigen Semi-Blind-Hole-Design, das Kosten und Hochfrequenzleistung in Einklang bringt, ist es die gängige Wahl für Remote-HF-Einheiten von 5G-Basisstationen.
Der gemeinsame Hauptvorteil dieser Produkte ist die präzise Steuerung des gesamten Prozesses der Laserbohrenergie, der Kompensation von Kompressionsausdehnung und -kontraktion sowie der Gleichmäßigkeit der Lochfüllung beim Galvanisieren. Die Positionsabweichung jedes Sacklochs wird innerhalb von ± 25 μm kontrolliert, und die Lochwandrauheit wird auf Mikrometerebene kontrolliert, um die Übertragungsqualität von Hochfrequenzsignalen vom Prozessende sicherzustellen.
Die Kernanwendungsgebiete von HDI-Hochfrequenzplatinen durchdringen die gesamte Industrie
Die Hochfrequenz-HDI-Platine, die derzeit mit der Laser-Sackloch-Technologie ausgestattet ist, hat sich rasch von der Kommunikationsindustrie auf zahlreiche High-End-Fertigungsbereiche ausgeweitet:
5G- und Kommunikationsnetzwerke: Millimeterwellen-Basisstationen, optische Module, Hochgeschwindigkeits-Router, die sich auf die verlustarmen Eigenschaften von HDI-Karten verlassen, um eine stabile Datenübertragung im Bereich von mehreren zehn Gbit/s zu erreichen.
KI-Computing-Infrastruktur: KI-Server, GPU-Beschleunigungskarten, Hochgeschwindigkeits-Switching-Backboards, die Sacklöcher mit hoher Dichte verwenden, um das Verbindungsproblem massiver Hochgeschwindigkeitssignale zu lösen und die effiziente Berechnung großer KI-Modelle zu unterstützen.
Intelligente Fahrelektronik für Kraftfahrzeuge: Das integrierte Millimeterwellenradar und der ADAS-Domänencontroller integrieren eine große Anzahl von Hochgeschwindigkeitssensorsignalen auf engstem Raum, um die Echtzeit und Zuverlässigkeit des automatischen Fahrsystems zu gewährleisten.
Luft- und Raumfahrt sowie medizinische Elektronik: Bordkommunikationsgeräte und medizinische Bildgebungs-HF-Module können selbst in extremen Umgebungen eine hohe Signalintegrität aufrechterhalten und hohe Zuverlässigkeitsanforderungen erfüllen.
HDI, Hochfrequenz, starre Flex-Leiterplatten