اليوم، مع التطور المزدهر للتقنيات-المتطورة مثل اتصالات 5G، والذكاء الاصطناعي، والحوسبة-عالية الأداء، أصبحت الأجهزة الإلكترونية لديها متطلبات أداء صارمة بشكل متزايد للوحات الدوائر. لم تعد لوحات الدوائر التقليدية قادرة على تلبية متطلبات التكامل الوظيفي المعقد ونقل الإشارات بسرعة عالية-، بينما أصبحت اللوحات الهجينة متعددة الطبقات العالية، بمفاهيمها التصميمية الفريدة ومزاياها التكنولوجية، هي المفتاح لتجاوز اختناقات الأداء. فهو يوفر دعمًا قويًا للأداء العالي- وتطوير الأجهزة الإلكترونية عن طريق الدمج المبتكر للمواد والعمليات المختلفة.
1، المفاهيم والخصائص الأساسية للوح متعدد الطبقات عالي الضغط المختلط
(1) تحليل عميق لـ "الضغط المختلط" و"متعدد الطبقات العالي"
يشير مصطلح "الضغط المختلط" في اللوحات متعددة الطبقات- ذات الضغط المختلط إلى التصفيح والجمع بين أنواع متعددة من مواد الركيزة في نفس لوحة الدائرة وفقًا للمتطلبات الوظيفية للمناطق المختلفة. ولهذه المواد خصائصها الخاصة من حيث ثابت العزل الكهربائي، ومعامل التمدد الحراري، والقوة الميكانيكية، وغيرها من الخصائص. من خلال الجمع المعقول، يمكن تحقيق الأداء التكميلي. على سبيل المثال، في المناطق التي تتطلب إرسال إشارات بسرعة عالية-، يتم تحديد المواد ذات ثابت العزل الكهربائي المنخفض وظل فقدان العزل الكهربائي المنخفض لتقليل خسائر نقل الإشارة؛ في طبقة الطاقة التي تحمل تيارات عالية، يتم استخدام مواد ذات سماكة أعلى لرقائق النحاس وموصلية حرارية أفضل.
تؤكد الطبقات العالية والمتعددة-" على أن لوحة الدائرة تحتوي على طبقات أكثر، عادةً أكثر من 10 طبقات، ويمكن أن تصل بعض المنتجات{2}}المتطورة إلى ما يصل إلى 30 طبقة أو أكثر. يمكن لهذا الهيكل متعدد-الطبقات أن يحقق تخطيطًا عالي الكثافة-للدوائر المعقدة في مساحة محدودة، مما يوفر مساحة كافية لتكامل عدد كبير من المكونات الإلكترونية، ويساعد أيضًا في تحسين أسلاك الإشارة وتوزيع الطاقة، مما يؤدي إلى تحسين الأداء العام لنظام الدائرة.
(2) ميزة الأداء المتفوق
ضمان قوي لسلامة الإشارة: تتحكم اللوحة متعددة الطبقات -ذات الجهد المختلط بشكل فعال في تغيرات المعاوقة أثناء إرسال الإشارة عن طريق المطابقة الدقيقة لخصائص المواد في المناطق المختلفة. من خلال الجمع بين تصميم الأسلاك الدقيقة وتقنية التوصيل البيني للطبقات، يمكن تقليل انعكاس الإشارة والتداخل والتأخير إلى أقصى حد ممكن، مما يضمن سلامة -الإشارات عالية السرعة (مثل PCIe 5.0 وHDMI 2.1 وما إلى ذلك) أثناء الإرسال، وتلبية المتطلبات الصارمة لجودة الإشارة للمعالجات-عالية الأداء ووحدات الاتصالات عالية السرعة-، وما إلى ذلك.
إمكانات ممتازة لتبديد الحرارة وإدارة الطاقة: استجابةً لمشكلة توليد الحرارة العالية في الأجهزة الإلكترونية، يمكن للوحات متعددة الطبقات-عالية الضغط المختلط أن تقوم بتضمين مواد أساسية ذات موصلية حرارية عالية أو طبقات معدنية لتبديد الحرارة في مناطق توليد الحرارة الرئيسية لإنشاء قنوات فعالة لتبديد الحرارة، وتوصيل الحرارة بسرعة، وتجنب تدهور أداء المعدات أو فشلها الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية. فيما يتعلق بإدارة الطاقة، فإن بنيتها المتعددة -تسمح بتصميم طبقات طاقة وأرضية مستقلة. من خلال تخطيط سمك وتخطيط رقائق النحاس بشكل معقول، يمكن تحقيق نقل تيار عالي مستقر وفعال، مما يوفر دعم طاقة موثوقًا للمكونات الإلكترونية عالية الطاقة-.
متكامل للغاية ومُحسّن للمساحة: يتيح التصميم الهيكلي متعدد الطبقات-للوحة الدائرة استيعاب المزيد من الوحدات والمكونات الوظيفية، مما يقلل من استخدام خطوط الاتصال الخارجية ويقلل الحجم الإجمالي للجهاز بشكل فعال. وفي الوقت نفسه، يمكن لتكنولوجيا الجهد المختلط ضبط هيكل وأداء لوحات الدوائر بمرونة وفقًا للمتطلبات الوظيفية المختلفة، مما يحقق تكاملًا عاليًا للوظائف في مساحة محدودة، وهي وسيلة تقنية مهمة لتحقيق تصغير الأجهزة الإلكترونية ووزنها الخفيف.
2، تحديات عملية التصنيع للوح متعدد الطبقات عالي الضغط المختلط
(1) صعوبة مطابقة المواد والتصفيح
هناك اختلافات في المعلمات مثل معامل التمدد الحراري ودرجة حرارة التزجج بين المواد الأساسية المختلفة. يمكن أن تؤدي المطابقة غير الصحيحة للمواد أثناء عملية التصفيح بسهولة إلى مشاكل مثل التزييف وفصل لوحة الدائرة. لذلك، من الضروري حساب واختيار مجموعات المواد بدقة، والتحكم الصارم في درجة الحرارة والضغط ومعلمات الوقت أثناء عملية التصفيح لضمان أن كل طبقة من المواد مرتبطة بإحكام، مع الحفاظ على التسطيح واستقرار الأبعاد للوحة الدائرة. وهذا يضع متطلبات عالية للغاية على قدرات البحث والتطوير للمواد ومستوى التحكم في العمليات لدى الشركات المصنعة.
(2) صعوبات في -التصنيع والحفر عالي الدقة
تحتوي الألواح متعددة الطبقات ذات الضغط المختلط عادةً على فتحات صغيرة (بحد أدنى للفتحة يصل إلى 0.1 مم) وخطوط دقيقة (مع عرض/تباعد الخط يصل إلى 30 ميكرومتر/30 ميكرومتر)، ونظرًا لخصائص المواد المختلفة، فإن مشاكل مثل جدران الثقب الخشنة، والانحرافات الأبعاد، ونقش الخطوط غير المستوية تكون عرضة لحدوثها أثناء الحفر والحفر والمعالجة الأخرى. لحل هذه المشكلات، يجب اعتماد تقنية الحفر بالليزر المتقدمة، وآلات التعريض-عالية الدقة، ومعدات الحفر، جنبًا إلى جنب مع التحكم الدقيق في معلمات العملية لضمان تلبية دقة المعالجة لمتطلبات التصميم، مع ضمان اتساق المعالجة بين طبقات المواد المختلفة.
(3) المحاذاة بين الطبقات وموثوقية التوصيل البيني
مع زيادة عدد الطبقات على لوحة الدائرة، تصبح دقة محاذاة الطبقات البينية عاملاً رئيسياً يؤثر على جودة المنتج. حتى الإزاحات الصغيرة للطبقات البينية يمكن أن تسبب دوائر قصيرة أو دوائر مفتوحة في لوحة الدائرة، مما يؤدي إلى فشلها. أثناء عملية الإنتاج، يلزم-أنظمة محاذاة عالية الدقة ومعدات تصفيح متقدمة للتحكم في إزاحة الطبقة البينية ضمن نطاق صغير جدًا من خلال طرق محاذاة متنوعة مثل البصريات والميكانيكا. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لهياكل التوصيل البيني للطبقات البينية مثل الثقوب العمياء والثقوب المدفونة، من الضروري ضمان جودة فتحات ملء الطلاء الكهربائي، وضمان موثوقية التوصيلات الكهربائية البينية، ومنع حدوث مشكلات مثل اللحام الافتراضي والفراغات.
3 ، سيناريوهات تطبيق واسعة من لوحة متعددة الطبقات عالية الضغط المختلط
(1) محطة اتصالات 5G الأساسية والمعدات الأساسية
في مجال اتصالات 5G، تحتاج معدات المحطة الأساسية إلى التعامل مع عمليات نقل هائلة للبيانات بسرعة عالية-ومهام معالجة الإشارات المعقدة، والتي تتطلب أداءً عاليًا للغاية في نقل الإشارة، وقدرة على تبديد الحرارة، وتكامل لوحات الدوائر. يمكن للوحة الهجينة متعددة الطبقات، التي تتميز بأداء نقل الإشارات عالي التردد - الممتاز وتصميمها الفعال لتبديد الحرارة، أن تلبي احتياجات المكونات الرئيسية مثل وحدات التردد اللاسلكي ووحدات معالجة النطاق الأساسي في محطات 5G الأساسية، مما يساعد على تحقيق -سرعة عالية واتصال مستقر في شبكات 5G. وفي الوقت نفسه، في معدات الشبكة الأساسية 5G والمحولات وأجهزة الشبكة الأخرى، تلعب اللوحات متعددة الطبقات ذات الجهد المختلط أيضًا دورًا مهمًا في ضمان المعالجة السريعة والنقل الموثوق للبيانات.
(2) مراكز الحوسبة والبيانات عالية الأداء
من أجل تحقيق قوة حوسبة قوية، تقوم الخوادم ومعدات مراكز البيانات بدمج عدد كبير من المعالجات عالية الأداء-والذاكرة-عالية السرعة ووحدات التخزين، مما يشكل تحديات خطيرة أمام إمداد الطاقة ونقل الإشارات وأداء تبديد الحرارة للوحات الدوائر. من خلال تحسين تصميم طبقة الطاقة وأسلاك الإشارة، يمكن للوحة متعددة الطبقات ذات الجهد المختلط-توفير طاقة مستقرة وقنوات نقل بيانات عالية السرعة-للمكونات الأساسية مثل المعالجات. وفي الوقت نفسه، يمكن لهيكل تبديد الحرارة الفعال أن يقلل بشكل فعال من درجة حرارة تشغيل المعدات، ويحسن استقرار النظام وموثوقيته، ويلبي متطلبات التشغيل المتواصل على مدار 24 ساعة في مراكز البيانات.
(3) المعدات الإلكترونية الطبية المتطورة
الأجهزة الإلكترونية الطبية المتطورة مثل معدات التصوير بالرنين المغناطيسي والماسحات الضوئية المقطعية لديها متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بدقة واستقرار وسلامة لوحات الدوائر. يمكن للتصميم عالي الدقة-وسلامة الإشارة الممتازة لللوحة متعددة الطبقات ذات الضغط العالي المختلط أن يلبي احتياجات المعدات الطبية لاكتشاف الإشارات الضعيفة ومعالجتها، مما يضمن دقة وموثوقية جودة التصوير. وفي الوقت نفسه، تساعد ميزاته المتكاملة للغاية على تقليل حجم الجهاز، وتحسين إمكانية حمل الجهاز وسهولة استخدامه، وتعزيز تطوير الأجهزة الإلكترونية الطبية نحو اتجاهات أكثر تقدمًا وذكاءً.