با توسعه سریع فناوری نوری، PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک، به عنوان یک حامل کلیدی که تراشههای فوتونیک و سیستمهای الکترونیکی را به هم متصل میکند، در حال تبدیل شدن به اجزای اصلی برای غلبه بر گلوگاههای عملکرد در زمینههای پیشرفته- مانند ارتباطات، سنجش، و محاسبات کوانتومی هستند. بر خلاف PCB های سنتی که فقط سیگنال های الکتریکی را منتقل می کنند، PCB های ترکیبی مدار مجتمع فوتونی باید همزمان از انتقال کم تلفات سیگنال های فوتونیکی و اتصال پایدار سیگنال های الکتریکی اطمینان حاصل کنند. مشخصات فنی و الزامات پردازش آنها پیچیده تر است و نقش حمایتی آنها در توسعه صنعت به طور فزاینده ای برجسته است.
مشخصات فنی اصلی PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک: ارزش اصلی PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک در دستیابی به انتقال هماهنگ و ادغام کارآمد دو سیگنال از طریق یک ساختار "اپتیکال-همجوشی الکتریکی" ویژه نهفته است. از منظر انتخاب مواد، این PCBها به مواد خاصی با تلفات دی الکتریک کم و رسانایی حرارتی بالا نیاز دارند-به عنوان مثال، تختههای فرکانس{3}بالا میتوانند تضعیف سیگنال فوتونی را در حین انتقال کاهش دهند و نرخ ارتباط ماژول نوری را تضمین کنند. در حالی که فناوری لایهبندی دیالکتریک هیبریدی میتواند دقیقاً مواد را با ویژگیهای مختلف (مانند بستر نگهدارنده و رسانه انتقال نوری) ترکیب کند، بدون اینکه بر کیفیت انتقال سیگنالهای فوتونی تأثیر بگذارد، نیازهای پایداری ساختاری را برآورده کند.
از نظر طرح ساختاری و انطباق فرآیند، PCB های ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک ویژگی های "دقت بالا و یکپارچگی بالا" را نشان می دهند. برای دستیابی به اتصال دقیق اجزای اپتوالکترونیکی، PCB به دقت تراز بین لایهای بسیار بالایی نیاز دارد تا از کاهش جفت سیگنال نوری به دلیل جابجایی جلوگیری کند. به طور همزمان، استفاده از فناوری میکروویا بسیار مهم است، زیرا حفاری لیزری با دیافراگمهای بسیار کوچک، اتصال متقابل با چگالی بالا را امکانپذیر میکند و امکان کوچکسازی دستگاههای الکترونیک نوری را فراهم میکند. علاوه بر این، پایداری کنترل امپدانس به طور مستقیم بر عملکرد هماهنگ سیگنال های الکتریکی و نوری تأثیر می گذارد. برای جلوگیری از نوسانات عملکرد ناشی از تداخل سیگنال، فرآیندهای تصفیهشده برای کنترل تحملهای امپدانس در محدودههای دقیق مورد نیاز است.
چالش های کلیدی در ساخت PCB های ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک
فرآیند ساخت PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک با سه چالش اصلی روبرو است: سازگاری مواد، هماهنگی فرآیند و کنترل کیفیت. اول، چالش تطبیق مواد خاص وجود دارد. مواد مختلف خواص فیزیکی بسیار متفاوتی دارند{2}به عنوان مثال، ماده دی الکتریک مورد استفاده برای انتقال سیگنال فوتونیک ممکن است دارای ضریب خاصی از انبساط حرارتی باشد. در طول لمینیت، دما و فشار باید دقیقاً کنترل شوند تا از تغییر شکل تخته یا جدا شدن بین لایه ها به دلیل انقباض ناهموار مواد جلوگیری شود. استفاده از موادی مانند فویل مس ضخیم به فرآیندهای اچینگ با دقت بالاتری نیاز دارد تا از تاثیرگذاری ضخامت لایه مس ناهموار بر هدایت جریان و عملکرد اتلاف گرما جلوگیری شود.
دوم، الزامات هماهنگی مراحل مختلف فرآیند بسیار زیاد است. PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک اغلب نیاز به ادغام چندین فرآیند خاص دارند. به عنوان مثال، اتصال رزین باید اطمینان حاصل کند که سوراخ ها به طور کامل بدون حباب هوا پر شده اند تا از تأثیرگذاری بر مسیر انتقال سیگنال جلوگیری شود. فرآیندهای شیار پلکانی و سوراخ متلاشی شده باید دقیقاً با الزامات نصب قطعات مطابقت داشته باشند، زیرا انحرافات ابعادی ممکن است مانع از مونتاژ صحیح قطعه شود. علاوه بر این، انتخاب پوشش های سطحی باید هم عملکرد الکتریکی و هم سازگاری را در نظر بگیرد. برای مثال، آبکاری طلای نیکل-پالادیوم-الکترولس باید از یکنواختی اطمینان حاصل کند تا نیازهای مقاومت تماس پایین دستگاههای الکترونیک نوری را برآورده کند. این امر مستلزم آن است که ارائهدهنده خدمات پردازش دارای قابلیتهای یکپارچهسازی فرآیند بالغ باشد.
در نهایت، کنترل کیفیت بسیار چالش برانگیزتر از PCB های معمولی است. نقص عملکرد در PCB های هیبریدی مدارهای مجتمع فوتونیک می تواند مستقیماً منجر به خرابی سیستم های اپتوالکترونیک شود. بنابراین، یک سیستم نظارت بر کیفیت جامع باید-از آزمایش عملکرد مواد خام در بدو ورود ایجاد شود تا اطمینان حاصل شود که مواد ویژه با استانداردهای فنی مطابقت دارند. برای بازرسی آنلاین در حین تولید، با استفاده از تجهیزات{3} با دقت بالا برای شناسایی عیوب مدار، انحرافات دیافراگم و سایر مسائل؛ هر مرحله باید دقیقاً کنترل شود تا خطرات کیفیت حذف شود.
ارزش کاربردی صنعت PCBs هیبریدی مدار مجتمع فوتونیک
در زمینه ارتباطات، PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک اجزای اصلی ایستگاه های پایه 5G/6G و ماژول های ارتباط نوری هستند. ویژگیهای کم سیگنال از دست دادن آنها، انتقال پایدار-فاصله طولانی سیگنالهای- با فرکانس بالا را تضمین میکند و به شبکههای ارتباطی کمک میکند تا به پهنای باند بالاتر و تأخیر کمتری دست یابند. در زمینه تجهیزات پزشکی، ابزارهای تشخیصی با دقت بالا (مانند تجهیزات تصویربرداری و آنالایزرهای بیوشیمیایی) مجهز به این نوع PCB میتوانند دقت و{7}}عملکرد واقعی دادههای آزمایش را از طریق هماهنگی دقیق سیگنالهای نوری و الکتریکی بهبود بخشند. در زمینههای محاسبات و سنجش کوانتومی، ویژگیهای یکپارچگی بالا و تداخل کم PCBهای مدار مجتمع فوتونیک هیبریدی از عملکرد پایدار تراشههای کوانتومی پشتیبانی میکند و فناوری کوانتومی را از آزمایشگاه به کاربردهای عملی میبرد.
با بهبود مستمر الزامات عملکرد در زمینه الکترونیکی پیشرفته، تقاضای بازار برای PCBهای ترکیبی مدار مجتمع فوتونیک به رشد خود ادامه خواهد داد، که همچنین تقاضاهای بالاتری را برای قدرت فنی و قابلیتهای خدمات ارائهدهندگان خدمات پردازشی ایجاد میکند. Shenzhen Pulin Circuit Co., Ltd. سالهاست که عمیقاً در زمینه پردازش PCB درگیر بوده است. این نه تنها توانایی پردازش انواع مواد خاص (مانند صفحات با فرکانس بالا، دی الکتریک های مخلوط، فویل مسی ضخیم و غیره) را دارد، بلکه بر فرآیندهای کلیدی مانند میکروویا، رزین بستن و شیارهای پلکانی تسلط دارد. از طریق راهحلهای فرآیند تصفیهشده و سیستمهای تحویل کارآمد، میتواند پشتیبانی قابل اعتمادی برای پردازش PCBهای مدار مجتمع فوتونیک هیبریدی ارائه کند و به مشتریان کمک کند تا در زمینه الکترونیکی پیشرفته- نوآوری و توسعه پیدا کنند.