Odată cu dezvoltarea rapidă a tehnologiei optoelectronice, PCB-ul hibrid cu circuit integrat fotonic, ca purtător-cheie care conectează cipurile fotonice și sistemele electronice, devine o componentă de bază pentru depășirea blocajelor de performanță în domenii-de ultimă generație, cum ar fi comunicarea, detectarea și calculul cuantic. Spre deosebire de plăcile de circuite imprimate tradiționale care realizează doar transmisia de semnal electric, plăcile de circuite imprimate hibride cu circuit integrat fotonic trebuie să ia în considerare simultan transmisia cu pierderi reduse a semnalelor fotonice și interconectarea stabilă a semnalelor electrice. Caracteristicile lor tehnice și cerințele de procesare sunt mai complexe, iar sprijinul lor pentru dezvoltarea industriei devine din ce în ce mai proeminent.
Caracteristicile tehnice de bază ale circuitului integrat fotonic hibrid PCB
Valoarea de bază a circuitului integrat fotonic hibrid PCB este de a realiza transmisia prin cooperare și integrarea eficientă a două tipuri de semnale prin structura specială de „integrare electrică optică”. Din perspectiva selecției materialelor, acest tip de pcb trebuie să fie asociat cu materiale speciale care combină pierderea dielectrică scăzută și conductivitate termică ridicată - de exemplu, plăcile de înaltă-frecvență pot reduce atenuarea semnalelor fotonice în timpul transmisiei, asigurând viteza de comunicare a modulelor optice; Tehnologia de compresie medie mixtă poate combina cu precizie materiale cu diferite caracteristici (cum ar fi substraturi de susținere și medii de transmisie optică), îndeplinind cerințele de stabilitate structurală fără a afecta calitatea transmisiei semnalelor fotonice.
La nivelul aspectului structural și al adaptării procesului, plăcile de circuite imprimate hibride cu circuit integrat fotonic prezintă caracteristicile de „înaltă precizie și înaltă integrare”. Pentru a obține andocare precisă a componentelor optoelectronice, plăcile de circuite imprimate trebuie să aibă o precizie extrem de mare de aliniere a straturilor intermediare pentru a evita pierderea de cuplare a semnalului optic cauzată de deplasare; În același timp, aplicarea tehnologiei microporoase este crucială, deoarece găurirea cu laser cu deschideri extrem de mici poate realiza o interconectare cu densitate mare-, oferind posibilitatea unei aranjamente miniaturizate a dispozitivelor optoelectronice. În plus, stabilitatea controlului impedanței afectează direct funcționarea coordonată a semnalelor electrice și optice. Este necesar să se controleze toleranța de impedanță într-un interval strict prin procese chimice fine pentru a preveni fluctuațiile de performanță cauzate de interferența semnalului.
Dificultăți cheie în procesarea circuitelor integrate fotonice circuite hibride
Procesarea circuitelor integrate fotonice de circuite integrate se confruntă cu trei provocări principale: adaptarea materialului, sinergia procesului și controlul calității. În primul rând, există provocarea procesării și adaptării materialelor speciale, deoarece proprietățile fizice ale diferitelor materiale diferă semnificativ. De exemplu, materialele dielectrice utilizate pentru transmiterea semnalului fotonic pot avea un coeficient special de dilatare termică și este necesar un control precis al temperaturii și presiunii în timpul procesului de presare pentru a evita deformarea plăcii sau separarea straturilor intermediare cauzate de contracția neuniformă a materialului; Aplicarea foliei groase de cupru și a altor materiale necesită procese de gravare cu o precizie mai mare pentru a preveni ca grosimea neuniformă a stratului de cupru să afecteze conducția curentului și performanța de disipare a căldurii.
În al doilea rând, există o cerere mare de colaborare între mai multe etape ale procesului. Plăcile de circuite imprimate hibride cu circuit integrat foton necesită adesea integrarea mai multor procese speciale, cum ar fi asigurarea faptului că orificiile de rășină sunt umplute fără bule pentru a evita afectarea căilor de transmisie a semnalului; Procesul de canelură în trepte și înfundat trebuie să fie corespunzator cu cerințele de instalare ale componentelor, iar abaterile dimensionale pot face ca componentele să nu fie asamblate corect. În plus, selecția acoperirilor de suprafață trebuie să ia în considerare și performanța electrică și compatibilitatea. De exemplu, acoperirile chimice cu nichel paladiu trebuie să asigure uniformitatea pentru a îndeplini cerințele de rezistență scăzută la contact ale dispozitivelor optoelectronice, care necesită ca furnizorii de servicii de procesare să aibă capabilități mature de integrare a proceselor.
În cele din urmă, dificultatea controlului calității o depășește cu mult pe cea a plăcilor de circuite imprimate convenționale. Defectele de performanță ale plăcilor de circuite imprimate hibride cu circuit integrat fotonic pot duce direct la defectarea sistemelor optoelectronice, de aceea este necesar să se stabilească un sistem complet de monitorizare a calității procesului - de la testarea performanței materiilor prime atunci când acestea intră în fabrică, pentru a se asigura că materialele speciale îndeplinesc standardele tehnice; Inspecție online în timpul procesului de producție, folosind echipamente de-înaltă precizie pentru a depana probleme cum ar fi defecte de linie și abateri ale deschiderii; Fiecare pas trebuie controlat cu precizie pentru a elimina riscurile de calitate.
Valoarea aplicației în industrie a PCB-ului hibrid cu circuit integrat foton
În domeniul comunicațiilor, PCB hibrid cu circuit integrat fotonic este componenta de bază a stațiilor de bază 5G/6G și a modulelor de comunicații optice. Caracteristicile sale de pierdere scăzută a semnalului pot asigura transmisia stabilă la-distanță lungă a semnalelor de-frecvență înaltă, ajutând rețelele de comunicații să obțină o lățime de bandă mai mare și o latență mai mică; În domeniul echipamentelor medicale, instrumentele de diagnosticare de înaltă-precizie (cum ar fi echipamente de imagistică și analizoare biochimice) echipate cu acest tip de pcb pot îmbunătăți acuratețea și performanța-în timp real a datelor de detecție prin coordonarea precisă a semnalelor optice și electrice; În domeniul calculului și detecției cuantice, integrarea ridicată și caracteristicile de interferență scăzute ale circuitelor integrate fotonice amestecate cu plăci de circuite imprimate pot oferi suport pentru funcționarea stabilă a cipurilor cuantice și pot promova aplicarea practică a tehnologiei cuantice din laborator.