S hitrim razvojem optoelektronske tehnologije postaja hibridno tiskano vezje s fotonskim integriranim vezjem kot ključni nosilec, ki povezuje fotonske čipe in elektronske sisteme, glavna komponenta za prebijanje ozkih grl v zmogljivosti na-področjih višjega cenovnega razreda, kot so komunikacija, zaznavanje in kvantno računalništvo. Za razliko od tradicionalnih tiskanih vezij, ki dosegajo le prenos električnega signala, morajo hibridna tiskana vezja s fotonskimi integriranimi vezji hkrati upoštevati nizke izgube prenosa fotonskih signalov in stabilno medsebojno povezavo električnih signalov. Njihove tehnične lastnosti in zahteve glede obdelave so kompleksnejše, njihova podpora razvoju industrije pa postaja vse bolj izrazita.
Osnovne tehnične značilnosti hibridnega tiskanega vezja fotonskega integriranega vezja
Glavna vrednost fotonskega integriranega vezja hibridnega tiskanega vezja je uresničitev kooperativnega prenosa in učinkovite integracije dveh vrst signalov prek posebne strukture "optične električne integracije". Z vidika izbire materiala je treba to vrsto tiskanega vezja kombinirati s posebnimi materiali, ki združujejo nizko dielektrično izgubo in visoko toplotno prevodnost - na primer, visoko-frekvenčne plošče lahko zmanjšajo oslabitev fotonskih signalov med prenosom, kar zagotavlja komunikacijsko hitrost optičnih modulov; Tehnologija stiskanja mešanih medijev lahko natančno združuje materiale z različnimi značilnostmi (kot so podporni substrati in mediji za optični prenos), pri čemer izpolnjuje zahteve glede strukturne stabilnosti, ne da bi to vplivalo na kakovost prenosa fotonskih signalov.
Na ravni strukturne postavitve in prilagajanja procesa imajo hibridna tiskana vezja fotonskih integriranih vezij značilnosti "visoke natančnosti in visoke integracije". Da bi dosegli natančno spajanje optoelektronskih komponent, morajo imeti tiskana vezja izjemno visoko natančnost poravnave vmesnega sloja, da se prepreči izguba sklopitve optičnega signala zaradi premika; Hkrati je uporaba mikroporozne tehnologije ključnega pomena, saj je z laserskim vrtanjem z izjemno majhnimi odprtinami mogoče doseči visoko-gosto medsebojnih povezav, kar zagotavlja možnost za miniaturizirano postavitev optoelektronskih naprav. Poleg tega stabilnost nadzora impedance neposredno vpliva na usklajeno delovanje električnih in optičnih signalov. Treba je nadzorovati toleranco impedance v strogem območju s finimi kemičnimi postopki, da preprečimo nihanje delovanja zaradi motenj signala.
Ključne težave pri obdelavi fotonskega integriranega vezja hibridnega tiskanega vezja
Obdelava hibridnega tiskanega vezja s fotonskim integriranim vezjem se sooča s tremi ključnimi izzivi: prilagajanje materiala, sinergija procesa in nadzor kakovosti. Prvič, tu je izziv obdelave in prilagajanja posebnih materialov, saj se fizikalne lastnosti različnih materialov bistveno razlikujejo. Na primer, dielektrični materiali, ki se uporabljajo za prenos fotonskega signala, imajo lahko poseben koeficient toplotnega raztezanja, med postopkom stiskanja pa je potreben natančen nadzor temperature in tlaka, da se prepreči deformacija plošče ali ločitev vmesnega sloja zaradi neenakomernega krčenja materiala; Uporaba debele bakrene folije in drugih materialov zahteva postopke jedkanja z večjo natančnostjo, da se prepreči, da bi neenakomerna debelina bakrene plasti vplivala na prevodnost toka in učinkovitost odvajanja toplote.
Drugič, obstaja veliko povpraševanje po sodelovanju med več stopnjami procesa. Hibridna tiskana vezja s fotonskim integriranim vezjem pogosto zahtevajo integracijo več posebnih postopkov, kot je zagotavljanje, da so luknje v smolnih čepih napolnjene brez mehurčkov, da se prepreči vpliv na poti prenosa signala; Stopničasti utor in postopek vgrezanja se morata natančno ujemati z zahtevami za namestitev komponent, odstopanja v dimenzijah pa lahko povzročijo, da komponente niso pravilno sestavljene. Poleg tega je treba pri izbiri površinskih premazov upoštevati tudi električno zmogljivost in združljivost. Kemični nikljevi paladijevi premazi morajo na primer zagotoviti enotnost, da izpolnijo zahteve nizkega kontaktnega upora optoelektronskih naprav, ki zahtevajo, da imajo ponudniki storitev obdelave zrele zmogljivosti procesne integracije.
Nazadnje, težavnost nadzora kakovosti daleč presega težavo običajnih tiskanih vezij. Napake v delovanju hibridnih tiskanih vezij s fotonskim integriranim vezjem lahko neposredno povzročijo okvaro optoelektronskih sistemov, zato je treba vzpostaviti popoln sistem spremljanja kakovosti procesa - od testiranja delovanja surovin, ko vstopijo v tovarno, da se zagotovi, da posebni materiali izpolnjujejo tehnične standarde; Spletni pregled med proizvodnim procesom z uporabo visoko{2}}natančne opreme za odpravljanje težav, kot so napake na linijah in odstopanja zaslonke; Vsak korak je treba natančno nadzorovati, da se izognemo tveganjem kakovosti.
Vrednost hibridnega tiskanega vezja Photon Integrated Circuit v industriji
Na področju komunikacije je fotonsko integrirano vezje hibridno tiskano vezje osrednja komponenta baznih postaj 5G/6G in optičnih komunikacijskih modulov. Njegove značilnosti nizke izgube signala lahko zagotovijo-stabilen prenos visoko-frekvenčnih signalov na velike-razdalje, kar komunikacijskim omrežjem pomaga doseči višjo pasovno širino in manjšo zakasnitev; Na področju medicinske opreme lahko visoko{5}}natančni diagnostični instrumenti (kot so oprema za slikanje in biokemični analizatorji), opremljeni s to vrsto tiskanega vezja, izboljšajo natančnost-in realnočasovno učinkovitost podatkov zaznavanja z natančno koordinacijo optičnih in električnih signalov; Na področju kvantnega računalništva in zaznavanja lahko visoke integracije in nizke interferenčne značilnosti fotonskih integriranih vezij, pomešanih s tiskanimi vezji, zagotovijo podporo za stabilno delovanje kvantnih čipov in spodbujajo praktično uporabo kvantne tehnologije iz laboratorija.