В условиях развития центров обработки данных в направлении 800G/1.6T и даже более высоких пропускных способностей технология Co-packaged Optics (CPO) стала ключевым прорывом для преодоления ограничений традиционных подключаемых оптических модулей. Однако интеграция оптических двигателей и коммутационных чипов на одной подложке создает беспрецедентные проблемы в области фотоэлектрической синергии и теплового энергопотребления. Для обеспечения долгосрочной стабильной работы этих высокоплотных, дорогостоящих модулей в требовательной среде центров обработки данных технология конформного покрытия перешла от необязательного улучшения к основному процессу обеспечения надежности продукта. Это не просто простая физическая защита, а неотъемлемая часть всего замкнутого цикла проектирования, производства и тестирования модулей CPO.

Как инженеры CPO, мы понимаем, что даже мельчайшая частица окружающей среды или колебание влажности может привести к катастрофическому затуханию сигнала или сбою связи. Поэтому в HILPCB мы поднимаем применение конформного покрытия на стратегический уровень, глубоко интегрируя его с фронтальным проектированием, точной сборкой и строгим тестированием, чтобы предоставлять клиентам действительно надежные высокопроизводительные решения для печатных плат оптических модулей.

Конформное покрытие в средах CPO: Почему это критически важный защитный слой?

Модули CPO тесно интегрируют оптоволоконные массивы, лазеры, модуляторы и ASIC на одной подложке ИС, при этом плотность межсоединений и мощности значительно превосходит традиционные печатные платы. Эта открытая или полуоткрытая структура делает их очень чувствительными к факторам окружающей среды. Конформное покрытие — это ультратонкая полимерная защитная пленка, которая точно покрывает контуры печатных плат и их компонентов, образуя прочный барьер.

Его основная ценность заключается в:

• Защита от влаги и пыли: Изолирует влагу и пыль в средах центров обработки данных, предотвращая их проникновение в чувствительные оптические интерфейсы и высокочастотные цепи, тем самым избегая проблем с целостностью сигнала, вызванных коррозией или короткими замыканиями.
• Электрическая изоляция: Покрытие обеспечивает дополнительную диэлектрическую прочность, предотвращая электрические сбои из-за таких явлений, как миграция ионов в областях с высокой плотностью проводки. Это особенно важно для поддержания стабильного BER (коэффициента битовых ошибок) при сигналах модуляции высокого порядка, таких как PAM4.
• Механическая защита и защита от вибрации: Покрытие укрепляет паяные соединения и амортизирует механические напряжения и вибрации, повышая механическую надежность модулей CPO во время транспортировки, установки и эксплуатации. Однако уникальность CPO предъявляет более высокие требования к процессам конформного покрытия: должна быть достигнута всесторонняя защита электронных областей без влияния на эффективность оптической связи или загрязнения прецизионных структур, таких как V-образные канавки.

Совместное проектирование: как обзор DFM/DFT/DFA оптимизирует процессы нанесения покрытия

Успешное применение конформного покрытия никогда не является изолированным этапом производства; оно начинается на стадии проектирования. Комплексный обзор DFM/DFT/DFA (проектирование для технологичности/тестируемости/сборки) является ключом к обеспечению качества и эффективности покрытия. На ранних этапах проектов CPO инженерная команда HILPCB тесно сотрудничает с клиентами для проведения тщательных обзоров DFM/DFT/DFA.

Ключевые моменты обзора включают:

1. Определение области покрытия и маскирования: Точное определение электронных областей, требующих покрытия, и областей, которые должны оставаться чистыми, таких как оптоволоконные интерфейсы, контакты разъемов и тестовые точки. Это напрямую влияет на программирование автоматического оборудования для нанесения покрытия и разработку маскирующих приспособлений.
2. Оценка совместимости материалов: Выбор подходящего материала покрытия (например, акрила, силикона, полиуретана) на основе теплового бюджета и рабочей среды модуля CPO, а также оценка его совместимости с материалами подложки (например, материалами с низким КТР) и компонентами.
3. Толщина и однородность покрытия: Спецификации конструкции должны четко определять толщину покрытия и его допуск. Чрезмерная толщина может повлиять на рассеивание тепла и напряжение, в то время как недостаточная толщина может привести к неадекватной защите. Проверка DFM/DFT/DFA гарантирует, что компоновка конструкции обеспечивает равномерное нанесение покрытия, избегая накопления или теневых эффектов по краям компонентов.

Обеспечение высокой надежности: От оплавления BGA с низким уровнем пустот до отверждения покрытия

Перед нанесением конформного покрытия крайне важно убедиться, что каждое нижележащее паяное соединение безупречно. Для корпусов BGA и LGA, обычно встречающихся в модулях CPO, пустоты в пайке представляют собой критический риск. HILPCB применяет передовую технологию BGA-пайки оплавлением с низким содержанием пустот, используя оптимизированную паяльную пасту, точные температурные профили и методы вакуумной пайки оплавлением для достижения лучшего в отрасли контроля пустот.

Надежный процесс BGA-пайки оплавлением с низким содержанием пустот формирует основу для успешного последующего нанесения покрытия. После отверждения покрытия переработка BGA-компонентов становится чрезвычайно сложной и дорогостоящей. Высококачественные паяные соединения не только обеспечивают электрическую проводимость, но и создают отличные пути теплопроводности, что жизненно важно для управления значительной тепловой нагрузкой модулей CPO. Наша Услуги по SMT-монтажу включает этот процесс в качестве стандартной процедуры, закладывая прочную основу для долгосрочной надежности продукции.

Верификация и тестирование: Роль FAI и теста летающим зондом до и после нанесения покрытия

Контроль качества интегрирован во весь производственный процесс. Комплексное электрическое тестирование незаменимо перед нанесением покрытия.

• Flying probe test: Для сложных и высокоплотных CPO-подложек Flying probe test предлагает гибкость без дорогостоящих тестовых приспособлений, позволяя проводить тесты на обрыв/короткое замыкание на голых платах или собранных печатных платах перед нанесением покрытия. Проведение Flying probe test перед нанесением покрытия эффективно отсеивает потенциальные производственные дефекты, предотвращая запечатывание проблемных плат под покрытием.
• First Article Inspection (FAI): Перед массовым производством тщательная First Article Inspection (FAI) проверяет точность всего производственного процесса, включая размещение компонентов, качество паяных соединений и предварительное функциональное тестирование. Только после прохождения валидации FAI мы приступаем к массовому производству и нанесению покрытия, обеспечивая согласованность и высокое качество всех продуктов.