800G-Leiterplattenfertigung für Netzwerkgeräte

Da Rechenzentren, Cloud-Computing und KI-Infrastrukturen immer höhere Netzwerkbandbreiten und Datenübertragungskapazitäten benötigen, wird 800G-Hochgeschwindigkeitsverbindungen in einigen leistungsstarken Rechenzentrums-Switches, Routern und anderen Hochgeschwindigkeitsnetzwerkgeräten eingesetzt. Höhere Datenraten stellen strengere Anforderungen an Leiterplattenmaterialien, Schaltungsfertigung, Impedanzkontrolle und Verbindungen zwischen den Schichten.

Leiterplatten (PCBs) stellen elektrische Verbindungen und Signalübertragungswege für Schaltchips, Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, Stromversorgungsschaltungen und andere Funktionsmodule bereit. Bei 800G-Netzwerkgeräten müssen Leiterplattenmaterialien, Leiterbahnaufbau und Fertigungsgenauigkeit den Produktanforderungen hinsichtlich Signal- und Stromversorgungsintegrität entsprechen. Da sich verschiedene 800G-Netzwerkgeräte in Portkonfiguration, Platinenarchitektur, Schnittstellentyp und interner Verschaltung unterscheiden, müssen Leiterplattenmaterialien, Leiterbahnaufbauten und Schaltungskonfigurationen entsprechend den spezifischen Produktanforderungen festgelegt werden. 

HoYoGo ist ein professioneller Hersteller von 800G-Leiterplatten mit hoher Zuverlässigkeit, Präzision, Mehrlagen- und Hochgeschwindigkeitsfertigung. Da 800G-Netzwerkgeräte höhere Anforderungen an die Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung und die langfristige Zuverlässigkeit stellen, werden in den folgenden Abschnitten wichtige Aspekte der Leiterplattenfertigung untersucht, darunter Fertigungsgenauigkeit, verlustarme Materialien, Verbindungen zwischen den Lagen und Rückseitenbohrung. 

Fertigungsgenauigkeitsanforderungen für Hochgeschwindigkeitsgetriebe

800G-Netzwerkgeräte ermöglichen die Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen über mehrere Kanäle. Bei Leiterbahnen mit kontrollierter Impedanz können Leiterbahnbreite, Abstand der Differenzialpaare, Kupferdicke, Dicke des Dielektrikums und die dielektrischen Eigenschaften des Materials die resultierende Impedanz beeinflussen. Auch der Leiterbahnaufbau und Maßabweichungen während der Fertigung können die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung beeinträchtigen.

Die Leiterplattenfertigung erfordert die sorgfältige Kontrolle wichtiger Parameter wie Leiterbahnabmessungen, Leiterbahnkompensation, Kupferdicke, Dielektrikumdicke und Ätzgleichmäßigkeit gemäß den kundenspezifischen Lagenaufbauten, Impedanzvorgaben und technischen Anforderungen. Impedanzkontrollierte Leiterbahnen müssen ebenfalls anhand der vorgegebenen Impedanzvorgaben und Testbedingungen überprüft werden, um sicherzustellen, dass die tatsächliche Impedanz im erforderlichen Bereich bleibt.

Verlustarme Materialien und Hochgeschwindigkeitsleiterbahnen

Hochgeschwindigkeitssignale, die durch eine Leiterplatte übertragen werden, unterliegen sowohl dielektrischen als auch Leiterverlusten. Bei einigen Leiterplatten für 800G-Netzwerkgeräte können Faktoren wie die Dielektrizitätskonstante (Dk), der Verlustfaktor (Df), die Oberflächenrauheit der Kupferfolie, die Leiterbahnlänge und die Dicke des Dielektrikums die Übertragungsdämpfung in Hochgeschwindigkeitsleitungen beeinflussen. Die Anforderungen an die Signalintegrität für Hochgeschwindigkeits-SerDes-Verbindungen machen auch Parameter wie Einfügungsdämpfung, Übersprechen und Impedanzkontinuität zu wichtigen Kriterien.

Abhängig von Leiterbahnstrukturen, Übertragungsdistanzen und Produktleistungsanforderungen können bei einigen 800G-Leiterplatten verlustarme Materialien zum Einsatz kommen. Verschiedene Materialien unterscheiden sich hinsichtlich Harzsystemen, Dimensionsstabilität und Verarbeitungseigenschaften. In der Produktion müssen die Laminierungs-, Bohr- und Leiterplattenfertigungsbedingungen anhand der Materialeigenschaften festgelegt werden. Besonderes Augenmerk sollte zudem auf die Konsistenz wichtiger Parameter gelegt werden, darunter die elektrischen Eigenschaften des Materials, die Stabilität von Dk und Df sowie die Dicke des Dielektrikums.

Mehrschichtstrukturen und Hochgeschwindigkeitsverbindungen

800G-Switches und -Router benötigen typischerweise die Verbindung von Hochgeschwindigkeitsschnittstellen, Switch-Chips, Stromversorgungsschaltungen und anderen Funktionsmodulen auf begrenztem Platz. Mit einem geeigneten Lagenaufbau ermöglichen mehrlagige Leiterplatten die Hochgeschwindigkeitssignalführung, die Stromverteilung und die Verbindungen zwischen den Funktionsmodulen.

Bei Leiterplatten mit hoher Leiterbahndichte und komplexen Zwischenlagenverbindungen erfordern Prozesse wie Lagenregistrierung, Laminierung, Bohren und Durchkontaktierung eine präzise Steuerung. Je nach Designanforderungen können für einige Produkte mit hoher Dichte auch HDI-Strukturen mit Mikro-Vias und anderen Zwischenlagenverbindungen zum Einsatz kommen. Bei diesen Leiterplatten ist besonderes Augenmerk auf die Positionsgenauigkeit der Durchkontaktierungen, die Qualität des Laserbohrens, die Durchkontaktierung und weitere kritische Fertigungsfaktoren zu legen.

Hochgeschwindigkeits-Vias und Rückbohrung

Bei der Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen zwischen verschiedenen Leiterplattenlagen werden üblicherweise Durchkontaktierungen (Vias) zur Verbindung der Lagen verwendet. Bei Hochgeschwindigkeitssignalleitungen können ungenutzte Bereiche von Durchkontaktierungen, sogenannte Via-Stubs, Reflexionen verursachen und die Signalübertragungsleistung beeinträchtigen. Bei einigen Leiterplatten, die in 800G-Netzwerkgeräten eingesetzt werden, kann ein Rückbohren erforderlich sein, um die ungenutzten Bereiche der durchkontaktierten Durchkontaktierungen zu entfernen. Dadurch werden die Via-Stubs verkürzt und deren Einfluss auf die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung reduziert.

Bei Leiterplatten, die eine Rückbohrung erfordern, müssen wichtige Parameter wie Rückbohrtiefe, Positioniergenauigkeit und verbleibende Stublänge gemäß Kundenzeichnungen, Lagenaufbau und Via-Designvorgaben kontrolliert werden. Der Rückbohrprozess muss zudem mit dem Lagenaufbau der Leiterplatte und der Ziellagenposition übereinstimmen, um zu verhindern, dass Bohrabweichungen die Hochgeschwindigkeits-Vias beeinträchtigen.

Zuverlässigkeit von Leiterplatten unter thermischer Belastung

800G-Netzwerkgeräte integrieren typischerweise Hochgeschwindigkeits-Switch-Chips, Schnittstellenmodule und Leistungskomponenten, die unter hoher Last Wärme erzeugen. Die gesamte Wärmeabfuhr hängt primär vom thermischen Design des Systems ab, aber auch die thermomechanischen Eigenschaften der Leiterplattenmaterialien, die Verbindung zwischen den Lagen und die Qualität der Durchkontaktierungen können die Langzeitstabilität beeinflussen.

Bei Leiterplatten, die über längere Zeiträume erhöhten Temperaturen oder Temperaturwechseln ausgesetzt sind, müssen die Materialien entsprechend den Betriebsbedingungen und Zuverlässigkeitsanforderungen ausgewählt werden. Wichtige Fertigungsfaktoren wie Laminierungsqualität, Zwischenlagenhaftung und Lochkontaktqualität erfordern eine sorgfältige Kontrolle, um das Risiko von Zuverlässigkeitsproblemen wie Delamination und Rissbildung zu minimieren. Für Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen sind zudem die Wärmeausdehnungseigenschaften der Materialien und die strukturelle Stabilität unter Langzeit-Temperaturwechselbeanspruchung zu berücksichtigen.

Serienfertigung und Konsistenz

Sobald 800G- Leiterplatten in die Serienproduktion gehen, wird die Fertigungskonstanz über verschiedene Produktionschargen hinweg zu einem wichtigen Faktor. Abweichungen bei den Materialeigenschaften, der dielektrischen Dicke, den Leiterbahnabmessungen, der Kupferdicke und den Durchkontaktierungsstrukturen können die Impedanz, die Abmessungen und die elektrischen Eigenschaften der fertigen Leiterplatten beeinflussen.

Von der Rohstoffverwaltung und der Fertigung von Innen- und Außenlagen bis hin zu Laminierung, Bohren, stromloser Kupferabscheidung, Galvanisierung und abschließender elektrischer Prüfung müssen kritische Prozesse und Fertigungsparameter gemäß den Produktspezifikationen kontrolliert werden. Dies trägt zur Sicherstellung der Konsistenz wichtiger Parameter über verschiedene Produktionschargen hinweg bei und ermöglicht die Überprüfung der fertigen Leiterplatten anhand der geltenden Produktspezifikationen durch die erforderlichen Inspektionen und Tests.

Von 800G zu höherer Bandbreite

800G-Konnektivität wird bereits in Hochgeschwindigkeits-Rechenzentrumsnetzen eingesetzt, während sich die Netzwerkverbindungstechnologie kontinuierlich in Richtung 1,6 Tbit/s und höherer Bandbreiten weiterentwickelt. Höhere Datenraten und eine größere Verbindungsdichte stellen zunehmend strengere Anforderungen an die Auswahl von Leiterplattenmaterialien, die Fertigung feinster Leiterbahnen, die Mehrlagenlaminierung, die Impedanzkontrolle und die Herstellung komplexer Durchkontaktierungen.

Mit steigender Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-SerDes-Verbindungen und höherfrequenter Signalübertragung erfordern Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten weitere Fortschritte in den Bereichen Signalintegritätskontrolle, verlustarme Materialverarbeitung und Präzisionsfertigung. Da sich Netzwerkgeräte hinsichtlich Chips, Schnittstellen, Lagenaufbau und Verbindungsarchitekturen unterscheiden können, müssen Leiterplattenhersteller geeignete Materialien auswählen und die passenden Verarbeitungsbedingungen gemäß den Produktspezifikationen und den technischen Anforderungen der Kunden festlegen. 

HoYoGo ist ein professioneller Hersteller von 800G-Leiterplatten mit Expertise in der Fertigung von mehrlagigen, hochpräzisen und schnellen Leiterplatten. Um die Anforderungen an Signalübertragung und Fertigungskonsistenz von 800G-Switches, Routern und Netzwerkgeräten für Rechenzentren zu erfüllen, bieten wir kundenspezifische Leiterplattenfertigung an, die auf den jeweiligen Produktspezifikationen und technischen Anforderungen unserer Kunden basiert . Unsere Produktion und Qualitätskontrolle entsprechen den geltenden IPC-Standards und Kundenspezifikationen und unterstützen unsere Kunden bei der erfolgreichen Markteinführung ihrer Hochgeschwindigkeitsnetzwerkprodukte.