AR/VR設備作為沉浸式消費電子代表,對PCB的要求是“高頻性能+極致小型化”——主流AR眼鏡PCB面積需控制在20cm²以內,同時要承載60GHz毫米波通信、120Hz高刷顯示等高頻信號(傳輸速率≥20Gbps)。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,55%的AR/VR設備研發(fā)延期源于PCB集成度不足,某VR廠商曾因傳統(tǒng)PCB布線密度低,導致設備體積超設計指標35%,被迫調整產品形態(tài)。AR/VR高頻PCB需符合**IPC-2226(HDI印制板設計標準)** 與**IEC 62899(穿戴設備電子標準)** 。捷配深耕AR/VR PCB領域5年,累計交付300萬+片小型化高頻PCB,本文拆解小型化集成的核心技術、HDI工藝應用及高頻兼容設計,助力解決AR/VR設備“高頻與小型化矛盾”。
AR/VR 高頻 PCB 小型化集成的核心是 “在有限空間內實現(xiàn)高頻信號無衰減傳輸”,需突破三大技術瓶頸,且需符合IPC-6012H(HDI 板驗收標準) :一是高密度互連(HDI)工藝,采用埋盲孔技術替代傳統(tǒng)通孔,可使布線密度提升 60%,盲孔直徑≤0.15mm,埋孔直徑≤0.2mm,符合IPC-2226 第 7.3 條款,捷配測試顯示,HDI 工藝可使 PCB 面積縮減 40% 以上;二是高頻低損耗基材,需選用介電常數(shù)穩(wěn)定(±0.05)、厚度?。?.1mm~0.3mm)的基材,如生益 S2116(厚度 0.15mm,εr=4.2±0.05@60GHz) 、羅杰斯 RO3003(厚度 0.2mm,εr=3.0±0.05@60GHz) ,避免基材過厚導致的空間浪費;三是立體集成設計,采用 “疊層堆疊 + 局部埋置元件” 方案,將 0402 封裝電阻、電容埋置在 PCB 內層,可減少表面占用面積 30%,符合IPC-2221 第 8.5 條款。此外,AR/VR PCB 的高頻兼容性需滿足:60GHz 毫米波信號插入損耗≤1dB/cm,串擾≤-30dB(按GB/T 17626.10 標準),小型化過程中需避免因布線過密導致的高頻干擾。
- HDI 疊層設計:采用 “8 層 HDI 結構”(信號層 - 電源層 - 信號層 - 接地層 - 接地層 - 信號層 - 電源層 - 信號層),外層用 1 階盲孔(直徑 0.12mm),內層用 2 階埋孔(直徑 0.18mm),層間介質選用生益 PP2116(厚度 0.08mm),疊層總厚度控制在 1.0mm±0.05mm,參考IPC-2226 第 5.2 條款,用捷配 HDI 疊層設計軟件(JPE-HDI 4.0)生成方案;
- 布線優(yōu)化:采用 “微帶線 + 帶狀線” 混合布線,60GHz 毫米波信號用帶狀線(阻抗 50Ω±5%),線寬 0.18mm,線距 0.36mm(滿足 2:1 比例);布線密度控制在 120 點 /cm²,用捷配 AI 布線工具(JPE-AI-Wire 2.0)自動優(yōu)化布線路徑,避免交叉干擾;
- 埋置元件設計:將 0402 封裝的高頻電容(村田 GRM0603C100J500TA,10pF)、電阻(國巨 RC0402JR-07100RL,100Ω)埋置在 PCB 內層,埋置區(qū)域銅厚≥0.5oz,焊接溫度控制在 220℃±5℃,按IPC-J-STD-001 Class 3 標準執(zhí)行,捷配 SMT 產線可同步完成埋置與表面貼裝。
- 高頻性能測試:每批次首件送捷配毫米波實驗室,按IEC 62899 標準測試 ——60GHz 信號插入損耗≤1dB/cm,串擾≤-30dB,用矢量網絡分析儀(JPE-VNA-1200)驗證;
- 小型化驗證:用激光測厚儀(JPE-Laser-800)測試 PCB 總厚度(1.0mm±0.05mm),用三維掃描儀(JPE-3D-500)測量面積(≤20cm²),確保符合 AR/VR 設備安裝要求;
- 量產工藝管控:HDI 鉆孔采用激光鉆孔機(JPE-Laser-Drill 600),盲孔位置精度 ±0.01mm;電鍍采用脈沖電鍍工藝,孔壁銅厚≥25μm(符合IPC-TM-650 2.3.18 標準);每 500 片抽檢 10 片,檢查埋置元件焊接良率(≥99.8%)。
某 AR 眼鏡廠商研發(fā)新一代產品,要求 PCB 面積≤18cm²,同時支持 60GHz 毫米波通信與 120Hz 顯示信號傳輸,初始采用 4 層傳統(tǒng) PCB 設計,出現(xiàn)兩大問題:① 布線密度僅 80 點 /cm²,PCB 面積達 32cm²,超設計指標 77%;② 60GHz 信號插入損耗達 1.8dB/cm,通信距離縮短至 1.5m(要求≥3m)。捷配團隊介入后,制定整改方案:① 采用 8 層 HDI 工藝,外層盲孔(0.12mm)+ 內層埋孔(0.18mm),布線密度提升至 130 點 /cm²;② 基材選用生益 S2116(0.15mm) ,60GHz 信號采用帶狀線布線(線寬 0.18mm,線距 0.36mm);③ 埋置 12 顆 0402 封裝電容、電阻,減少表面占用面積 35%。整改后,測試數(shù)據(jù)顯示:PCB 面積縮減至 17.5cm²(符合≤18cm² 要求),空間占用減少 45%;60GHz 信號插入損耗降至 0.8dB/cm,通信距離提升至 3.2m;量產 10 萬片后,HDI 工藝良率達 98.5%,高頻信號傳輸不良率僅 0.2%,該方案已成為該廠商 AR 眼鏡 PCB 的標準設計,捷配成為其獨家供應商。
AR/VR 高頻 PCB 小型化集成的核心是 “HDI 工藝 + 高頻低損耗基材 + 立體集成設計”,需在縮小體積的同時保障高頻信號性能。捷配可提供 “AR/VR PCB 專屬定制服務”:HDI 工藝支持 1-4 階盲埋孔,最小孔徑 0.1mm,基材覆蓋生益、羅杰斯全系列高頻材料,可實現(xiàn)埋置元件、疊層堆疊等個性化設計。