Die wichtigsten Fragen und Antworten
Sie kommen in Smartphones, Flugzeugen und medizinischen Geräten zum Einsatz und ermöglichen eine hohe technische Performance auf kleinstem Raum: HDI-Leiterplatten sind aus der Elektronikindustrie nicht mehr wegzudenken. Mit fortschreitender Miniaturisierung und gleichzeitig immer komplexeren Schaltungen steigen allerdings die Ansprüche an das Design und die Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten.
Was zeichnet eine HDI-Leiterplatte aus?
Bei HDI-Leiterplatten handelt es sich um kompakte Multilayer-Leiterplatten ab vier Ebenen, die in der Regel in mehreren Presszyklen sequenziell mittels SBU-Technik (Sequential Build Up) aufgebaut werden. HDI steht für High Density Interconnect und bedeutet eine hohe Schaltungsdichte. Diese lässt sich durch einen mehrschichtigen Aufbau der Leiterplatte, Leitungsstrukturen und Abstände von < 150 µm und Durchkontaktierungen mit einer Größe von < 150 µm (oft MicroVias) erreichen.
Technologie & Design to Cost im Überblick
Welche Anforderungen werden an Leiterplattenhersteller gestellt?
Leiterplattenhersteller müssen zum einen auf die Eignung der Basismaterialien achten. Dabei kommt es auf möglichst geringe Laminat- und Kupferdicken und einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten an. Zum anderen gehen immer kleinere Line-Space-Strukturen mit höheren Anforderungen an die Anlagentechnik einher. Hier gewinnt die DI-Belichtung (direct imaging) an Bedeutung, die neben einer hohen Layout-Auflösung auch eine bessere Positioniergenauigkeit bietet. Im Lötstopp-Bereich ist die DI-Belichtung ebenfalls auf dem Vormarsch. Durch die direkte Belichtung des Resists können der Stopplacksteg reduziert und die Stopplackfreistellung um Pads verringert werden. Hohe Ansprüche werden im HDI-Bereich zudem an den Ätzprozess gestellt, bei dem eine gleichmäßige Ätzrate von Top und Bottom gewährleistet sein muss.
Was ist beim PCB-Layout von HDI-Leiterplatten zu beachten?
Grundsätzlich empfiehlt es sich, möglichst frühzeitig Kontakt zum Leiterplattenhersteller aufzunehmen, um dessen Möglichkeiten zu kennen. Schließlich sollte am Ende des Layoutprozesses ein für den Hersteller fertigbares Layout stehen. Auf Entwickler- und Layouter-Seite gilt es zunächst zu beschreiben, wie die künftige Leiterplatte aussehen soll. Dabei müssen unter anderem folgende Fragen beantwortet werden:
• Welches Basismaterial soll verwendet werden?
• Wie viele Lagen sind nötig?
• Wo liegen Bohrungen im Stapel?
• Welche Basiskupferstärken werden benötigt?
• Werden Bauteile mit hoher Anschlussdichte (z.B. BGA) eingesetzt?
Aus diesen ergibt sich oft die Entflechtungs-Strategie für das gesamte Layout und es lässt sich der Schichtungsaufbau sowie die Constraints für alle Parameter, zum Beispiel Leiterzugbreiten, Abstände und Größen für Blind bzw. Buried-Vias, festlegen.
Beispiel: BGA-Entflechtung
Welche Rolle spielen Verschlusstechnologien bei HDI-Leiterplatten?
Auch wenn sie mit höheren Prozessaufwänden verbunden sind, bieten Verschlusstechnologien wie Microvia-Copper-Filling oder Plugging nach IPC-4761 Typ VII eine Reihe von Vorteilen. Dazu zählen insbesondere erweiterte Design- und Entflechtungsmöglichkeiten sowie Platzgewinn durch eine annähernd planare Oberflächentopographie. Darüber hinaus lassen sich Luft- und Medieneinschlüsse verhindern und Baugruppen mit Vergusslack schützen. Werden Microvias auch zur Wärmeabfuhr benutzt, kann außerdem die thermische Performance von HDI-Leiterplatten erhöht werden.
Wo führt die Reise im Bereich HDI hin - was ist künftig noch alles möglich?
Mittel- und langfristig wird es möglich sein, noch dünnere Materialien mit besseren Eigenschaften einzusetzen und die Anzahl der Verpressungen zu erhöhen. Auch bei der Miniaturisierung wird es weitere Fortschritte geben, so dass noch kleinere Strukturen sowohl im Leiterbild als auch im Stopplack realisiert und noch kleinere Bohrungen sicher prozessiert werden können.
Sie haben weitere Fragen?
Noch mehr Informationen rund um das Thema HDI-Leiterplatten finden Sie in unserem XPERTS Online Seminar „HDI – Geht´s noch : Möglichkeiten zur Entflechtung hochintegrierter Bauelemente“ mit Thomas Doberitzsch und Dirk Deiters. Zur jederzeit verfügbaren On-Demand-Version können Sie sich hier anmelden.
