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Donnerstag, 16 Dezember 2021 07:30

PCB-Lösungen für High Speed und hohe Lagenzahl

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Geschätzte Lesezeit: 2 - 3 Minuten

Kinwong, einer der weltweit größten Leiterplattenhersteller (Platz 3 in China) investiert verstärkt in Entwicklung und Fertigungs-Fähigkeit von HF-Leiterplatten mit hoher Lagenzahl.

Bei geringer Lagenzahl ist HF inzwischen gut beherrschbar. Doch mit steigender Lagenzahl wird es zunehmend anspruchsvollerBei geringer Lagenzahl ist HF inzwischen gut beherrschbar. Doch mit steigender Lagenzahl wird es zunehmend anspruchsvollerIm Zeitalter von 5G sind nicht nur auf Chip- und HF-Bauteilebene neue Materialien und Ansätze erforderlich. Auch die Leiterplatte muss für Hochfrequenz und hohe Geschwindigkeit ausgelegt sein. Das erfordert auch eine darauf ausgerichtete Leiterplattenfertigungstechnologie. Insbesondere wenn man in eine höhere Lagenzahl vordringen will – und das wird mit wachsenden Anforderungen zunehmend notwendig – müssen entsprechende Fähigkeiten des Leiterplattenherstellers durch Entwicklungstätigkeit angelegt und ausgebaut werden.

Bei vielen elektronischen Anwendungen werden immer höhere Frequenzen benötigt. Mit zunehmender Frequenz verringert sich der Spielraum für Fehler und/oder Abweichungen auf der Leiterplatte erheblich. Die Verwendung von Hochfrequenzmaterialien wie beispielsweise PTFE-Substrate, der Einsatz von Blind Vias oder Fertigungsparameter wie beispielsweise streng kontrollierte Ätztoleranzen sind erforderlich, um Baugruppen für solch hohe Frequenzen zuverlässig zu machen.

Leiterplatten mit hoher Lagenzahl (laut Definition ≥10L) werden hauptsächlich in Kommunikationsgeräten, hochwertigen Servern, medizinischen Instrumenten, in der industriellen Automation sowie in der Luftfahrt und im militärischen Bereich eingesetzt. An diese Leiterplatten werden sowohl bezüglich der genannten Anwendungsfelder als auch bezüglich der Datenströme/Frequenzen strengere Anforderungen gestellt. Die Zuverlässigkeit wird gewährleistet durch strengere Registrierung und Impedanzkontrolle, die umso höheren Aufwand erfordern, je mehr Lagen die Leiterplatte hat.

Kinwong’s Capability

Items

General capability

Advanced capability (HLC factory)

Max. layers

20 L

24 L

Max. working panel

545 mm × 680 mm

620 mm × 950 mm

Max. board thickness

3,2 mm

5 mm

Min. drill size

8 mil

6 mil

Max. aspect ratio

12:1

18:1

Registration

±5 mil

±3 mil

Back drill stub

6 mil ± 4 mil

5 mil ±3 mil

Impedance tolerance

±8 %

±5 %

Insertion consistency

0,05 dB/inch

0,03 dB/inch

Material

High frequency material, M2/M4/M6/M7 grade high speed material

Special workmanship

Hybrid Lam., POFV, small via back drill, Skip Via (L1-L3), step cavity, partial heavy copper, segmented gold finger, N+N structure, buried resistance, etc.

Außerdem sind mit 5G nicht nur Antennen immer häufiger direkt integriert. Es müssen zudem auch mehr Komponenten auf kleinerem Raum untergebracht werden. Das erfordert eine mehrlagige Leiterplattentechnologie, deren Verfahren, Basismaterialien und Ausgangswerkstoffe umfassend in Betracht gezogen und verbessert werden müssen.

 

 Schnittbilder durch aktuelle Leiterplatten: a. 14-lagig, Basismaterial TU-862 HF (Verlust Standard)Schnittbilder durch aktuelle Leiterplatten: a. 14-lagig, Basismaterial TU-862 HF (Verlust Standard)

  b. 10-lagig, Basismaterial S7439 (verlustarm), b. 10-lagig, Basismaterial S7439 (verlustarm),

 c. 18-lagig, Basismaterial M6G (sehr verlustarm) c. 18-lagig, Basismaterial M6G (sehr verlustarm)

 

Anwendungsbeispiel MobilfunkAnwendungsbeispiel MobilfunkDie Sendeleistung einer 5G-Basisstation ist größer als die einer 4G-Basisstation, und die entsprechenden Anforderungen an die Baugruppen kann nicht nur allein mit höherwertigen Materialien erreicht werden. Das erfordert auch im Systemlayout die Betrachtung und Verbesserung der Eigenschaften bezüglich Hochfrequenz, hoher Geschwindigkeit und einem leistungsfähigen Wärmemanagement.

Wichtigste Anwendungen

  • Hochleistungs-Server
  • Vermittlungsstellen Telekommunikation und IT
  • Basisstationen Mobilfunk
  • Industrielle Steuerungstechnik, Schaltschrank
  • Stromerzeugung, -verteilung, -speicherung
  • Optische Module

Kinwong investierte jetzt 5 Mrd. RMB (675 Mio. €) in den Produktionsstandort Zhuhai, um dort die branchenführende Leiterplattenfertigung für diesen Bereich zu errichten. Erreicht wurden bisher 40 Lagen, die durchschnittliche Anzahl ist derzeit 12 Lagen. Die HLC-Fertigung liefert in die Bereiche Kommunikation, Netzwerke, Server, Speicherung und Sicherheit. Die SLP-Fertigung liefert Leiterplatten mit beliebiger Lagenzahl, die in der Unterhaltungselektronik (z. B. Mobiltelefone, Smart Wearables, Tablets, Kameras, Notebooks), in IoT-Anwendungen, in industriellen Steuerungen und in der Automobilelektronik eingesetzt werden.

Video über die Kinwong HLC-Fabrik.

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