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Fortschreitende Miniaturisierung, höhere Leistungsdichten und Datenraten

Leiterplattentechnologie
Fortschreitende Miniaturisierung, höhere Leistungsdichten und Datenraten

Innovative Lösungen angesichts fortschreitender Miniaturisierung, höherer Leistungsdichten und höherer Datenraten bzw. Schaltfrequenzen. Foto: AT&S
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AT&S präsentiert innovative Technologien als Antwort auf die aktuellen Herausforderungen in der Telekommunikation, Automobilelektronik, Wearables und Medizinelektronik. Fortschreitende Miniaturisierung, hohe Datenraten bzw. hohe Frequenzen, Leistungselektronik mit zunehmenden Stromdichten und steigende thermische Anforderungen sowie optimierte Fertigungsprozesse sind die Problemstellungen in modernen Applikationen. Vor diesem Hintergrund werden Lösungen für extrem kompakte Substrate/Module, fortschrittliches Wärme-Management, Embedded Component Packaging (ECP), HF-Leiterplatten (wie Automotive-Radar) und flexible Leiterplatten für medizinische Geräte vorgestellt.

Im Rahmen von „Advanced Packaging“ hat das Unternehmen spezielle verfahrenstechnische Lösungen für Komponenten- und Halbleiter-Packaginglösungen entwickelt – beginnend mit der Einbettung von passiven Komponenten bis hin zu ECP für System-in-Boards (SiB) und System-in-Packages (SiP). Mittlerweile liefert das Unternehmen ECP-Produkte in Serienfertigung, mit zahlreichen bereits realisierten Produkten, von Computer-Boards über medizinische Sensor-Produkte bis hin zu MEMS-Mikrophonen.
Viele Applikationen erfordern immer höhere Leistungsdichten, während gleichzeitig die Wärmeabfuhr optimiert werden muss. Dafür stellt das Unternehmen eine Embedded-Technologie mit Galvanisch-Kupfer- und Silber-Sinter-Verbindungen bereit, die hocheffiziente Power-Packages ermöglicht, bei minimalem thermischen und elektrischen Widerstand. Die Performance dieser Technologie wird mit 50– und 500-W-Demonstratoren (Pedelec-Anwendungen) unter Einbettung von MOSFETs, passiven Komponenten und Logikschaltungen demonstriert. Umfangreiche Tests belegen die hohe thermische und Schock-Performance sowie das ausgezeichnete Schaltverhalten der Designs.
Die Ursache für Fehler in Elektronik-Designs mit modernen Leistungshalbleitern wie MOSFETs, IGBTs oder GTOs und immer höheren Schaltfrequenzen bzw. kompakteren Bauweisen ist oftmals ein unzureichendes Thermo-Management. Es gilt daher, die Wärme von den kritischen Komponenten abzuleiten. Eine Möglichkeit besteht z.B. in der Integration von „Heat Pipes“ in die Leiterplatte. So kann die Wärme besser über die gesamte Leiterplatte verteilt werden. Eine weitere innovative Lösung ist die Implementierung von Grafit-Inlays, mit einer um den Faktor 2 bis 5 besseren thermischen Leitfähigkeit als Kupfer.
Auch die immer höheren Geschwindigkeiten und HF-Designs stellen hohe Ansprüche an die Leiterplatten-Technologie. Technologietreiber sind hier die Telekommunikation auf dem Weg zu 5G, aber auch die Automobilindustrie im Hinblick auf automatisiertes/autonomes Fahren mit komplexen Fahrerassistenzsystemen. Letztere benötigen zahlreiche Sensoren, insbesondere Radar mit 24 bis 77 GHz sowie die schnelle Verarbeitung hoher Datenraten. Auf der Materialseite arbeitet das Unternehmen hier intensiv an Produkten für den Bereich von 35 bis 90 GHz mit extrem geringen Dielektrizitätskonstanten und Verlustfaktoren. Weitere Möglichkeiten, um die Übertragungsraten zu optimieren sind der Einsatz von Kupferfolien mit reduzierter Rauigkeit sowie Prozessoptimierungen, um Schwankungen bei der Kupferdicke zu verringern. Eine effiziente Kombination aus Logik und HF-Schaltung ermöglicht das X-in-Board-Konzept, bei dem beispielsweise eine Standard-FR4-Leiterplatte mit einer HF-Leiterplatte kombiniert wird. Vom Unternehmen realisierte HF-Designs reichen von drahtlosen 60-GHz-Kommunikationsprodukten bis hin zu 77-GHz-Radar-Systemen für Automobile.
Das Unternehmen verfügt auch über die Zertifizierung für medizinische Geräte nach EN ISO 13485. Die vielfältigen Applikationen umfassen Diagnoseinstrumente (Kernspin, Röntgen, Ultraschall, etc.), therapeutische Geräte wie Defibrillatoren, Herzschrittmacher und Hörgeräte sowie Blutzucker-Messgeräte und EKGs. Aber auch chirurgische Instrumente, Bio-Chips und RFID-Anwendungen profitieren von den Technologien wie beispielsweise flexiblen und starr-flexiblen Leiterplatten.
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