In Velden am Wörthersee präsentierte AT&S im Rahmen des 14. Technologieforums innovative Technologien und Trends rund um Verbindungslösungen. Zahlreiche interessierte Kunden konnten sich über die neuesten Entwicklungen in der Elektronik- und Leiterplattenindustrie für Bereiche wie Mobile Devices, Automotive-, Industrie-, Kommunikations- und Medizintechnik informieren und sich mit den AT&S Experten austauschen. Im Fokus der breit gefächerten Vorträge standen globale Trends wie 5G-Mobilfunk, autonomes Fahren oder zunehmend vernetzte Systeme und die damit verbundenen Anforderungen an die Verbindungstechnik.

Die Vorträge griffen  globale Trends wie  autonomes Fahren oder zunehmend vernetzte Systeme und die damit verbundenen Anforderungen an die Verbindungstechnik auf.

Die Vorträge griffen globale Trends wie autonomes Fahren oder zunehmend vernetzte Systeme und die damit verbundenen Anforderungen an die Verbindungstechnik auf. AT&S

Optimierung auf allen Ebenen

Weitreichende zu integrierende Funktionalitäten, fortschreitende Miniaturisierung, höhere Leistungsdichten mit anspruchsvollen thermischen Anforderungen, hohe Datenraten mit hohen Signalgeschwindigkeiten und kurzen Latenzzeiten sowie optimierte Fertigungsprozesse oder Materialien stellen die wesentlichen Herausforderungen dar. Miniaturisierung kann nur durch immer höhere Packungsdichten der elektronischen Komponenten erreicht werden, wobei Leiterplatten- und Halbleiter-Technologien verschmelzen. Dafür bietet der Hersteller von hochwertigen Leiterplatten und IC-Substraten eine Kombination von bestehenden mit neuen Technologien (AT&S Toolbox), die optimal aufeinander abgestimmt sind.

Bisher besteht für ein optimiertes, miniaturisiertes Packaging-Design eine Lücke zwischen den Wafer-/Chip-Technologien (Fanout-Wafer-Level-Packaging, Flip-Chip-BGA, Interposer-basierte Komponenten) einerseits und der Leiterplatten-/Substrat-Infrastruktur andererseits. So liegen die Strukturbreiten (Leiterbahn/Abstand) auf Chip-Seite etwa zwischen 2/2 und 8/8 µm sowie auf der PCB-Seite bei derzeit 30/30 µm. Für eine weitere Miniaturisierung gilt es diese Lücke zu schließen. Hier setzt man derzeit auf mSAP (modified Semi-Additive Process) – sprich auf Leiterplatten-ähnliche Substrate, was sehr miniaturisierte und präzise Aufbauten ermöglicht. Vor diesem Hintergrund sieht die Roadmap vor, Leiterplatten-Technologien (HDI), Substrate, Embedded-Technologie und eventuell auch aktives Wärmemanagement sowie Schirmungen zu kombinieren, um letztendlich AiOP (All-in-One-Package)-Lösungen zu realisieren.

patente als beleg

AT&S industrialisiert zukunftsweisende Technologien für seine Kerngeschäfte Mobile Devices, Automotive, Industrial, Medical und Advanced Packaging. Man sieht sich für die künftigen Anforderungen bestens aufgestellt. Weltweit widmen sich zurzeit mehr als 400 Mitarbeiter der Forschung und Entwicklung (R&D); das Unternehmen investiert fast 8 Prozent seines Umsatzes wieder in R&D. Ein Resultat daraus ist die enge Kooperation mit internationalen Partnern und mehr als 230 eingetragene Patente.

„Angesichts der aktuellen Megatrends wie 5G, vernetzte Systeme, autonomes Fahren oder M2M-Kommunikation mit immer höheren Datenraten oder -mengen sowie hohen Leistungsdichten steigen auch die Anforderungen an die Verbindungstechnik,“ betonte Walter Moser, CSO der Business Unit Automotive, Industrial und Medical von AT&S und Moderator des Technologieforums. „Wie das Technologieforum deutlich gezeigt hat, wurden in enger Zusammenarbeit mit den Kunden zahlreiche innovative Lösungsansätze auf den Weg gebracht, um auch künftig technologisch führende und kosteneffiziente Produkte anbieten zu können.“

Walter Moser, CSO der Business Unit Automotive, Industrial und Medical von AT&S und Moderator des Technologieforums.

Walter Moser, CSO der Business Unit Automotive, Industrial und Medical von AT&S und Moderator des Technologieforums. AT&S

Anforderungen an Datenraten und Signalintegrität

Die Einführung der neuen Mobilfunkgeneration (5G mit Frequenzbändern bis zu 6 GHz und deutlich darüber hinaus), aber auch das automatisierte/autonome Fahren mit Unterstützung durch leistungsfähige Radarsysteme (77 GHz) sind anschauliche Beispiele für die steigenden Anforderungen in Bezug auf die Datenraten und die Signalintegrität. Für Verbindungstechnik-Hersteller bedeutet das unter anderem Signalverluste und -störungen zu reduzieren, indem das Dielektrikum-Material, die Materialübergänge (Interfaces) oder auch die Kupfer-Rauheit optimiert werden. Bei letzterem gilt es beispielsweise das Dilemma zu überwinden, dass weniger raues Kupfer zwar für HF-Applikationen Vorteile bietet, jedoch eine etwas höhere Rauheit die Haftbarkeit bei der Leiterplatten-Verpressung verbessert. Auch die Geometrie (Profil) der Leiterbahnen wirkt sich bei höheren Frequenzen auf Signalverzögerungen aus. Darüber hinaus untersucht man auch die Einflüsse verschiedener Metalle auf den Skin-Effekt im GHz-Bereich und entwickelt dementsprechend neue Oberflächenmaterialien.

Zahlreiche Kunden informierten sich über die neuesten Entwicklungen in der Elektronik- und Leiterplattenindustrie für Bereiche wie Mobile Devices, Automotive-, Industrie-, Kommunikations- und Medizintechnik.

Zahlreiche Kunden informierten sich über die neuesten Entwicklungen in der Elektronik- und Leiterplattenindustrie für Bereiche wie Mobile Devices, Automotive-, Industrie-, Kommunikations- und Medizintechnik. AT&S

Anforderungen für die Systemintegration

Auf dem Forum wurden auch Hochfrequenz-Anforderungen in mehreren Vorträgen intensiv diskutiert. Moderne Simulationswerkzeuge ermöglichen hier beispielsweise eine frühzeitige Simulation in der Designphase. Verschiedene Vorträge erörterten die Anforderungen und Lösungen in Bezug auf die Systemintegration (Embedded-Technologien, Hybrid-Boards, Einbettung von Cavities), die Strukturierung für eine weitere Miniaturisierung (dünnere Leiterplatten, Koplanarität, feinere Leiterbahnen und Vias, Reduzierung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE), Leiterbahnprofil) und das Thermo-Management mit aktuellen Lösungen (Wärme-Spreizung, Thermo-Vias und -Inlays) und künftigen Technologien (Heatpipes, Einbettung von Kühlelementen).

Im Rahmen der Konferenz wurden auch weitere aktuelle Themenstellungen rund um die Verbindungstechnologie wie die Einbettung (Embedded Power) von Leistungs-Chips (MOSFETs) in die Leiterplatte, die Fehleranalyse von Leiterplatten sowie die Untersuchung der Material-Zuverlässigkeit in Bezug auf die Lötstellenverbindungen dargestellt. Für die Kunden waren aber auch weniger technologische Aspekte und Vorträge interessant, wie das kosteneffiziente Design mittel HDI-Leiterplatten sowie der zielgerichtete Einsatz der IPC2- und IPC3-Klassen – beides abhängig von der jeweiligen Applikation.