Moderne Elektronik erfordert Leiterplatten, die es vor fünf Jahren noch nicht gab. Smartphones packen mehr Rechenleistung als Laptops in 6 mm dünne Gehäuse. 5G-Basisstationen übertragen bei 28 GHz Frequenzen, bei denen FR4 zum Signalkiller wird. Automotive-Radar muss 300 Meter weit sehen und dabei Temperaturen und Vibrationen unter der Motorhaube überstehen. Das sind keine akademischen Herausforderungen – es sind tägliche Anforderungen an die PCB-Fertigung im Jahr 2025.

Die Lücke zwischen "kann PCBs fertigen" und "kann diese PCBs fertigen" definiert den Produkterfolg. HILPCB ist spezialisiert auf die anspruchsvollen Leiterplatten: Any-Layer-HDI für Wearables unter 0,4 mm dick, Rogers RT/duroid für 77 GHz Automotive-Radar, Starr-Flex für medizinische Implantate und zurückgebohrte Platinen für 56 Gbps SerDes-Links.

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HDI-Fertigung für ultrakompakte Geräte

Die Miniaturisierungs-Herausforderung

Flaggschiff-Smartphones packen heute 12+ Kameras, 5G-Modems, drahtloses Laden und 5000-mAh-Batterien in Gehäuse unter 8 mm Dicke. Die Komponentendichte erreichte vor Jahren die physikalischen Grenzen standardmäßiger Durchkontaktierungen. Die Lösung: High-Density Interconnect (HDI) mit lasergebohrten Microvias, die nur benachbarte Lagen verbinden.

HDI-Fähigkeiten:

• Any-Layer-Microvia-Strukturen (1+N+1 bis 4+N+4 Build-up)
• Laserbohren: 50–150 µm Durchmesser Microvias
• Leiterbahn/Abstand: 2/2 mil (50 µm) Minimum
• Sequenzielle Laminierung für komplexe Stack-ups
• Via-in-Pad-Technologie für BGA-Fanout

Anwendungen:

• Smartphones & Tablets: Hauptplatinen mit 0402/0201 Komponenten, Feinraster-BGAs
• Wearables: Ultradünne Leiterplatten (0,4–0,6 mm) mit Starr-Flex-Abschnitten
• True-Wireless-Ohrhörer: Miniatur-PCBs unter 15 mm x 8 mm (siehe unseren Leitfaden für Ohrhörer-PCB-Design)
• Medizinische Implantate: Biokompatibles Polyimid-HDI für Schrittmacher, Neurostimulatoren

Warum HDI vs. Standard-Multilayer? Standard 8-lagige Leiterplatte mit Durchkontaktierungen: 1,6 mm dick, 50% Verdrahtungseffizienz. 8-lagige HDI mit Microvias: 0,8 mm dick, 85% Verdrahtungseffizienz, bessere Signalintegrität.

Kostenaufschlag: 40–80 % gegenüber Standard-Multilayer. Lohnt sich, wenn die Platinenfläche begrenzt ist oder Feinraster-BGAs (0,4 mm Raster) erforderlich sind.

Rogers- & HF-Material-Fertigung für Hochfrequenzsysteme

Wenn FR4 versagt: Das Hochfrequenzproblem

FR4 funktioniert gut bei 1–2 GHz. Bei 10 GHz wird der Signalverlust übermäßig hoch. Bei 28 GHz (5G mmWave) oder 77 GHz (Automotive-Radar) ist FR4 unbrauchbar. Der dielektrische Verlustfaktor (Df) und die frequenzabhängige Dielektrizitätskonstante (Dk) verursachen Signalverschlechterung, gemessen in dB pro Zoll.

Rogers-Materiallösungen:

Material	Frequenzbereich	Dielektrizitätskonstante (Dk)	Anwendungen
RO4003C / RO4350B	1–10 GHz	3,38 / 3,48	5G Sub-6GHz, WiFi 6E, Automotive-Radar (24 GHz)
RO4835	1–35 GHz	3,48	Hochleistungs-5G, Satellit
RT/duroid 5880	10–77 GHz	2,20	mmWave-5G (28/39 GHz), Automotive-Radar (77/79 GHz)
RT/duroid 6002	DC–77 GHz	2,94	Luft- und Raumfahrt, Militär, temperaturstabil

Fertigungshürden:

• Niedrigere Laminierungstemperaturen: Rogers-Materialien degradieren über 200–220 °C (FR4 verwendet 170–180 °C)
• Spezialbohrung: PTFE-Materialien verkleben Bohrwerkzeuge; erfordert einzigartige Parameter
• Impedanzkontrolle: ±3 Ω Toleranz erfordert Dickenmessung auf ±5 µm (mehr erfahren über Impedanzkontrolle)
• Hybrid-Stack-ups: Rogers-Außenlagen + FR4-Kern reduziert Kosten um 40–60 %

Echte Anwendungen:

• 5G-Basisstationen: RO4350B für 3,5-GHz-Massive-MIMO-Antennenplatinen
• Automotive-Radar: RT/duroid 5880 für 77-GHz-Kollisionsvermeidung, adaptiven Tempomat
• Satellitenkommunikation: RT/duroid 6002 für Ka-Band (26,5–40 GHz)-Transponder
• WiFi 6E / 7: RO4003C für 6-GHz-Band-Router und Zugangspunkte

Starr-Flex-Fertigung für 3D-Packaging

Warum Starr-Flex? Wenn Stecker und Kabel versagen

Stecker erhöhen Kosten, verursachen Fehlerquellen und verbrauchen Platz. Flachbandkabel verschleißen. Für Produkte, die eine 3D-Platinenanordnung erfordern – Medizingeräte, Luftfahrtelektronik, kompakte Kameras, faltbare Telefone – eliminiert Starr-Flex Verbindungsfehler und ermöglicht unmögliche Bauformen.

Starr-Flex-Struktur:

• Starre Abschnitte (FR4 oder Polyimid): Komponentenmontage, strukturelle Unterstützung
• Flexible Abschnitte (Polyimidfolie): Dynamisches Biegen, 3D-Verdrahtung, Artikulation
• Sequenzielle Laminierung verbindet Starr- und Flexteil in einer einzigen Struktur
• Klebstofffreie Konstruktion für bessere elektrische Leistung und dünnere Profile

Konstruktionsoptionen:

• 2–20 Lagen gesamt
• 1–4 Flexlagen pro Flexabschnitt
• Mehrere Flexzonen in einer einzelnen Platte
• Kontrollierte Impedanz durch Flexabschnitte
• EMV-Abschirmung mit kupferkaschierter Coverlay

Anwendungen:

• Medizinische Implantate: Schrittmacher, Cochlea-Implantate, Neurostimulatoren (biokompatibles Polyimid)
• Luftfahrtelektronik: Gewichtskritische Anwendungen, Vibrationsbeständigkeit
• Faltbare Telefone: Display-Treiberplatinen mit dynamischer Biegung (200.000+ Zyklen)
• Drohnen: Gewichtsreduzierung, kompakte Motorcontroller
• Militärische Wearables: Konforme Antennen, körpergetragene Systeme

Kostenrealität: Starr-Flex kostet das 2–4-fache standardmäßiger Starrplatinen aufgrund von:

• Sequenzieller Laminierung (mehrere Presszyklen)
• Spezialwerkzeugen und Vorrichtungen
• Herausforderungen in der Ausbeute in Starr-Flex-Übergangszonen
• Materialkosten (Polyimid 3–5× FR4)

Gerechtfertigt, wenn Stecker (Kosten + Ausfallrate) eliminiert werden oder unmögliche Bauformen ermöglicht werden.

Metallkern- & Wärmemanagement-PCBs

Das Wärmeproblem in der Leistungselektronik

Leistungs-LEDs, IGBTs, SiC-MOSFETs und HF-Leistungsverstärker erzeugen Wärme, die Standard-FR4 nicht abführen kann. Kupferlagen verteilen Wärme lateral, aber die Wärmeleitfähigkeit (0,3–0,4 W/mK für FR4) bewegt Wärme kaum vertikal zu Kühlkörpern. Metallkern-PCBs lösen dies mit 10–1000× besserer Wärmeleitfähigkeit.

Metallkern-PCB (MCPCB)-Typen:

Kernmaterial	Wärmeleitfähigkeit	Anwendungen	Kosten vs. FR4
Aluminium 5052	1–3 W/mK	LED-Beleuchtung (Wohn-, Gewerbebereich)	1,5–2×
Aluminium 6061	3–10 W/mK	Hochleistungs-LEDs, Motorantriebe	2–3×
Kupfer C1100	200–400 W/mK	HF-Leistungsverstärker, EV-Wechselrichter	4–8×

Struktur:

1. Schaltkreislage (Kupferleiterbahnen, typischerweise 1–4 oz)
2. Dielektrische Isolierschicht (thermische Schnittstelle, elektrisch isolierend)
3. Metallkernbasis (Aluminium oder Kupfer)

Fertigungsüberlegungen:

• Dielektrische Dicke: 50–200 µm (dünner = bessere Wärmeleistung, aber schwieriger herzustellen)
• Via-Technologie: Wärmevias, die bis zum Metallkern durchgebohrt sind, für maximalen Wärmetransfer (siehe Wärmevia-Design)
• Keine galvanisch durchkontaktierten Löcher (Kern ist geerdet oder wärmeleitend, nicht für elektrische Verdrahtung)
• Management der CTE-Fehlanpassung zwischen Kupferschaltung und Aluminium-/Kupferkern

Echte Anwendungen:

• Hochleistungs-LED-Arrays: Straßenbeleuchtung, Stadionbeleuchtung, Kraftfahrzeugscheinwerfer
• EV-Leistungselektronik: Motorcontroller, DC-DC-Wandler, Ladesysteme
• HF-Leistungsverstärker: 5G-Massive-MIMO-Basisstationen, Rundfunksender
• Industrielle Motorantriebe: UWR, Servoantriebe mit IGBTs oder SiC-Bauteilen

Fortschrittliche Fertigungsprozesse

Laser Direct Imaging (LDI) für feine Strukturen

Der traditionelle Fotolackprozess stößt bei etwa 3/3 mil (75 µm) an Auflösungsgrenzen aufgrund von Filmunregelmäßigkeiten, Kontaktbelichtungsabständen und Justierfehlern. Laser Direct Imaging projiziert Muster direkt mit Mikrometer-Genauigkeit auf photoresistbeschichtete Panels.

LDI-Vorteile:

• Zuverlässig 2/2 mil (50 µm) Leiterbahnen
• Keine Filmkosten oder -lagerung
• Designänderungen in Minuten, nicht Stunden
• ±25 µm Registrierungsgenauigkeit von Lage zu Lage

Wenn LDI erforderlich ist:

• Feinraster-BGAs (0,4–0,5 mm Raster)
• HDI mit dichten Microvias
• HF-Platinen mit schmalen Übertragungsleitungen (Impedanzkontrolle)
• Jede Platine >12 Lagen (Justierkritikalität)

Rückbohren für Hochgeschwindigkeitssignale

Via-Stubs wirken als nicht abgeschlossene Übertragungsleitungs-Stubs und verursachen Reflexionen bei hohen Frequenzen. Kritisch für:

• PCIe Gen4/Gen5 (16/32 Gbps pro Lane)
• 25G/56G SerDes (Server-Backplanes, Switches) - siehe unseren Rückbohr-PCB-Leitfaden
• DDR5-Speicher-Schnittstellen
• Hochgeschwindigkeits-Digital >10 Gbps

Rückbohrprozess:

1. Standard-Durchkontaktierung gebohrt und galvanisiert
2. Von der gegenüberliegenden Seite entfernt ein bohrtiefenkontrollierter Bohrer den ungenutzten Stub
3. Typische Rückbohrtiefentoleranz: ±75 µm
4. Lässt 100–150 µm Reststub übrig (vs. 1–2 mm ohne Rückbohren)

Leistungsauswirkung:

• Rückflussdämpfungsverbesserung: 5–10 dB bei Zielfrequenz
• Erweitert nutzbare Bandbreite um 40–60 %
• Augendiagramm: sauberer mit reduziertem Jitter

Qualität & Zertifizierungen

Tests & Inspektion:

• AOI (Automatische Optische Inspektion) jeder Lage
• Röntgen für HDI-Microvias und Lagenjustage
• Fliegende-Sonden-Elektrische Tests (100 % Netze)
• TDR/VNA-Impedanztests (±3 Ω Toleranzverifikation)
• Schliffbildanalyse zur Prozessvalidierung

Zertifizierungen:

• ISO 9001:2015 (Qualitätsmanagement)
• IATF 16949 (Automotive)
• ISO 13485 (Medizinprodukte)
• AS9100 (Luft- und Raumfahrt)
• IPC-A-600 Klasse 2/3, IPC-6012 Klasse 2/3
• UL-gelistet, RoHS/REACH-konform

Warum HILPCB für fortschrittliche PCB-Fertigung

Wir konkurrieren nicht preislich für einfache 2-lagige Platinen. Unser Fachwissen liegt in der anspruchsvollen Fertigung: HDI für Produkte unter 1 mm dick, Rogers-Materialien für 28-GHz-5G, Starr-Flex für medizinische Implantate, zurückgebohrte Platinen für 56G SerDes.

Technische Unterscheidungsmerkmale:

• Any-Layer-HDI bis zu 4+N+4 Build-up
• Komplette Rogers/Taconic/Arlon-Materiallinie
• Starr-Flex bis zu 20 Lagen, mehrere Flexzonen
• Rückbohren mit ±50 µm Tiefenkontrolle
• Impedanztest für jede impedanzkontrollierte Platine

Technische Unterstützung:

• Stack-up-Design für Signalintegrität
• Materialauswahl (Leistung vs. Kostenabwägungen)
• DFM-Analyse vor dem Werkzeugbau
• Impedanzberechnung und -verifikation
• Thermische Simulation für MCPCBs

Unser umfassender PCB-Prototyping-Service ermöglicht schnelle Iterationen vom Konzept zur Produktion, mit denselben Fertigungsprozessen und Qualitätsstandards.

Von 5-nm-Chip-Packaging-Platinen bis zu 77-GHz-Automotive-Radar fertigt HILPCB die PCBs, die Produkte der nächsten Generation definieren.

Starten Sie Ihr fortschrittliches PCB-Projekt

FAQ

F: Wann brauche ich HDI anstelle von Standard-Multilayer? A: Wenn die Komponentendichte Via-in-Pad für Feinraster-BGAs (≤0,5 mm Raster) erfordert, die Platinendicke <1 mm sein muss oder die Verdrahtungsdichte 70 % auf Standard-Multilayer übersteigt. Kostenaufschlag: 40–80 %.

F: Rogers vs. FR4 für 5G-Platinen? A: FR4 funktioniert für 5G unter 6 GHz. Rogers RO4350B ist für gute Leistung bei 6–10 GHz erforderlich. RT/duroid 5880 ist obligatorisch für mmWave (24–39 GHz). Hybrid-Rogers/FR4-Stack-ups reduzieren die Kosten um 40–60 % im Vergleich zu vollem Rogers.

F: Was ist der Kostenunterschied für Starr-Flex vs. separate Platinen + Stecker? A: Starr-Flex 2–4× höhere PCB-Kosten. Aber eliminiert Stecker (2–20 $ pro Stück), Kabel, Montagearbeitskraft und Fehlerquellen. Die Gewinnschwelle liegt typischerweise bei 5–10 k Stück, abhängig von der Steckeranzahl.

F: Können Sie Automotive (IATF 16949) und Medizin (ISO 13485) handhaben? A: Ja, beide zertifiziert. Stellen Sie PPAP-Dokumentation für Automotive, Unterstützung für Design History File (DHF) für Medizinprodukte bereit. Zertifikatskopien auf Anfrage.

F: Was ist in der DFM-Analyse enthalten? A: Leiterbahnbreite/Abstandsverifikation, Bohrgrenzenprüfung, Kupferbilanzprüfung, Impedanzberechnung, Via-Seitenverhältnisanalyse, Materialkompatibilitätsprüfung. Kostenlos mit Angebot.