Wie zukünftige Leiterplatten aussehen werden

Zukünftige Leiterplatten (Printed Circuit Boards, PCBs) werden sich ohne Innovation nicht weiterentwickeln. Um die Zukunft der Leiterplattenfertigungstechnologie abzuschätzen und zu erwarten, ist es optimal, eine Untersuchung über einige bedeutende Veränderungen durchzuführen, die sich in den letzten Jahren bei Elektronikprodukten in Bezug auf die Leiterplattenindustrie ergeben haben.

SiP und SLP

Im September 2014 brachte Apple die Watch S1 auf den Markt, deren Hauptplatine ein SiP (System-in-Package) nutzt, das sich von jeder Lage- oder High-Level-HDI-Technologie (High Density Interconnect) unterscheidet. Ähnlich wie bei der S1 basieren auch die Watch S2 und S3 auf SiP. Was die Designparameter der spezifischen Leiterplatte betrifft, so beträgt die Lagenzahl 8, die Platinenstärke 0,35 mm, die minimale Leiterbahnbreite/-abstand 0,02 mm/0,02 mm und die minimale Pad-Größe 0,1 mm.

Bild zitiert ausiDB.

Im Jahr 2017 brachte Apple das iPhone 8, das iPhone 8 Plus und das iPhone X auf den Markt, deren Hauptprozessor A11 auf FOWLP‑Technologie (Fan‑Out Wafer‑Level Packaging) basiert, deren Hauptplatine SLP (Substrate‑like PCB) nutzt und deren Leiterbahnen zunächst auf der MSAP‑Technologie (Modified Semi‑Additive Process) beruhen.

Daher kann auf der Grundlage des PCB-Designs für die Watch S1, das iPhone 8, das iPhone 8 Plus und das iPhone X geschlossen werden, dass sich High-End-HDI in Richtung Lastträger-Trend entwickelt. Der Entwicklungstrend von HDI hin zum Lastträger lässt sich auch durch Samsung Electro-Mechanics anhand seiner Einführung der HDI-Ultrafeinleiter-Technologie belegen, wie nachfolgend dargestellt.

Bild zitiert ausSAMSUNG ELECTRO-MECHANICS.

FOWLP und FOPLP

Im September 2016 brachte Apple das iPhone 7 auf den Markt, dessen Hauptprozessor A10 die FOWLP-Technologie nutzt, die auch als InFOWLP-Technologie bezeichnet wird. FOWLP wird verwendet, um PoP (Package on Package) zu ersetzen, was bedeutet, dass Substrat und Gehäuse nicht mehr verwendet werden.

FOPLP, kurz für Fan-out Panel Level Packaging, bezeichnet die Platzierung von Chips auf einem Substrat zur Realisierung von RDL- (Redistribution Layer) Packaging. Ein herkömmliches Verfahren basiert auf Lötbump-Verbindungen und Chip-Gehäusen auf einem streifenbasierten Substrat. Allgemein gesagt besteht ein Panel aus 8 bis 10 Streifen. Dies ist im Grunde die Bauteil-Einbettungstechnologie, auf die im vorherigen Teil dieses Artikels eingegangen wurde. In diesem Prozess sind jedoch nur aktive Bauelemente beteiligt.

FOPLP und FOWLP sind zwei unterschiedliche Ansätze für die Verpackung aktiver Komponenten und stellen eine Herausforderung für herkömmliche Verpackungsmethoden dar. FOPLP gehört zur Board-Level-Verpackung und wird auf der gesamten Trägerplatine durchgeführt, während FOWLP zur Wafer-Level-Verpackung gehört und auf dem Wafer durchgeführt wird.

Gemäß der Gegenüberstellung von SiP und SLP, FOWLP und FOPLP lässt sich schließen, dass alle neuen Technologien in Bezug auf HDI sowohl Herausforderung als auch Chance darstellen. Hinsichtlich des Substrats jedoch sind alle neuen Technologien Herausforderungen.

Gedruckte Elektronik

Gedruckte Elektronik bezeichnet elektronische Schaltungen, die aus elektronischen Bauelementen und Schaltungen bestehen, die auf verschiedenen Drucktechnologien basieren. Da die Technologie der gedruckten Elektronik Vorteile wie geringe Kosten, vielfältige Verformbarkeit, einfache Herstellung, leichte Integration und Umweltfreundlichkeit bietet, hat sie in großem Umfang Aufmerksamkeit erlangt. Aufgrund technologischer Einschränkungen ist sie jedoch noch nicht in Massenproduktion gegangen.

Zu den Technologien, die zur Herstellung gedruckter Elektronik beitragen, gehören: Schablonendruck, flexibler Bump-Druck, Flachdruck, Rillendruck, Tintenstrahldruck, Formdruck, Bilddruck und Laserbildgebung usw. Die betreffenden Materialien umfassen Substratmaterial (größtenteils organische Dünnfilme) sowie Funktionsmaterialien (d. h. Öle, einschließlich leitfähiger Materialien, halbleitender Materialien und isolierender dielektrischer Materialien).

Da die Vorteile der gedruckten Elektroniktechnologien nicht zu übersehen sind, werden sie der traditionellen Leiterplattenindustrie in Zukunft weitere Herausforderungen bringen.

Basierend auf der oben durchgeführten Analyse wird der mögliche technologische Entwicklungstrend von Leiterplatten (PCB) wie folgt sein:
• HDI-Board-Bestückung (oder SiP);
• Substratverpackung (oder Modulung);
• Gedruckte Elektronik wird zunehmend allgegenwärtig werden.

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