Die Leiterplatte der Zukunft

„Future Packaging Trends – System Integration on Board“ ist das Hauptthema des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM auf der „Productronica“ (6.-9.11.2001) in München. In Halle B6, Stand 355 werden vor allem folgende Aspekte thematisiert: HF-Modellierung, Optical Interconnection Technology, Advanced Dicing and Thinning Technology for Ultra Thin ICs-Thin Chip Manufacturing, Chip in Polymer, Direct Copper Plating sowie CSPs für die Leiterplattenmontage. Am Mittwoch, dem 7. November von 15.00 bis 17.30 Uhr findet in Raum KB 32 eine Zwischenpräsentation des Gemeinschaftsprojektes PROGRESS mit der TU München statt. Thema: Ganzheitlich beschleunigte Entwicklungsprozesse in der Elektronikindustrie.

Die Qualität elektronischer Geräte und Anlagen wird durch das technische Niveau Baugruppen bestimmt, die zugleich Indikator für die Marktfähigkeit dieser Produkte ist. Aus diesem Grund muss sich die Leiterplatte in ihrer Aufbaustruktur zwingend der sich kontinuierlich verändernden Funktionalität von Bauelementen und den neuen Entwicklungen im Packaging anpassen. Daher entwickelte sich die Leiterplatte von der einseitigen über die doppelseitig durchkontaktierte und der Mehrlagenschaltung zur HDI-Leiterplatte der ersten bis vierten Generation. Letztere steht gegenwärtig im Mittelpunkt von Forschung und Entwicklung, da die HDI-Verdrahtung in Kombination mit Mikrovias Bestandteil aller zukünftigen Leiterplatten sein wird. Neue Materialien und Fertigungsprozesse sowie die vertikale Integration aktiver und passiver Bauelemente stehen hier im Vordergrund.

Durch Multimedia-Applikationen und dem zunehmenden Internetverkehr werden die zu übertragenden Datenmengen in der Elektronik immer umfangreicher. Aus diesem Grund zeichnet sich ein Paradigmenwechsel in der Leiterplattenarchitektur ab: Optische Signalübertragung wird in die Leiterplatte integriert.

Aus physikalischen und technologischen Gründen ist die Signalübertragung in elektrischen Schaltungen auf ein Daten-Längen-Produkt von 2,5 Gigabit pro Sekunde und Meter begrenzt. Da innerhalb der nächsten Dekade die Datenmengen im Board bis auf 10 Gbit/s und mehr ansteigen werden, ist es zwingend erforderlich, den optischen Übertragungspfad zu integrieren. Mit der optischen Übertragung entfällt auch die elektromagnetische Abstrahlung und damit eine gegenseitige Beeinflussung elektrischer Ströme.

Für die Integration optischer Wellenleiter auf Polymer- oder Glasbasis gibt es mehrere Aufbaukonzepte: Overlay, Inlay, Wellenleiter in Kupfer und Multiwire. Über alle Technologievarianten wird derzeit nachgedacht. Intensive Vorarbeiten erfolgen zur Zeit mit der Inlay-Technologie, weil diese Aufbauweise sehr gut in die gegenwärtige Leiterplattenfertigung zu integrieren ist. Leiterplatten mit optischer Signalübertragung kennzeichnen die fünfte Leiterplattengeneration und werden als Elektrisch-Optische Leiterplatte (EOCB) bezeichnet.

Diese Leiterplattengeneration ist der Übergang zur sechsten Generation, dem multifunktionalen Board – es ist vorerst das letzte Glied in der Evolutionskette der Leiterplatte. Sie ist als ein „System in Board“ (SIB) aufzufassen.