Einbettung von Hochfrequenzkomponenten

Embedded HF Aufbau mit einem Substrat, das die unterschiedlichen Höhen der Beamformer- und Antennen Chips ausgleicht

Die Zukunft der Signalübertragung

Datenübertragungsraten von und zu mobilen Endgeräten nehmen beständig zu. Die Konzeption und Entwicklungen für die nächste und übernächste Generationen von Übertragungsgeräten sind bereits in vollem Gange. Dabei liegen die Frequenzen für die fünfte Generation (5G) um die 40 GHz, für die sechste Generation im Bereich von 120 bis 140 GHz. In verschiedenen Projekten werden derzeit die Potentiale der Embedding Technologie in diese Frequenzbereichen untersucht. Durch Einbettung ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade bei der Optimierung der Verdrahtungsarchitektur mit sehr dichter Anordnung von eingebetteten Beam Formern und Verstärkern. Für Übertragungskonzepte mit Multi-Antenne-Arrays ermöglichen kompaktere Module zusätzlich eine höhere Dichte an Antennen. Beide Aspekte schlagen sich in einer verbesserten Performance nieder. Nicht zuletzt gilt auch für das Embedding von Hochfrequenzbauteilen, dass die Module aufgrund ihres Aufbaus deutlich robuster sind.

Das bare die Embedding-Technologie von Hochfrequenzchips (40 GHz und 120 – 140 GHz) ist derzeit im Entwicklungsstadium. SMD Einbettung gehäuster HF-Bauteilel ist dembegenüber einfacher realisierbar.

Herausforderungen: Material und Prozesse

Für den Aufbau von Leiterplatten mit Anwendung im Hochfrequenzbereich werden spezielle Leiterplattenmaterialien (insbesondere die Harzformulierungen) genutzt. Ungehäuste Hochfrequenzchips (GaN, SiGe, GaAs) und weitere Komponenten werden in entsprechend dimensionierte Aufbaulagen eingebettet. Anders als bei etablierteren Embedding Ansätzen bestehen hier neue Herausforderungen:

Im Allgemeinen sind nur sehr teure Einzelchips verfügbar und die nicht die üblicherweise nicht die für den Prozess erwünschte Kontaktmetallisierung besitzen. Dennoch konnten experimentelle Prototypen mit µ-vias auf 3 µm Gold konnten erfolgreich hergestellt und getestet werden
Die Kontaktabmessungen oft sehr klein. Das Laserbohren stößt hier an die Grenzen seiner x-y-Positionsgenauigkeit.
Gewünscht ist eine sehr dichte Platzierung von Komponenten (Beam Former und Verstärkern) mit unterschiedlicher Dicke. Erste Untersuchungen zur Einbringung einer ausgleichenden Substrattopologie sind im Gange.

Forschung und Entwicklung zur HF-Embedding Technologie

Die Einbettung von HF-Modulen ist vielversprechend und derzeit im Entwicklungsstadium. Wir stehen in diesem Bereich bevorzugt als Projektpartner für Entwicklungsprojekte zur Verfügung.

Einbettung-von-Hf-Komponenten — Designansicht eines Embedded-Modules für Hochfrequenzanwendungen.

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