Leiterplattenfertigung Zuverlässigkeit von HDI-Leiterplatten erhöhen

Generell sind High-Density-Interconnect-Leiterplatten heute schon recht zuverlässig, wenn Entwicklung, Layout und Fertigung auf die richtigen Layoutparameter und Herstellungsverfahren achten. Sollen sie jedoch unter rauen Umgebungsbedingungen funktionieren oder die Systeme weitgehend wartungsfrei sein, sind einige Vorkehrungen nötig.

Zum Beispiel Autos: Jedermann erwartet, dass sie auch im eisigen Norden Kanadas und im heißen Afrika zuverlässig funktionieren. Oder Solaranlagen zur Stromerzeugung müssen mitten im Hochland von Südamerika trotz extremer Umweltbedingungen viele Jahre wartungsfrei arbeiten. So überstehen Leiterplatten für Automobilanwendungen in der Qualifikation heute mehr als tausend Temperaturzyklen von -40 °C bis +140 °C.

Hohe Leistungsanforderungen gehen einher mit dem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung elektronischer Geräte. Moderne Bauteile werden immer kleiner, und ohne HDI-Technik (High Density Interconnect, siehe Kasten »HDI und Microvias«) lassen sie sich kaum sicher auf der Leiterplatte kontaktieren. Ein Schritt zur weiteren Verkleinerung von HDI-Baugruppen ist es, Laser- beziehungsweise Mikrobohrungen mit massivem Kupfer aufzufüllen. Es ist nämlich so, dass beim Drucken der Lotpaste über ein ungefülltes Via Luft eingeschlossen wird. Nach dem Reflowlöten kann ein Lufteinschluss (Makro-Void) zurückbleiben. Im ungünstigen Fall dehnt sich beim Löten die Luftblase so stark aus, dass sie platzt (Bild 1) oder eine schlechte Lötstelle zurückbleibt. Deshalb verzichtet man bei kritischen Bauteilen (z.B. BGAs) auf die Bestückung von Pads mit Microvias und passt das Design entsprechend an. Dies sind die so genannten Fan-out-Designs.