1.Als wichtiger elektronischer VerbinderLeiterplatteSie wird für fast alle elektronischen Produkte verwendet, gilt als „Mutter aller elektronischen Systemprodukte“, ihre technologischen Veränderungen und Markttrends sind in den Fokus vieler Unternehmen gerückt.
Aktuell lassen sich bei Elektronikprodukten zwei deutliche Trends erkennen: Zum einen dünne und kompakte Bauweise, zum anderen Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsantriebe. Entsprechend werden nachgelagerte Leiterplatten mit hoher Dichte, hoher Integration, Verkapselung und feinen Strukturen sowie mehrschichtigen Strukturen entwickelt, was zu einer steigenden Nachfrage nach der obersten Leiterplattenschicht führt.HDI.
Die kurzen Leiterbahnen auf der Oberseite der Leiterplatte, die niederohmige Schaltung, der Betrieb bei hohen Frequenzen und Geschwindigkeiten sowie die stabile Leistung ermöglichen die Realisierung komplexerer Funktionen. Dies ist ein unvermeidlicher Entwicklungstrend hin zu multifunktionalen Leiterplatten mit hoher Kapazität in der Hochfrequenzelektronik. Insbesondere die zunehmende Verbreitung von hochintegrierten Schaltungen wird die Präzision und das Leistungsniveau von Leiterplatten weiter steigern.
2.Derzeit,LeiterplatteSie wird hauptsächlich für Haushaltsgeräte, PCs, Desktop-Computer und andere elektronische Produkte verwendet, während High-End-Anwendungen wie Hochleistungsserver und die Luft- und Raumfahrt mehr als 10 Lagen Leiterplatten erfordern. Nehmen wir den Server als Beispiel: Die Leiterplatte eines Single- oder Two-Way-Servers besteht im Allgemeinen aus mehr als 10 Lagen Leiterplatten.4-8 SchichtenWährend die Hauptplatine des High-End-Servers, wie beispielsweise 4- und 8-Kanal-Server, mehr als16 Schichtenund die Anforderungen an die Rückplatte liegen über20 Schichten.
HDIVerdrahtungsdichte im Vergleich zu gewöhnlichmehrlagige Leiterplattebietet offensichtliche Vorteile und ist daher die erste Wahl für Mainboards aktueller Smartphones. Da die Funktionen von Smartphones immer komplexer werden und die Entwicklung hin zu leichteren Geräten immer mehr Volumen erfordert, steht immer weniger Platz auf dem Mainboard zur Verfügung. Dadurch können weniger Komponenten auf dem Mainboard untergebracht werden, und herkömmliche Mehrschichtplatinen können diese Anforderungen kaum noch erfüllen.
Hochdichte Verbindungsleiterplatten (HDI) nutzen ein laminiertes Leiterplattensystem, wobei herkömmliche Multilayer-Leiterplatten als Kernschicht dienen. Durch Bohren und Metallisieren der Löcher werden alle Lagen intern miteinander verbunden. Im Vergleich zu herkömmlichen Multilayer-Leiterplatten mit reiner Durchsteckmontage reduziert HDI die Anzahl der Durchkontaktierungen durch präzises Festlegen der Anzahl von Blind- und Buried-Vias, spart Platz auf der Leiterplatte und erhöht die Bauteildichte deutlich. Dadurch wird die Multilayer-Fertigung in Smartphones deutlich beschleunigt und eine Alternative zur Laminierung geschaffen.
Der technische Unterschied vonHDIDies spiegelt sich in der Anzahl der gestapelten Schichten wider; je mehr Schichten, desto schwieriger die Technologie. HDI lässt sich unterteilen ineinfach gestapelte HDI, doppelt gestapelte HDI, dreifach gestapelte HDI oder hoch gestapelte HDIDie Anzahl der Lagen wird als C + N + C ausgedrückt, wobei N die Anzahl der normalen Kernlaminate und C die Anzahl der hinzugefügten Lagen, also die Anzahl der gestapelten HDI-Lagen, ist. Hochgestapelte HDI-Kabel weisen eine höhere Dichte auf, unterliegen aber gleichzeitig einem höheren Druck, z. B. hinsichtlich Positionierung, Lochung und Kupferplattierung, was höhere Anforderungen an die technischen Prozesse und die Prozessfähigkeiten des Herstellers stellt.
In den letzten Jahren hat sich bei High-End-Smartphones die beliebige Schicht-HDI-Technologie etabliert. Dabei handelt es sich um die höchstgestapelte HDI-Technologie, bei der zwischen benachbarten Schichten Sacklöcher erforderlich sind. Im Vergleich zu herkömmlichem HDI lässt sich so fast die Hälfte des Volumens einsparen, wodurch mehr Platz für Akku und andere Bauteile geschaffen wird.
Jede Schicht vonHDIerfordert den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie Laserbohren und galvanisierte Lochstopfen. Dies ist die anspruchsvollste Produktionsart und die wertschöpfungsintensivste HDI-Variante, die das technische Niveau von HDI am besten widerspiegelt.
Zwei wichtige Trends in der Automobilindustrie sind intelligentes und elektrisches Fahren. ADAS (Advanced Driver Assistance System) als Vorreiter des vollständig intelligenten Fahrens hat sich zu einem wichtigen strategischen Schwerpunkt für große Automobilhersteller und Crossover-Unternehmen entwickelt. Es umfasst elektronische Geräte, die nahezu alle fahr- und sicherheitsrelevanten Systeme des Fahrzeugs abdecken. Mit der rasanten Verbreitung von ADAS wird das Niveau der umfassenden Fahrzeugelektronik steigen.
3.Und Elektrofahrzeuge repräsentieren die Richtung des Elektroautos. Im Vergleich zu herkömmlichen Autos stellen sie höhere Anforderungen an die Elektronik. Während die Kosten für elektronische Geräte in traditionellen Fahrzeugen etwa 25 % betrugen, sind es bei Elektrofahrzeugen 45 %. Das einzigartige Leistungssteuerungssystem (BMS, VCU und MCU) führt zu einem höheren Bedarf an Leiterplatten im Fahrzeug als bei herkömmlichen Autos.LeiterplatteBei einer durchschnittlichen Nutzung von etwa 3-5 Quadratmetern liegt die Menge an PCB im Fahrzeug zwischen 5-8 Quadratmetern.
4.Das Wachstum von ADAS und zweirädrigen Fahrzeugen mit alternativen Antrieben hat in den letzten Jahren auch dazu beigetragen, dass der Markt für Automobilelektronik jährlich um mehr als 15 Prozent gewachsen ist. Dementsprechend wird der Markt für Leiterplatten weiter wachsen, und es wird prognostiziert, dass die Leiterplattenproduktion im Jahr 2018 4 Milliarden US-Dollar übersteigen wird. Der Wachstumstrend ist sehr deutlich und verleiht der Leiterplattenindustrie neue Dynamik.
5.Smartphones waren in der Vergangenheit ein wichtiger Wachstumstreiber der Leiterplattenindustrie. Im Zeitalter des mobilen Internets wechselten immer mehr Nutzer von PCs zu mobilen Endgeräten. Die PC-Plattform wurde schnell von mobilen Endgeräten abgelöst. Seit 2008 erlebten Unternehmen weltweit ein rasantes Wachstum im Bereich der Unterhaltungselektronikkomponenten, insbesondere zwischen 2012 und 2014, als Smartphones einen schnellen Durchbruch erlebten. Das rasante Wachstum der Leiterplattenindustrie wird daher maßgeblich durch den Markt für mobile Endgeräte, insbesondere Smartphones, angetrieben. Zwischen 2010 und 2014 erreichte der Smartphone-Markt im nachgelagerten Bereich der Leiterplattenindustrie eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 24 % und übertraf damit andere nachgelagerte Branchen deutlich. Dies stellt den Hauptwachstumstreiber für die Leiterplattenindustrie dar.
Bei High-End-Leiterplatten, wie beispielsweise HDI, ist der Markt für Mobiltelefone traditionell ein Anwendungsgebiet für HDI. Im Jahr 2015 entfiel mehr als die Hälfte des Marktanteils auf Smartphones, und aus der Perspektive von Smartphones betrachtet, verwenden heutzutage fast alle neuen Produkte HDI als Motherboard.
Sowohl aus der Perspektive der Leiterplattenindustrie als auch der High-End-HDI-Industrie ist es das hohe Wachstumstempo des Smartphone-Marktes, das zu einer florierenden Nachfrage in den nachgelagerten Bereichen führt und somit das Wachstum globaler Leiterplattenunternehmen unterstützt.
Es lässt sich jedoch nicht leugnen, dass sich der Smartphone-Markt seit 2014 nach einer rasanten Marktdurchdringung und dem allmählichen Einzug der Smartphones in den Massenmarkt verlangsamt hat. Laut der jüngsten Prognose von IDC2016, veröffentlicht im November 2016, werden die weltweiten Smartphone-Auslieferungen im Jahr 2016 voraussichtlich 1,45 Milliarden betragen, was einem Wachstum von lediglich 0,6 Prozent entspricht. Was die Wachstumsdaten betrifft, so entfällt zwar weiterhin die Hälfte der nachgelagerten Anwendungen von Leiterplatten auf Mobiltelefone, doch hat sich das Wachstum der meisten Leiterplattenkategorien, einschließlich HDI, im Bereich mobiler Endgeräte verlangsamt.
Obwohl der Smartphone-Markt im Kontext des wirtschaftlichen Abschwungs bereits in der zweiten Jahreshälfte stagniert, dürfte die hohe Nachfrage aufgrund der großen Lagerbestände und des Vorbildeffekts, dem andere Anbieter folgen werden, den Markt für neue Geräte ankurbeln. Der Smartphone-Markt birgt weiterhin enormes Potenzial, und die Gerätehersteller werden alles daransetzen, die Bedürfnisse der Verbraucher zu erfüllen, um die Nachfrage zu steigern und Marktanteile zu gewinnen. Daher bietet der Smartphone-Markt, der in der Vergangenheit die wichtigste Anwendung für Leiterplatten darstellte, aufgrund der hohen Lagerbestände großes Wachstumspotenzial für die Leiterplattenindustrie.
Im Zuge der Entwicklung von Smartphones in den letzten zwei bis drei Jahren sind kontinuierlich Innovationen wie Fingerabdruckerkennung, 3D Touch, große Bildschirme, Dual-Kameras und andere aufgetaucht, die auch weiterhin zum Kauf neuer Geräte anregen.
Im Zeitalter der Massenproduktion von Mobiltelefonen führt die große Nachfragebasis dazu, dass das relative Wachstum durch Innovationen bei den Verkaufsargumenten weiterhin einen enormen Anstieg der absoluten Nachfragemenge zur Folge hat. Die Massenproduktion von Innovationen beeinflusst auch die globale Leiterplattenfertigung. Wenn zukünftige Smartphone-Innovationen die Leiterplatten verbessern, wird dies – angesichts der dringenden Liefermengen und anderer Folgemaßnahmen der bestehenden Mobiltelefonhersteller – die Marktdurchdringung beschleunigen und ähnliche Ergebnisse wie bei optischen und akustischen Innovationen erzielen.
6.Fokus auf dieLeiterplatteIn der Industrie führt der Durchbruch von FPC und jeder Verbindungsebene von HDI dazu, dass andere Hersteller nachziehen, und dieser Punkt breitet sich zur Oberfläche aus und bildet ein Modell der schnellen Durchdringung:
FPCDie auch als „flexible Leiterplatte“ bekannte flexible Leiterplatte besteht aus einem flexiblen Polyimid- oder Polyesterfolien-Basismaterial und zeichnet sich durch eine hohe Leiterbahndichte, geringes Gewicht, geringe Dicke, Flexibilität und hohe Beweglichkeit aus. Sie entspricht dem Trend zu leichten und flexiblen Elektronikprodukten.
Bis zu 16 FPCs werden im iPhone verwendet; die Beschaffung ist die weltweit größte für FPCs und gehört zu den sechs größten weltweit.FPC-HerstellerZu den Hauptkunden zählen Hersteller wie Apple, Samsung, Huawei und OPPO. Apple demonstriert dies auch und verbessert so den Einsatz von FPC in Smartphones.
Smartphones als Hauptantriebskraft, das Wachstum von FPC profitiert von Apple und seinem Vorbildeffekt, FPC durchdringt schnell, 09 kann ein hohes Wachstum beibehalten, ist seit 15 Jahren der einzige Lichtblick in der Leiterplattenindustrie und wurde zur einzigen Kategorie mit positivem Wachstum.
7.Substratähnliche Leiterplatten (Substrat-Like PCB, SLP) in der HDI-Technologie, basierend auf dem M-SAP-Verfahren, ermöglichen eine weitere Verfeinerung der Leiterbahnen und stellen eine neue Generation von Leiterplatten mit feinen Leiterbahnen dar.
Die Class Load Board (SLP) ist die nächste Generation von Leiterplatten, deren Leiterbahnbreite von 40/40 µm auf 30/30 µm reduziert werden kann. Prozesstechnisch ähnelt sie den in der Halbleiterfertigung verwendeten IC-Leiterplatten, erreicht aber noch nicht deren Spezifikationen. Sie dient weiterhin der Bestückung mit passiven Bauelementen und zählt daher nach wie vor zur Kategorie der Leiterplatten. Im Folgenden werden die drei Dimensionen – Herkunft, Herstellungsprozess und potenzielle Lieferanten – dieser neuen Kategorie von Leiterplatten mit feiner Leiterbahnführung erläutert. Warum ist die Einführung von Class Load Boards sinnvoll? Die Anforderungen an die SIP-Gehäusetechnik mit extrem feiner Leiterbahnführung sind hoch. Hohe Packungsdichte ist weiterhin Standard. Smartphones, Tablets, Wearables und andere elektronische Produkte entwickeln sich in Richtung Miniaturisierung und Multifunktionalität. Dadurch steigt die Anzahl der benötigten Bauelemente auf der Leiterplatte erheblich, der verfügbare Platz wird jedoch immer knapper.
In diesem Kontext verringern sich Leiterbahnbreite, Abstand, Durchmesser der Mikroplatine, Lochmittenabstand, Leiterbahndicke und Isolierschichtdicke auf Leiterplatten. Dadurch werden Größe, Gewicht und Gehäusevolumen der Leiterplatten reduziert, sodass mehr Bauteile Platz finden. Ähnlich wie bei Halbleitern ist die hohe Packungsdichte ein ständiges Ziel bei Leiterplatten.
Die Anforderungen an die Schaltungsdetails sind deutlich höher als bei HDI. Die hohe Dichte erfordert eine Verfeinerung der Leiterbahnen auf der Leiterplatte, und der Rasterabstand der Kugel (BGA) wird verringert.
Vor einigen Jahren wurde in Mobilgeräten die Rastertechnologie mit 0,6 mm bis 0,8 mm Rastermaß eingesetzt. Aufgrund der zunehmenden Anzahl von I/O-Komponenten und der Miniaturisierung der Produkte wird bei Leiterplatten mittlerweile weitgehend die 0,4-mm-Rastertechnologie verwendet. Dieser Trend geht nun in Richtung 0,3 mm. Tatsächlich hat die Entwicklung der 0,3-mm-Rastertechnologie für mobile Endgeräte bereits begonnen. Gleichzeitig wurden die Größe der Mikroporen und der Durchmesser der Kontaktscheiben auf 75 mm bzw. 200 mm reduziert.
Ziel der Branche ist es, die Mikroporen und Scheiben in den nächsten Jahren auf 50 mm bzw. 150 mm zu reduzieren. Die Spezifikation für einen Abstand von 0,3 mm erfordert eine Linienbreite von 30/30 μm.
Die Leiterplatte entspricht besser der SIP-Gehäusespezifikation. Die SIP-Systempakettechnologie basiert auf der Definition der International Semiconductor Line Organization (ITRS): SIP dient der Zusammenfassung mehrerer aktiver elektronischer Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen und optionalen passiven Komponenten sowie anderer Geräte wie MEMS oder optischer Bauelemente, um eine bestimmte Funktion in einem einzigen Standardgehäuse zu erreichen. Die Gehäusetechnologie bildet ein System oder Subsystem.
Es gibt üblicherweise zwei Wege, die Funktion eines elektronischen Systems zu realisieren: Zum einen das SoC (System-on-a-Chip), bei dem das elektronische System auf einem einzigen Chip mit hoher Integration realisiert wird. Zum anderen das SIP (System-on-a-Chip), bei dem CMOS- und andere integrierte Schaltungen sowie elektronische Komponenten mithilfe ausgereifter Kombinations- oder Verbindungstechnologien in einem Gehäuse integriert werden. Durch die parallele Überlagerung verschiedener Funktionschips kann die gesamte Maschinenfunktionalität erreicht werden.
Die Klassentafel gehört zuLeiterplatteBei Hartfaserplatten liegt der Prozess zwischen der Herstellung von High-End-HDI-Platten und IC-Platinen, und sowohl High-End-HDI-Hersteller als auch IC-Platinenhersteller haben die Möglichkeit, daran teilzunehmen.
HDI-Hersteller agieren dynamischer, die Ausbeute wird entscheidend sein. Im Vergleich zu IC-Platinen ist der HDI-Markt zunehmend wettbewerbsintensiv und hart umkämpft, mit sinkenden Gewinnmargen. Angesichts der zunehmenden Bedeutung von Leiterplatten bietet sich HDI-Herstellern die Chance, neue Aufträge zu gewinnen und gleichzeitig Produkt-Upgrades, eine Optimierung des Produktmixes und des Ertragsniveaus zu realisieren. Daher ist eine stärkere und leistungsfähigere Marktpositionierung von Anfang an zielführend.
Aufgrund des Prozesses mit höherwertiger Ladeplatine,HDI-HerstellerInvestitionen in neue Fertigungsanlagen oder deren Modifizierung sowie die Einführung der MSAP-Prozesstechnologie für HDI-Hersteller erfordern ebenfalls Lernzeit, von der Subtraktionsmethode hin zu MSAP, wobei die Produktausbeute entscheidend sein wird.
8.Die rasante Entwicklung von LEDs mit hoher Wärmeleitfähigkeit und CCLs hat sich zu einem wichtigen Forschungsgebiet entwickelt. LEDs mit geringem Abstand zeichnen sich durch geringe Lichtstärke, gute Bildqualität und lange Lebensdauer aus. In den letzten Jahren hat sich ihr Einsatz immer weiter verbreitet und ist rasant gewachsen. Dementsprechend ist der Bedarf an CCLs mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu einem zentralen Forschungsgebiet geworden.
Die Anforderungen an Produktqualität und Zuverlässigkeit von Fahrzeug-Leiterplatten sind sehr hoch, weshalb vermehrt Spezialwerkstoffe zum Einsatz kommen. Automobilelektronik ist ein wichtiger Anwendungsbereich für Leiterplatten. Da Fahrzeuge als Transportmittel besondere Eigenschaften wie Temperaturschwankungen, Klimaschwankungen, Spannungsschwankungen, elektromagnetische Störungen und Vibrationen aufweisen müssen, werden höhere Anforderungen an die Leiterplattenmaterialien gestellt, was den Einsatz von Spezialwerkstoffen (wie z. B. Materialien mit hoher Glasübergangstemperatur, asbestfreie Materialien, dicke Kupfermaterialien und Keramikmaterialien) erforderlich macht.