1.High-Density Interconnect (HDI)-Leiterplatten (PCBs) stellen einen bedeutenden Fortschritt in der elektronischen Verpackungstechnologie dar und ermöglichen eine höhere Komponentendichte und verbesserte elektrische Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten. Die HDI-Technologie nutzt Mikrovias, Blind Vias und Buried Vias mit Durchmessern von typischerweise unter 150 Mikrometern, was mehrschichtiges Stapeln und eine reduzierte Lagenanzahl ermöglicht. Diese Architektur minimiert die Signalpfadlängen, verbessert die Signalintegrität durch kontrolliertes Impedanz-Routing und unterstützt Hochfrequenzanwendungen bis in den Millimeterwellenbereich über 100 GHz. Die reduzierten Via-Stub-Längen in HDI-Designs verringern Signalreflexionen zusätzlich, was für digitale Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie PCIe 5.0 und DDR5 entscheidend ist.

2.Zu den wichtigsten Herstellungsprozessen gehören das Laserbohren mit UV- oder CO2-Lasern zur Bildung von Mikrovias, wodurch Aspektverhältnisse von bis zu 1:1 erreicht werden, und sequenzielle Laminierungszyklen mit Niederdruckpressen, um Harzmangel zu vermeiden. Fortschrittliche Beschichtungstechniken wie die galvanische Kupferbeschichtung mit gefüllten Vias gewährleisten eine hohlraumfreie Via-Füllung, während semiadditive Prozesse (SAP) Leiterbahnbreiten von nur 25 Mikrometern ermöglichen. Zu den üblicherweise verwendeten Materialien gehören verlustarme Dielektrika wie modifiziertes Epoxid, Polyphenylenether (PPE) oder Flüssigkristallpolymer (LCP) mit Dielektrizitätskonstanten (dk) unter 3,5 bei 10 GHz und Verlustfaktoren (df) unter 0,005. Das Wärmemanagement wird durch kupfergefüllte Vias mit einer Wärmeleitfähigkeit von bis zu 400 W/mk und wärmeleitende Substrate mit Aluminiumnitrid- oder Bornitrid-Füllstoffen gewährleistet, wodurch sichergestellt wird, dass die Sperrschichttemperaturen in Automobilanwendungen unter 125 °C bleiben.

3.HDI-Leiterplatten weisen aufgrund optimierter Erdungsschemata, wie z. B. Via-in-Pad-Konfigurationen und eingebetteter Kapazitätsschichten, überlegene elektromagnetische Verträglichkeitseigenschaften (EMV) auf, wodurch die elektromagnetische Interferenzstrahlung (EMI) im Vergleich zu FR4-basierten Designs um 15–20 dB reduziert wird. Designüberlegungen erfordern eine strenge Impedanzkontrolle, typischerweise 50 Ohm ± 5 % für Differenzialpaare in 25–56-Gbit/s-Schnittstellen, und präzise Regeln für Leiterbahnbreite/-abstand unter 50/50 Mikrometer für HF-Schaltungen. Übersprechunterdrückung wird durch geerdete koplanare Wellenleiter und versetzte Via-Anordnungen erreicht, wodurch die Kopplung auf weniger als –40 dB minimiert wird.

4.Automatisierte optische Inspektion (AOI) mit 5-Mikrometer-Auflösung, Röntgentomographie für 3D-Hohlraumanalyse und Zeitbereichsreflektometrie (TDR) mit 10-ps-Anstiegszeiten sind wichtige Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Diese Techniken erkennen Mikrovia-Defekte wie unvollständige Beschichtung oder Fehlregistrierung unter 20 Mikrometern. Die Anwendungen umfassen 5G-Massive-MIMO-Antennenarrays, die 20-lagige HDI-Stapel erfordern, implantierbare medizinische Geräte mit biokompatibler Lötmaske, Automobil-Lidar-Module mit 0,2-mm-BGAs und Satellitennutzlasten, die den Zuverlässigkeitsstandards MIL-PRF-31032 Klasse 3 entsprechen.

5.Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich auf Komponenten mit ultrafeinem Pitch unter 0,3 mm, die eine direkte Laserstrukturierung (DLS) für 15-Mikron-Liniendefinitionen und die Integration additiver Fertigung für die heterogene Einbettung von Si-Photonik- oder Gan-Dies erfordern. Der Umweltschutz treibt die Forschung an halogenfreien Materialien mit Glasübergangstemperaturen (TG) über 180 °C und bleifreien Oberflächen wie chemisch abgeschiedenem Nickel und Palladium, Immersionsgold (ENEPIG) voran, die den RoHS-3-Richtlinien entsprechen. Die Integration von Industrie 4.0 ermöglicht eine Echtzeit-Prozessüberwachung über IoT-fähige Galvanikbäder, während auf über 10.000 Microvia-Bildern trainierte Algorithmen für maschinelles Lernen eine Fehlervorhersagegenauigkeit von 99,3 % erreichen. Die HDI-Technologie ermöglicht weiterhin eine Größenreduzierung von 30–50 % bei tragbaren elektronischen Geräten bei gleichzeitiger Beibehaltung der Fertigungsausbeute von über 98,5 % durch adaptive Laserenergiesteuerung und nanobeschichtete Trennfolien, die Bohrschmieren minimieren.