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© AT&S Produkte | 20 Juni 2018

Verbindungstechnologien für die kommende 5G-Mobilfunk-Generation

Innovative Lösungskonzepte auf Basis von neuen Materialien, hybriden Leiterplattenaufbauten mit verschiedenen Technologien und eingebetteten Schaltungen.
Das ist eine Produktankündigung von AT&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft. Allein der Emittent ist für den Inhalt verantwortlich.
Mit signifikant höheren Datenraten bzw. -mengen sowie hohen Leistungsdichten steigen auch die Anforderungen an die Verbindungstechnik. Hier lässt sich unbestritten die neue 5G-Mobilfunk-Generation als übergreifender und bestimmender Trend ausmachen, mit Applikationen, die die Infrastruktur (Basisstationen), Endgeräte (Mobiltelefone), aber auch den Einsatz in Echtzeit-Automatisierungs-Anwendungen betreffen. AT&S unterstützt die aktuelle Einführung der 5G-Mobilfunkgeneration mit HF-optimierten Verbindungslösungen und wird auch für die Weiterentwicklung des neuen Standards entsprechende Lösungen anbieten.

Die Einführung der 5G-Mobilfunkgeneration hat weitreichende Folgen auf der Produkt- und System-Ebene in Bezug auf Miniaturisierung, funktionale Integration, EMV und Signalintegrität, Modularität, Safety, Security, etc. Vor diesem Hintergrund hat AT&S die Kundenanforderungen und die Auswirkungen auf die Leiterplatte, Substrate und das Packaging analysiert und entsprechende Entwicklungen angestoßen bzw. umgesetzt. Die Antwort auf die Herausforderungen durch 5G sind innovative Lösungskonzepte, u.a. mit neuen Materialien, die Kombination von verschiedenen Technologien für hybride Leiterplatten-Aufbauten oder die Einbettungen von passiven und aktiven Schaltungskomponenten. Dafür wurde nicht nur in Prozesse und Materialien, sondern auch in entsprechende HF-Messlösungen investiert, um beispielsweise Übertragungsverluste, Phasenverschiebungen und Signalverzögerungen bei bis zu 100 GHz untersuchen zu können.

Die Einführung der neuen 5G-Mobilfunkgeneration mit Frequenzbändern bis zu 6 GHz ist bereits im Gange. Im nächste Schritt sollen dann 5-G-Millimeterwellen mit Frequenzen von 28 GHz oder sogar höher kommen. Grundsätzlich bedeutet das für einen Verbindungstechnik-Hersteller wie AT&S, Signalverluste und -störungen zu reduzieren, indem z.B. das Dielektrikum in Bezug auf das Material (Dielektrizitätskonstante) bzw. die Dicke, die Materialübergänge (Interfaces) bzw. auch die Kupfer-Rauheit optimiert werden.

Im Hinblick auf das Kupfer besteht die große Herausforderung darin, dass weniger raues Kupfer zwar für HF-Applikationen Vorteile bietet, jedoch eine etwas höhere Rauheit für die Haftung der Leiterzüge am Basismaterial notwendig ist. Vor diesem Hintergrund hat AT&S die auf dem Markt verfügbaren Kupferfolien für HF-Anwendungen wie 5G intensiv untersucht. Auch die Geometrie (Profil) der Leiterbahnen wirkt sich bei höheren Frequenzen auf Signalverzögerungen aus und muss optimiert werden. Darüber hinaus untersucht man bei AT&S auch die Einflüsse verschiedener Metalle (Kupfer, Gold, Nickel) zueinander in Bezug auf den Skin-Effekt im GHz-Bereich und entwickelt dementsprechend neue Oberflächenmaterialien für deren idealen Einsatz.

Für 5G-Applikationen bietet ein hybrider Leiterplattenaufbau mit der Kombination von High-Speed-Layern (HF-optimiert) und Standard-Layern eine leistungs- und kosten-optimierte Lösung. So hat AT&S ein 12-lagiges hybrides Board (HF und FR4 in 2.5 D-Technologie) für Funk-Systeme mit voll integrierter HF-Antenne realisiert. Die Verbindung der Layer erfolgt über Micro-Vias (filled und stacked). Eine weitere beispielhafte HF-optimierte Lösung stellt ein 6-Layer-Board dar, dass HF-Layer mit einer sehr geringen Dielektrizitätskonstante und eingebettete Komponenten (ASIC unter der Antennenstruktur) kombiniert. Die Verbindung zwischen ASIC und Antenne erfolgt über Laser-Vias.
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2018.11.11 12:47 V11.8.0-1