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ats0317Die Automobilindustrie arbeitet intensiv an Lösungen für autonomes Fahren und Auto-zu-Auto-Kommunikation. Gleichzeitig ist die Kommunikationsindustrie auf dem Weg zu 5G und Breitband-Netzwerken durch immer höhere Datenraten gekennzeichnet. AT+S hat Leiterplatten entwickelt, die im Frequenzbereich bis zu 80 GHz die erforderliche Performance bieten.

Große, komplexe Datenmengen müssen dabei in Sekundenbruchteilen sicher übertragen werden. Die hierfür speziell entwickelten Leiterplatten- und Verbindungstechnologien dienen nicht nur als Verbindungsplattform für die elektronischen Bauteile, sondern übernehmen auch Funktionen von beispielsweise Antennen und Filter. Die Leiterplatten im Frequenzbereich bis zu 80 GHz sind beispielsweis die Basis für leistungsfähige Radar-Komponenten (Long-Range Radar mit 77/79 GHz) in Fahrerassistenzsystemen und damit unabdingbare Voraussetzung für autonomes Fahren.

Für Hochfrequenz (HF)-Laminate wird in den nächsten Jahren ein überdurchschnittliches Wachstum erwartet, insbesondere bei Auto-Radar-Anwendungen und Mikro-Basisstationen. Speziell für diese High-Speed-Anwendungen hat AT+S entsprechende Materialien und Prozesse evaluiert, vor allem mit dem Ziel die Performance-Verluste zu minimieren. HF-Signale werden abhängig von verschiedenen Parametern auf der Leiterplatte reflektiert, d.h. die Impedanz (Wellenwiderstand) verändert sich. Um solche kapazitiven Effekte zu verhindern, müssen alle Parameter genau bestimmt und mit höchster Prozesssicherheit umgesetzt werden. Ausschlaggebend für die Impedanzen von Hochfrequenz-Leiterplatten sind neben der Leiterbahngeometrie insbesondere der Lagenaufbau und das verwendete Material.

Um Frequenzen von bis zu 90 GHz zu erreichen, müssen die Dielektrizitätskonstanten (Dk) auf unter 3,0 sowie der Verlustfaktor (Df) auf weniger als 0,001 gesenkt werden. Im Vergleich dazu liegen die entsprechenden Werte bei Standard-FR4 bei > 4 bzw. > 0,015. Daher sind Materialien wie LCP, PTFE, Polyamid oder organische Materialien mit speziellen Glasfasern und Harzmischungen, erforderlich. Bei der Herstellung der Leiterplatten können die Verluste bei hohen Frequenzen außerdem durch den Einsatz von sehr dünnen Kupferfolien mit geringer Rauigkeit reduziert werden. Der Hersteller ist in der Lage, asymmetrische Hybrid- bzw. Sandwich-Aufbauten (FR4 für die Digital-Layer und PTFE für die High-Speed-Layer) für Leiterplattentechnologien bis zu Frequenzen von 80 GHz, für unterschiedlichste Applikationen anzubieten. Für noch höhere Frequenzen setzt das Unternehmen auf einen homogenen Aufbau mit PTFE. Darüber hinaus stehen optimierte Prozesse für Filter/Schirmung der Vias, kontrollierte, präzise Bohrungen und präzise, ebene und glatte Leiterbahnen mit reduzierten Skin-Effekten zur Verfügung. Die Schirmung kann mit „stacked“ oder ausgefüllten Vias realisiert werden.

Auf Basis dieser High-Speed/HF-Technologien wurden bereits Fahrerassistenz- und Radarsysteme für Automobile (77 GHz) sowie 60-GHz-Telekommunikationsystseme realisiert. Um die Performance weiter zu steigern, arbeitet man an hybriden Lösungen, die HF-Layer mit der AT&S 2.5D-Technologie kombinieren.
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Do Dez 14 @08:00 Antriebstechnik Frequenzumrichter – Advanced Workshop Veranstalter: Mitsubishi Electric