Häusermann fertigt HDI-Leiterplatte für FPGA-Modul von ProDesign

(openPR) Der bayerische Experte für Entwicklungstools ProDesign lässt die 24-lagigen Multilayer für die proFPGA-Module mit Virtex 7 FPGA beim Leiterplattenhersteller Häusermann in Niederösterreich fertigen.


Gars am Kamp, Österreich – Beste Signalintegrität bei höchster Leistung beschreibt ProDesign die elektrischen Eigenschaften seiner proFPGA-Familie. Das Herzstück der FPGA-Module ist Xilinx Virtex 7 FPGA in einem BGA-Gehäuse mit 1924 Anschlüssen.

Für die Baugruppe haben die Ingenieure ein High-Speed-Design entwickelt, das eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 1,8 Gbps über die Standard-Ein- und Ausgänge des FPGA und bis zu 14,1 Gbps über die Hochgeschwindigkeits-Transceiver des FPGA sicherstellt.

Das Leiterplattendesign ist realisiert in einem 24-Lagen Multilayer mit 2,5 mm Dicke sowie 11 Innenlagenkernen mit einer Materialdicke von jeweils 75 µm, hochfeinen Leiterzügen mit Leiterbildstrukturen auf den Außen- und Innenlagen von 100 bzw. 80 µm und einem minimalem Bohrungsdurchmesser von 0,3 mm. Dieses anspruchsvolle Board fertigt der Leiterplattenspezialist Häusermann in Niederösterreich.

Serienfertigung von hochlagigen Multilayern mit hoher Ausbeute

"16-lagige Mulitlayer produzieren wir seit mehreren Jahren in Großserien und großen Leiterplattenformaten mit einer guten Ausbeute", berichtet Johann Hackl aus der Anwendungsentwicklung bei Häusermann. "24 Lagen ist fordernd und wir sind mit diesem Projekt gewachsen", betont der Prozessexperte.

Bei 24 Lagen müssen Innenlagenfertigung und Registrierungsprozess wegen den sehr dünnen Kernstärken von 75 µm exakt stimmen. Schon der Versatz einer Innenlage bei der Registrierung, ein kleiner Fehler auf einer der 22 Innenlagen oder ein falsch eingestellter Galvanikprozess lassen die Ausschussrate in die Höhe schießen.

Drei Eigenschaften des Designs machen die Leiterplattenfertigung anspruchsvoll: erstens die hohe Lagenzahl und damit verbunden die hohe Anzahl an sehr dünnen (75 µm) Innenlagenkernen, zweitens die extrem feinen Leiterzüge und drittens die Konzentration der Vias (durchkontaktierte Bohrungen) für den BGA.

Exakt eingestellte Anlagentechnik und Prozessführung

"Die Innenlagenfertigung muss top sein", erklärt Johann Hackl. Jede einzelne Lage muss fehlerfrei sein. Darum wird jede Innenlage genau geprüft. Nicht weniger fordernd ist der Registrierungsprozess der Einzellagen vor dem Verpressen und Bohren. Abweichungen, die bei einem 4- oder 6-Lagen Mulitlayer in der Toleranz liegen, sind bei 24 Lagen unakzeptabel und bedeuten ein fehlerhaftes Endprodukt.

Prozessführung und Anlagentechnik müssen auch in der Galvanik exakt passen. Die Herausforderung ist: die ungleiche Verteilung der Bohrungen auf der Leiterplatte und hier speziell die Konzentration durch den BGA auf einer Fläche von 42 mm x 42 mm. Unter dem BGA sind 1883 Vias eindesignt. Damit ist die Gesamtkupferfläche in diesen Bohrungen, die in der Galvanik zum Metallisieren der Bohrungen aufgebracht werden muss, doppelt so groß wie die Kupferfläche an der Oberfläche im BGA-Bereich.

Um das Metallisieren der Vias in der vorgegebenen Qualität sicherzustellen, muss in die Bohrungen wesentlich mehr Kupfervolumen eingebracht werden, als auf die Oberfläche. "Das", so Johann Hackl, "ist höchster Schwierigkeitsgrad."