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HDI vs. MLB

HDI-Leiterplatten vs. Multilayer-Leiterplatten: Wann Sie HDI wirklich brauchen

Beide Technologien nutzen mehrere Kupferlagen, um Leiterbahnen in dicht gepackten Designs zu führen. Die eigentliche technische Frage lautet nicht, welche Leiterplatte „besser“ ist – sondern ab welcher Bauteilzahl, welchem BGA-Rastermaß und welcher Signalgeschwindigkeit eine herkömmliche Multilayer-Leiterplatte nicht mehr ausreicht.

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Fertigungslinie von PCBark für HDI-Leiterplatten mit hoher Leiterbahndichte
Die Kennzahlen im direkten Vergleich

≤0,5 mm

BGA-Rastermaß, bei dem HDI meist erforderlich wird

<150 µm

Typischer Microvia-Durchmesser

1+N+1 → Any-Layer

Von uns gefertigte HDI-Aufbauten

IPC-Klasse 2/3

Angebotene Fertigungsstandards

16 Jahre

Erfahrung von PCBark in der Leiterplattenfertigung

Gleiches Ziel, andere Regeln

Warum „HDI oder Multilayer?“ die falsche Frage ist

Ingenieure stoßen aus unterschiedlichen Richtungen auf diesen Vergleich. Ein Design mit einem BGA im 0,4-mm-Raster, das in der vorherigen Generation noch problemlos zu routen war, lässt sich mit Durchkontaktierungen plötzlich nicht mehr entflechten. Im Einkauf stellt sich die Frage andersherum: Ein Angebot fällt 2-3-mal höher aus, und jemand muss klären, ob sich die Option „HDI“ tatsächlich lohnt. Beiden liegt dieselbe Frage zugrunde – und sie lautet nicht „Was ist besser?“.

Der Unterschied im Aufbau

Eine herkömmliche „Multilayer“-Leiterplatte besteht aus mehreren Kupferlagen, zwischen denen FR-4 oder ein hochwertigeres Dielektrikum liegt; verbunden werden sie überwiegend durch durchgehende Bohrungen. Eine HDI-Leiterplatte (High-Density Interconnect) hat denselben Grundaufbau, verbindet die Kupferlagen jedoch über Microvias und benötigt weniger oder gar keine durchgehenden Bohrungen. Kleine, lasergebohrte Microvias verbinden benachbarte Lagen; Sacklöcher verbinden eine Außenlage mit Innenlagen, während vergrabene Durchkontaktierungen Innenlagen miteinander verbinden. Diese kleinen Verbindungen zwischen den Lagen erklären sämtliche Unterschiede zwischen den beiden Leiterplattentechnologien: Sie schaffen freie Routingkanäle, ermöglichen Leiterbahnen unter 100m und schließlich deutlich kleinere Leiterplattendesigns. Kosten, Zuverlässigkeit und Fertigungszeit ergeben sich aus diesem grundlegenden Unterschied im Aufbau.

Brancheneinblick

Die hilfreiche Frage lautet also nicht: „Ist HDI besser als Multilayer?“ Sie lautet vielmehr: Erfordert mein Design HDI, oder bezahle ich für Möglichkeiten, die ich nicht brauche? Genau darum geht es auf dieser Seite: zunächst im Überblick und anschließend anhand einer Entscheidungsmatrix, mit der Sie die Anforderungen Ihres Designs prüfen können.

Vergleichsmatrix

HDI-Leiterplatten und Multilayer-Leiterplatten im direkten Vergleich

Wählen Sie HDI, wenn Miniaturisierung, enge Rastermaße oder hohe Geschwindigkeiten es erfordern; wählen Sie Multilayer, wenn Größe, Kosten oder größere Rastermaße es erlauben. Diese Faustregel passt für die meisten Designs. Die Tabelle zeigt die tatsächlichen Unterschiede anhand von Messwerten statt qualitativer Einstufungen wie hoch, mittel oder niedrig.

Illustration zum direkten Vergleich von HDI- und Multilayer-Leiterplatten
Parameter Standard-Multilayer-Leiterplatte HDI-Leiterplatte
Typische Lagenzahl 4 – 16+ Lagen 4 – 16+ Lagen, bei gleicher Leiterbahnführung oft weniger
Durchkontaktierungstechnik Nur galvanisierte Durchkontaktierungen (PTH) Microvias + Sacklöcher + vergrabene Durchkontaktierungen + gestapelte / versetzte Durchkontaktierungen
Typischer Microvia-Durchmesser n. a. (mechanische Bohrung, ≥150 µm) ≤150 µm, lasergebohrt [1]
Min. Leiterbahnbreite / Leiterbahnabstand ~100 µm und mehr bis hinunter zu ~50–75 µm (bei anspruchsvolleren Aufbauten noch feiner)
Kleinstes routbares BGA- / CSP-Rastermaß ~0,65 mm und größer ~0,5 mm und kleiner (Via-in-Pad)
Leiterbahn- / Bauteildichte Mittel Hoch – mehr Verbindungen pro cm²
Signalleitungslänge Länger (Durchkontaktierungen über die gesamte Leiterplatte) Kürzer, unterstützt kontrollierte Impedanz / HF
Fertigungsverfahren Einmalige Verpressung, mechanische Bohrung Sequentielle Verpressung + Laserbohren
Relative Kosten der unbestückten Leiterplatte Referenzwert Höher pro Flächeneinheit (zusätzliche Prozessschritte)
Maßgebliche Normen IPC-6012, IPC-A-600 [2] IPC-2226 (Design) + IPC-6012 [3]

Dies sind branchenübliche Richtwerte – die tatsächlichen Möglichkeiten hängen vom Leiterplattenhersteller und vom Laminat ab. Die Kernaussage ist jedoch klar: HDI sollte gezielt gewählt werden; die höhere Dichte und kürzeren Signalwege erfordern komplexere Fertigungsprozesse. Wenn Ihr Design diese Dichte nicht nutzt, bezahlen Sie wahrscheinlich für Verpressungszyklen, die Sie nicht benötigen. Prüfen Sie die Anforderungen Ihres Designs anhand der Entscheidungsmatrix auf der nächsten Seite.

Technische Referenz

Wann Sie HDI brauchen – eine Entscheidungsmatrix

Wir werden häufig nach dem Unterschied zwischen herkömmlichen Multilayer-Leiterplatten und HDI-Leiterplatten gefragt. Viele Vergleichsartikel vermitteln lediglich einen allgemeinen Eindruck davon, was HDI gegenüber herkömmlichen Multilayer-Designs bietet – kleinere Bauteile, mehr Leiterbahnen pro Quadratzoll und vielleicht etwas bessere Leistung. Dieser Leitfaden geht weiter: Er zeigt, wann der Wechsel von einer Multilayer-Leiterplatte zu einem HDI-Design tatsächlich unumgänglich wird. Dafür nennen wir die konkreten Grenzwerte, anhand derer wir bei der eingehenden DFM-Analyse beurteilen, ob ein Design die zusätzliche Komplexität der HDI-Technologie wirklich erfordert.

In der Praxis treten diese Auslöser oft bei denselben Produkten auf – Smartphone-Hauptplatinen, 5G- und HF-Modulen, ADAS-Sensormodulen für Fahrzeuge und kompakten Wearables –, bei denen wenig Leiterplattenfläche zur Verfügung steht und die Signalgeschwindigkeit hoch ist. In der Industrie- und Leistungselektronik werden diese Grenzen selten erreicht.

Auslöser im Design Grenzwert (Faustregel) Bewertung
01Entflechtung von BGA / CSP mit engem Rastermaß Rastermaß ≤ ~0,5 mm oder hohe I/O-Zahl HDI erforderlich (Microvia / Via-in-Pad)
02Anforderung an Leiterbahnbreite / Leiterbahnabstand Leiterbahnen < ~100 µm erforderlich HDI erforderlich
03Lagenzahl im Verhältnis zu Platz- / Gewichtsvorgaben Erforderliche Lagenzahl passt nicht zur Leiterplattenfläche oder -dicke HDI (Any-Layer kann die Lagenzahl senken)
04Signalintegrität bei Hochgeschwindigkeit / HF Kurze Signalwege mit kontrollierter Impedanz und geringem Übersprechen erforderlich HDI vorteilhaft (kürzere Microvia-Stubs)
05Bauform des Produkts Wearable, Mobiltelefon, Implantat, dicht gepacktes Modul HDI vorteilhaft
06Bauteile mit größerem Rastermaß, reichlich Platz Rastermaß ≥ 0,65 mm, mittlere Dichte Standard-Multilayer reicht aus
07Kostenorientiert, hohe Stückzahlen, einfache Leiterbahnführung Dichte liegt deutlich innerhalb der Möglichkeiten von PTH Standard-Multilayer ist günstiger
Technischer Hinweis

Warum das Rastermaß von 0,5 mm eine Grenze ist

Querschnitt eines Via-in-Pad-Microvias: Warum BGA-Rastermaße unter 0,5 mm HDI zur Entflechtung erfordern

Unterhalb eines BGA-Rastermaßes von etwa 0,5 mm reicht der Platz zwischen benachbarten Pads schlicht nicht mehr für eine Durchkontaktierung samt Freistellung und Entflechtungsleiterbahn. Hier hilft nur ein direkt im Pad platziertes Microvia (Via-in-Pad), das verfüllt und übergalvanisiert wird – und das ist nur mit einem HDI-Prozess möglich. Allein deshalb lautet die Bewertung „HDI erforderlich“; ausschlaggebend ist die Geometrie, nicht eine Laune des Designers. Mit steigender I/O-Zahl gilt diese Überlegung in unterschiedlichem Maß ebenfalls: Bei einem Bauteil mit 600+ Balls im 0,8-mm-Raster können die brauchbaren Möglichkeiten für Durchkontaktierungen oft schon ausgeschöpft sein, bevor die Breite für die Entflechtung knapp wird, auch wenn zunächst alles machbar aussieht.

Aufbaustrategie

Wann Standard-Multilayer die klügere Wahl ist

Das sollte klar gesagt werden, denn sonst tut es in der Branche niemand: HDI ist nicht zwangsläufig die beste Wahl. Für viele Ihrer Leiterplatten in der Industrie-, Leistungs- und Steuerungselektronik ist eine herkömmliche Multilayer-Leiterplatte sogar die wirtschaftliche und effiziente Lösung. Wenn das engste Rastermaß bei einem QFP 0,8 mm beträgt, Ihre Taktfrequenz höchstens einen Datenbus mit moderater Geschwindigkeit bedient und das Layout nicht einmal zur Hälfte ausgelastet ist, bringt HDI Ihnen nur zusätzliche Kosten und Risiken.

01Hybridaufbau

HDI-Außenlagen auf einem herkömmlichen Kern

Es gibt noch eine weitere Möglichkeit, die bei einem reinen Vergleich „HDI oder Multilayer“ leicht übersehen wird: einen Hybridaufbau mit HDI-Strukturen auf den äußeren Lagenpaaren und einem herkömmlichen Multilayer-Kern. Damit lässt sich ein dicht gepacktes BGA entflechten, ohne für einen Any-Layer-Aufbau der gesamten Leiterplatte zu bezahlen oder die Leiterplattendicke zu erhöhen. Für Teams, die ein ausgereiftes Produkt auf höhere Dichte umstellen, ist dies meist der erste Schritt mit kontrollierbaren Kosten – und bei einem ersten HDI-Projekt unsere häufigste Empfehlung.

Hybrid-Leiterplattenaufbau mit HDI-Außenlagenpaaren auf einem herkömmlichen Multilayer-Kern
02Hinweis für den Einkauf

Nicht mehr spezifizieren als nötig

Ein Grund für ausufernde Preise bei neuen Angebotsanfragen ist ein vollständig spezifizierter „Any-Layer“-HDI-Lagenaufbau für eine Leiterplatte mit nur einem Bauteil mit engem Rastermaß. Klären Sie vor der verbindlichen Festlegung des Aufbaus mit Ihrem Leiterplattenhersteller, was die einzelnen Lagenpaare tatsächlich benötigen: Wenn HDI nur dort eingesetzt wird, wo es wirklich nötig ist, während die übrigen Lagenpaare herkömmlich aufgebaut sind, kann das beispielsweise den Preis überraschend deutlich senken – ganz ohne Änderungen am Schaltplan.

Selektiver HDI-Lagenaufbau, bei dem Any-Layer-Strukturen auf die Lagenpaare mit Bauteilen mit engem Rastermaß beschränkt bleiben
Kostenanalyse

Die Kostenfrage – Gesamtkosten statt nur Leiterplattenpreis

„Und wie viel mehr kostet HDI?“ – so beginnt das Gespräch mit dem Einkauf meist, und die ehrliche erste Antwort lautet: etwas mehr pro Quadratfuß. Laserbohren und sequentielle Verpressung bedeuten zusätzliche Prozessschritte und damit mehr Zeit und Kosten. Als Ausgangspunkt für einen Vergleich ist das jedoch wenig hilfreich, denn der Preis der unbestückten Leiterplatte ist weit weniger entscheidend als der Betrag, der tatsächlich in Ihrer Stückliste steht.

Der Vorteil von HDI liegt in einer geringeren Lagenzahl und der Miniaturisierung. Weil freie Routingkanäle entfallen, lässt sich ein Design, das konventionell sehr viele Lagen bräuchte, mitunter auf einer kleineren Leiterplatte mit nur wenigen HDI-Lagen umsetzen. Weniger Lagen, kleinere Abmessungen, eine deutlich dünnere Leiterplatte und höhere Ausbeuten bei Bauteilen mit engem Rastermaß können die höheren Kosten pro Lage ausgleichen, sofern eine bestimmte Dichte erreicht wird. Andernfalls ist die herkömmliche Leiterplatte einfach günstiger.

Das Prinzip des Kostenschnittpunkts

Gesamtkosten ≠ Leiterplattenpreis

Der Punkt, ab dem sich HDI wirtschaftlich lohnt, hängt von der Reduzierung der Lagenzahl, der Nutzenauslastung und der Ausbeute bei der Bestückung ab – bewerten Sie ihn für jedes Design einzeln, nicht pro Quadratzoll.

  • Reduzierung der Lagenzahl
  • Nutzenauslastung
  • Ausbeute bei der Bestückung
HDI-Aufbau Herkömmlich Schnittpunkt Gesamtkosten Designdichte →

Qualitatives Kostenmodell – auf Grundlage üblicher Kostentreiber bei Leiterplatten (Prozessschritte, Lagenzahl, Nutzenfläche). Keine verbindliche Preisangabe; fordern Sie für Ihren Aufbau einen kalkulierten Vergleich an.

Holen Sie vor der Festlegung Angebote für beide Aufbauten ein

Sinnvoll ist es, für dasselbe Design Angebote für beide Aufbauvarianten einzuholen, bevor Sie sich festlegen. Ihr Leiterplattenhersteller sollte Ihnen sagen können, wo bei Ihrer Leiterplatte der Kostenschnittpunkt liegt – und ob ein Hybridaufbau sowohl bei den Kosten als auch bei der Signalintegrität überzeugt. Genau diesen direkten Vergleich liefert unsere DFM-Analyse.

Aufbauarten und Lagenaufbauten

HDI-Aufbauarten und Lagenaufbauten – 1+N+1, 2+N+2, Any-Layer

„HDI“ bezeichnet keinen einzelnen Aufbau, sondern verschiedene Lagenaufbauten, die sich nach der Zahl der sequentiell verpressten Microvia-Lagen auf jeder Seite eines herkömmlichen Kerns unterscheiden. Die Wahl des passenden HDI-Leiterplattenaufbaus entscheidet wesentlich über das Verhältnis von Kosten und Möglichkeiten.

Gängige Aufbauarten

1+N+1 01
+1 Kern mit N Lagen +1

Aufbau

Je eine Microvia-Lage auf beiden Seiten eines Kerns mit N Lagen

Am besten geeignet für

Einzelnes BGA mit engem Rastermaß, Einstieg in HDI

2+N+2 02
+2 Kern mit N Lagen +2

Aufbau

Je 2 sequentielle Microvia-Lagen auf beiden Seiten

Am besten geeignet für

Dichtere Leiterbahnführung, gestapelte/versetzte Durchkontaktierungen

Any-Layer 03
ausschließlich Microvias

Aufbau

Microvias auf jeder Lage, keine durchgehenden Bohrungen

Am besten geeignet für

Höchste Dichte – Mobiltelefone, Module

Technischer Hinweis

Gestapelt oder versetzt: die Grenze des Aspektverhältnisses

Ein Sackloch oder Microvia verbindet nur die benötigten Lagen, nie die gesamte Leiterplatte. Bei einem 2+N+2- oder Any-Layer-Aufbau können diese Microvias über mehrere Lagen hinweg entweder gestapelt (direkt übereinander und mit Kupfer verfüllt) oder versetzt (mit einem dazwischenliegenden Pad) angeordnet werden. Gestapelte Durchkontaktierungen ermöglichen eine dichtere Leiterbahnführung, setzen aber eine zuverlässige Kupferfüllung voraus, die zusätzliche Kosten verursacht; versetzte Durchkontaktierungen sind toleranter, benötigen jedoch mehr Leiterplattenfläche. Ein zweites, auf dem ersten gestapeltes Sackloch muss präzise ausgerichtet sein, sonst sinkt die Ausbeute. Gestapelte Microvias stoßen außerdem an eine praktische Grenze beim Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser; deshalb werden HDI-Leiterplatten Lage für Lage aufgebaut, statt in einem Durchgang gebohrt zu werden. Die Ausrichttoleranz zwischen den sequentiellen Verpressungen ist ein oft übersehener Faktor für die HDI-Ausbeute – und kann über eine einwandfreie Leiterplatte oder einen Ausfall im Einsatz entscheiden. Diese Leiterplatten werden nach IPC-6012 qualifiziert; Klasse 3 ist Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit vorbehalten.

Gestapelt Versetzt Dichtere Leiterbahnführung Größere Fertigungstoleranz Kosten der Kupferfüllung Benötigt Leiterplattenfläche
Fertigung

So fertigt PCBark beide Varianten – mit DFM-Analyse vom Prototyp bis zur Serie

Wie auch immer Sie sich entscheiden: Ihre Leiterplatte wird bei PCBark gefertigt – ob herkömmliche Multilayer-Leiterplatte, 1+N+1-Aufbau, Any-Layer-HDI oder eine Hybridvariante dazwischen. Seit 2005 bieten wir Lösungen für die Elektronikfertigung; an unserem Fertigungsstandort werden jährlich eine halbe Million m verarbeitet, und wenn PCBark Ihre Leiterplatte fertigt, betrachten wir sie als integralen Bestandteil Ihres kompletten Geräts, nicht als Einzelteil.

In der Praxis bedeutet das: eine vorausschauende DFM-Analyse für jeden Auftrag – dieselbe technische Herangehensweise, auf der auch die obige Matrix beruht –, damit Sie Aufbau, Aspektverhältnisse und Ausrichttoleranzen vor der Werkzeugerstellung kennen und nicht erst nach einem misslungenen Erstmuster. Danach folgt die schlüsselfertige Leiterplattenbestückung: Beschaffung der Bauteile zu unseren Konditionen, Leiterplattenfertigung, präzise SMT-Bestückung und prozessbegleitende Prüfung – alles hier an einem Fertigungsstandort. Vom Prototyp mit kurzer Vorlaufzeit bis zu größeren Stückzahlen skalieren wir die Fertigung, ohne dass eine erneute Lieferantenqualifizierung nötig wird.

Schlüsselfertig an einem Fertigungsstandort

Alles an einem Fertigungsstandort // keine erneute Lieferantenqualifizierung

01

DFM-Analyse

Aufbau, Aspektverhältnisse und Ausrichttoleranzen vor der Werkzeugerstellung geprüft

02

Bauteilbeschaffung

Beschaffte Bauteile zu unseren Konditionen

03

Leiterplattenfertigung

Multilayer-, HDI- und Hybridaufbauten aus eigener Fertigung

04

Präzise SMT-Bestückung

Bestückung bei engen Rastermaßen unter einem Dach

05

Prozessbegleitende Prüfung

Qualitätsprüfung in jeder Phase

Seit 2005 – jährlich eine halbe Million m² verarbeitet. Vom Prototyp mit kurzer Vorlaufzeit bis zu größeren Stückzahlen lässt sich die Fertigung ohne erneute Lieferantenqualifizierung skalieren.

Diese Angaben benötigen wir für ein präzises HDI-Angebot

Fünf Angaben
01

Gerber-Dateien oder ODB++

02

Gewünschter Lagenaufbau (oder „Beratung erwünscht“)

03

Ihr kleinstes BGA-Rastermaß

04

Engste Impedanztoleranz

05

Ihre geplante Stückzahl

Gerber-Dateien oder ODB++, der gewünschte Lagenaufbau (oder „Beratung erwünscht“), Ihr kleinstes BGA-Rastermaß, die engste mögliche Impedanztoleranz und Ihre geplante Stückzahl. Sobald wir diese fünf Angaben haben, können wir gleichzeitig ein Angebot für eine herkömmliche Multilayer-Leiterplatte und für HDI erstellen sowie eine unserer wirtschaftlichen Hybridvarianten anbieten; anschließend können wir Ihnen genau zeigen, wo der Kostenschnittpunkt liegt.

Qualität und Konformität

Zertifizierungen und Normen

08 akkreditierte Normen
Nachweis der CE-Kennzeichnung von PCBark
01CE-KennzeichnungEU-Konformität
Zertifikat von PCBark für Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie nach IATF 16949
02IATF 16949Qualität in der Automobilindustrie
Zertifikat für Qualitätsmanagement nach ISO 9001 für die Leiterplattenbestückung bei PCBark
03ISO 9001Qualität der Bestückung
Zertifikat für Umweltmanagement nach ISO 14001 für die Leiterplattenbestückung bei PCBark
04ISO 14001Umweltmanagement bei der Bestückung
Zertifikat für Umweltmanagement nach ISO 14001 für die Leiterplattenfertigung bei PCBark
05ISO 14001Umweltmanagement bei der Leiterplattenfertigung
Zertifikat für Qualitätsmanagement nach ISO 9001 für die Leiterplattenfertigung bei PCBark
06ISO 9001Qualität der Leiterplattenfertigung
RoHS-Konformitätsbescheinigung von PCBark zur Beschränkung gefährlicher Stoffe
07RoHSGefährliche Stoffe
UL-Sicherheitszertifizierung von PCBark
08ULSicherheitszertifiziert
FAQ

HDI- vs. Multilayer-Leiterplatten – FAQ

07 FRAGEN

Die Fragen, die unsere DFM-Ingenieure am häufigsten beantworten. Tippen Sie auf eine Frage, um die Antwort einzublenden.

01

Was ist der Unterschied zwischen HDI- und herkömmlichen Multilayer-Leiterplatten?

Bei einer herkömmlichen Multilayer-Leiterplatte werden die Lagen fast ausschließlich durch galvanisierte Bohrungen verbunden, die durch die gesamte Leiterplatte führen. Eine HDI-Leiterplatte nutzt zusätzlich lasergebohrte Microvias sowie Sacklöcher und vergrabene Durchkontaktierungen, sodass nur benachbarte Lagen miteinander verbunden werden. Dadurch sind auf derselben Fläche feinere Leiterbahnen und eine deutlich höhere Leiterbahndichte möglich.

02

Wann sollte ich HDI statt einer herkömmlichen Multilayer-Leiterplatte wählen?

Wenn die Geometrie der Leiterplatte BGAs mit einem Rastermaß von etwa 0,5 mm oder weniger erzwingt, Leiterbahnbreiten unter etwa 100 µm (weniger als 4 mil) nötig sind, bei hoher Bauteildichte die erforderlichen Lagen nicht innerhalb der verfügbaren Leiterplattenfläche oder Bauhöhe untergebracht werden können oder Hochgeschwindigkeits- / HF-Designs von Natur aus kurze Signalwege mit kontrollierter Impedanz verlangen. Abgesehen von diesen Fällen ist eine herkömmliche Multilayer-Leiterplatte wahrscheinlich weiterhin die günstigste und effizienteste Lösung.

03

Ist eine HDI-Leiterplatte teurer als eine Multilayer-Leiterplatte?

Pro Flächeneinheit ja; Laserbohren und sequentielle Verpressung erhöhen die Kosten der unbestückten Leiterplatte, doch HDI kann die Lagenzahl und die Nutzengröße verringern, was unter Umständen die Gesamtkosten des fertigen Produkts senkt. Bei den Kosten sollte der Vergleich daher auf den Gesamtkosten statt auf dem Preis der unbestückten Leiterplatte beruhen.

04

Kann HDI meine Lagenzahl und die Gesamtkosten senken?

Manchmal ja. Wenn Ihr Leiterplattenlayout 12 herkömmliche Lagen benötigt, Microvias aber zusätzliche Routingmöglichkeiten schaffen, lässt es sich oft mit weniger HDI-Lagen umsetzen. Manche HDI-Leiterplatten haben sowohl weniger Lagen als auch eine kleinere Grundfläche und können deshalb die wirtschaftlichste Lösung sein – sofern die Dichte hoch genug ist. Unterhalb dieser Dichte kostet eine HDI-Leiterplatte weiterhin mehr als eine herkömmliche.

05

Ab welchem BGA-Rastermaß ist ein HDI-Design erforderlich?

Als Faustregel lassen sich Bauteile in BGA- und CSP-Gehäusen mit einem Rastermaß von ~0,5 mm oder weniger normalerweise nicht mit herkömmlichen Durchkontaktierungen entflechten – zwischen den Anschlüssen bleibt nicht genug Platz. Dann bietet eine HDI-Struktur mit Microvias die Lösung, häufig als Via-in-Pad. Bauteile mit größerem Rastermaß erfordern selten HDI.

06

Welche Nachteile haben Multilayer-Leiterplatten?

Herkömmliche Multilayer-Leiterplatten stützen sich auf durchgehende Bohrungen, die auf jeder durchquerten Lage Platz für Leiterbahnen beanspruchen und die Signalwege bei hohen Geschwindigkeiten verlängern. Bei sehr hoher Dichte oder engen Rastermaßen stoßen sie an eine Grenze – das Bauteil lässt sich nicht mehr entflechten –, und zusätzliche Lagen erhöhen Dicke, Gewicht und Kosten.

07

Welche Hauptarten von Leiterplatten gibt es?

Nach Aufbau unterscheidet man einseitige, zweiseitige, herkömmliche Multilayer- und HDI-Leiterplatten. Im Kern ist eine HDI-Leiterplatte eine Multilayer-Leiterplatte mit zusätzlichen Microvia-Verbindungen (Sacklöchern und vergrabenen Durchkontaktierungen) für höhere Dichte – HDI ist also eher eine Aufbautechnik für einen Multilayer-Lagenaufbau als eine völlig eigenständige Leiterplattenart.

Ingenieurperspektive

Unsere Ingenieurperspektive

Diese Schwellenwerte – 0,5 mm BGA-Rastermaß, Leiterbahnbreiten unter 100 µm und die Entscheidung zwischen einem Aufbau mit Verbindungen zwischen beliebigen Lagen und einem Hybridaufbau – ergeben sich daraus, wie wir eingehende HDI- und Multilayer-Projekte in der DFM-Analyse beurteilen, und stammen nicht aus einem Datenblatt. Die von uns genannten Werte für Microvias und Leiterbahnbreiten entsprechen branchenüblichen Bereichen. Richten Sie Ihr Design nach den veröffentlichten Fertigungsmöglichkeiten Ihres Leiterplattenherstellers aus, denn diese setzen die tatsächliche Grenze. Wir sprechen offen über den Hybridaufbau und seine Vorteile, weil unsere Kunden regelmäßig feststellen, dass er ihnen bei ihrem ersten HDI-Projekt Geld spart – auch wenn der Auftrag dadurch für uns kleiner ausfällt.

DFM-Perspektive des PCBark-Entwicklungsteams zu Grenzwerten beim Design von HDI- und Multilayer-Leiterplatten
DFM-Analyse

Sie sind unsicher, welchen Aufbau Ihr Design benötigt?

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