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3 Untersuchung von Antennenmodulen in Ziegelarchitektur
Durchgehendes via
Vergrabenes via
Metalllagen
D1-6
D2-6
D1-2
D3-6
D1-3
D4-6
D1-4
D5-6
D1-5
D3-4
D3-4
D4-6
D1-3
D3-4
Substratlagen
Blind vias
Gestapelte vias
Abbildung 3.1: Beispiel einer Mehrlagenplatine mit verschiedenen via-Konfigurationen.
Um Verbindungen zwischen den Metalllagen zu erreichen, kommen Durchkontaktierungen (engl.
vias) zum Einsatz. Hierbei handelt es sich in der Regel um Bohrungen, die per Galvanisierung mit
einem leitfähigen Mantel (Kupferhülse) ausgestattet werden. Komplette Verfüllungen der Löcher
mit leitfähigen Pasten - oft auf Silberbasis - sind ebenfalls möglich, werden aber eher bei manueller
Fertigung oder bei LTCC-Prozessen (low temperature cofired ceramics) eingesetzt.
Bei vias unterscheidet man zwischen komplett durchgehenden Kontaktierungen (engl. through hole
vias), Sacklochkontaktierungen (engl. blind vias), vergrabenen Kontaktierungen (engl. buried vias)
und gestapelten Kontaktierungen (engl. stacked vias). Für eine erfolgreiche Galvanisierung der
Löcher müssen Bedingungen bezüglich Durchmesser und Länge eingehalten werden. Bei durchgehenden
vias darf die Länge etwa das Zehnfache des Durchmessers betragen, bei blind vias ist das
Verhältnis (engl. via ratio) ungefähr 1:1. Diese Werte gelten als gute Richtwerte für Standardprozesse
mit FR4 (flame retardant, Gemisch aus Epoxidharz und Glasfasergewebe) als Substrat, dem
am häufigsten eingesetzten Material bei der Leiterkartenherstellung. Für andere Materialien sind die
Verhältnisse in der Regel geringer. Mit modernen Bohrmaschinen können kleinste via-Durchmesser
von 50 µm erreicht werden.
Eine gängige Unterteilung der Auflösungen von Leitungen und Abständen auf den Metalllagen ist
in Tabelle 3.1 zusammengefasst.
Tabelle 3.1: Typische Leiterkartenstandards [145].
Minimale Strukturgrößen (Leiter und Abstände)
Standard > 200 µm
Feinleiter 199 bis 180 µm
Feinstleiter 179 bis 150 µm
Mikrofeinleiter 149 bis 90 µm
Mikrofeinstleiter 90 bis 50 µm
Die kleinstmöglichen Strukturgrößen hängen dabei sehr stark von der Metallisierungstärke und Effekten
wie Unterätzung ab. Für eine hohe Auflösung werden also sehr dünne Metalllagen benötigt.
Deshalb und aufgrund von Limitierungen der fotolithografischen und chemischen Prozesse sind
Strukturgrößen kleiner als 50 µm nur sehr schwierig zu realisieren. Von einer hohen Dichte an Verbindungen
spricht man bei Leiterbahnstrukturen von 150 µm und feiner sowie bei An- oder Durchkontaktierungen
mit einem Bohrlochdurchmesser von 200 µm oder kleiner [146].
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