Dienstleistungen im Bereich der Hochfrequenz-Leiterplattenfertigung

1. Von uns gefertigte Hochfrequenz-Leiterplattentypen

Hochfrequenz-Leiterplatten sind keine einheitliche Produktkategorie, sondern bezeichnen alle Leiterplatten, bei denen dielektrische Eigenschaften, Leiterverluste und Signalintegrität oberhalb von 1 GHz primäre Designvorgaben darstellen. Highleap Electronics fertigt alle folgenden Typen:

2. Hochfrequenz-Leiterplattenmaterialien

Die Materialauswahl ist die erste und wichtigste Fertigungsentscheidung. Die Dielektrizitätskonstante (Dk), der Verlustfaktor (Df) und die Art der Kupferfolie bestimmen gemeinsam die erreichbare Einfügungsdämpfung und Impedanztoleranz Ihrer Leiterplatte. Highleap Electronics verfügt über qualifizierte Prozesse für alle gängigen Hochfrequenz-Laminatfamilien.

3. Überblick über den Fertigungsprozess

Eine Fabrik, die Hochfrequenzplatinen über eine Standard-FR4-Linie fertigt, kann keine konsistenten HF-Ergebnisse erzielen. Highleap Electronics unterhält daher für jede Phase dedizierte Prozessstationen, die den spezifischen HF-Anforderungen gerecht werden.

1. 1Bildgebung und Ätzen der Innenschicht — HF-kompensierte Skalierung der Grafik gemäß dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials; ±0.015 mm Ätzgenauigkeit über die gesamte Fläche
2. 2AOI auf allen inneren Schichten — automatisierte optische Inspektion vor der Laminierung zur Beseitigung verdeckter Defekte
3. 3Hybrid-Stackup-Layup — Materialspezifische Prepreg-Auswahl (RO4450F, FR4 1080/2116 oder thermoplastische Haftfolien je nach Dk-Anforderungen)
4. 4Kontrollierter Laminierpresszyklus — Temperatur-, Druck- und Verweilprofile, optimiert für jede Materialkombination; nicht mit FR4-Programmen geteilt
5. 5CNC-Bohren — Tiefengesteuertes Bohren für Rückbohrprogramme; Bohrparameter werden an die Härte des Untergrunds angepasst
6. 6Plasma-Entschmieren (PTFE-Platinen) — CF₄/O₂-Vakuumplasma zur Entfernung von PTFE-Schmierstoffen; anschließende Aktivierung mit Natriumnaphthenat zur Verbesserung der Beschichtungshaftung
7. 7Chemisch abgeschiedenes Kupfer + galvanische Abscheidung — Überprüfung der Kupferdicke durch Querschnittsprüfung gemäß IPC Klasse 2 oder Klasse 3
8. 8Präzisionsätzung der äußeren Schicht — proaktive Ätzkompensation; trapezförmiger Ätzfaktor, gemessen pro Kupfergewicht und angewendet auf das Kunstwerk
9. 9Selektive Lötmaske — LPI-Maske nur auf die Bauteilbereiche aufgebracht; HF-Übertragungsleitungen bleiben unbedeckt, um dielektrische Belastung zu vermeiden.
10. 10Oberflächenbehandlung — Immersionssilber, ENIG, HASL oder OSP je nach Anwendungsanforderungen
11. 11Elektrische Prüfung + TDR-Impedanzprüfung — 100 % Flying-Probe-Messung + TDR an jedem HF-Panel; VNA-S-Parameter-Prüfung verfügbar
12. 12Endkontrolle, Querschnitt und Versand — Mikroschnittuntersuchungen an Erstmustern und regelmäßige Produktionsprobenahmen; Daten werden aufbewahrt und sind auf Anfrage erhältlich

4. Hybrid-Laminierung und -Aufbau

Hybrid-Lagenaufbauten – die Außenschichten aus Rogers oder Taconic mit FR4-Kernen kombinieren – sind die kostengünstigste Architektur für Leiterplatten, die HF-Leistung auf den Signalebenen benötigen, während auf den Leistungs- und Digitalebenen Standardmaterialien zulässig sind. Die größte Herausforderung in der Fertigung liegt in der Wärme: RO4350B laminiert bei ca. 190 °C, während Standard-FR4-Prepreg bei 170–185 °C fließt. Das Bonding-Prepreg muss innerhalb eines einzigen kontrollierten Presszyklus eine vollständige Haftung auf beiden Oberflächen erreichen. Bei der Integration von RO4450F-Prepreg sollten Harzfluss, Kupferbilanz und der Abstand des gepressten Dielektrikums bei der Freigabe des Lagenaufbaus berücksichtigt werden.

Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von PTFE/Keramik-Laminaten und FR4 werden durch anisotrope Skalierung der Druckvorlage im CAM-Verfahren kompensiert – die schichtspezifischen X/Y-Ausdehnungskorrekturen werden pro Material vor der Bildgebung berechnet. Highleap verwendet validierte CTE-Kompensationskoeffizienten, die aus internen Druckdaten abgeleitet wurden, und keine generischen Schätzwerte.

5. Ätzkontrolle und Kupferrauheit

Genauigkeit von Ätzprofil und Impedanz

Das subtraktive Ätzen erzeugt einen trapezförmigen Leiterbahnquerschnitt – breiter an der Basis, schmaler an der Spitze. Bei Hochfrequenzplatinen verschiebt dieses Profil die effektive Impedanz gegenüber dem Sollwert. Highleap misst den Ätzfaktor für jede Kupferstärke und Laminatkombination, kompensiert proaktiv die Layoutabweichungen und gewährleistet eine Leiterbahnbreitengleichmäßigkeit von ±0.015 mm über die gesamte Platine.

Kupferrauheit und Leiterverluste

Bei Frequenzen über 5 GHz konzentriert der Skin-Effekt den Strom in den äußeren Mikrometern des Leiters. Übersteigt die Oberflächenrauheit (Rz) des Kupfers die Eindringtiefe bei der Betriebsfrequenz, muss der Strom dem mikroskopischen Gelände der Kupferoberfläche folgen – was die effektive Weglänge, den Widerstand und die Einfügungsdämpfung erhöht. Die Wahl der Kupferfolie ist daher eine primäre Entscheidung hinsichtlich der Dämpfung.

6. Durch Bearbeitung und Rückbohrung

PTFE-Plasma-Entschmierung und -Aktivierung

PTFE-Laminate schmelzen beim CNC-Bohren anstatt zu brechen, wodurch sich eine Fluorpolymer-Schmierschicht an der Bohrlochwand ablagert, die sich mit alkalischem Permanganat nicht entfernen lässt. Highleap verwendet spezielle CF₄/O₂-Vakuumplasmakammern, um die Fluoratome zu entfernen und die Schmierschicht zu beseitigen. Anschließend erfolgt ein Ätzaktivierungsschritt mit Natriumnaphthenat, um die chemisch inerte PTFE-Oberfläche für die stromlose Kupferabscheidung benetzbar zu machen. Die Prozessparameter werden durch kontinuierliche zerstörende Querschnittsprüfung validiert. Standardmäßige chemische Entschmierungsanlagen werden für PTFE-Leiterplatten nicht verwendet.

Rückbohren zur Beseitigung von Durchkontaktierungsstutzen

Durchkontaktierungen auf mehrlagigen HF-Leiterplatten erzeugen ungenutzte Verbindungsstücke – sogenannte Stubs –, die Resonanzen hervorrufen und im Frequenzband Rückflussdämpfungseinbrüche verursachen. Ein 1.0 mm langer Stub resoniert bei etwa 37 GHz. Highleap entfernt diese Stubs durch kontrolliertes Rückbohren mit einer Tiefentoleranz von ±0.1 mm. Die verbleibende Stublänge wird berechnet und dem HF-Designer für HFSS/CST-Modellaktualisierungen zur Verfügung gestellt.

7. Lötstopplack und Oberflächenfinish

Selektive Lötmaske

Standardmäßige LPI-Lötstoppmaske weist einen Dk-Wert von 3.3–4.0 und einen Df-Wert von 0.02–0.03 auf. Wird sie direkt über einer HF-Leitung aufgebracht, senkt sie die Impedanz und erhöht die Einfügungsdämpfung – mitunter so stark, dass die Dämpfungsvorgaben auf Leiterplattenebene nicht eingehalten werden können. Die korrekte Vorgehensweise ist die selektive Applikation der Lötstoppmaske: Sie bedeckt lediglich die Lötpads der Bauteile, Durchkontaktierungsringe und nicht-HF-Oberflächen. HF-Leitungen, Antennenzuleitungen und Masseflächen bleiben unbedeckt. Highleap gewährleistet eine Maskenregistrierung von ±0.05 mm für selektive HF-Freistellungsgeometrien.

Oberflächenveredelungsoptionen für HF-Platinen

8. Qualitätsprüfung und -verifizierung

TDR-Impedanz-Coupon-Prüfung – 100 % Standard

Jedes Produktionspanel enthält Impedanztest-Coupons, die die exakten Leiterbahngeometrien der Platine widerspiegeln – Single-Ended, Differenzial, koplanarer Wellenleiter gemäß Spezifikation. Alle Coupons werden mittels Zeitbereichsreflektometrie (TDR) vermessen. Highleap liefert mit jeder Sendung den vollständigen TDR-Datenbericht, kein binäres Gut-/Schlecht-Zertifikat.

VNA-Einfügungsdämpfungsmessung

Für Anwendungen, bei denen die Einfügungsdämpfung die maßgebliche Spezifikation darstellt – wie 5G mmWave, Satelliten-Ka-Band oder 77-GHz-Radar – ist TDR allein nicht ausreichend. Highleap bietet daher die Messung der S-Parameter (S21, S11) mittels Vektornetzwerkanalysator (VNA) bis zur Betriebsfrequenz direkt an den Serienpanels an. Die VNA-Daten werden auf Anfrage in die Lieferdokumentation aufgenommen.

Querschnitts- und Mikroschnittanalyse

Die zerstörende Querschnittsanalyse dient der Überprüfung der trapezförmigen Ätzwinkel, der Dicke der Kupferbeschichtung, der Integrität der Rogers-Prepreg-Verbindung und der Wirksamkeit der PTFE-Plasmaaktivierung. Die Querschnitte werden an Erstmustern und in festgelegten Produktionsintervallen durchgeführt.

9. Spezifikationen nach Anwendung

Gerber-Dateien für HF-Leiterplattenangebot einreichen →

10. Highleap Electronics – Fertigungsdienstleistungen für Hochfrequenz-Leiterplatten

Highleap Electronics ist ein Full-Service -Partner für die Fertigung und Bestückung von Hochfrequenz-Leiterplatten . Unsere Prozessinfrastruktur deckt alle oben genannten Materialfamilien und Anwendungsarten ab, wobei spezielle Anlagen und Prozesskontrollen für HF- und Mikrowellenplatinen eingesetzt werden.

• Materialqualifikation: Rogers RO4000/RO3000 Serie, RT/duroid 5880, Taconic TLX/TLY/RF-35, Megtron 6/7, Isola I-Tera MT40/Astra MT77, Nelco N4000-13EP und Hybrid-FR4-Kombinationen – alle mit validierten Druckprofilen.
• Hybridlaminierung: Die thermodynamischen Pressprofile wurden für die Schichtsysteme RO4350B/FR4, RO4003C/FR4, RO3003/FR4 und Duroid 5880 validiert. Als Haftschichtoptionen stehen RO4450F, FR4-Prepreg und thermoplastische Haftfolien zur Verfügung.
• Kupferfolien-Technik: Standardmäßige ED-, RTF-, VLP- und HVLP-Kupferlagen pro Lage spezifiziert. HF-Signallagen angepasst an das Dämpfungsbudget der Betriebsfrequenz.
• PTFE-Plasma-Bearbeitung: Spezielle CF₄/O₂-Vakuumplasma-Entschmieranlagen, validiert durch kontinuierliche Querschnittsinspektion. Nicht vermischt mit Standard-FR4-Entschmieranlagen.
• Präzisions-Ätzkontrolle: Gleichmäßigkeit der Leiterbahnbreite über die gesamte Fläche von ±0.015 mm; proaktive Ätzkompensationssoftware wird pro Kupfergewicht und Laminatkombination angewendet.
• Rückbohren: Toleranz der Stubtiefe von ±0.1 mm; Dokumentation des Reststubs für Aktualisierungen des HF-Simulationsmodells wird bereitgestellt.
• Selektive Lötstoppmaske: HF-selektive LPI-Anwendung mit ±0.05 mm Registrierung; Übertragungsleitungen und Antennenstrukturen bleiben standardmäßig unbeschichtet.
• Optionen für die Oberflächenbeschaffenheit: Immersion Silver, ENIG, ENEPIG, OSP — je nach Anwendung und Reflow-Anforderung spezifiziert.
• 100% TDR-Prüfung: Impedanzmessung mit TDR-Coupon an jedem HF-Panel. Physikalische Datenberichte sind in allen Lieferungen enthalten.
• VNA-S-Parameter-Test: Verfügbar für verlustkritische Anwendungen; S21/S11-Daten bis zur Betriebsfrequenz.
• IPC Klasse 2 / Klasse 3: Vollständige Klasse-3-Fähigkeiten für Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrt- sowie medizinische Anwendungen, einschließlich vollständiger Materialrückverfolgbarkeit und Mikroschnittdatenpakete.
• Integrierte SMT-Baugruppe: Nahtloser Übergang vor Ort schlüsselfertige Montage mit HF-spezifischen Reflow-Profilen, wodurch ein thermischer Schock für empfindliche HF-Laminate verhindert wird.

Häufig gestellte Fragen