Fertigung und Montage von Leiterplatten für Mobilgeräte

Smartphone-Leiterplatten zählen zu den anspruchsvollsten Leiterplatten in Serienfertigung – 10 bis 12 Kupferschichten, komprimiert auf weniger als 1 mm Dicke, übertragen gleichzeitig Signale von Gleichstromschienen bis hin zu 40-GHz-5G-Antennen. Ihre zuverlässige Herstellung erfordert andere Anlagen, Prozesssteuerung und technische Unterstützung als die Standard-Leiterplattenproduktion.

Highleap Electronics ist spezialisiert auf die Fertigung und Bestückung von Leiterplatten für Mobilgeräte für OEM- und ODM-Kunden und deckt dabei alle Prozesse ab – von frühen Entwicklungsmustern bis hin zu Großserien. Unsere Fertigungskompetenz für Leiterplatten deckt alle Anforderungen aktueller Smartphone-Plattformen ab.

Was unterscheidet eine mobile Leiterplatte von Standard-Leiterplatten?

Eine mobile Leiterplatte – auch Smartphone-Leiterplatte, Handy-Schaltkreis oder Handy-Motherboard genannt – ist nicht einfach eine verkleinerte Version einer Leiterplatte für Industrie- oder Unterhaltungselektronik. Die Kombination der Anforderungen, die sie gleichzeitig erfüllen muss, ist in der Elektronikfertigung einzigartig.

Die Lagenanzahl liegt bei 10–12, im Vergleich zu den üblichen 2–6 Lagen handelsüblicher Leiterplatten. Die Gesamtdicke der Leiterplatte darf 1.0 mm nicht überschreiten. Die minimale Leiterbahnbreite beträgt 50 µm (2 mil) gegenüber 100–150 µm bei Standardplatinen. Die Via-Technologie wechselt von mechanischen Durchkontaktierungen zu HDI-Laser-Mikro-Vias mit einem Bohrdurchmesser von 0.1 mm. Die Signalfrequenzen erreichen bis zu 40 GHz für 5G mmWave – im Vergleich zu typischerweise unter 1 GHz bei Standardplatinen.

Diese Einschränkungen verstärken sich gegenseitig. 1,000 bis 1,500 Komponenten auf einer Platine unterzubringen, die kleiner als eine Kreditkarte ist, und dabei gleichzeitig die 5G-HF-Isolation, die Wärmeableitung für ein 10-W-SoC und das LPDDR5X-Speicherrouting mit 8,533 Mbit/s zu gewährleisten, erfordert Fertigungs- und Montageprozesse, die die meisten Leiterplattenhersteller schlichtweg nicht unterstützen können.

HDI-Technologie: Warum Smartphones sie benötigen

Die HDI-Leiterplattentechnologie (High Density Interconnect) ist im modernen Smartphone-Design unverzichtbar – sie ist das einzige Fertigungsverfahren, das die aktuellen SoC-Gehäusedichten unterstützt. Ein Flaggschiff-Anwendungsprozessor in einem BGA-Gehäuse mit 0.4 mm Rastermaß lässt sich nicht mit herkömmlicher Durchkontaktierungstechnologie realisieren; der Platz auf den inneren Lagen reicht nicht aus, um die Signalleiterbahnen aufzufächern.

HDI löst dieses Problem, indem große mechanische Durchkontaktierungen durch lasergebohrte Mikro-Durchkontaktierungen (0.1 mm Durchmesser) ersetzt werden, die nur die benötigten Lagen verbinden und so Platz für die Leiterbahnführung in den inneren Lagen schaffen. Gestapelte Mikro-Durchkontaktierungsstrukturen – bei denen mehrere Blind-Durchkontaktierungen durch aufeinanderfolgende Laminierungszyklen vertikal aufgebaut werden – ermöglichen die für moderne mobile SoC-Gehäuse erforderliche Leiterbahndichte.

Die Aufbaukonfiguration wird durch den SoC-Gehäuseabstand und die Anzahl der Schnittstellen bestimmt: 1+N+1 (6–8 Lagen) für Mittelklasse-Smartphones; 2+N+2 (8–10 Lagen) für Flaggschiff-SoCs; ELIC 3+N+3 (10–12 Lagen) für 5G-mmWave-Flaggschiffe. Fertigungsspezifikationen und Querschnittsqualifizierungsverfahren finden Sie auf der HDI-Leiterplattenfertigungsseite von Highleap Electronics.

Worauf Sie bei einem Hersteller von Leiterplatten für Mobilgeräte achten sollten

Nicht jeder Leiterplattenhersteller, der HDI-Fähigkeiten angibt, kann tatsächlich Leiterplatten in Mobilqualität mit Ausbeuteraten produzieren, die eine Massenproduktion wirtschaftlich machen. Bei der Auswahl eines Lieferanten von mobilen Leiterplatten unterscheiden vier Kriterien kompetente Hersteller von solchen, die lediglich Nachbearbeitungen generieren:

• Laserbohren mit einer Mindesttiefe von 0.1 mm — Der Durchmesser der Mikro-Vias begrenzt direkt die BGA-Routingdichte; Fabriken, die auf 0.15 mm Bohrungen beschränkt sind, können aktuelle Flaggschiff-SoC-Gehäuse nicht unterstützen.
• Impedanzregelung mit TDR-Verifizierung — Die alleinige Simulationsimpedanz ist für 5G-HF- und LPDDR5X-Speicherschnittstellen unzureichend; gemessene Coupondaten müssen mit jeder Produktionscharge geliefert werden.
• 100% AXI auf BGA-Gehäusen — Die automatisierte Röntgenprüfung jeder einzelnen Verbindung ist die einzige Möglichkeit, Fehlstellenanteile zu erkennen, bevor die Platinen dem Funktionstest unterzogen werden; Stichproben sind für die mobile Produktion nicht ausreichend.
• Fertigung und Montage unter einem Dach — Lieferketten mit mehreren Lieferanten führen zu Diskrepanzen im Reflow-Profil und Verantwortlichkeitslücken, wenn Ertragsprobleme auftreten

Highleap Electronics: Fertigung und Montage von Leiterplatten für Mobilgeräte

Highleap Electronics fertigt mobile Leiterplatten für Smartphone-OEMs und ODMs auf Basis der Plattformen Qualcomm Snapdragon, MediaTek Dimensity und Samsung Exynos.

Für 5G-Sub-6-GHz- und mmWave-Designs verwenden wir ein spezielles verlustarmes Laminat (LCP) auf den HF-Schichten – dieselben verlustarmen Materialspezifikationen, die auch in unserer Hochfrequenz-Leiterplattenfertigung zum Einsatz kommen . Darüber hinaus fertigen wir starr-flexible Leiterplatten für Kameramodule und faltbare Scharnierverbindungen sowie Leiterplatten für kabelloses Laden in Qi-Baugruppen. Damit decken wir den gesamten Leiterplattenbedarf moderner Smartphones aus einer Hand ab.

Vom Prototypen zur Serienproduktion mobiler Leiterplatten: So funktioniert der Prozess

Die meisten Leiterplattenprojekte für Mobilgeräte beginnen mit der Prüfung der Gerber-Dateien. Ein Gerber-Satz, eine grobe Spezifikation des Lagenaufbaus und die erwarteten Stückzahlen genügen, um innerhalb von 24–48 Stunden einen DFM-Bericht und ein erstes Angebot zu erhalten. Die Fertigung von Engineering-Mustern dauert in der Regel 7–14 Tage für unbestückte Leiterplatten, zuzüglich 3–5 Tage für bestückte Prototypen. Anschließend erfolgt die Designqualifizierung – Röntgenquerschnittsanalyse, Impedanzvalidierung, Temperaturwechseltests –, bevor die Serienproduktion die Prozessparameter festlegt. Einen vollständigen Überblick über den Fertigungsprozess von Leiterplatten in unserem Werk finden Sie auf unserer Seite zum Leiterplattenfertigungsprozess.

Wir unterstützen sowohl schlüsselfertige Lösungen (wir beschaffen die Komponenten) als auch die Montage mit Konsignationsmaterial. Kunden, die von einem anderen Lieferanten wechseln, bieten wir eine kostenlose DFM-Prüfung bestehender Konstruktionen an – dadurch wird häufig die eigentliche Ursache für Ausbeuteprobleme aufgedeckt, die zuvor der Konstruktion zugeschrieben wurden.

Häufig gestellte Fragen zur Leiterplattenfertigung für Mobilgeräte

Wie viele Lagen hat eine typische Smartphone-Leiterplatte?

Die meisten modernen Flaggschiff-Smartphones verwenden Leiterplatten mit 10–12 Lagen. Mittelklasse-Geräte kommen typischerweise mit 6–8 Lagen aus. Die Lagenanzahl hängt von der SoC-Plattform ab: Designs der Qualcomm Snapdragon 8-Serie und der MediaTek Dimensity 9000-Serie benötigen in der Regel mehr als 10 Lagen, um alle Hochgeschwindigkeitsschnittstellen ohne Beeinträchtigung der Signalintegrität zu realisieren.

Wie hoch ist die Mindestbestellmenge für die Fertigung von Leiterplatten für Mobilgeräte?

Highleap Electronics bietet keine Mindestbestellmenge für Prototypen an. Üblicherweise werden zunächst 5–20 Prototypen gefertigt. Die Preise für die Serienproduktion gelten ab ca. 500 Stück, eine optimierte Massenproduktion ist ab 5,000 Stück möglich.

Welche Dateien muss ich für ein Angebot für mobile Leiterplatten einreichen?

Für den Anfang genügen Gerber-Dateien (RS-274X-Format) und eine Stapelspezifikation. Für Montageangebote ist eine Stückliste erforderlich. Wir können mit ODB++-Dateien arbeiten, und unser Entwicklungsteam wird fehlende Informationen während der DFM-Prüfung anfordern – Sie benötigen kein vollständiges Paket, um das Gespräch zu beginnen.

Können Sie mobile Leiterplatten herstellen, die 5G mmWave unterstützen?

Ja. 5G-mmWave-Designs erfordern verlustarme dielektrische Materialien (ein spezielles verlustarmes Laminat oder LCP) auf den HF-Schichten mit kontrollierten Impedanzleiterbahnen, die mittels TDR-Messung verifiziert werden. Wir fertigen Hybrid-Lagenaufbauten, die diese Materialien mit Standard-FR4 auf den inneren Schichten kombinieren, und validieren die Impedanz des HF-Bereichs anhand von Prüfmustern, die mit jeder Produktionscharge geliefert werden.

Welche Zertifizierungen besitzt Highleap Electronics für die Produktion von Leiterplatten für Mobilgeräte?

Highleap Electronics ist nach ISO 9001:2015 zertifiziert und fertigt gemäß IPC-A-610 Klasse 2. Prüfkriterien nach IPC Klasse 3 sind auf Anfrage für Projekte mit erhöhten Zuverlässigkeitsanforderungen verfügbar. Alle Produktionschargen werden mit vollständiger Rückverfolgbarkeitsdokumentation ausgeliefert, einschließlich Materialchargendaten, Prüfberichten und Impedanzmessdaten.