HDI-Leiterplatten (High Density Interconnect) ermöglichen kompakte Designs mit hoher Funktionsdichte. Wir zeigen die 6 wichtigsten Anwendungsbereiche und erklären, warum HDI dort unverzichtbar ist.
Was macht HDI-PCBs besonders?
HDI-Leiterplatten zeichnen sich durch feinere Strukturen aus als Standard-PCBs. Die Schlüsselmerkmale:
| Merkmal | Standard-PCB | HDI-PCB |
|---|---|---|
| Leiterbahnbreite | ≥ 100 µm | 50-75 µm |
| Via-Durchmesser | ≥ 200 µm | 50-150 µm (Microvia) |
| Via-Technologie | Durchkontaktierung | Blind/Buried/Stacked Vias |
| Pad-in-Pad | Nicht möglich | Standard |
1. Smartphones und Tablets
Warum HDI unverzichtbar:
- Extreme Platzbeschränkungen bei steigender Funktionsdichte
- BGA-Packages mit 0,4mm Pitch und feiner
- Mehrere Kamera-Module, Sensoren, Antennen
- Dünne Geräte erfordern minimale PCB-Dicke
| HDI-Stufe | Typische Anwendung |
|---|---|
| 1+N+1 | Budget-Smartphones |
| 2+N+2 | Mid-Range Smartphones |
| 3+N+3 / Any Layer | Flagship-Geräte (iPhone, Galaxy S) |
2. Wearables und IoT-Geräte
Smartwatches, Fitness-Tracker und IoT-Sensoren müssen maximale Funktionalität in minimalem Bauraum unterbringen:
Typische Anforderungen:
- Formfaktor: Runde oder unregelmäßige Formen
- Dicke: Oft unter 0,8mm
- Komponenten: Miniaturisierte Chips (0201, 01005)
- Kombination: Oft Rigid-Flex mit HDI
Für Wearables werden häufig Starr-Flex-PCBs mit HDI-Technologie kombiniert, um 3D-Formfaktoren zu ermöglichen.
3. Medizintechnik
Anwendungsbeispiele:
- Implantierbare Geräte: Herzschrittmacher, Cochlea-Implantate
- Diagnostik: Endoskope, portable Ultraschall
- Monitoring: Patientenüberwachung, CGM-Sensoren
- Chirurgie: Robotergestützte OP-Systeme
Medizinische PCBs erfordern neben HDI-Technik auch strenge Qualitäts- und Dokumentationsanforderungen nach ISO 13485.
| Anforderung | HDI-Vorteil |
|---|---|
| Miniaturisierung | Kleinere Implantate möglich |
| Signalintegrität | Kürzere Signalwege, weniger Rauschen |
| Zuverlässigkeit | Weniger mechanische Verbindungen |
4. Automotive-Elektronik
Moderne Fahrzeuge enthalten Dutzende elektronische Steuergeräte (ECUs) mit steigenden Anforderungen:
HDI in Automotive:
- ADAS: Radarmodule, Kamerasysteme, LiDAR
- Infotainment: Hochauflösende Displays, Audio-DSPs
- Powertrain: Motorsteuerung, BMS für E-Fahrzeuge
- Vernetzung: Ethernet-Switches, Gateway-Module
Besondere Anforderungen:
Automotive-HDI-PCBs müssen erweiterte Temperaturbereiche (-40°C bis +150°C) und Vibrationsbelastungen überstehen. IATF 16949 Zertifizierung ist Pflicht für OEM-Zulieferer.
5. Luft- und Raumfahrt
Avionik und Raumfahrtelektronik stellen höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit bei gleichzeitigem Gewichts- und Platzbedarf:
| Anwendung | HDI-Vorteile |
|---|---|
| Satellitentechnik | Gewichtsreduktion, Strahlungstoleranz |
| Flugsteuerung | Redundante Systeme auf kleinem Raum |
| Radar/Kommunikation | HF-Performance, Impedanzkontrolle |
Aerospace-Anwendungen nutzen oft HDI-PCBs in Kombination mit Hochfrequenz-Materialien wie Rogers oder PTFE.
6. High-Performance Computing
HPC-Anwendungen:
- Server-Mainboards: Multi-Socket CPU, DDR5-Speicher
- GPU-Karten: HBM-Speicher, hohe Leistungsdichte
- Netzwerk: 400G+ Switches, optische Transceiver
- KI-Beschleuniger: TPUs, NPUs mit Package-on-Package
| Herausforderung | HDI-Lösung |
|---|---|
| High-Speed Signale (>25 Gbps) | Kontrollierte Impedanz, kurze Stubs |
| Hohe Pin-Dichte (BGA >2000 Pins) | Via-in-Pad, Microvias |
| Power Integrity | Dedizierte Power-Planes, Decoupling |
“HDI ist nicht nur eine Frage der Miniaturisierung – es geht um Signalintegrität, thermisches Management und Zuverlässigkeit. Die richtige HDI-Stufe hängt von der Anwendung ab, nicht vom Budget.”
Hommer Zhao
Geschäftsführer, PCB-Leiterplatte
HDI-Stufen im Überblick
| Stufe | Aufbau | Typische Anwendung | Relative Kosten |
|---|---|---|---|
| HDI 1+N+1 | 1 Microvia-Layer pro Seite | Consumer, IoT | 1,2-1,5x |
| HDI 2+N+2 | 2 Microvia-Layer pro Seite | Smartphones, Automotive | 1,8-2,5x |
| HDI 3+N+3 | 3 Microvia-Layer pro Seite | High-End Mobile | 3-4x |
| Any Layer HDI | Volle Konnektivität alle Layer | Aerospace, HPC | 5-10x |
Fazit
HDI-Technologie ist der Schlüssel zur Miniaturisierung und Performance-Steigerung in modernen Elektronikprodukten. Die Wahl der richtigen HDI-Stufe hängt von:
- • Bauteil-Anforderungen (BGA-Pitch, Pin-Anzahl)
- • Platzverhältnissen im Endprodukt
- • Signalintegritäts-Anforderungen
- • Budget und Stückzahlen
Für Ihre PCB-Projekte mit HDI-Anforderungen bieten wir umfassende Beratung von der Designprüfung bis zur Serienproduktion.
