Fallstudie: 10-Lagen-Hybridplatine FR4 + Rogers RO3003 für 77-GHz-Radar

INE Technologies ist ein deutscher Halbleiterhersteller, im DAX notiert und einer der weltweit führenden Produzenten von Automobil- und Leistungshalbleitern. Automotive ist das Kerngeschäft mit etwa der Hälfte des Umsatzes, Power- und Sensorsysteme liegen bei rund 29 %, grüne industrielle Leistungselektronik bei 11 % und Connected Secure Systems bei 10 %. Seit Mai 2025 wird das Unternehmen in drei Divisionen zusammengeführt — Automotive, Power Systems und Edge — und hat das Automotive-Ethernet-Geschäft von Marvell sowie das nicht-optische Analog-/Mixed-Signal-Sensorgeschäft von ams OSRAM übernommen, mit dem Ziel, softwaredefinierte Fahrzeuge auf Systemebene zu beliefern.

Das Portfolio reicht von AURIX™-Automobil-MCUs über SiC/IGBT-Leistungsmodule und RASIC™-mmWave-Radarchips bis zu Automobilsensoren, Ethernet- und Security-ICs; beliefert werden globale Tier-1 wie Bosch, Continental und ZTE sowie hinter ihnen die OEMs. Die 77/79-GHz-Radarchips sind Flaggschiff-Bauteile und kommen in automatischer Notbremsung, adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Totwinkelüberwachung und der Vitalzeichenerkennung im Innenraum zum Einsatz — sicherheitskritische Funktionen, die die Anforderungen an die Lieferkette außergewöhnlich streng machen.

Das Programm

Anfang 2026 ging ein Automobilradar-Projekt in die Prototypenvalidierung. Die Vorgabe war eine Platine, die keinen Raum für Versuch und Irrtum lässt:

• 10 Lagen, und kein konventioneller Stack-up — FR4 Tg180 hybrid laminiert mit Rogers RO3003
• ENIG als Oberflächenfinish
• BGA, QFN und 77-GHz-Antennenleitungen auf derselben Platine
• Musterlieferzeit zwei Wochen, Serie in drei bis vier Wochen
• Automobil-Mikrowellenradar, ein Sicherheitsteil, bei dem Nacharbeit nie einen Defekt verdecken darf

Die Lieferantenfreigabe setzte die Untergrenze: IATF 16949 als Eintrittskarte, APQP/PPAP als Standardpraxis, IPC-A-600/610 Klasse 3 als Abnahmebasis und vollständige Rückverfolgbarkeit mit einer Zero-Defect-Kultur als eigentliche Prüfung.

Wo die Schwierigkeit liegt

RO3003 ist ein keramikgefülltes Hochfrequenzlaminat auf PTFE-Basis mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 3,0 und sehr geringen Verlusten, weshalb es für 77-GHz-Radar passt. Seine Wärmeausdehnung, sein Aushärteverhalten, sein Harzfluss und seine Steifigkeit unterscheiden sich aber grundlegend von FR4, zwei Materialien mit gegensätzlichem Temperament in einer zehnlagigen Platine zu verbinden.

Die Barrieren, die über die Platine entscheiden:

• CTE-Fehlanpassung — Verzug und Delamination. FR4 Tg180 dehnt sich anders aus als RO3003, die Lagen schrumpfen beim Laminieren, Reflow und in Temperaturzyklen also unterschiedlich schnell. Das Ergebnis sind Platinenverzug, Delamination zwischen den Lagen und geringere PTH-Zuverlässigkeit.
• Ein Laminierfenster für zwei Aushärteregime. FR4-Prepreg braucht höhere Temperaturen, um vollständig auszuhärten, während das RO3003/PTFE-System empfindlicher auf hohe Temperatur, Druck und Harzfluss reagiert. Unterhärtung, übermäßiger Harzfluss und ungleichmäßige Dicke sind reale Risiken.
• Auswahl der Bondingfolie. Standard-FR4-Prepreg kann Rogers-Hochfrequenzlagen nicht direkt verbinden: Es erzeugt unstetige Dk/Df-Werte und zu geringe Haftfestigkeit, was sich als Impedanzabweichung, höhere Verluste und größeres Delaminationsrisiko zeigt.
• Impedanzkontrolle über zwei Dielektrika. RO3003 liegt bei Dk ≈ 3,00 gegenüber 4,2–4,5 bei FR4, die effektive Dk ändert sich also abrupt, wo ein Signal zwischen beiden wechselt, und die Impedanz verschiebt sich in Mikrostreifen- und Streifenleitungsstrukturen.
• Bohren, Lochmetallisierung und Registerhaltigkeit. PTFE hat andere Lochwand-Rauheit, andere Entschmieranforderungen und andere Benetzbarkeit als FR4, was schlechtere Haftung, Lochrisse und CAF-Bildung wahrscheinlicher macht; die unterschiedliche Ausdehnung verschiebt zudem die Registerhaltigkeit für blinde und vergrabene Vias sowie feinrasterige BGA-Bereiche.

Was die Technik an der Linie geändert hat

• Ein symmetrischer Stack-up. Hochfrequenzkerne, FR4-Kerne und Bondingfolien sind von oben nach unten gespiegelt und die Kupferverteilung ist ausgeglichen, sodass der Verzug nach dem Laminieren gering bleibt.
• Verträgliche Bondingfolien. Statt Standard-FR4-Prepreg kommen verlustarme Bondingfolien oder von Rogers empfohlene, im Haus validierte Übergangs-Prepregs zum Einsatz, die die Haftfestigkeit zwischen den Lagen erhalten und einen Dk-Sprung an der Grenzfläche vermeiden.
• Ein angepasstes Laminierprofil. Die Aushärteanforderung von FR4 Tg180 wird gegen die Stabilität von RO3003 mit einer gestuften Heizkurve, Vakuumlaminierung und kontrollierter langsamer Abkühlung unter Druck ausgeglichen, statt mit schnellem Aufheizen und Abschrecken.
• Hochfrequenzleiterbahnen bleiben in einem Dielektrikum. RF- und Mikrowellenleiterbahnen auf RO3003 bleiben in derselben Lage; Routing, das vom Rogers-Bereich ins FR4 wechselt oder die Lage an der Grenze ändert, wird vermieden, weil es Impedanz und Verlust deutlich schwerer beherrschbar macht.
• Bohren und Oberflächenfinish getrennt behandelt. Weil RO3003 auf PTFE basiert, erhalten Lochwände eine besondere Behandlung wie eine Plasmaaktivierung vor der Metallisierung, und die Bohrstungen werden getrennt von FR4 optimiert, damit die Lochwandqualität gleichmäßig bleibt.

Ergebnisse

Muster wurden in zwei Wochen geliefert, und jeder Funktionstest bestand im ersten Durchlauf, Impedanz und Einfügedämpfung lagen nah an der Spezmitte. Die zehnlagigen Hybridplatinen zeigten keine Delamination und keinen Verzug außerhalb der Toleranz, C-SAM und Mikroschliffe entsprachen durchgehend der Spezifikation. Die erste Serie war in 3,5 Wochen bei 99,6 % Erstausbeute fertig, ohne nachgearbeitete Lose. Die Rückverfolgbarkeit lief durchgängig auf Plattenebene: Materialcharge, Laminierprofil, Anlagenparameter und Testdaten eins zu eins zugeordnet.

Kundenfeedback

Der Kunde bestätigte, dass Prototypen- und Serienaufträge für weitere Radarplattformen bei HITECH CIRCUITS bleiben, und plant, mehr Hochfrequenz-Hybridprojekte in die Zusammenarbeit zu bringen. Für einen Kunden wie INE ist Tempo die Eintrittskarte und Stabilität die Grundlage einer langfristigen Partnerschaft; dieses Programm wurde an beidem gemessen.

Was das zeigt

Eine Radarplatine prüft mehr als das Alter der Anlagen — sie prüft technisches Urteilsvermögen: die Ehrlichkeit, vor dem Angebot zu benennen, wo ein Aufbau schiefgehen wird, statt nach dem verschrotteten Los; echte Hochfrequenz-Prozesserfahrung statt FR4-Gewohnheiten auf PTFE; und Projektmanagement, das 48 Stunden nach Prozess in stündliche Meilensteine zerlegen kann statt nach Glück.

Die Basis hinter der Arbeit ist ISO 9001 / ISO 14001 / ISO 45001 / IATF 16949 / ISO 13485, Tempo entsteht also nie auf Kosten der Stabilität. Die Prozessgrenzen stehen auf der Kapazitätsseite; die Plattenfamilien haben eigene Seiten für Hochfrequenz- und RF-Leiterplatten und Mehrlagenplatinen; der Branchenkontext steht auf der Seite Automobil und Fahrzeuge. Für ein vergleichbares Programm senden Sie Gerberdaten, Stückliste und Zieldatum über die Kontaktseite.