Oberhalb von etwa 1 GHz verhält sich ein Laminat nicht mehr wie ein passiver Träger. Der dielektrische Verlust kommt als Dämpfung an, die Dielektrizitätszahl legt die Geschwindigkeit des Signals und die Länge fest, die ein Stub laufen darf, und Feuchtigkeit aus der Luft verschiebt beides. Eine Hochfrequenzplatine antwortet darauf mit einem Material, das nach seinem elektrischen Verhalten ausgewählt ist und nicht nach seinen mechanischen Eigenschaften, und mit einem Stack-up, das modelliert wird, bevor Kupfer geätzt wird.
Was sich über 1 GHz ändert
- Verlust — die Dämpfung wächst mit der Frequenz und mit dem Verlustfaktor des Laminats, das Material zählt also so viel wie die Geometrie der Leiterbahn.
- Dielektrizitätszahl — die Leiterbahnbreite für eine 50-Ω-Leitung hängt von der Dielektrizitätszahl und ihrer Toleranz ab, weshalb der Stack-up vor dem Routing festgelegt wird.
- Feuchtigkeit — aufgenommenes Wasser hebt die effektive Dielektrizitätszahl und den Verlust, deshalb werden schwach saugende Laminate für Geräte im Außeneinsatz verwendet.
- Kupferoberfläche — bei hoher Frequenz drängt sich der Strom in die Oberfläche des Leiters; Behandlung der Oberfläche und Kupferrauheit werden also zusammen mit dem Finish gewählt und nicht danach.
- Mechanik — PTFE-basiertes Material ist weicher als FR-4, Bohren, Lochbehandlung und Nutzenauflage werden darauf eingestellt statt mit dem Standardrezept gefahren.
Materialien und Lagerbestand
Hochfrequenzlaminate von Rogers, Arlon, Taconic und Nelco liegen auf Lager, ein Prototyp wartet also nicht auf eine Materialbestellung; FR-4 mit hohem Tg und halogenfreies Laminat decken die Fälle ab, in denen die Frequenz moderat und das Budget knapper ist. Gefertigt werden 1 bis 38 Lagen bis 580 × 1900 mm, mit 0,06 mm Leiterbahn und Abstand auf den feinen Lagen und 0,5–20 oz Kupfer, wo ein Leistungsabschnitt im selben Stack-up liegt.
Stack-up, Impedanz und Bestückung
Die Impedanz wird auf ±10 % gehalten: Dielektrische Dicke, Dielektrizitätszahl, Kupfergewicht und Leiterbahnbreite werden gemeinsam modelliert und anschließend am fertigen Nutzen geprüft. ENIG, Immersionssilber, Immersionszinn, Flash Gold, Goldfinger, HASL, bleifreies HASL und OSP stehen zur Verfügung, und gemischte Aufbauten werden genutzt, wenn ein Digitalabschnitt und ein HF-Abschnitt sich eine Platine teilen. Die Bestückung läuft im selben Werk mit vier SMT-Linien für sechs Millionen Chips pro Tag und Röntgenprüfung, ein bestücktes HF-Modul geht also als ein Teil hinaus.
Den Stack-up im HF-Bereich wählen
Eine Hochfrequenz-Anfrage bedeutet nicht, dass die ganze Platine auf dem teuren Laminat gefertigt werden muss. Das verlustarme Material muss dort liegen, wo Dämpfung, Dielektrizitätszahl oder aufgenommene Feuchtigkeit tatsächlich im Signalpfad liegen, und genau diese Lagen zu markieren ist die erste Aufgabe einer Stack-up-Prüfung.
Zwei Konstruktionen decken den Großteil der Arbeit ab. Ein durchgehend hochfrequenter Stack-up führt dasselbe Laminat durch alle Lagen und behält damit ein Pressfenster und ein Ausdehnungsverhalten über den ganzen Nutzen. Ein Hybrid-Stack-up hält die HF-Lagen auf dem verlustarmen Kern und führt die digitalen Lagen und die Stromlagen auf einem Standard-Epoxidharz-Laminat, was die elektrische Leistung dort einkauft, wo sie gebraucht wird, und den Rest auf Material lässt, das leichter zu verpressen und leichter zu beschaffen ist. Was der Hybrid kostet, sind ein zweiter Materialsatz und ein zweites Ausdehnungsverhalten, sodass Presszyklus und Registertoleranz beides aufnehmen müssen.
Innerhalb der HF-Lagen ist die Leiterbahnbreite keine freie Wahl. Die Breite, die die Zielimpedanz ergibt, folgt aus der Dielektrizitätszahl und der Dicke des Dielektrikums: ein dünnerer Kern drückt die Leitungen schmaler, ein dickerer Kern breiter, und dieselbe Breite auf einem anderen Laminat ist eine andere Impedanz. Die Kupferfolie gehört zur selben Entscheidung: gewalzte Folie hat eine glattere Oberfläche als elektrolytisch abgeschiedene, und bei hoher Frequenz ist diese Rauheit Teil des Verlusts.
Vier Fragen bewegen den Stack-up, bevor irgendjemand ihn kalkuliert:
- Die Frequenz zusammen mit der Leitungslänge — eine kurze Strecke über einer gut referenzierten Lage kann auf Standardlaminat bleiben, eine lange Strecke bei derselben Frequenz nicht; beides wird zusammen beurteilt und nicht nach der Frequenz allein.
- Eine durchgehende Referenz unter der HF-Lage — die Massefläche muss unter der Leitung ununterbrochen laufen, sodass ein Schlitz, der auf einer digitalen Lage harmlos ist, auf einer HF-Lage ein Fehler ist; lässt sich der Schlitz nicht beseitigen, ändert sich das Routing oder die Lagenzahl.
- Ob die Platine zusätzlich gefaltet oder geschoben wird — Starr-Flex-Leiterplatten tragen den HF-Abschnitt über das Scharnier, weitere Lagen auf einer starren Platine tun das nicht.
- Wie viele Presszyklen der Stack-up braucht — ein Hybrid- oder Innenlagen-Stack-up wird mehr als einmal verpresst, und woher diese Zahl kommt, steht auf der Seite Mehrlagen-Leiterplatten.
Nichts davon ändert sich von allein. Der Stack-up legt Bohrprogramm, Nutzenaufbau, Coupon-Layout und Erstmusterprüfungen fest und wird deshalb in der technischen Prüfung entschieden, bevor zwei Angebote nebeneinandergelegt werden.
Wo Hochfrequenzplatinen eingesetzt werden
Drahtlose und zellulare Infrastruktur, Satelliten- und Funkgeräte, Radar- und Antennenmodule, Leistungs- und Rauschverstärker sowie passive Netzwerke wie Splitter, Koppler, Duplexer und Filter. Radar in der Automotive-Technik und Hardware der Telekommunikation sind die Stückzahlen; wo die Temperatur und nicht die Frequenz die harte Anforderung ist, übernimmt ein Keramiksubstrat.
Eine Fallstudie aus 2026 zeigt, wie eine zehnlagige Hybridplatine aus FR4 und Rogers RO3003 für einen Automobilkunden gefertigt wurde, samt der Laminier- und Impedanzkontrollen, die das möglich machten.
Was den Preis eines HF-Aufbaus bestimmt
Zwei Angebote für eine HF-Zeichnung können weit auseinanderliegen, ohne dass ein Anbieter falsch liegt: Der Preis folgt dem, wie viel verlustarmes Laminat die Konstruktion wirklich braucht, wie oft der Stack-up verpresst wird und wie die Impedanz-Coupons auf die Stückzahl fallen — nicht der fertigen Platinenfläche.
- Das Laminat wird blattweise gekauft, nicht platinenweise. Ein verlustarmer Kern hat eine Mindestbestellfläche und seine eigene Lieferzeit, daher fährt ein Hybrid-Stack-up zwei Materialpläne gleichzeitig, und eine kleine Bestellung wird nach dem verbrauchten Blatt kalkuliert und nicht nach den Platinen, die daraus kommen.
- Der Verschnitt bleibt im Auftrag. Hochfrequenzkerne werden auf das Kupferbild dieses Auftrags genutzt, und was übrig bleibt, lässt sich nicht als Standardmaterial in einen anderen Auftrag übernehmen; die Ausbeute bestimmt also der Nutzenaufbau und nicht der Platinenumriss.
- Das Prozessfenster ist enger. Ein weicher Kern auf PTFE-Basis braucht eigene Bohrparameter, eine eigene Lochbehandlung — Plasma oder Natriumnaphthalin-Aktivierung — und ein anderes Pressprofil; die Charge wird also auf das Material eingerichtet, statt das Standardrezept zu fahren.
- Coupons und Erstmuster gehen mit der Charge mit. Die Dicke des Dielektrikums und die Dielektrizitätszahl werden an einem Coupon bestätigt, der geschnitten und gemessen wird; die Prüfung ist damit ein fester Aufwand je Charge, der bei fallender Stückzahl auf weniger Platinen entfällt.
- Ein Hybrid-Stack-up zahlt an der Presse erneut. Zwei Materialien dehnen sich unterschiedlich stark aus, Registerhaltigkeit und Ausbeute bewegen sich gemeinsam, und die Achse entscheidet der Stack-up und nicht der Lieferant.
Vergleichbar wird es über dieselbe Liste rückwärts: gleiche Laminatfamilie, gleicher Stack-up, gleiche Folienart, gleiches Oberflächenfinish, gleiches Impedanzziel, gleicher Nutzenaufbau und gleiche Stückzahl. Die Grenzen hinter jeder dieser Achsen stehen auf der Seite Leiterplatten-Kapazitäten.
Angebot erhalten
Senden Sie die Gerberdaten mit Laminat, Stack-up, Zielimpedanz samt Toleranz, Frequenzbereich und Stückzahl. Prototypen kommen in 1–3 Tagen zurück und mittlere Serien in 4–10 Tagen; die Prozessgrenzen stehen auf der Kapazitätsseite und die ausgestellten Zertifikate auf der Zertifikatsseite.
Hochfrequenzplatinen, die in die Bestückung weiterlaufen, sind auf der Seite PCB-Bestückung in China beschrieben, einschließlich Bauteilbeschaffung und Box Build.
