Podczas największej wystawy branżowej w Azji – targów Nepcon 2017 w Tokio w dniach 18-20 stycznia – firma AT&S (Austria Technologie & Systemtechnik AG) zaprezentuje najnowsze technologie opracowane w odpowiedzi na bieżące wyzwania w obszarze telekomunikacji, elektroniki samochodowej, urządzeń ubieralnych i medycznych. Obecne technologie napotykają liczne trudności, takie jak dalsza miniaturyzacja, zwiększenie przepustowości danych i/lub częstotliwości pracy. Również układy mocy pracujące z prądem o wyższym natężeniu stwarzają rosnące problemy w związku z nagrzewaniem. Osobnym zagadnieniem jest też optymalizacja procesu produkcji. Mając na uwadze te problemy, AT&S zaprezentuje rozwiązania pozwalające na realizację bardzo małych podłoży układów i modułów, a także zaawansowane systemy zarządzania ciepłem, technologię Embedded Component Packaging (ECP) oraz płytki drukowane (PCB) na wysokie częstotliwości (w tym radar samochodowy), jak również elastyczne płytki PCB dla urządzeń medycznych.

Część technologii „Advanced Packaging” stanowią specjalne rozwiązania dotyczące procesu produkcji oraz wytwarzania obudów układów i komponentów opracowane przez AT&S. Należą do nich pasywne elementy typu ECP umieszczane w systemach SiB (system-in-board) oraz SiP (system-in-package). Firma obecnie dostarcza już elementy ECP w ilościach hurtowych i zrealizowała wiele produktów – od płyt podzespołów komputerowych do czujników medycznych i mikrofonów MEMS.

W wielu zastosowaniach potrzebna jest jeszcze większa gęstość mocy, niż dostępna obecnie. Aby ją uzyskać, należy zoptymalizować odprowadzanie ciepła. W tym celu AT&S oferuje technologię produkcji systemów wbudowanych z galwanicznymi połączeniami miedzianymi oraz srebrnymi spiekami. Pozwala ona na tworzenie wydajnych układów o dużej mocy, które zachowują minimalną rezystancję termiczną i elektryczną. Wydajność tej technologii zostanie zademonstrowana przy mocy 50 oraz 500 W (rowery elektryczne) przy użyciu zintegrowanych tranzystorów MOSFET, elementów pasywnych i układów logicznych. Szczegółowe testy potwierdziły uzyskane wysokie parametry termiczne i odporność na wstrząsy, jak również korzystne parametry podczas przełączania.

Nieodpowiednia kontrola temperatury bywa częstą przyczyną awarii systemów elektronicznych używających nowoczesnych układów mocy, takich jak MOSFET, IGBT lub tyrystory GTO o wysokich częstotliwościach przełączania w kompaktowych modułach. Podstawowym problemem jest rozpraszanie ciepła krytycznych komponentów. Jednym z rozwiązań jest integracja ciepłowodów na płytce PCB. Wówczas ciepło jest lepiej rozprowadzane na całej powierzchni płytki. Inną, innowacyjną techniką jest dodanie warstw grafitowych, które wykazują lepszą przewodność cieplną, niż miedź – od 2 do 5 razy.

Coraz większe przepustowości i praca na wysokich częstotliwościach stanowią wyzwanie dla technologii płytek PCB. Rozwój technologii w tym obszarze napędza nie tylko przemysł komunikacyjny dążący do realizacji systemów 5G, ale również przemysł motoryzacyjny, który prowadzi prace nad zautomatyzowanymi lub autonomicznymi pojazdami i zaawansowanymi systemami wspomagania kierowcy. Te ostatnie wymagają wielu czujników, w szczególności radaru pracującego w paśmie 24…77 GHz, a także wydajnych układów przetwarzania. Firma AT&S obecnie pracuje nad materiałami zdolnymi obsłużyć pasmo 35-90 GHz, które cechują niezwykle niskie stałe dielektryczne i stratności. Inne obiecujące możliwości optymalizacji szybkości transmisji obejmują wykorzystanie miedzianych folii o wysokiej gładkości oraz poprawienie procesu produkcji w celu zmniejszenia wahań grubości warstwy miedzi. Efektywne połączenie układów logicznych i układu wysokich częstotliwości pozwoliły na realizację koncepcji „X-in-Board” – na przykład połączenia płytki FCB FR4 z płytką PCB wysokiej częstotliwości. Projekty zaimplementowane przez AT&S to zarówno systemy komunikacji bezprzewodowej na pasmo 60 GHz, jak i radary samochodowe na pasmo 77 GHz.

Firma AT&S zdobyła również certyfikaty dla urządzeń medycznych zgodne z normą EN ISO 13485. Obejmują one szereg zastosowań, w tym przyrządy diagnostyczne (wykorzystujące rezonans magnetyczny, rentgen, ultradźwięki), ale też defibrylatory, rozruszniki serca czy aparaty słuchowe, jak również mierniki glukozy czy ECG. Inne zastosowania obejmują narzędzia chirurgiczne, biochipy i urządzenia identyfikacji RFID, w których przydają się elastyczne i półelastyczne płytki PCB.