Interposer Substrate aus PEEK

 Schließt die Lücke zwischen Präzision, Leistung und Preis

Moderne Mikroelektronik verlangt nach immer kompakteren, leistungsstärkeren und effizienteren Systemen. Eine zentrale Funktion übernimmt dabei der Interposer, der als Adapterebene zwischen Silizium-Chip und Leiterplatte (PCB) fungiert. Er verbindet feinste Chipstrukturen mit gröberen Leiterbahnabständen und sorgt für eine verlustfreie Signalführung zwischen beiden Ebenen.

Die Wahl des Interposer-Substrats entscheidet dabei über Signalqualität, Zuverlässigkeit und Produktionskosten. Mit der wachsenden Nachfrage nach 2.5D Packaging, 3D-IC-Interposern, Chiplet-Interposern und Hochfrequenzanwendungen wie Radar oder 5G stoßen herkömmliche Materialien jedoch zunehmend an ihre Grenzen:

  • Silizium-Interposer: höchste Auflösung, aber teuer und verlustbehaftet bei hohen Frequenzen.
  • Ceramic-Interposer: kostengünstig, jedoch für manche Anwendungen zu grob und schlechte Toleranzen. 
  • Glas-Interposer: gute elektrische Eigenschaften, aber spröde und schwer zu verarbeiten.

Die Branche sucht daher nach einem Material, das Präzision, Frequenzstabilität und Wirtschaftlichkeit vereint. Die Lösung: PEEK-basierte Interposer Substrate von Ensinger. Das Hochleistungspolymer kombiniert die feine Auflösung eines Silicon Interposers mit der Flexibilität und Kosteneffizienz von organischen Interposern und erweitert so die Möglichkeiten konventioneller Technologien deutlich. 

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Material Lösungen für Interposer in der Halbleiterbranche

Die Wahl des richtigen Materials ist entscheidend dafür, wie gut, schnell und zuverlässig ein Interposer seine Funktion erfüllt. Während sich Silizium, Glas und organische Polymere als etablierte Materialien bewährt haben, eröffnet PEEK als neue Hochleistungs-Polymerklasse völlig neue Möglichkeiten in Bezug auf Performance, Prozessintegration und Nachhaltigkeit. 

Dank seiner hervorragenden elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften vereint PEEK die Vorteile bisheriger Materialien und setzt zugleich neue Maßstäbe in HF-Transparenz, chemischer Stabilität und Prozesskompatibilität – als zukunftsweisendes Substratmaterial für leistungsfähige und wirtschaftlich herstellbare Interposer der nächsten Generation.

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Warum PEEK den Unterschied macht

Struktur & Präzision

Dank seiner hervorragenden Formstabilität ermöglicht PEEK eine exakte Strukturierung auch bei sehr feinen Strukturen und großen Wafer-Formaten. Die hohe Oberflächengüte und Planarität erleichtern die Integration präziser Leiterbahnen und Durchkontaktierungen (VIAs), wodurch PEEK-Interposer eine hohe Auflösung und Fertigungsqualität bieten – vergleichbar mit Silizium, jedoch bei deutlich geringeren Kosten.

Elektrische Performance

Mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (low-k) bietet PEEK exzellente Signalübertragungseigenschaften. Hochfrequente Signale können verlustarm und mit geringer Dämpfung übertragen werden, selbst bei Frequenzen oberhalb von 25 GHz. Damit eignet sich das Material besonders für moderne Hochgeschwindigkeitsanwendungen, etwa in der 5G- und HF-Kommunikationstechnologie.

Hohe Beständigkeiten

PEEK zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Wärme- und Chemikalienbeständigkeit aus. Selbst unter hohen Temperaturen oder in aggressiven Medien bleibt das Material stabil und zuverlässig. Dadurch ist es prädestiniert für anspruchsvolle Einsatzumgebungen, in denen klassische Interposer an ihre Grenzen stoßen.

Mechanische Stabilität

Mit seiner hohen Festigkeit und Dimensionsstabilität widersteht PEEK thermischen und mechanischen Belastungen besonders gut. Es eignet sich sowohl für Dünnfilm- als auch für Waferprozesse und verhindert Verformungen, die bei anderen organischen Materialien auftreten können. Diese Stabilität sorgt für präzise Toleranzen und eine lange Lebensdauer im Betrieb.

Prozessintegration

Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Kompatibilität von PEEK mit bestehenden Packaging-, Leiterplatten- und Fertigungsprozessen. Das Material lässt sich ohne größere Prozessanpassungen in bestehende Produktionsketten integrieren, was die Implementierung vereinfacht und Kosten reduziert.

Recycling

Im Vergleich zu herkömmlichen Substraten wie Silizium bietet PEEK klare ökologische Vorteile: Es ist wiederverwertbar, langlebig und energieeffizient in der Verarbeitung. Damit leistet PEEK einen wichtigen Beitrag zu einer nachhaltigeren und ressourcenschonenderen Elektronikproduktion.

Supply Chain & Herkunft

Die Produktion von PEEK-Interposern in Deutschland gewährleistet kurze Lieferketten, hohe Liefertreue und eine geringere Abhängigkeit von internationalen Beschaffungsmärkten. Das stärkt die Versorgungssicherheit und unterstützt lokale Wertschöpfung.

Anwendungsspezifische Vorteile von PEEK Interposer Substraten

PEEK eröffnet als Substratmaterial neue Möglichkeiten in der Interposer-Technologie und bietet in zahlreichen Anwendungen – von Hochfrequenz- und Kommunikationssystemen bis zu Packaging-Lösungen in der Mikroelektronik – messbare Vorteile. Die folgenden Beispiele zeigen, wie PEEK durch seine Kombination aus Präzision, Stabilität und chemischer Beständigkeit technologische und wirtschaftliche Fortschritte gegenüber herkömmlichen Materialien ermöglicht.
  • Bei hohen Frequenzen verursachen Silizium-Interposer Dämpfungen und kapazitive Effekte.
    PEEK ermöglicht eine verlustarme Signalführung und bleibt auch oberhalb von 25 GHz HF-stabil. Damit eignet es sich ideal für Radarchips, Antennenmodule und Hochfrequenzsysteme, bei denen Signalreinheit entscheidend ist.
  • Antenna-on-Chip-Designs profitieren von der niedrigen Permittivität und geringen Dämpfung von PEEK.
    Das Material erlaubt kompaktere und effizientere Antennenstrukturen bei geringeren Herstellungskosten und bietet eine wirtschaftliche Plattform für moderne Kommunikationssysteme.
  • In anspruchsvollen Umgebungen überzeugt PEEK durch Öl-, Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit.
    Das Material gewährleistet stabile elektrische Eigenschaften und lange Lebensdauer – ideal für Präzisionssensoren, Druckmodule und industrielle Messsysteme.
  • Mit hoher VIA-Dichte, präziser Strukturierung und thermischer Stabilität bietet PEEK eine kosteneffiziente Alternative zu Silizium-Interposern.
    Es ermöglicht eine zuverlässige Verbindung mehrerer Dies auf einem Träger und unterstützt skalierbare, hochintegrierte Packaging-Architekturen.
  • Interposer-Boards verbinden Chip und Leiterplatte (PCB) und übernehmen das elektrische Umrouting zwischen feinen Chipstrukturen und gröberen Leiterbahnen.
    PEEK ermöglicht hierbei hohe Auflösung und Maßhaltigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und bietet eine stabile, prozesssichere Lösung auch bei thermischen Belastungen.
  • Ein BGA-Interposer stellt über Lötkugeln (Balls) die Verbindung zwischen Chipmodul und Leiterplatte her.
    PEEK-Substrate gleichen thermische Spannungen zuverlässig aus, behalten ihre Formstabilität und erhöhen so die Lebensdauer der Baugruppe – besonders bei wechselnden Temperaturzyklen.
  • Passive Interposer bestehen ausschließlich aus Leiterbahnen und Durchkontaktierungen (VIAs).
    Mit PEEK lassen sich hochpräzise Strukturen realisieren, die elektrische, thermische und mechanische Stabilität kombinieren – eine leistungsfähige Basis für moderne Chiplet-Designs.
  • In Prozessor- oder Rechenmodulen verbindet der Interposer mehrere Chiplets innerhalb eines Systems-on-Package. PEEK unterstützt hier hohe Datenraten durch geringe Signalverluste und bietet gleichzeitig eine thermisch stabile, kosteneffiziente Substratlösung für leistungsstarke Prozessorarchitekturen.
  • Photonic Interposer vereinen elektronische und optische Signalpfade in einem Bauelement.
    Dank seiner geringen Dämpfung und hohen Oberflächengüten ermöglicht PEEK eine zuverlässige Integration von Elektronik und Photonik – eine wichtige Grundlage für zukünftige Hochgeschwindigkeits- und Kommunikationssysteme.

Kontakt

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Stefan Bur

Business Development Manager
Ensinger Microsystems Technology​​