Interposer

Ein Interposer ist eine dünne Leiterplatte oder ein Substrat, das zwischen zwei inkompatible elektrische Schnittstellen sitzt und das Pinmuster, den Abstand oder das Signalrouting des einen an das andere anpasst. Er fungiert als physischer und elektrischer Übersetzer und ermöglicht es, dass Bauteile mit unterschiedlichen Footprints oder Steckertypen zusammenarbeiten, ohne eines der beiden Geräte verändern zu müssen.

Die häufigste Anwendung ist die Rasterkonvertierung: Ein Chip oder Stecker mit 0,5 mm Pinabstand muss möglicherweise mit einer Fassung verbunden werden, die für 1,27 mm Abstand ausgelegt ist. Der Interposer überbrückt diese Lücke, wobei Leiterbahnen das feinere Raster auf das gröbere Raster herunterleiten. Interposer sind auch in Testumgebungen unverzichtbar, wo sie das Abgreifen oder Messen von Signalen zwischen einem Bauteil und seiner Fassung ermöglichen, ohne direkt auf der Platine zu löten.

Interposer gibt es in mehreren Ausführungen. Starre PCB-Interposer sind die einfachste und kostengünstigste Variante und verwenden Standard-Kupferleiterbahnen auf FR-4 oder ähnlichem Laminat. Flex-Interposer nutzen Polyimidfilm, um Signale dreidimensional zu falten und zu routen; dies ist nützlich, wenn Platz knapp ist. High-End-Interposer in der Halbleitertechnik oder im hochfrequenten HF-Bereich verwenden Keramiksubstrate oder Dünnschichttechnologie, um Induktivität und Kapazität zu minimieren. Bei fortschrittlicher Packaging-Technik fungieren Silizium-Interposer als Umverteilungsschicht zwischen Chiplets oder zwischen einem Die und dem Substrat und bieten eine viel feinere Strukturauflösung als PCB-Technologie.

Signalintegritätsprobleme entstehen, wenn Interposer-Leiterbahnen zu lang sind, Impedanzfehlanpassungen einführen oder bei Hochgeschwindigkeitsdesigns unkontrollierte Schleifenflächen erzeugen. Thermische Probleme treten auf, wenn der Interposer die Luftzirkulation blockiert oder die Wärme vom Hauptbauteil isoliert. Mechanische Ausfälle entstehen, wenn der Interposer zu steif ist und Lötkonnektionen bei thermischen Wechseln bricht, oder wenn er zu flexibel ist und Kontaktprellen oder Kriechen verursacht. Übersprechvorgänge zwischen gerouteten Signalen auf einem dicht bestückten Interposer können Daten beschädigen, besonders bei Parallelbus-Anwendungen.

Der Begriff Interposer stammt vom Verb interpose, das bedeutet, etwas zwischen zwei andere Dinge zu platzieren. In der Elektronik wird er seit den 1980er Jahren im Zusammenhang mit Testfixtures und Socket-Adaptern verwendet. Heute reicht die Spanne von einfachen einlagigen Adaptern für wenige Euro bis zu aufwendigen mehrlagigen Silizium-Umverteilungsstrukturen, die integraler Bestandteil moderner Chiplet-Packaging und 3D-Die-Stacking sind.