Att utnyttja mönsterkortet enbart som substrat och bärare av ledare och komponenter är ett slöseri med resurser och utrymme. Det menar Imbera, ett finländskt företag med rötter i forskning på Helsingfors universitet, ursprungligen grundat 2002 i ett samarbete mellan legotillverkaren Elcoteq och modulföretaget Aspocomp men sedan i fjol på egna ben med stöd av europeiskt riskkapital.

Företagets grundidé är att i hålrum i mönsterkortet få plats med större delen av komponenterna som behövs. Inte nog med att totalvolymen då blir mindre, dessutom förbättras både signalintegritet och termiska egenskaper. Allt i en process som är blyfri och klarar alla andra av dagens miljökrav.

 

- Och yielden blir bättre. Vi ligger nära 100 procents processutfall, berättar Risto Tuominen, företagets tekniske chef, tillika en av grundarna och vars avhandling från Helsingfors tekniska universitet från 1998 utgör grundvalen för verksamheten.

- Tekniken fungerar, vi är inne på tredje generationen och har en prototyplina framme. Världens största mönsterkortstillverkare, japanska Ibiden, har licensierat tekniken. Och innan året är slut ska vi starta vår egen volymtillverkning i Asien, säger han.

Han betonar att processen enbart använder standardmaterial och standardkomponenter. Processen börjar med att komponenterna - aktiva och passiva - fästs med ett isolerande lim på en laserskuren kopparfolie.

- Här kan vi få komponenterna och mikroviorna att passa ihop perfekt. Det är en av våra företagshemligheter, säger Tuominen.

Därefter läggs ett par lager av helt vanlig FR4 eller annan så kallad prepreg på kopparfolierna. Ett eller flera av dessa lager har utskurna håligheter där komponenterna får rum. Det översta lagret är utan sådana hålrum. Ytterligare en kopparfolie läggs på baksidan, och därefter pressas alltihop samman i 180 graders värme så att epoxyn blir flytande och fyller ut alla kaviteter.

Med hjälp av laser borras därefter mikrovior, och fler mönsterkortslager kan därpå läggas till, efter behov. Imperas prototyplina klarar kort med upp till sex lager, men planer finns för en utökning till 8, 10 och 12 lager. Slutligen läggs ledare och jordplan till på sedvanligt sätt. Komponenter som inte lämpar sig för ingjutning, som exempelvis kontaktdon, bildskärm och tangentbord, kan då anslutas på konventionellt vis.

- Typiskt ger vår metod en volymminskning på 30 procent, men vi kan nå upp till 50 procent också, beroende på tillämpning.

För en mobiltelefon innebär metoden möjlighet att nå ner till ett par millimeters tjocklek. Hela moderkortet kan i princip göras med tekniken. I företagets barndom fanns också tankar på att göra böjda kort, för att kunna få fram exempelvis mobiltelefoner med en snygg rundning, men de planerna ligger på is.

- Det går att göra, men kräver mer utveckling, säger Tuominen.

En finess är att lasern även kan borra större viahål, upp till 1 mm, som kan fyllas med metall för att leda bort värme. Det gör att komponenterna kan placeras ännu tätare än på ett konventionellt moderkort.

- Vi får faktiskt bättre termiska egenskaper än konventionella mönsterkort. Vi kan också enkelt lägga in EMI-skydd runt enskilda komponenter, något som inte går lika lätt med konventionell teknik, säger Risto Tuominen.

Det finns ett par begränsningar i tekniken - den klarar i dagsläget komponenter med högst 160 anslutningar. Större kretsar än så kan än så länge inte hanteras. Fler än 100 komponenter är också svårt i dagsläget.

- Men till nästa generation siktar vi på att klara uppemot 300 komponenter, säger han.

Idén att bygga in passiva komponenter i mönsterkortet är på intet sätt ny, det har provats länge. Men hittills har det varit för dyrt och för komplicerat för att nå något större genomslag. Risto Tuominen understryker att Imberas teknik har potential att bli billigare än vanlig produktionsteknik, inte minst eftersom man använder standardkomponenter och får så högt processutfall.

- För varje enskild komponent ligger vi kring 99,97 procent. För hela kort ligger vi kring 97 procent i volymproduktion. Jag är helt säker på att vi har den mest kostnadseffektiva lösningen, säger han.

Med tanke på att bolaget kommer från Finland är det föga överraskande mobiltelefoner och andra telekomtillämpningar Imbera siktar på i första hand, och Tuominen bekräftar att Nokia har haft ett par fingrar med i utvecklingen även om man inte äger någon andel i företaget och inga andra officiella band finns.

- Men vi tror att tekniken har bäring på mycket annat, utanför telekom. Så vi kommer att vidga fokus så fort vi är etablerade på marknaden, säger han.