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從PCB到IC載板

發(fā)布時間：

2022-11-03 11:47

SAP、mSAP、SLP——看看我們現(xiàn)在采用的技術(shù)，其首字母縮寫是多么得瘋狂！我們真正應(yīng)該了解的技術(shù)又有哪些？在消費類電子產(chǎn)品方面，你每天都不離手的智能手機或者至少是下一代智能手機里面安裝的PCB將采用mSAP技術(shù)生產(chǎn)制造。目前的PCB設(shè)計和制造完全依賴于所應(yīng)用的技術(shù)。

 

標準減成蝕刻法一直應(yīng)用于PCB行業(yè)。材料、化學品和設(shè)備的不斷發(fā)展使傳統(tǒng)PCB制造工藝能夠達到30 μm的線寬與線距及其他特征尺寸。目前，具備復(fù)雜工藝生產(chǎn)能力的大型工廠正在研發(fā)最新的技術(shù)。主流PCB制造工藝所生產(chǎn)出的線寬與線距只能達到50 μm 至75 μm。電子行業(yè)的發(fā)展十分迅速，行業(yè)對電子產(chǎn)品復(fù)雜程度的要求越來越高，PCB設(shè)計的走線越來越細、使用的材料越來越薄、導通孔尺寸也越來越小。傳統(tǒng)的發(fā)展過程是首先轉(zhuǎn)變到在制造過程中使用微導通孔和多個層壓周期的HDI技術(shù)。如今的mSAP 和SAP技術(shù)為我們提供了更先進的方法，因為采用這種技術(shù)我們能生產(chǎn)出小于25 μm的線寬和線距，并能夠滿足極其復(fù)雜的設(shè)計要求。

 

先明確幾個術(shù)語的定義

· 減成蝕刻法：通常用于生產(chǎn)印制電路板。該工藝首先從覆銅箔層壓板開始，在層壓板上覆上膜，再進行蝕刻（蝕刻掉銅）從而形成布線

· 加成法PCB制造：這種工藝使用加成法，而不是減成法，形成布線

· SAP：半加成法，采用IC生產(chǎn)方法· mSAP：改良型半加成工藝，采用IC生產(chǎn)方法

· SLP：類載板PCB；使用mSAP或SAP技術(shù)（而不是減成蝕刻法）生產(chǎn)的PCB

 

SAP和mSAP是IC載板生產(chǎn)過程中常用的工藝。隨著PCB生產(chǎn)采用并集成這一技術(shù)，該技術(shù)有望能夠填補IC制造能力和PCB制造能力之間的差距。減成蝕刻在制造較細線寬/線距方面有一定的局限性，而IC生產(chǎn)則受制于小尺寸。PCB制造采用了SAP和mSAP工藝后，可以有機會在較大尺寸的在制板上生產(chǎn)出小于25μm的線寬和線距。

 

在PCB生產(chǎn)過程中，SAP和mSAP工藝都是從內(nèi)芯介質(zhì)和薄銅層開始的。這兩種工藝流程的一個基本差異是種子銅層的厚度。一般情況下，SAP工藝從一層薄化學鍍銅涂層（小于1.5mm）開始，而mSAP從一層薄的層壓銅箔（大于1.5mm）開始。實現(xiàn)這種技術(shù)的方式有很多種，可以根據(jù)產(chǎn)量要求、成本、所需資本投資和研發(fā)工藝能力來選擇。

工藝

 

SAP和mSAP所使用的工藝類似。首先在基板上涂覆薄銅層。隨后進行負片圖形設(shè)計，再電鍍上所需厚度的銅層，之后移除種子銅層。為了進一步了解PCB加成法的工藝步驟，我和Averatek公司的總裁兼CTO—— Mike Vinson就這一主題進行了深入的交流。Averatek公司位于加利福尼亞州，是一家專門生產(chǎn)催化油墨的公司，這種油墨能夠完成加成法工藝。他分享了Averatek的IP技術(shù)信息和個人見解。Averatek公司的原子層沉積（ALD）母體油墨可用于小批量樣板生產(chǎn)或大批量量產(chǎn)應(yīng)用，既適用于全加成法，也適用于半加成法。催化油墨控制線寬和線距的水平尺寸，而加成法工藝則只將金屬沉積在光致抗蝕劑界定的圖形上，從而控制金屬厚度的垂直尺寸。

 

Averatek的工藝流程包含六個基本步驟：

1.使用機械鉆孔或激光鉆孔的方式在基板上鉆導通孔。（提示：如果客戶的工藝流程要求在Averatek工藝完成后再鉆孔或者不需要鉆導通孔，那么這一步是可選的。）

2.隨后準備好基板以便進行后續(xù)加工。大多數(shù)情況下，這一步就是在適當?shù)奶幚硐到y(tǒng)中對材料進行簡單的清洗和安裝。

3.使用Averatek的ALD母體催化油墨涂覆基板并固化，形成催化材料次納米層（厚度<1nm）。

4.將化學鍍銅沉積到母體上。銅層厚度在0.1 µm至1.0 µm之間。

5.使用光刻技術(shù)在光致抗蝕劑層上成像，得到可以沉積銅材料的圖形。此時生成的線寬和線距要大于5 µm。

6.最后用電解鍍銅形成電路，然后剝除殘余的抗蝕劑并做閃蝕處理。

 

這一技術(shù)能夠在撓性、剛性基板或其他材料上制造出非常細的走線，成本也非常有競爭力。因為孔是沿著布線進行電鍍，所以能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的無縫過渡。很多要求配有細走線圖形的應(yīng)用都支持傳輸高速、高頻信號，所以導電金屬的光滑程度和質(zhì)量非常關(guān)鍵。上述工藝所生成導體的橫截面是圓形的，導體表面也非常光滑。這些屬性非常適合高頻線路，因為它可以最大程度地減少串擾、短路和能量損耗。

來源：電子時代

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