PCB生產(chǎn)工藝：加法還是減法？

PCB生產(chǎn)工藝：加法還是減法？

加法還是減法？PCB的三種生產(chǎn)工藝對比及類載板技術(shù)初探如下：

PCB產(chǎn)品（包括IC載板）的工藝制程主要有減成法（Subtractive）、全加成法（Full Additive Process，F(xiàn)AP）和半加成法（Modified Semi Additive Process，mSAP）三種。

一、PCB減成法簡介

減成法工藝是在覆 銅箔層壓板表面上，有選擇性除去部分銅箔來獲得導(dǎo)電圖形的方法。減成法是當(dāng)今印制電路制造的主要方法，它的最大優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟、穩(wěn)定和可靠。

減成法工藝制造的印制電路可分為如下兩類。

1．非孔化印制板（Non—plating—through—hole Board）

此類印制板采用絲網(wǎng)印刷，然后 蝕刻出印制板的方法生產(chǎn)，也可采用光化學(xué)法生產(chǎn)。非穿孔鍍印制板主要是單面板，也有少量雙面板，主要用于電視機(jī)、收音機(jī)。下面是單面板生產(chǎn)工藝流程：

單面覆銅箔板一下料一光化學(xué)法／絲網(wǎng)印刷圖像轉(zhuǎn)移一去除抗蝕印料一清洗、干燥一孔加工一外形加工一清洗干燥一印制阻焊涂料一固化一印制 標(biāo)記符號一固化一清洗干燥一預(yù)涂覆助焊劑一干燥一成品。

2．孔化印制板（Plating—through—hole Board）

在已經(jīng)鉆孔的覆銅箔層壓板上，采用化學(xué)鍍和電鍍等方法，使兩層或兩層以上導(dǎo)電圖形之間的孔由電絕緣成為電氣連接，此類印制板稱為穿孔鍍印制板。穿孔鍍印制板主要用于 計(jì)算機(jī)、程控 交換機(jī)、手機(jī)等。根據(jù)電鍍方法的不同，分為圖形電鍍和全板電鍍。

（1）圖形電鍍（Pat tern Plating） 在雙面覆銅箔層壓板上，用絲網(wǎng)印刷或光化學(xué)方法形成導(dǎo)電圖形，在導(dǎo)電圖形上鍍上鉛一錫，錫一鈰，錫一鎳或金等抗蝕金屬，再除去電路圖形以外的抗蝕劑，經(jīng)蝕刻而成。圖形電鍍法又分為圖形 電鍍蝕刻工藝（Pattern Plating And Etching Process）和裸銅覆阻焊膜工藝（Solder Mask On Bare Copper，SMOBC）。用裸銅覆阻焊膜工藝制作雙面印制板工藝流程如下。

雙面覆銅箔板一下料一沖定位孔一數(shù)控鉆孔一檢驗(yàn)一去毛一化學(xué)鍍薄銅一電鍍薄銅一檢驗(yàn)一刷板一貼膜（或網(wǎng)?。┮黄毓怙@影（或固化）一檢驗(yàn)修版一圖形電鍍銅一圖形電鍍錫鉛合金一去膜（或去除印料）一檢驗(yàn)修版一蝕刻一退鉛錫一通斷路測試一清洗一阻焊圖形一插頭鍍鎳／金一插頭貼膠帶一熱風(fēng)整平一清洗一網(wǎng)印標(biāo)記符號一外形加工一清洗干燥一檢驗(yàn)一包裝一成品。

（2）全板電鍍（Panel Plating） 在雙面覆銅箔層壓板上，電鍍銅至規(guī)定厚度，然后用絲網(wǎng)印刷或光化學(xué)方法進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)移，得到抗腐蝕的正相電路圖像，經(jīng)過腐蝕再去除抗蝕劑制成印制板。

全板電鍍法又可細(xì)分為堵孔法和掩蔽法。用掩蔽法（Ten tin g）制作雙面印制板工藝流程如下。

雙面覆銅箔板一下料一鉆孔一孔金屬化一全板電鍍加厚一表面處理一貼光致掩蔽型干膜一制正相導(dǎo)線圖形一蝕刻一去膜一插頭電鍍一外形加工一檢驗(yàn)一印制阻焊涂料一焊料涂覆熱風(fēng)整平一印制標(biāo)記符號一成品。

上述方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單，鍍層厚度均勻性好。 缺點(diǎn)是浪費(fèi)能源，制造無連接盤通孔印制板困難。

3. 減成法的優(yōu)勢與缺點(diǎn)

減成法是最早出現(xiàn)的也是應(yīng)用較為成熟的PCB制造工藝。一般是指在覆銅板上通過光化學(xué)法、網(wǎng)印圖形轉(zhuǎn)移或電鍍圖形抗蝕層，然后使用化學(xué)****蝕刻掉非圖形部分的銅箔，或采用機(jī)械方式去除不需要部分而制成印刷線路板。

但是，化學(xué)****刻蝕環(huán)節(jié)中，刻蝕過程并不是由表面垂直向下進(jìn)行，而是同時(shí)會(huì)向通道兩側(cè)進(jìn)行刻蝕，即存在 側(cè)蝕的現(xiàn)象，造成刻蝕通道的底部寬度大于頂部。由于側(cè)蝕的存在，減成法在精細(xì)線路制作中的應(yīng)用受到很大限制， 當(dāng)線寬/線距要求小于2mil時(shí)，減成法就會(huì)由于良率過低而無法適用。

目前減成法主要用于生產(chǎn)普通PCB、 FPC、HDI等印制電路板產(chǎn)品。

二、PCB加成法介紹

在絕緣PCB基材表面上，有選擇性地沉積導(dǎo)電金屬而形成導(dǎo)電圖形的方法，稱為加成法。

1．加成法的優(yōu)點(diǎn)

印制板采用加成法工藝制造，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）由于加成法避免大量蝕刻銅，以及由此帶來的大量蝕刻溶液處理費(fèi)用，大大降低了印制板生產(chǎn)成本。

（2）加成法工藝比減成法工藝的工序減少了約1／3，簡化了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率。尤其避免了產(chǎn)品檔次越高，工序越復(fù)雜的惡性循環(huán)。

（3）加成法工藝能達(dá)到齊平導(dǎo)線和齊平表面，從而能制造 SMT、等高精密度印制板。

（4）在加成法工藝中，由于孔壁和導(dǎo)線同時(shí)化學(xué)鍍銅，孔壁和板面上導(dǎo)電圖形的鍍銅層厚度均勻一致，提高了金屬化孔的可靠性，也能滿足高厚徑比印制板，小孔內(nèi)鍍銅的要求。

2．加成法的分類

印制板的加成法制造工藝可以分為如下三類：

（1）全加成法（Full Additive Process） 是僅用化學(xué)沉銅方法形成導(dǎo)電圖形的加成法工藝。以其中的CC一4法為例：鉆孔一成像一增黏處理（負(fù)相）一化學(xué)鍍銅一去除抗蝕劑。該工藝采用催化性層壓板作基材。

（2）半加成法（Semi—additive Process） 在絕緣基材表面上，用化學(xué)沉積金屬，結(jié)合電鍍蝕刻或者三者并用形成導(dǎo)電圖形的加成法工藝。其工藝流程是：鉆孔一催化處理和增黏處理一化學(xué)鍍銅一成像（電鍍抗蝕劑）一圖形電鍍銅（負(fù)相）一去除抗蝕劑一差分蝕刻。制造所用基材是普通層壓板。

（3）部分加成法（Partial Additive Process） 是在催化性覆銅層壓板上，采用加成法制造印制板。工藝流程：成像（抗蝕刻）一蝕刻銅（正相）一去除抗蝕層一全板涂覆電鍍抗蝕劑一鉆孔一孔內(nèi)化學(xué)鍍銅一去除電鍍抗蝕劑。

3. 全加成法的缺點(diǎn)與優(yōu)勢

全加成法是指在一塊在沒有覆銅箔的含光敏催化劑的絕緣基板上印制電路后，以化學(xué)鍍銅的方法在基板上鍍出銅線路圖形，形成以化學(xué)鍍銅層為線路的印制板，由于線路是后來加到印制板上去的，所以叫做加成法。

全加成法工藝比較適合制作精細(xì)線路，但是由于其對基材、化學(xué)沉銅均有特殊要求，對鍍銅與基體的結(jié)合力要求也很嚴(yán)格，因此與傳統(tǒng)的PCB制造流程相差較大，成本較高且工藝并不成熟，目前的產(chǎn)量不大。

全加成法可用于生產(chǎn)WB或FC覆晶載板，其制程可達(dá)10μm以下。

4. 半加成法的興起，適應(yīng)時(shí)代需求

半加成法是指在預(yù)先鍍上薄銅的基板上，覆蓋光阻劑（D/F），經(jīng)紫外光曝光再顯影，把需要的地方露出，然后利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規(guī)格，然后除去光阻劑，再經(jīng)過閃蝕將光阻劑下的多余銅層去除，保留下來的銅層形成所需線路。

半加成法的特點(diǎn)是線路的形成主要靠電鍍和閃蝕。在閃蝕過程中，由于蝕刻的化學(xué)銅層非常薄，因此蝕刻時(shí)間非常短，對線路側(cè)向的蝕刻比較小。與減成法相比，線路的寬度不會(huì)受到電鍍銅厚的影響，比較容易控制，具有 更高的解析度，制作精細(xì)線路的線寬和線距幾乎一致，可以大幅度提高精細(xì)線路的成品率。

半加成法是目前生產(chǎn)精細(xì)線路的主要方法，量產(chǎn)能力可達(dá)最小線寬/線距14μm/14μm，最小孔徑55μm，被大量應(yīng)用于CSP、WB和FC覆晶載板等精細(xì)線路載板的制造。

三、市場趨勢：從HDI到類載板，由減成法換用mSAP半加成法工藝

目前手機(jī)主板中主流的高級HDI板均采用減成法工藝制造，升級為類載板之后，由于制程要求達(dá)到了30/30微米，因此減成法將不再使用，需要采用mSAP半加成法工藝，與IC載板類似。

從HDI的減成法到類載板SLP的mSAP半加成法，工藝制程中設(shè)計(jì)到更多的鍍銅工序，所需鍍銅產(chǎn)能大幅增加，并且對于曝光設(shè)備（制程更加復(fù)雜）以及貼合設(shè)備（產(chǎn)品層數(shù)增加）的需求也有所增加。

目前，參與到類載板產(chǎn)能準(zhǔn)備中的主要包括高級HDI廠商和IC載板廠商。

對于HDI廠商而言，由于制程從減成法升級為mSAP半加成法，因此需要新增設(shè)備投資，并且需要經(jīng)歷良率爬坡的學(xué)習(xí)曲線。

對于IC載板廠商而言，由于載板的生產(chǎn)本身就采用mSAP工藝，因此其生產(chǎn)類載板在技術(shù)和良率上不存在障礙，但是由于類載板的線路精細(xì)程度要求并不如IC載板那么高，對設(shè)備的要求也較為寬松，因此IC載板廠商切入類載板生產(chǎn)可能會(huì)面臨利潤率下滑的風(fēng)險(xiǎn)。

綜合來看，在類載板的競爭格局中，HDI廠商技術(shù)和良率上暫時(shí)處于劣勢，但成本上可能具備優(yōu)勢，而IC載板廠商在技術(shù)和良率上不存在問題，但卻在成本控制上處于劣勢。