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從PCB到IC載板

發(fā)布時(shí)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(xiě)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(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品方面，你每天都不離手的智能手機(jī)或者至少是下一代智能手機(jī)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(jì)和制造完全依賴(lài)于所應(yīng)用的技術(shù)。

 

標(biāo)準(zhǔn)減成蝕刻法一直應(yīng)用于PCB行業(yè)。材料、化學(xué)品和設(shè)備的不斷發(fā)展使傳統(tǒng)PCB制造工藝能夠達(dá)到30 μm的線(xiàn)寬與線(xiàn)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(xiàn)寬與線(xiàn)距只能達(dá)到50 μm 至75 μm。電子行業(yè)的發(fā)展十分迅速，行業(yè)對(duì)電子產(chǎn)品復(fù)雜程度的要求越來(lái)越高，PCB設(shè)計(jì)的走線(xiàn)越來(lái)越細(xì)、使用的材料越來(lái)越薄、導(dǎo)通孔尺寸也越來(lái)越小。傳統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程是首先轉(zhuǎn)變到在制造過(guò)程中使用微導(dǎo)通孔和多個(gè)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(jìn)的方法，因?yàn)椴捎眠@種技術(shù)我們能生產(chǎn)出小于25 μm的線(xiàn)寬和線(xiàn)距，并能夠滿(mǎn)足極其復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求。

 

先明確幾個(gè)術(shù)語(yǔ)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(kāi)始，在層壓板上覆上膜，再進(jìn)行蝕刻（蝕刻掉銅）從而形成布線(xiàn)

· 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(xiàn)

· 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(lèi)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(guò)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(bǔ)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(xì)線(xiàn)寬/線(xiàn)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(jī)會(huì)在較大尺寸的在制板上生產(chǎn)出小于25μm的線(xiàn)寬和線(xiàn)距。

 

在PCB生產(chǎn)過(guò)程中，SAP和mSAP工藝都是從內(nèi)芯介質(zhì)和薄銅層開(kāi)始的。這兩種工藝流程的一個(gè)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(xué)鍍銅涂層（小于1.5mm）開(kāi)始，而mSAP從一層薄的層壓銅箔（大于1.5mm）開(kāi)始。實(shí)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(lái)選擇。

工藝

 

SAP和mSAP所使用的工藝類(lèi)似。首先在基板上涂覆薄銅層。隨后進(jìn)行負(fù)片圖形設(shè)計(jì)，再電鍍上所需厚度的銅層，之后移除種子銅層。為了進(jìn)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(jìn)行了深入的交流。Averatek公司位于加利福尼亞州，是一家專(zhuān)門(mén)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(gè)人見(jiàn)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(xiàn)寬和線(xiàn)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(gè)基本步驟：

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

2.隨后準(zhǔn)備好基板以便進(jìn)行后續(xù)加工。大多數(shù)情況下，這一步就是在適當(dāng)?shù)奶幚硐到y(tǒng)中對(duì)材料進(jìn)行簡(jiǎn)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(xué)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(shí)生成的線(xiàn)寬和線(xiàn)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(xì)的走線(xiàn)，成本也非常有競(jìng)爭(zhēng)力。因?yàn)榭资茄刂季€(xiàn)進(jìn)行電鍍，所以能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的無(wú)縫過(guò)渡。很多要求配有細(xì)走線(xiàn)圖形的應(yīng)用都支持傳輸高速、高頻信號(hào)，所以導(dǎo)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(dǎo)體的橫截面是圓形的，導(dǎo)體表面也非常光滑。這些屬性非常適合高頻線(xiàn)路，因?yàn)樗梢宰畲蟪潭鹊販p少串?dāng)_、短路和能量損耗。

來(lái)源：電子時(shí)代

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