PCB生产工艺：加法还是减法？

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PCB生产工艺：加法还是减法？

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加法还是减法？PCB的三种生产工艺对比及类载板技术初探如下：

PCB产品（包括IC载板）的工艺制程主要有减成法（Subtractive）、全加成法（Full Additive Process，FAP）和半加成法（Modified Semi Additive Process，mSAP）三种。

- `' K* s) c. Q& U3 S一、PCB减成法简介

5 ]7 m7 v  r9 o2 i! `减成法工艺是在覆 铜箔层压板表面上，有选择性除去部分铜箔来获得导电图形的方法。减成法是当今印制电路制造的主要方法，它的最大优点是工艺成熟、稳定和可靠。
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减成法工艺制造的印制电路可分为如下两类。

5 w& Y+ ~) s4 r+ M3 G1．非孔化印制板（Non—plating—through—hole Board）

7 G1 I0 r0 _3 v( }此类印制板采用丝网印刷，然后 蚀刻出印制板的方法生产，也可采用光化学法生产。非穿孔镀印制板主要是单面板，也有少量双面板，主要用于电视机、收音机。下面是单面板生产工艺流程：

单面覆铜箔板一下料一光化学法／丝网印刷图像转移一去除抗蚀印料一清洗、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 标记符号一固化一清洗干燥一预涂覆助焊剂一干燥一成品。
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2．孔化印制板（Plating—through—hole Board）
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8 O& i5 a8 i2 r7 P' ]$ r! C  [5 g- `在已经钻孔的覆铜箔层压板上，采用化学镀和电镀等方法，使两层或两层以上导电图形之间的孔由电绝缘成为电气连接，此类印制板称为穿孔镀印制板。穿孔镀印制板主要用于 计算机、程控 交换机、手机等。根据电镀方法的不同，分为图形电镀和全板电镀。
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# p* O: J# z+ s6 f# f4 o（1）图形电镀（Pat tern Plating） 在双面覆铜箔层压板上，用丝网印刷或光化学方法形成导电图形，在导电图形上镀上铅一锡，锡一铈，锡一镍或金等抗蚀金属，再除去电路图形以外的抗蚀剂，经蚀刻而成。图形电镀法又分为图形 电镀蚀刻工艺（Pattern Plating And Etching Process）和裸铜覆阻焊膜工艺（Solder Mask On Bare Copper，SMOBC）。用裸铜覆阻焊膜工艺制作双面印制板工艺流程如下。
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$ {7 E! u# N: ^5 N% g双面覆铜箔板一下料一冲定位孔一数控钻孔一检验一去毛一化学镀薄铜一电镀薄铜一检验一刷板一贴膜（或网印）一曝光显影（或固化）一检验修版一图形电镀铜一图形电镀锡铅合金一去膜（或去除印料）一检验修版一蚀刻一退铅锡一通断路测试一清洗一阻焊图形一插头镀镍／金一插头贴胶带一热风整平一清洗一网印标记符号一外形加工一清洗干燥一检验一包装一成品。

（2）全板电镀（Panel Plating） 在双面覆铜箔层压板上，电镀铜至规定厚度，然后用丝网印刷或光化学方法进行图像转移，得到抗腐蚀的正相电路图像，经过腐蚀再去除抗蚀剂制成印制板。
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全板电镀法又可细分为堵孔法和掩蔽法。用掩蔽法（Ten tin g）制作双面印制板工艺流程如下。

6 \# a6 q  b6 b) I, B双面覆铜箔板一下料一钻孔一孔金属化一全板电镀加厚一表面处理一贴光致掩蔽型干膜一制正相导线图形一蚀刻一去膜一插头电镀一外形加工一检验一印制阻焊涂料一焊料涂覆热风整平一印制标记符号一成品。
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4 z  h9 u- s) Z% P$ Y  M; @上述方法的优点是工艺简单，镀层厚度均匀性好。 缺点是浪费能源，制造无连接盘通孔印制板困难。
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3. 减成法的优势与缺点
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5 V: Q6 D' J1 ~7 l' s; ^减成法是最早出现的也是应用较为成熟的PCB制造工艺。一般是指在覆铜板上通过光化学法、网印图形转移或电镀图形抗蚀层，然后使用化学药水蚀刻掉非图形部分的铜箔，或采用机械方式去除不需要部分而制成印刷线路板。
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但是，化学药水刻蚀环节中，刻蚀过程并不是由表面垂直向下进行，而是同时会向通道两侧进行刻蚀，即存在 侧蚀的现象，造成刻蚀通道的底部宽度大于顶部。由于侧蚀的存在，减成法在精细线路制作中的应用受到很大限制， 当线宽/线距要求小于2mil时，减成法就会由于良率过低而无法适用。

目前减成法主要用于生产普通PCB、 FPC、HDI等印制电路板产品。
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7 r: q, ^* M2 Y; c+ e  h. M7 x二、PCB加成法介绍

# ]! ~# k0 D5 s9 l, A+ |在绝缘PCB基材表面上，有选择性地沉积导电金属而形成导电图形的方法，称为加成法。

1．加成法的优点
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/ m4 m- j7 I( @( U0 }# l印制板采用加成法工艺制造，其优点如下：
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* c, r/ s1 |( f（1）由于加成法避免大量蚀刻铜，以及由此带来的大量蚀刻溶液处理费用，大大降低了印制板生产成本。

（2）加成法工艺比减成法工艺的工序减少了约1／3，简化了生产工序，提高了生产效率。尤其避免了产品档次越高，工序越复杂的恶性循环。

" x' W% v( M- ~; Q( H- r* e" ]（3）加成法工艺能达到齐平导线和齐平表面，从而能制造 SMT、等高精密度印制板。
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（4）在加成法工艺中，由于孔壁和导线同时化学镀铜，孔壁和板面上导电图形的镀铜层厚度均匀一致，提高了金属化孔的可靠性，也能满足高厚径比印制板，小孔内镀铜的要求。

! h5 R; w0 N! G7 {, a2．加成法的分类
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印制板的加成法制造工艺可以分为如下三类：
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（1）全加成法（Full Additive Process） 是仅用化学沉铜方法形成导电图形的加成法工艺。以其中的CC一4法为例：钻孔一成像一增黏处理（负相）一化学镀铜一去除抗蚀剂。该工艺采用催化性层压板作基材。

, i1 T8 Z& X6 a$ h# B（2）半加成法（Semi—additive Process） 在绝缘基材表面上，用化学沉积金属，结合电镀蚀刻或者三者并用形成导电图形的加成法工艺。其工艺流程是：钻孔一催化处理和增黏处理一化学镀铜一成像（电镀抗蚀剂）一图形电镀铜（负相）一去除抗蚀剂一差分蚀刻。制造所用基材是普通层压板。

- ]) G4 S6 S$ v2 X2 |9 m, Y  v- n（3）部分加成法（Partial Additive Process） 是在催化性覆铜层压板上，采用加成法制造印制板。工艺流程：成像（抗蚀刻）一蚀刻铜（正相）一去除抗蚀层一全板涂覆电镀抗蚀剂一钻孔一孔内化学镀铜一去除电镀抗蚀剂。
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& G0 Z2 @2 t3 G% h0 e8 P  }' ]+ i% H3. 全加成法的缺点与优势

9 p: Y; ^1 |9 u全加成法是指在一块在没有覆铜箔的含光敏催化剂的绝缘基板上印制电路后，以化学镀铜的方法在基板上镀出铜线路图形，形成以化学镀铜层为线路的印制板，由于线路是后来加到印制板上去的，所以叫做加成法。

全加成法工艺比较适合制作精细线路，但是由于其对基材、化学沉铜均有特殊要求，对镀铜与基体的结合力要求也很严格，因此与传统的PCB制造流程相差较大，成本较高且工艺并不成熟，目前的产量不大。
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! T4 _4 a- _& u' _/ g全加成法可用于生产WB或FC覆晶载板，其制程可达10μm以下。
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. j; H1 y/ E" ~# H* U6 j4. 半加成法的兴起，适应时代需求
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半加成法是指在预先镀上薄铜的基板上，覆盖光阻剂（D/F），经紫外光曝光再显影，把需要的地方露出，然后利用电镀把线路板上正式线路铜厚增厚到所需要的规格，然后除去光阻剂，再经过闪蚀将光阻剂下的多余铜层去除，保留下来的铜层形成所需线路。
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半加成法的特点是线路的形成主要靠电镀和闪蚀。在闪蚀过程中，由于蚀刻的化学铜层非常薄，因此蚀刻时间非常短，对线路侧向的蚀刻比较小。与减成法相比，线路的宽度不会受到电镀铜厚的影响，比较容易控制，具有 更高的解析度，制作精细线路的线宽和线距几乎一致，可以大幅度提高精细线路的成品率。
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半加成法是目前生产精细线路的主要方法，量产能力可达最小线宽/线距14μm/14μm，最小孔径55μm，被大量应用于CSP、WB和FC覆晶载板等精细线路载板的制造。

7 Y+ y$ L, \  g$ f三、市场趋势：从HDI到类载板，由减成法换用mSAP半加成法工艺

目前手机主板中主流的高级HDI板均采用减成法工艺制造，升级为类载板之后，由于制程要求达到了30/30微米，因此减成法将不再使用，需要采用mSAP半加成法工艺，与IC载板类似。
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5 y- m3 }4 S- q4 d4 S+ y从HDI的减成法到类载板SLP的mSAP半加成法，工艺制程中设计到更多的镀铜工序，所需镀铜产能大幅增加，并且对于曝光设备（制程更加复杂）以及贴合设备（产品层数增加）的需求也有所增加。
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目前，参与到类载板产能准备中的主要包括高级HDI厂商和IC载板厂商。

; Q4 B3 A0 T4 T* E& j  N) d对于HDI厂商而言，由于制程从减成法升级为mSAP半加成法，因此需要新增设备投资，并且需要经历良率爬坡的学习曲线。

, R: u1 q: G- Z+ c! g对于IC载板厂商而言，由于载板的生产本身就采用mSAP工艺，因此其生产类载板在技术和良率上不存在障碍，但是由于类载板的线路精细程度要求并不如IC载板那么高，对设备的要求也较为宽松，因此IC载板厂商切入类载板生产可能会面临利润率下滑的风险。
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1 N, A( q: c' p# }) l综合来看，在类载板的竞争格局中，HDI厂商技术和良率上暂时处于劣势，但成本上可能具备优势，而IC载板厂商在技术和良率上不存在问题，但却在成本控制上处于劣势。
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PCB生产厂家比较多，现在普通板的工艺差不多，谁的价格便宜就用谁家的