Quy trình PCB bán cộng hóa (SAP): Cơ bản

Quy trình chế tạo PCB bán cộng hưởng là gì và lợi ích của nó là gì?

Có rất nhiều thuật ngữ được sử dụng khi thảo luận về các quy trình sản xuất mới có khả năng cho phép các nhà chế tạo PCB tạo ra các đường dẫn và khoảng cách không chỉ dưới mức ba mil tiêu chuẩn mà còn dưới cả quy trình khắc chất lượng cao nhất có khả năng tạo ra đường dẫn và khoảng cách 2 mil.

Từ góc độ thiết kế, khả năng mới này thực sự thú vị. Có nhiều cách để áp dụng những khả năng mới này. Lợi ích rõ ràng nhất là khả năng thu nhỏ kích thước của PCB để hoặc là thu nhỏ tổng thể đơn vị điện tử hoặc giải phóng không gian quý giá cho các mục khác như pin được cải thiện.

Lợi ích rõ ràng khác là khả năng giảm số lớp định tuyến cần thiết trong thiết kế PCB với BGA có khoảng cách chặt này, hoặc thậm chí không quá chặt. Giảm số lượng lớp luôn là lợi ích đối với cả chi phí và độ tin cậy, nhưng lợi ích này càng được phóng đại khi nó cho phép nhà thiết kế PCB giảm số lượng lớp micro-via và số chu kỳ lamination cần thiết trong quá trình chế tạo. Điều này sẽ cải thiện hiệu suất sản xuất, rút ngắn thời gian dẫn của bảng mạch in, và do đó cải thiện cả chi phí và độ tin cậy.

Có lẽ một điều kém trực quan mà không hiểu về các quy trình bán cộng hưởng PCB là việc cải thiện tính toàn vẹn của tín hiệu. Tôi sẽ đi vào tổng quan về sự khác biệt giữa quy trình khắc chìm và quy trình bán cộng hưởng sau trong blog này. Nhưng ở mức độ 10,000 feet, quy trình bán cộng hưởng có khả năng kiểm soát chiều rộng và khoảng cách dây dẫn chặt chẽ hơn nhiều, được kiểm soát bởi khả năng hình ảnh hóa chứ không phải quá trình khắc đồng, điều này thiết lập khả năng của hầu hết các nhà sản xuất hiện nay. Sự kiểm soát chặt chẽ này dẫn đến việc cải thiện trở kháng, cùng với những tiến bộ khác mà chúng tôi sẽ khám phá trong các blog tương lai.

Hãy bắt đầu với một số thuật ngữ cơ bản:

Quy Trình PCB Khắc Chìm: Kỹ thuật sản xuất PCB truyền thống này bắt đầu với laminate, một vật liệu điện môi cơ bản được phủ đồng ở cả hai mặt. Lớp đồng này thường là ¼ oz hoặc nhiều hơn. Mẫu mạch được hình thành bằng cách tạo mẫu và khắc bỏ đồng không cần thiết.

Quy Trình PCB Bán Cộng Hưởng: Quy trình này không mới đối với điện tử nhưng mới đối với sản xuất PCB. Với quy trình bán cộng hưởng, thay vì loại bỏ đồng không cần thiết, đồng điện phân được thêm vào một lớp hạt giống đồng không điện phân mỏng và sau đó được khắc nhanh để loại bỏ lớp đồng không điện phân mỏng đó.

Quy Trình Bán Thêm PCB Sửa Đổi: Công nghệ mSAP là điều chúng ta thường nghe đến liên quan đến thị trường điện thoại thông minh sản xuất với số lượng lớn. Quy trình này bắt đầu với một lớp màng đồng mỏng, và mẫu mạch được hình thành bằng cách thêm đồng vào để tạo ra mẫu mạch và sau đó ăn mòn lớp phủ ban đầu.

SLP (PCB Giống như Substrate): Thuật ngữ này đề cập đến việc sản xuất bảng mạch in bằng quy trình thêm chất hoặc bán thêm chất. Khả năng tạo ra các đặc điểm nhỏ hơn bắt đầu giống với kích thước đặc điểm ở cấp độ substrate nhưng lại được xây dựng trên các kích thước bảng lớn hơn truyền thống tại các nhà sản xuất PCB.

Điểm khác biệt chính giữa quy trình SAP và quy trình mSAP là gì?

Trong khi quy trình SAP và quy trình mSAP có sự tương tự, điểm khác biệt chính là lớp đồng bắt đầu. SAP có độ dày đồng bắt đầu mỏng hơn, thường mỏng hơn gấp mười lần, vì vậy việc ăn mòn để loại bỏ lớp phủ ban đầu diễn ra nhanh hơn với rất ít ảnh hưởng đến cấu trúc dấu vết của mạch. mSAP là một lớp đồng dạng foil và sẽ có hình dạng hơi hình thang và không tinh xảo như kích thước đặc điểm dấu vết và khoảng cách. Độ dày đồng giữa SAP và mSAP thường được chỉ định là 1.5 micron đồng và thấp hơn cho SAP.

Để tổng quan về các bước xử lý cơ bản để hình thành những đặc điểm tinh tế này:

Quy trình SAP bắt đầu với lớp điện môi trần và áp dụng một lớp đồng không điện rất mỏng. Điểm tham khảo, quy trình A-SAP™ của Averatek bắt đầu với .2 micron đồng không điện. Công nghệ mSAP thường bắt đầu với một lớp lá đồng, thường là 2 micron hoặc dày hơn một chút. Từ đó, các bước quy trình tương tự:

• Áp dụng lớp chống ánh sáng
• Chụp hình lớp chống ánh sáng
• Mạ đồng điện phân
• Lột lớp chống ánh sáng
• Khắc đồng không điện hoặc lá đồng mỏng.

Quá trình khắc này là nơi có sự khác biệt đáng chú ý nhất giữa các quy trình. Vì mSAP bắt đầu với lá đồng dày hơn, nhà sản xuất thường bị giới hạn ở khoảng cách dấu vết/khoảng trống gần 30 micron, và dấu vết sẽ có hình dạng hơi thang.

Vì quy trình SAP có lớp đồng không điện mỏng như vậy, việc khắc không thực sự ảnh hưởng đến dấu vết, để lại các cạnh bên của dấu vết thẳng, và khả năng hình thành các dấu vết dưới 25 micron (1 mil) được cung cấp bởi nhà sản xuất có thiết bị chụp hình có khả năng giải quyết những kích thước đặc điểm tinh tế đó.

Sau quá trình khắc lá đồng này, cả quy trình mSAP và SAP đều tuân theo các quy trình sản xuất PCB thông thường.

Cách làm việc với nhà sản xuất Bảng Mạch In của bạn:

Tôi đã liên hệ với Tiến sĩ Meredith LaBeau, CTO của Calumet, để hỏi ý kiến của bà về cách làm việc với các nhà sản xuất khi học và áp dụng lợi ích của công nghệ PCB bán thêm. Theo lời bà, “Điều nổi bật nhất là nhu cầu cấp thiết đối với một công nghệ có thể đạt được đường nét mảnh và khoảng cách nhỏ, đồng thời sử dụng một số tính năng HDI tiên tiến nhất, cùng với vật liệu giảm tổn thất cực thấp. Những khách hàng này thường phải tìm đến việc sản xuất ở nước ngoài, điều này có một cái giá: thời gian chờ đợi dài hoặc phải thiết kế lại bảng mạch để phù hợp với công nghệ trong nước hiện tại, thường làm giảm bớt bản chất của hệ thống điện tử. Việc sử dụng phương pháp sản xuất đổi mới và biến đổi này đòi hỏi một cách tiếp cận mới trong thiết kế: thiết kế với sản xuất thay vì cho sản xuất. Cùng nhau, nhà thiết kế và nhà sản xuất có thể phát triển một cách tiếp cận hợp tác để Giảm SWAP - đồng thời tăng độ tin cậy và vững chắc của PCB cho các hệ thống điện tử thế hệ tiếp theo.”

Trong vài blog tiếp theo về công nghệ PCB cộng thêm, chúng tôi sẽ đi sâu vào lợi ích đối với các nhà thiết kế PCB, câu hỏi và trả lời về đánh giá thiết kế sơ bộ, và thảo luận về các ứng dụng thực tế. Xin vui lòng bình luận với bất kỳ câu hỏi cụ thể nào bạn muốn được giải đáp!

Các công cụ thiết kế trong Altium Designer® bao gồm mọi thứ bạn cần để theo kịp với công nghệ mới. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.