Khám phá Quy Trình Bán Cộng (SAP) trong Sản Xuất PCB Ultra HDI

Khi công nghệ PCB tiếp tục phát triển, các kỹ thuật sản xuất mới như chế tạo PCB kết nối cực kỳ cao mật độ (UHDI) đang mở ra những khả năng đáng kinh ngạc. Trong số những tiến bộ biến đổi nhất là quy trình bán cộng hóa (SAP) và quy trình bán cộng hóa chỉnh sửa (mSAP), cho phép tạo ra các đường mạch và khoảng cách mảnh hơn nhiều so với những gì mà kỹ thuật khắc chìm truyền thống có thể đạt được. Những đổi mới này đang đẩy giới hạn của thiết kế PCB, làm cho việc chế tạo mạch phức tạp với độ chính xác chưa từng có trở nên khả thi.

Trong bối cảnh chế tạo PCB, quy trình bán cộng hóa (SAP) cung cấp một sự chuyển biệt so với các phương pháp khắc chìm truyền thống bằng cách cho phép tạo ra các đường mạch và khoảng cách mà trước đây là không thể đạt được—xa dưới ngưỡng 2-mil có thể với khắc chìm. Quy trình SAP cho phép các nhà sản xuất thêm vật liệu dẫn điện, như đồng, để hình thành mạch điện thay vì khắc nó đi. Kỹ thuật này, kết hợp với các vật liệu tiên tiến, mở ra cánh cửa cho các kích thước tính năng cực kỳ nhỏ mà hỗ trợ thế hệ tiếp theo của điện tử, bao gồm các thiết bị hiệu suất cao, mini hóa.

Ưu điểm chính của Quy trình Bán Cộng Hóa trong Chế tạo PCB

Mini hóa Cực Độ

Một trong những cơ hội thú vị nhất với công nghệ SAP và mSAP là khả năng giảm đáng kể kích thước bản in mạch PCB. Với kích thước đường dẫn và khoảng cách giảm xuống mức dưới micron, các nhà thiết kế có thể giảm đáng kể kích thước của hệ thống điện tử tổng thể hoặc, thay vào đó, sử dụng không gian được giải phóng để tích hợp thêm các thành phần, như pin lớn hơn hoặc chức năng nâng cao. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị mà không gian là một yếu tố quan trọng, như điện thoại thông minh, thiết bị đeo và thiết bị IoT.

Đơn Giản Hóa Lớp Và Tăng Hiệu Quả Định Tuyến

Lợi ích đáng kể khác của những quy trình này là khả năng giảm số lượng lớp cần thiết trong thiết kế PCB. Đối với các thành phần có mảng bóng lưới với khoảng cách chặt chẽ (BGAs) hoặc thậm chí là các thiết kế tiêu chuẩn, khả năng định tuyến các tín hiệu phức tạp trên ít lớp hơn có thể giảm cả chi phí và độ phức tạp. Ít lớp hơn cũng có nghĩa là ít micro-vias và chu kỳ lamination hơn, dẫn đến thời gian sản xuất ngắn hơn và tỷ lệ sản phẩm tốt cao hơn. Khả năng đơn giản hóa cấu trúc lớp trong khi vẫn duy trì hoặc cải thiện chức năng là một lợi ích lớn về cả độ tin cậy và hiệu suất.

Cải Thiện Tính Toàn Vẹn Tín Hiệu và Độ Chính Xác

Trong khi mini hóa và giảm số lớp mang lại những lợi ích cụ thể, quy trình SAP cũng cải thiện đáng kể hiệu suất điện. Một trong những cải tiến quan trọng nhất là về độ ổn định tín hiệu. Bởi vì quy trình bán cộng hóa dựa vào kỹ thuật hình ảnh chính xác hơn là quá trình khắc ăn mòn trừ rộng lớn, chúng cho phép kiểm soát chính xác hơn về độ rộng và khoảng cách của dấu vết. Điều này dẫn đến việc kiểm soát trở kháng chặt chẽ hơn và giảm suy hao tín hiệu, làm cho những công nghệ này lý tưởng cho các ứng dụng số tốc độ cao và RF.

Bán Cộng Hóa so với Khắc Ẳn Mòn Trừ: Tổng Quan Nhanh

Quy trình khắc ăn mòn trừ truyền thống bắt đầu với một lớp phủ đồng trên vật liệu cách điện, và mẫu mạch được hình thành bằng cách khắc ăn mòn đồng không mong muốn. Quy trình này, mặc dù hiệu quả, nhưng có hạn chế trong việc đạt được các dấu vết và khoảng cách mảnh do độ dày của đồng và phương pháp khắc ăn mòn được sử dụng.

High-Speed PCB Design

Simple solutions to high-speed design challenges.

Learn More

Ngược lại, quy trình bán cộng hóa bắt đầu với một lớp đồng mỏng hoặc không có đồng nào trong trường hợp của phương pháp cộng hóa thuần túy. Đồng sau đó được thêm vào một cách chọn lọc để tạo ra mẫu mong muốn, chỉ cần loại bỏ một lớp hạt giống mỏng. Độ chính xác này cho phép tạo ra các đặc điểm mảnh hơn nhiều, với các dấu vết hẹp đến 25 micromet (hoặc thấp hơn), tùy thuộc vào khả năng hình ảnh của nhà sản xuất.

Quy Trình Bán Cộng Hóa Được Chỉnh Sửa (mSAP)

Quy trình bán cộng thêm sửa đổi (mSAP) là sự mở rộng của SAP, thường được sử dụng trong sản xuất hàng loạt các sản phẩm điện tử tiêu dùng như điện thoại thông minh. Sự khác biệt chính nằm ở lớp đồng khởi đầu—mSAP bắt đầu với một lớp lá đồng dày hơn một chút, dẫn đến các hồ sơ dấu vết ít tinh xảo hơn. Mặc dù mSAP cho phép kích thước tính năng xuất sắc, chúng thường nằm trong phạm vi 30-micron cho dấu vết/khoảng trống, với các dấu vết có hình dạng hơi hình thang do lớp đồng khởi đầu dày hơn.

Dù có những khác biệt này, mSAP vẫn cho phép các tính năng tinh tế hơn nhiều so với các phương pháp trừ truyền thống và được coi là cầu nối giữa PCB tiêu chuẩn và các kỹ thuật sản xuất cấp độ nền tảng tiên tiến. Cách tiếp cận này rất quan trọng trong các ứng dụng có độ nhạy cao với chi phí, sản xuất hàng loạt.

PCB Giống như Nền tảng (SLP) và Tương lai của Ultra HDI

Thuật ngữ thường được sử dụng trong lĩnh vực này là "PCB giống như nền tảng" (SLP), đề cập đến các bảng mạch được xây dựng bằng quy trình cộng thêm hoặc bán cộng thêm. SLP cho phép khả năng tính năng tinh tế tiếp cận với độ chính xác của các nền tảng bán dẫn nhưng trên các tấm PCB lớn hơn nhiều. Điều này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng yêu cầu mini hóa mà không hy sinh lợi ích về chi phí và khả năng mở rộng của sản xuất PCB truyền thống.

Quy trình SAP và mSAP Tiêu Biểu

Đối với cả SAP và mSAP, quy trình dòng chảy tuân theo các bước tương tự:

Best in Class Interactive Routing

Reduce manual routing time for even the most complex projects.

Learn More

1. Ứng dụng Photoresist – Một lớp photoresist được áp dụng để định rõ mẫu mạch.
2. Imaging Photoresist – Photoresist được chiếu xạ bằng ánh sáng UV, định rõ các khu vực sẽ được thêm đồng.
3. Mạ Đồng Điện Phân – Đồng được mạ chọn lọc lên các khu vực đã được mẫu hóa.
4. Loại bỏ Photoresist – Photoresist còn lại được loại bỏ, để lại các đường dẫn đồng.
5. Khắc – Đối với mSAP, lớp đồng nền được khắc để hoàn thành quy trình, trong khi SAP chỉ yêu cầu khắc tối thiểu.

Vì SAP bắt đầu với lớp đồng mỏng cực kỳ (mỏng như 1.5 micron hoặc ít hơn), các đường dẫn cuối cùng có các bức tường bên dọc, cho phép các đặc điểm cực kỳ tinh tế, trong khi mSAP thường để lại các đường dẫn với hồ sơ hình thang do lớp đồng khởi đầu dày hơn.

Hợp tác với Nhà sản xuất PCB của bạn để thành công

Chìa khóa để tận dụng những phương pháp chế tạo tiên tiến này nằm ở sự hợp tác chặt chẽ với nhà sản xuất PCB của bạn. Như John Johnson, Giám đốc Chất lượng của American Standard Circuits, đã nhận xét, “Các nhà thiết kế phải hợp tác với nhà chế tạo để hiểu rõ về sự đánh đổi và khả năng của các quy trình bán thêm vật liệu khác nhau. Một cách tiếp cận 'tùy thuộc' đối với các quy tắc thiết kế là phổ biến, và việc làm việc cùng nhau đảm bảo hiệu suất tối ưu, khả năng sản xuất và chi phí, cho phép các nhà thiết kế tối đa hóa tiềm năng của công nghệ ultra-HDI." Trong cách tiếp cận hợp tác này, cả nhà thiết kế và nhà sản xuất đều đóng vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa thiết kế cho các khả năng độc đáo của SAP và mSAP, cuối cùng dẫn đến các hệ thống điện tử hiệu quả, mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn.