PCB（印制電路板）作為電子產品的核心部件，其制造工藝的進步與電子產品的發(fā)展息息相關。PCB最早出現于20世紀30年代，隨著電子技術的不斷進步，它也經歷了從單層板到雙層板、多層板的演變，并朝著高密度、高精度、高頻高速的方向發(fā)展。
近年來，隨著5G、物聯(lián)網、人工智能等技術的快速發(fā)展，PCB行業(yè)也迎來了新的挑戰(zhàn)和機遇，對高端制造工藝的需求日益增長 。
拆開看，PCB的主要原材料包括覆銅板、銅箔、銅球、金鹽油墨等。這里面，又以覆銅板的成本占比最大，超過30% 。
覆銅板（在嘉立創(chuàng)工廠拍攝）
在印制電路板制造工藝中，主要有減成法、全加成法與半加成法三種工藝技術：
●減成法：最早出現的PCB傳統(tǒng)工藝，也是應用較為成熟的制造工藝。一般采用光敏性抗蝕材料來完成圖形轉移，并利用該材料來保護不需蝕刻去除的區(qū)域，隨后采用酸性或堿性蝕刻藥水將未保護區(qū)域的銅層去除 。
●全加成法（SAP）：采用含光敏催化劑的絕緣基板，在按線路圖形曝光后，通過選擇性化學沉銅得到導體圖形 。
●半加成法（MSAP）：立足于如何克服減成法與加成法在精細線路制作上各自存在的問題。半加成法在基板上進行化學銅并在其上形成抗蝕圖形，經過電鍍工藝將基板上圖形加厚，去除抗蝕圖形，然后再經過閃蝕將多余的化學銅層去除，被干膜保護沒有進行電鍍加厚的區(qū)域在差分蝕刻過程中被很快的除去，保留下來的部分形成線路 。
PCB的制造工藝質量不僅直接影響著電子產品的可靠性，還影響著各種芯片之間信號傳輸的完整性 。
PCB高端制造工藝種類
隨著PCB的發(fā)展，比較高端的制造工藝也越來越多，主要有以下幾類：
●盤中孔：指將通孔直接布置在元件的焊盤區(qū)域內的一種PCB設計與制造技術。
●埋孔/盲孔：埋孔是指位于PCB內層的孔，盲孔是指連接PCB外層和內層的孔，兩者都不可見，可以提高布線密度和信號完整性 。
●mSAP：是在基板表面先鋪設一層超薄種子銅，再按電路圖形電鍍加厚所需銅，再去除種子銅，從而得到精細銅線。
一、盤中孔工藝
盤中孔對制造精度和工藝控制要求極高，被視為PCB行業(yè)的高端工藝之一。
嘉立創(chuàng)盤中孔三維示意圖
這種技術最大的特點是能夠大幅節(jié)省PCB板面空間，提高布線密度和元件布局緊湊度。
通過將過孔隱藏于焊盤內，走線無需繞開過孔，有利于縮短信號路徑、減少寄生參數，從而提高高速電路的信號完整性。
此外，在大功率或散熱要求高的器件下，盤中孔還可作為熱導通通道：多個填充導熱材料的盤中孔能將器件熱量直接導入內層大面積銅面，改善散熱性能。
制造難點
盤中孔通常直徑很小，需要高精度鉆孔技術（機械鉆或激光鉆孔）來確保孔徑和定位滿足設計要求。
如此微小的過孔在鉆通后，必須進行填孔處理：常用方法是在孔內填入樹脂基材料（如阻焊油墨、專用樹脂或導熱銅漿），通過真空加壓灌孔避免氣泡。像嘉立創(chuàng)盤中孔可以塞樹脂或銅漿。
填充后的孔還需烘烤固化并研磨平整，要求孔洞處表面高度差控制在極小范圍內，以保證后續(xù)鍍銅后的焊盤平坦度。
若平整度不足，器件焊接時會因焊盤不平造成缺陷。另一個難點在于空洞和焊接可靠性：如果填孔不完全或存在微小空隙，回流焊時孔內殘留的空氣或揮發(fā)物會形成錫焊空洞，削弱焊點的機械強度和導熱導電能力。
因此，需通過優(yōu)化填孔材料和工藝（如采用真空灌孔、調整焊膏印刷）來減少焊點空洞。
總的來說，盤中孔增加了鉆孔、填孔、鍍覆等多個額外工序，制造流程復雜，稍有不慎就會影響成品可靠性。
行業(yè)中，不少PCB廠商缺乏相關經驗或設備，因此能夠量產高良率盤中孔板的廠商相對有限。
而能做盤中孔的廠商則有鵬鼎控股、興森科技、深南電路和嘉立創(chuàng)等企業(yè)。
嘉立創(chuàng)樹脂塞孔/銅漿塞孔+蓋帽電鍍
尤其是嘉立創(chuàng)針對6層及以上高多層板采用樹脂塞孔/銅漿塞孔+蓋帽電鍍工藝，使過孔可以直接打在焊盤上，且成品焊盤表面平整，布線空間更大。該工藝解決了行業(yè)內長期存在的防焊冒油，BGA焊盤漏錫、虛焊等問題。同時，通過流程改進，降低了樹脂塞孔的工藝成本。
如果在嘉立創(chuàng)打6層及以上高多層板，盤中孔工藝已免費。
應用領域
盤中孔由于能顯著提高布線密度和電氣性能，已經在諸多高密度電子產品中獲得應用。
其中，智能手機和平板電腦主板是盤中孔的主要用武之地，因為這些產品追求輕薄短小，PCB上的元件密度極高，特別是CPU、SoC等使用細間距BGA封裝的芯片需要盤中孔微盲孔工藝來扇出引腳。
其次，高速通信和計算領域的電路板也采用盤中孔來優(yōu)化信號傳輸路徑。例如服務器和路由器主板上的高速接口、電源模塊常通過盤中孔縮短關鍵走線并降低過孔寄生效應，以改善高速信號完整性。
此外，在熱管理方面，盤中孔在大功率LED照明板、射頻功放電路中用作埋入式散熱通道。將多個填充銅漿的盤中孔置于功率器件焊盤下，可將熱量快速引入內層銅散熱片，廣泛應用于LED燈板和電源管理板中。
簡言之，凡對PCB布線密度、信號性能或熱性能有苛刻要求的場合，盤中孔工藝都提供了一種有效的解決方案。
二、埋孔/盲孔
盲孔和埋孔是相對于貫穿整板的通孔而言的特殊過孔結構，用于在多層PCB中實現更靈活的層間互連。
盲埋孔示意圖
盲孔（Blind Via）指從印制板外層鉆入，只連接某一外層與一個或多個內層的過孔，它在板的一側可見，但并未貫通整個板厚。
舉個例子，一個6層板中從頂層連接到第二層的孔即為盲孔。
而埋孔（Buried Via）則完全位于PCB的內部層之間，連接兩個或多個內層而不延伸到板表面，從外觀上完全看不出這些過孔。
由于盲孔利用了PCB從表面向內層的“局部通道”，埋孔則將過孔“隱藏”在板內，這兩種結構可以大幅提高多層板的布線密度和設計自由度。
通過只在需要的層間提供導通，盲/埋孔釋放了其他層的走線空間，允許在有限層數下實現更復雜的互聯(lián)。此外，盲孔減少了信號從表層進入內層的路徑長度，避免了長通孔在未用段形成的信號stub，因此在高速信號中能改進信號完整性和降低電磁干擾。
埋孔則可以將關鍵走線埋入板內以減少對外層的輻射和干擾，同時還可提高線路的安全性和防篡改性（因為走線被包覆在板內部）。
可以說，盲/埋孔技術賦予PCB三維布線能力，在高層數、高密度互連（HDI）電路板中非常常見，是實現小型化和高性能的重要手段。
制造難點
采用盲孔和埋孔會顯著增加PCB制造的復雜度，需要精密的工藝控制和額外的加工步驟。
首先是鉆孔精度挑戰(zhàn)：為了只鉆到指定內層而不貫穿，全深度盲孔往往需要控制深度鉆孔技術。機械鉆深盲孔時必須精確控制鉆頭下插深度，避免過鉆或欠鉆；這對設備和工藝參數提出很高要求。
目前，主要使用的激光鉆孔工藝，通過調整激光功率和焦深在介質中形成所需深度的微盲孔，但仍需確保孔深恰到好處地到達目標內層銅面而不損傷下層。
埋孔的鉆制則一般在分層壓合前進行，即先在若干內層芯板上鉆通孔并電鍍成孔，然后將帶過孔的芯板層壓在一起形成埋孔結構。這要求各內層對準精度極高，否則層壓后埋孔可能錯位，無法正確連通目標層。
其次是電鍍互連：盲孔由于孔徑小且孔深受限，在電鍍時孔內鍍液流通不暢，容易造成孔壁鍍層偏薄甚至漏鍍。
為保證盲孔可靠導通，需優(yōu)化電鍍參數或采用填孔電鍍（先沉積銅將盲孔填滿）再加工平整。埋孔在芯板階段電鍍時也要控制鍍層厚度，使其既滿足導通又不會在后續(xù)壓合/再次鉆孔時引發(fā)問題。
第三，盲/埋孔引入了多次層壓和加工流程：通常制造盲埋孔PCB需要分階段壓合（順序構筑）。例如制作4+N+4層結構含埋孔板，需先做N層帶埋孔的芯板，再兩側加層壓制盲孔層。每增加一次壓合，都會帶來板厚收縮、對位偏差等變量，要求精確的疊層設計和流程控制。
多重工序也意味著更高成本和周期：盲/埋孔板比普通板有額外的鉆孔、激光、對準、填孔等步驟，生產周期延長，成本增加50–200%不等。
另外，檢測和維修難度提升：埋藏在內部的過孔在成品板外觀上不可見，傳統(tǒng)光學檢查無法發(fā)現其缺陷，需借助X光檢查或切片分析來驗證孔的連通性和孔壁鍍層質量。
一旦盲/埋孔產生隱蔽的連接不良，維修也極為困難甚至無法修復。
最后，由于盲埋孔板設計和制造容錯空間?。ū热缟杂袑渝e或孔徑偏差就可能報廢整個板），這對設計和工藝團隊的經驗和專業(yè)性要求很高。
典型應用領域
盲孔和埋孔工藝廣泛應用于各種對電路板密度和性能要求極高的領域，幾乎是高端多層PCB的標配技術之一：
手機、平板等移動設備主板：這類PCB通常采用HDI（高密度互連）技術，即大量使用盲孔和埋孔來提高布線密度。
一塊智能手機主板可能有數階HDI（如階梯式激光微盲孔跨多層），以便在有限面積布通高速處理器、存儲和射頻電路的數千個連接點。盲/埋孔使手機主板在保證信號性能的同時，實現更少層數、更小尺寸和更輕重量。
計算機和服務器主板：高性能CPU、GPU的主板往往是十幾層以上的板子，通過埋孔連接內部的電源和地平面，盲孔連接高密度插槽和芯片，讓每層的走線資源得到充分利用。例如高端服務器的背板為了連接成百上千信號，會采用盲埋孔技術將不同區(qū)域的走線分布在不同層，中間層用埋孔貫穿局部，減少貫通孔對其他區(qū)域的干擾。
通信設備（路由器、交換機、射頻模塊等）：這些設備的PCB需要同時處理高速數字信號和射頻模擬信號，使用盲孔可以將高速信號走線限定在一定層之間，避免貫穿整個板，從而降低串擾和信號損耗。埋孔則可以用于把一些關鍵射頻網絡藏于內層，減少對外層金屬的依賴，甚至提高保密性。
航空航天和軍工電子：對尺寸和重量敏感的航天電子，以及要求高可靠的軍用電子中，多采用盲/埋孔技術以在小尺寸板上實現高層多功能。比如航空電子中的多模塊集成板，將不同功能電路分布于不同層，通過埋孔局部互連，同時保證關鍵信號專用通道。
高速存儲和計算模塊：如DDR內存條、GPU顯卡PCB，這些板卡上器件引腳眾多且速率高，需要盲孔扇出BGA陣列，埋孔連接內部電源平面來保證供電完整。
值得一提的是，在最新的封裝技術中，多晶片模組的基板本質上也是一種極端形式的盲/埋孔板：例如MCM多芯片封裝的有機載板，內部有多層布線通過埋孔連接，只在封裝焊盤處用盲孔連接到表面焊球。
總體而言，盲孔和埋孔幾乎出現于所有高密度多層PCB中，從消費電子到大型計算系統(tǒng)皆是如此。只要產品對電路板的尺寸、重量有嚴格限制，或需要較高的信號性能和層間互連自由度，盲/埋孔工藝就是不可或缺的選擇。
三、mSAP
mSAP，全稱Modified Semi-Additive Process，中文叫改進型半加成法工藝。它是實現超細線路的先進技術。
傳統(tǒng)減成法（先覆厚銅再蝕刻）受制于銅箔厚度，線寬/線距難以小于50 µm，而mSAP通過“薄銅+局部電鍍”方式可將線寬/線距推進到15–30 µm。
其特點是在基板表面先鋪設一層超薄種子銅，再按電路圖形電鍍加厚所需銅，再去除種子銅，從而得到精細銅線。
由于初始銅極薄，避免了傳統(tǒng)蝕刻中的側蝕問題，導線截面更接近直壁，阻抗一致性好。
mSAP工藝能實現高精度、高密度線路（如0.018 mm線寬）且保持量產可行性，已被用于制造類載板PCB，滿足最新智能手機和移動設備對極細線路的需求。
制造難點
mSAP工藝流程較繁瑣，涉及化學沉銅、薄銅處理、精細圖形轉移、電鍍、差分蝕刻等多步驟。
其加工難點在于，超薄銅箔或鍍層在加工中極易氧化或受損，需要無塵干凈環(huán)境；精密對位曝光制作微米級圖形，對抗蝕干膜和對位精度要求嚴苛；電鍍時銅離子向微細圖形沉積易造成“鍍凸”或不均，需要添加劑精確調控電流分布。
此外，除此之外，mSAP因為線寬極窄，任何輕微的雜質或光致抗蝕劑殘留都可能導致斷路或短路，因此清洗和表面處理必須萬無一失。工藝整體產能較傳統(tǒng)減成法低，良率容易受微小工藝波動影響，這對制造過程控制和檢測提出了更高要求。
簡而言之，mSAP難點在于保障亞毫米級線路的一致性和可靠率，需要極高的工藝管控水平。
典型應用領域
mSAP技術的主要應用場景之一是智能手機主板和模組板。
自iPhone等高端手機引入類載板SLP工藝后，mSAP已成為實現手機主板超細線路的關鍵技術，使得處理器和存儲器等高I/O芯片能夠在有限面積內互連。
其他便攜式電子如智能手表、超薄筆電的核心板，也采用mSAP縮減尺寸。高速通信設備中，一些高密度背板電路為降低信號串擾，亦通過mSAP實現更窄的走線和間距。隨著汽車電子朝輕量化、多功能集成發(fā)展，mSAP在ADAS攝像頭模塊、高頻雷達板中開始出現。展望未來，mSAP有望在IC封裝載板領域與傳統(tǒng)SAP接軌，用于制造高性能計算和網絡芯片的有機封裝基板，從而進一步拓展其應用版圖。
除了上述的盤中孔、盲埋孔、HDI和mSAP，PCB高端制造工藝還有其他，如軟硬結合工藝、超薄銅箔加工等。
當前，電子行業(yè)對輕薄短小設備的需求不斷攀升，HDI板和剛撓結合板日益普及，微孔和細線技術幾乎成為高性能PCB的標配。
5G通信、人工智能和高速計算等領域要求PCB具有更高的布線密度和更出色的信號完整性，這正推動任意層HDI、mSAP類載板等技術走向成熟。
同時，汽車電子和航空航天對可靠性的極致追求，又促使填孔、沉銅、選擇性電鍍、X-ray檢測等工藝不斷改進，以保障嚴苛環(huán)境下的長期穩(wěn)定。
可以預見，未來PCB制造將進一步朝著高密度、高多層、異質集成方向發(fā)展。例如，將有更多內嵌元件、封裝與板級工藝融合的新結構出現，這需要上述工藝提供支持。
材料方面，超薄銅箔、低介電常數樹脂、柔性高強度材料等會得到更廣泛應用。制造過程將更加依賴智能化控制和AI檢測，以應對日益微縮的特征尺寸和復雜結構。
寫在最后
隨著電子產品朝著輕薄短小、高性能、高可靠性的方向發(fā)展，PCB高端制造工藝的需求日益增長。HDI、埋孔/盲孔、剛撓結合等技術不斷創(chuàng)新和發(fā)展，賦予了PCB以更高的布線密度、更優(yōu)的電氣/熱性能以及更加靈活的形態(tài)，推動著PCB行業(yè)的技術進步和產業(yè)升級。
未來，PCB高端制造工藝將朝著更高密度、更高精度、更高頻率、更環(huán)保的方向發(fā)展，為電子產品的創(chuàng)新和發(fā)展提供有力支撐。
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