減成法 × mSAP × SAP
從底銅、圖形電鍍到蝕刻,掌握高密度 PCB 的製程選擇。
BGA 間距縮小、元件越放越密,Layout 工程師最先碰到的問題往往很直接:原本的線寬與線距,已經無法把訊號拉出去。
這時,mSAP 與 SAP 經常出現在討論中。但三種製程的差別,不只是「哪一種能做更細」,而是線路如何形成,以及製造過程需要移除多少銅。
理解這件事,才能判斷何時值得升級製程,也避免把供應商的極限能力直接當成量產設計規則。
減成法(Subtractive Process)的核心,是先有銅,再移除不需要的部分。
以簡化的線路形成流程來看:
實際內、外層流程可能包含不同電鍍與抗蝕安排,但線路主要由銅層蝕刻形成的原理相同。
問題在於,蝕刻除了往下移除銅,也會侵蝕線路側面。需要蝕刻的銅越厚,微細線路的尺寸控制通常越困難。
因此,不能把「減成法最小只能做 50–75 μm」寫成絕對界線;薄銅與製程優化也能支援更細的圖形。真正要確認的是:指定成品銅厚下,板廠能穩定交付多少線寬與線距。
mSAP(Modified Semi-Additive Process,改良型半加成法)改變了線路形成的主力步驟:
先以光阻定義線路位置,再透過圖形電鍍長出主要銅厚。
簡化流程為:
因為最後需要移除的底銅較薄,線路尺寸受蝕刻影響的程度可以降低。
超薄銅箔並非一律只有 2–3 μm。例如,三井金屬公開的 MicroThin 系列涵蓋 1.5–5 μm;這是材料產品範圍,不代表每條 mSAP 產線採用相同起始條件。
mSAP 也沒有消除蝕刻風險。閃蝕不足可能留下殘銅而短路,過度蝕刻則會損失線寬與銅厚。微細圖形還必須同時控制成像、電鍍均勻性與去膜品質。
SAP(Semi-Additive Process)的正確中文是「半加成法」,不是全加成法。
它與 mSAP 都會進行圖形電鍍;重要差異在於底部導電層的來源。
SAP 的種子層可透過化學鍍等方式形成;部分技術路線也使用濺鍍及相關附著層。完成線路電鍍後,仍須去除線路之間暴露的種子層。
較薄的種子層有利於進一步縮小線路,但也提高了材料表面處理、附著力與製程整合的重要性。
SAP 可支援更微細的圖形,卻不能直接定義成「通常都在 5 μm 以下」。例如 PCB Technologies 公開說明其 SAP 技術可達 5 μm 級線寬/線距;這屬於特定技術能力,不能套用到所有供應商。
記住三個起點,就能掌握差異:
不同供應商還可能使用 amSAP 等分類。因此,名稱只能幫助理解路線,不能代替完整製程規格。
另外,HDI、SLP、BT 與 ABF 並不是四種互斥的線路製程。
HDI 著重高密度互連結構;SLP 是類載板的產品概念;BT 與 ABF 則涉及材料體系。討論時應把「產品結構、材料、線路形成方式」分開確認,避免把手機 SLP 主板與記憶體封裝載板視為同一類產品。
mSAP 能支援更密集的線路配置,因此與手機等小型化電子產品有密切關係。但手機主板與 IC 封裝載板,仍有不同的組裝對象與製造要求。
0.35 mm BGA pitch 本身,不能直接推出「一定需要 20–25 μm 線路」。
實際需求還取決於焊墊直徑、球位排列、微孔焊墊、可用佈線層及安全間距。工程上應先分析哪個扇出通道受限,再評估是否需要半加成製程。
局部需要細線,也不代表高速通道全程都應使用同樣線寬。離開密集區後,仍要依阻抗與損耗需求規劃線路。
高速光模組是 mSAP 的實際應用方向,但不能寫成「1.6T 一律要求 15/15 μm」。
例如,AT&S 公開的光模組產品資料涵蓋 400G 至 1.6T,並列出 mSAP 線寬/線距可達 18/22 μm。這是具名供應商的能力資料,不是所有光模組的共同規格。
同樣地,7-2-7 疊構與約 1 mm 板厚,必須對應具體設計,不能由傳輸速率直接決定。
面對 CoWoP 或 NPO 等新架構,應取得實際互連介面、封裝配置與驗證條件,再評估 PCB 製程,不能僅憑架構名稱就指定 15–20 μm 線路。
77 GHz 雷達也不是因為頻率高,就必然需要 mSAP。材料、銅面粗糙度、介質厚度、線路幾何及表面處理,都會影響毫米波表現。
更接近矩形的線路截面,有助於幾何控制,但不會自動保證 ±3% 或 ±5% 阻抗。阻抗仍須結合介質厚度、Dk、成品銅厚與實際線路尺寸評估。
成本也應依整板比較,不能直接套用固定倍數。微細線路可能改變層數與板面配置,但能否抵銷新增製程成本,需要實際設計與報價才能判斷。
減成法、mSAP 與 SAP 的選擇,應從可製造性、電氣需求與成本一起判斷。
對 RD 而言,重要的是找到真正需要微細線路的位置,並把材料、銅厚、疊構與驗證條件同步確認。
若正在評估高密度 PCB 打樣,可將 Gerber、BGA 封裝資料、預定疊構與關鍵規格提供給 eCloud,先釐清製造需求,再確認適用的供應方案。