PCB制造基本工藝路線
——減成法與加成法

龔永林

（本刊主編）

在印制電路板（printed circuit board，PCB）制造技術(shù)的發(fā)展過程中，開創(chuàng)了多種工藝路線。按照導(dǎo)體圖形形成的路徑，基本工藝路線可歸納為3 種，分別為減成法、加成法與半加成法。從原材料到成品基本上采取的是減法與加法工藝。

（1）減成法（subtractive process），采用覆銅箔層壓板表面形成抗蝕線路圖形后，通過選擇性蝕刻去除多余銅箔，得到導(dǎo)體圖形。減成法又稱銅箔蝕刻法，基本流程如圖1（a）所示。

圖1 減法與加法3種基本工藝路線

（2）加成法（additive process）或稱全加成法（fully additive process/all additive process），又稱添加法。其采用含光敏催化劑的絕緣基板，在按線路圖形曝光后使需要導(dǎo)電線路區(qū)域活化、沉銅，通過選擇性化學(xué)鍍銅（厚銅）得到導(dǎo)體圖形?；玖鞒倘鐖D1（b）所示，其不存在蝕刻（減法）過程。

（3）半加成法（semi-additive process，SAP），采用絕緣基板進(jìn)行化學(xué)沉銅得到薄銅箔，通過印制抗鍍圖形（負(fù)像）和圖形電鍍加厚導(dǎo)體，將多余薄銅箔快速蝕刻除去得到導(dǎo)體圖形?；玖鞒倘鐖D1（c）所示，其以沉積銅導(dǎo)體（加法）為主，又輔以快速蝕刻（減法）過程。

減成法工藝成熟、穩(wěn)定，自PCB 商品化70 多年以來，一直以減成法為主要工藝路線。從基材到專用設(shè)備具有完整產(chǎn)業(yè)鏈。由減成法制得的PCB 質(zhì)量穩(wěn)定可靠，其不足之處是原材料消耗較多，產(chǎn)生較多的污染物，不利于清潔生產(chǎn)。另外，減成法工藝是蝕刻銅層，加工線路程度有限，通常最小線寬/線距在50 μm以上。

加成法的工藝研發(fā)早于減成法。例如，在絕緣基板上直接黏貼金屬粉末，或者印刷導(dǎo)電膏構(gòu)成導(dǎo)電線路，只因線路精度不夠以及與基板結(jié)合力差而未能流行。于是加成法的方向致力于絕緣基板上選擇性地化學(xué)鍍銅，實(shí)現(xiàn)銅線路圖形。雖然該加成法可以制取線路圖形，并且能做到小于10 μm 的高密度細(xì)線路，但在與基板結(jié)合力和線路導(dǎo)電可靠性方面不足，至今還在實(shí)驗(yàn)室階段。

現(xiàn)在又有新的加成法技術(shù)，有的稱增材制造，如印制電子（printed electronics）或加成電子（additive electronics）。通常是采用導(dǎo)電油墨直接在絕緣基材上印刷或打印出線路圖形，簡單的如在聚酯膜上印刷銀漿線路形成的薄膜開關(guān)板，復(fù)雜的如3D打印功能油墨形成多層PCB及立體PCB。

介于減成法與加成法之間的半加成法，雖然采用了無銅箔基板，但有電鍍銅與蝕刻過程。半加成法使導(dǎo)體有一定厚度，保證了線路的導(dǎo)電性，而蝕刻的是薄銅層，快速蝕刻（閃蝕）有利于細(xì)線路制作，可加工最小線寬/線距小于30 μm。

為了確保銅箔與絕緣層之間的結(jié)合力，又產(chǎn)生了改進(jìn)型半加成法（modified semi-additive process，MSAP）并得到應(yīng)用，流程如圖2 所示。為了符合細(xì)線路的加工要求，MSAP 采用覆銅板或絕緣板上壓合銅箔構(gòu)成導(dǎo)體層。若銅箔層較厚，先采取化學(xué)蝕刻減薄銅層，如減薄銅把35 μm 或18 μm 的厚銅箔層蝕刻至12 μm 或9 μm 以下，然后再制作線路圖形。如果采用的是薄銅箔覆銅板，或壓合的是薄銅箔，就不需減薄銅過程。MSAP 比SAP 穩(wěn)定和質(zhì)量可靠，目前應(yīng)用得更多。

圖2 改進(jìn)型半加成法流程

另有Averatek 公司開發(fā)的半加成法技術(shù)，稱為A-SAP。采用絕緣基板在表面涂上一層催化油墨，然后進(jìn)行鈀活化和化學(xué)鍍銅，形成導(dǎo)體層，再進(jìn)行干膜光致成像、圖形電鍍銅和去膜、蝕刻（閃蝕），完成線路圖形。A-SAP 可以實(shí)現(xiàn)25 μm以下，甚至10 μm的細(xì)線路。

目前，減成法仍然是PCB 制造的主流技術(shù)；半加成法特別是改進(jìn)型半加成法技術(shù)也已成熟，普遍應(yīng)用在高密度連接（high density interconnector，HDI）板與集成電路（integrated circuit，IC）載板制造中；加成法在印制電子方面前景燦爛，隨著功能性油墨新材料的出現(xiàn)和印刷與打印技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用將越來越廣泛。就可持續(xù)發(fā)展而言，加成法比減成法更有優(yōu)勢。