PCB部分加成法,可让布线宽度减半,密度更高

 随着印刷电路板(PCB)出现新的部分加成法(semi-additive)技术,可让其布线(trace)宽度减为一半达到1.25mils水准,因此,可让电路装配密度达到最大。据EETimes网站报导,目前积体电路不断进步已从过去在半导体IC微影制程(Lithography)上,开始转移到PCB制程上。 

    目前业界最常用的减成法(subtractive)PCB制程,其布线宽度容忍公差最小可达到0.5mil以内。分析师指出,布线宽度超过3mils以上且讯号边缘率(signal edge rate)相对较低者,虽然0.5mil的变化值不明显,但对较薄的布线在阻抗控制上则有明显影响。 

    首先,PCB制程基本上会先在一或两边覆盖上含铜的基材材料,也就是所谓基材(core)。每家厂商生产用在基板上的铜基板材料与厚度皆不同,因此,绝缘与机械特质也不尽相同。 

    接着将铜箔与基板材料压合形成基板后,开始在基板上覆盖抗腐蚀剂再进行曝光,接着再将未曝光的抗腐蚀剂与铜在酸槽蚀刻形成布线。该作法目的是要让布线能形成一道长方形断面,但在酸槽过程中,不仅会侵蚀掉垂直面的铜,其实也会溶解掉部分水平面的布线墙面。 

    在严格控制下的减成法,可让布线形成几乎呈25~45度的梯形断面,但若未妥善控制,便会造成布线上半部遭过度蚀刻,导致出现上窄下厚的结果。若将经过蚀刻后的布线高度与上半部布线被侵蚀的深度相比,会得到所谓蚀刻因数(etch factor),该数值若越大,代表布线断面越像长方形。 

    一旦布线能呈长方形,代表其阻抗(Impedance)越能预测,而且可达到几乎垂直角度重复布置,代表电路装配密度可达最高,从讯号完整性角度来看,PCB制造良率也可提高。 

    同样可达到这种结果的方法,便是部分加成法(semi-additive)。该方法的基板是采用厚度更薄为2或3微米(µm)铜箔压合,之后进行导通孔钻洞并覆盖无电解铜。 

    接着在特定范围添加抗腐蚀剂以便曝光形成需要的布线。经过曝光的区域堆叠后,让留下来的铜进行蚀刻,因此,这种方法基本上与减成法相反。相较减成法采用化学原理,部分加成法布线基本上是利用光微影技术(Photolithography),因此,后者形成的布线宽度较符合当初设计。 

    在极严格公差下,其布线宽度可维持1.25mils水准并具备一定水准的阻抗控制。经实测发现,整块PCB板测得的阻抗变化,不会超过0.5ohm,是采减成法的5分之1。 

    分析指出,具备精准阻抗控制对于达到高速数位系统及微波应用要求不可或缺,这也是透过部分加成法可以达到的。而且其可达到几呈垂直的布线设计特点,更可让电路装配密度达到最大。
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