mSAP与类载板SLP

mSAP工艺,全称为Modified Semi-Additive Process,即改良型半加成法。其实,mSAP工艺在传统PCB行业并不为大家所熟知,直到苹果公司将Iphone主板导入mSAP工艺,进而在PCB业界诞生了一个新的分支:类载板Substrate Like PCB。

为了更好地说明mSAP与SLP之间的关系,这里先带大家回顾下高密度互联HDI(High Density Inter-connection)板的发展历程。

HDI板发展历程

自20世纪90年代以来,HDI板经历了几次变化,现在可以说是进入了新的发展期。

早期的HDI板基于减铜法(又称减成法)Subtractive,利用传统的芯板Core结构和顺序层压步骤可生产线宽/线距约为60/60μm的高端电路板。

最重要的是,HDI板依靠微通孔Micro Via来达到当时用其他技术很难实现的高密度互连特性。而且随着PCB板厂制造工艺的不断改进,HDI板性能和良率也随之改善。

21世纪初,智能手机的发展进入新的阶段,第二代HDI板应运而生。

第二代HDI板在保留激光钻微通孔的同时,堆叠的道通孔(Stack Via)开始取代交错的导通孔(Staggered Via),并结合“任意层”(Each/Every Layer Inter-connection or Any Layer)互联技术,HDI板最终的线宽/线距达到了40/40μm。

这种任意层互联的方法依旧基于减铜法工艺,而且对于消费型电子产品来说,大多数高端HDI板仍然采用这种技术。

然而在2017年,苹果Iphone主板开始导入类载板SLP,从此HDI板迈入新的发展阶段,开始从减铜法工艺转向mSAP工艺。

mSAP

mSAP定义及特点

  • mSAP:改良型半加成法Modified Semi-Additive Process。

  • 采用图形电镀Pattern Plating,面铜厚度与PCB Gerber图形分布Layout密切相关。

  • 线宽/线距最小可以做到25/25um,一般制作30/30um及以上线路。

  • 图形的上下幅差异较小,一般要求单边差异<=5um。

  • 铜箔使用负载铜箔,常用3um或5um负载铜箔,即电镀基铜为3um或5um。

mSAP流程

如有朋友想了解mSAP与Subtractive工艺的差异,可以参考:PCB板图形制造工艺

类载板SLP由来及技术要求

类载板Substrate Like PCB,是鉴于PCB与IC Substrate的定义越来越模糊而应运而生。

类载板SLP是一种介于传统HDI板与半导体封装基板(IC Substrate)之间的新型电路板。其在HDI技术的基础上,采用mSAP工艺,可进一步细化线路,是新一代精细线路PCB板。

从制程上来看,类载板更接近用于半导体封装的IC载板:采用mSAP工艺可以将线宽/线距由40/40um推进到25/25um,甚至更小,但尚未达到IC载板的规格。

鉴于类载板SLP的用途依旧是搭载各种主被动元器件,所以SLP仍属于PCB的范畴,但其核心定位是高端HDI板,通过结合PCB制造工艺与IC载板的部分特性,实现了工艺升级、性能升级、成本平衡等突破。

类载板的制造要求和技术难度显著高于HDI工艺,为了平衡良率和成本,类载板普遍采用mSAP和HDI的混合制造工艺。

类载板SLP发展历程

苹果公司从2017年新机IPhone X开始启动主板升级完成了SLP的导入,在保留所有芯片情况下将体积减少至原来的70%,为电池腾出了更多空间。

基于SLP的导入,苹果手机主板也从2017年开始由1片HDI板分为2+1结构的3片小板,采用类载板与HDI板混搭的技术方案:双层堆叠的2片类载板外加1片连接用的Interpose板,即PCB业界常说的“三明治”结构。此种双层堆叠设计方案大幅提高了工艺制程难度,但也在增加了35%主板面积的情况下缩小了机内占用空间。 【信息及图片源于广发证券报告】

基于网络上苹果手机的拆板视频或图片,我们可以看到从Iphone X开始一直到现在Iphone 16,其主板均延用了“三明治”结构的堆叠设计。

2019年,随着三星、华为等主流企业的手机及其他移动智能终端SLP利用率的提升,全球SLP的市场规模也是水涨船高:2024年全球类载板行业市场规模为315亿元。【参考智研精品报告】

随着PCB板厂mSAP制造工艺的改进,类载板的性能和良率相比2017年已经发生了翻天覆地的变化。现在主流PCB板厂,特别是苹果系供应商,如鹏鼎控股AVA,华通电脑Compeq,欣兴电子UMT,奥特斯AT&S、安捷利美维AKM等等,都是深耕类载板多年。

mSAP与SLP的技术演进

小结
综上所述,我们可以说是mSAP催生了SLP的诞生,而SLP在高端消费类电子产品中的渗透与声名鹊起,也让mSAP不再于局限于IC载板,并再次走红于传统PCB行业。

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