PCB（印制電路板）作為電子產(chǎn)品的核心部件，其制造工藝的進(jìn)步與電子產(chǎn)品的發(fā)展息息相關(guān)。PCB最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，它也經(jīng)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(wǎng)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，PCB行業(yè)也迎來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，對(duì)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(shù)：
●減成法：最早出現(xiàn)的PCB傳統(tǒng)工藝，也是應(yīng)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(zhuǎn)移，并利用該材料來保護(hù)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(hù)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(xué)沉銅得到導(dǎo)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(xì)線路制作上各自存在的問題。半加成法在基板上進(jìn)行化學(xué)銅并在其上形成抗蝕圖形，經(jīng)過電鍍工藝將基板上圖形加厚，去除抗蝕圖形，然后再經(jīng)過閃蝕將多余的化學(xué)銅層去除，被干膜保護(hù)沒有進(jìn)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(zhì)量不僅直接影響著電子產(chǎn)品的可靠性，還影響著各種芯片之間信號(hào)傳輸?shù)耐暾?。
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(nèi)的一種PCB設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。
●埋孔/盲孔：埋孔是指位于PCB內(nèi)層的孔，盲孔是指連接PCB外層和內(nèi)層的孔，兩者都不可見，可以提高布線密度和信號(hào)完整性 。
●mSAP：是在基板表面先鋪設(shè)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(xì)銅線。
一、盤中孔工藝
盤中孔對(duì)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(shù)最大的特點(diǎn)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(nèi)，走線無需繞開過孔，有利于縮短信號(hào)路徑、減少寄生參數(shù)，從而提高高速電路的信號(hào)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(dǎo)通通道：多個(gè)填充導(dǎo)熱材料的盤中孔能將器件熱量直接導(dǎo)入內(nèi)層大面積銅面，改善散熱性能。
制造難點(diǎn)
盤中孔通常直徑很小，需要高精度鉆孔技術(shù)（機(jī)械鉆或激光鉆孔）來確保孔徑和定位滿足設(shè)計(jì)要求。
如此微小的過孔在鉆通后，必須進(jìn)行填孔處理：常用方法是在孔內(nèi)填入樹脂基材料（如阻焊油墨、專用樹脂或?qū)徙~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(nèi)，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(shí)會(huì)因焊盤不平造成缺陷。另一個(gè)難點(diǎn)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(shí)孔內(nèi)殘留的空氣或揮發(fā)物會(huì)形成錫焊空洞，削弱焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱導(dǎo)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(diào)整焊膏印刷）來減少焊點(diǎn)空洞。
總的來說，盤中孔增加了鉆孔、填孔、鍍覆等多個(gè)額外工序，制造流程復(fù)雜，稍有不慎就會(huì)影響成品可靠性。
行業(yè)中，不少PCB廠商缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)或設(shè)備，因此能夠量產(chǎn)高良率盤中孔板的廠商相對(duì)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(duì)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(nèi)長期存在的防焊冒油，BGA焊盤漏錫、虛焊等問題。同時(shí)，通過流程改進(jìn)，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(fèi)。
應(yīng)用領(lǐng)域
盤中孔由于能顯著提高布線密度和電氣性能，已經(jīng)在諸多高密度電子產(chǎn)品中獲得應(yīng)用。
其中，智能手機(jī)和平板電腦主板是盤中孔的主要用武之地，因?yàn)檫@些產(chǎn)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(xì)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(jì)算領(lǐng)域的電路板也采用盤中孔來優(yōu)化信號(hào)傳輸路徑。例如服務(wù)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(guān)鍵走線并降低過孔寄生效應(yīng)，以改善高速信號(hào)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(gè)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(nèi)層銅散熱片，廣泛應(yīng)用于LED燈板和電源管理板中。
簡言之，凡對(duì)PCB布線密度、信號(hào)性能或熱性能有苛刻要求的場(chǎng)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(duì)于貫穿整板的通孔而言的特殊過孔結(jié)構(gòu)，用于在多層PCB中實(shí)現(xiàn)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(gè)或多個(gè)內(nèi)層的過孔，它在板的一側(cè)可見，但并未貫通整個(gè)板厚。
舉個(gè)例子，一個(gè)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(nèi)部層之間，連接兩個(gè)或多個(gè)內(nèi)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(nèi)層的“局部通道”，埋孔則將過孔“隱藏”在板內(nèi)，這兩種結(jié)構(gòu)可以大幅提高多層板的布線密度和設(shè)計(jì)自由度。
通過只在需要的層間提供導(dǎo)通，盲/埋孔釋放了其他層的走線空間，允許在有限層數(shù)下實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的互聯(lián)。此外，盲孔減少了信號(hào)從表層進(jìn)入內(nèi)層的路徑長度，避免了長通孔在未用段形成的信號(hào)stub，因此在高速信號(hào)中能改進(jìn)信號(hào)完整性和降低電磁干擾。
埋孔則可以將關(guān)鍵走線埋入板內(nèi)以減少對(duì)外層的輻射和干擾，同時(shí)還可提高線路的安全性和防篡改性（因?yàn)樽呔€被包覆在板內(nèi)部）。
可以說，盲/埋孔技術(shù)賦予PCB三維布線能力，在高層數(shù)、高密度互連（HDI）電路板中非常常見，是實(shí)現(xiàn)小型化和高性能的重要手段。
制造難點(diǎn)
采用盲孔和埋孔會(huì)顯著增加PCB制造的復(fù)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(nèi)層而不貫穿，全深度盲孔往往需要控制深度鉆孔技術(shù)。機(jī)械鉆深盲孔時(shí)必須精確控制鉆頭下插深度，避免過鉆或欠鉆；這對(duì)設(shè)備和工藝參數(shù)提出很高要求。
目前，主要使用的激光鉆孔工藝，通過調(diào)整激光功率和焦深在介質(zhì)中形成所需深度的微盲孔，但仍需確?？咨钋〉胶锰幍氐竭_(dá)目標(biāo)內(nèi)層銅面而不損傷下層。
埋孔的鉆制則一般在分層壓合前進(jìn)行，即先在若干內(nèi)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(jié)構(gòu)。這要求各內(nèi)層對(duì)準(zhǔn)精度極高，否則層壓后埋孔可能錯(cuò)位，無法正確連通目標(biāo)層。
其次是電鍍互連：盲孔由于孔徑小且孔深受限，在電鍍時(shí)孔內(nèi)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(dǎo)通，需優(yōu)化電鍍參數(shù)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(shí)也要控制鍍層厚度，使其既滿足導(dǎo)通又不會(huì)在后續(xù)壓合/再次鉆孔時(shí)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(gòu)筑）。例如制作4+N+4層結(jié)構(gòu)含埋孔板，需先做N層帶埋孔的芯板，再兩側(cè)加層壓制盲孔層。每增加一次壓合，都會(huì)帶來板厚收縮、對(duì)位偏差等變量，要求精確的疊層設(shè)計(jì)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(duì)準(zhǔn)、填孔等步驟，生產(chǎn)周期延長，成本增加50–200%不等。
另外，檢測(cè)和維修難度提升：埋藏在內(nèi)部的過孔在成品板外觀上不可見，傳統(tǒng)光學(xué)檢查無法發(fā)現(xiàn)其缺陷，需借助X光檢查或切片分析來驗(yàn)證孔的連通性和孔壁鍍層質(zhì)量。
一旦盲/埋孔產(chǎn)生隱蔽的連接不良，維修也極為困難甚至無法修復(fù)。
最后，由于盲埋孔板設(shè)計(jì)和制造容錯(cuò)空間?。ū热缟杂袑渝e(cuò)或孔徑偏差就可能報(bào)廢整個(gè)板），這對(duì)設(shè)計(jì)和工藝團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)性要求很高。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
盲孔和埋孔工藝廣泛應(yīng)用于各種對(duì)電路板密度和性能要求極高的領(lǐng)域，幾乎是高端多層PCB的標(biāo)配技術(shù)之一：
手機(jī)、平板等移動(dòng)設(shè)備主板：這類PCB通常采用HDI（高密度互連）技術(shù)，即大量使用盲孔和埋孔來提高布線密度。
一塊智能手機(jī)主板可能有數(shù)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(chǔ)和射頻電路的數(shù)千個(gè)連接點(diǎn)。盲/埋孔使手機(jī)主板在保證信號(hào)性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更少層數(shù)、更小尺寸和更輕重量。
計(jì)算機(jī)和服務(wù)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(nèi)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(wù)器的背板為了連接成百上千信號(hào)，會(huì)采用盲埋孔技術(shù)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(duì)其他區(qū)域的干擾。
通信設(shè)備（路由器、交換機(jī)、射頻模塊等）：這些設(shè)備的PCB需要同時(shí)處理高速數(shù)字信號(hào)和射頻模擬信號(hào)，使用盲孔可以將高速信號(hào)走線限定在一定層之間，避免貫穿整個(gè)板，從而降低串?dāng)_和信號(hào)損耗。埋孔則可以用于把一些關(guān)鍵射頻網(wǎng)絡(luò)藏于內(nèi)層，減少對(duì)外層金屬的依賴，甚至提高保密性。
航空航天和軍工電子：對(duì)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(shù)以在小尺寸板上實(shí)現(xiàn)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(shí)保證關(guān)鍵信號(hào)專用通道。
高速存儲(chǔ)和計(jì)算模塊：如DDR內(nèi)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(nèi)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(shù)中，多晶片模組的基板本質(zhì)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(jī)載板，內(nèi)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(xiàn)于所有高密度多層PCB中，從消費(fèi)電子到大型計(jì)算系統(tǒng)皆是如此。只要產(chǎn)品對(duì)電路板的尺寸、重量有嚴(yán)格限制，或需要較高的信號(hào)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(jìn)型半加成法工藝。它是實(shí)現(xiàn)超細(xì)線路的先進(jìn)技術(shù)。
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(jìn)到15–30 µm。
其特點(diǎn)是在基板表面先鋪設(shè)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(xì)銅線。
由于初始銅極薄，避免了傳統(tǒng)蝕刻中的側(cè)蝕問題，導(dǎo)線截面更接近直壁，阻抗一致性好。
mSAP工藝能實(shí)現(xiàn)高精度、高密度線路（如0.018 mm線寬）且保持量產(chǎn)可行性，已被用于制造類載板PCB，滿足最新智能手機(jī)和移動(dòng)設(shè)備對(duì)極細(xì)線路的需求。
制造難點(diǎn)
mSAP工藝流程較繁瑣，涉及化學(xué)沉銅、薄銅處理、精細(xì)圖形轉(zhuǎn)移、電鍍、差分蝕刻等多步驟。
其加工難點(diǎn)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(duì)位曝光制作微米級(jí)圖形，對(duì)抗蝕干膜和對(duì)位精度要求嚴(yán)苛；電鍍時(shí)銅離子向微細(xì)圖形沉積易造成“鍍凸”或不均，需要添加劑精確調(diào)控電流分布。
此外，除此之外，mSAP因?yàn)榫€寬極窄，任何輕微的雜質(zhì)或光致抗蝕劑殘留都可能導(dǎo)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(chǎn)能較傳統(tǒng)減成法低，良率容易受微小工藝波動(dòng)影響，這對(duì)制造過程控制和檢測(cè)提出了更高要求。
簡而言之，mSAP難點(diǎn)在于保障亞毫米級(jí)線路的一致性和可靠率，需要極高的工藝管控水平。
典型應(yīng)用領(lǐng)域
mSAP技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一是智能手機(jī)主板和模組板。
自iPhone等高端手機(jī)引入類載板SLP工藝后，mSAP已成為實(shí)現(xiàn)手機(jī)主板超細(xì)線路的關(guān)鍵技術(shù)，使得處理器和存儲(chǔ)器等高I/O芯片能夠在有限面積內(nèi)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(shè)備中，一些高密度背板電路為降低信號(hào)串?dāng)_，亦通過mSAP實(shí)現(xiàn)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(dá)板中開始出現(xiàn)。展望未來，mSAP有望在IC封裝載板領(lǐng)域與傳統(tǒng)SAP接軌，用于制造高性能計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)芯片的有機(jī)封裝基板，從而進(jìn)一步拓展其應(yīng)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(jié)合工藝、超薄銅箔加工等。
當(dāng)前，電子行業(yè)對(duì)輕薄短小設(shè)備的需求不斷攀升，HDI板和剛撓結(jié)合板日益普及，微孔和細(xì)線技術(shù)幾乎成為高性能PCB的標(biāo)配。
5G通信、人工智能和高速計(jì)算等領(lǐng)域要求PCB具有更高的布線密度和更出色的信號(hào)完整性，這正推動(dòng)任意層HDI、mSAP類載板等技術(shù)走向成熟。
同時(shí)，汽車電子和航空航天對(duì)可靠性的極致追求，又促使填孔、沉銅、選擇性電鍍、X-ray檢測(cè)等工藝不斷改進(jìn)，以保障嚴(yán)苛環(huán)境下的長期穩(wěn)定。
可以預(yù)見，未來PCB制造將進(jìn)一步朝著高密度、高多層、異質(zhì)集成方向發(fā)展。例如，將有更多內(nèi)嵌元件、封裝與板級(jí)工藝融合的新結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，這需要上述工藝提供支持。
材料方面，超薄銅箔、低介電常數(shù)樹脂、柔性高強(qiáng)度材料等會(huì)得到更廣泛應(yīng)用。制造過程將更加依賴智能化控制和AI檢測(cè)，以應(yīng)對(duì)日益微縮的特征尺寸和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
寫在最后
隨著電子產(chǎn)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(jié)合等技術(shù)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(dòng)著PCB行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
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(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展提供有力支撐。
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