工程师必读：深入解读PCB行业很火的三种高端制造工艺

PCB（印制电路板）作为电子产品的核心部件，其制造工艺的进步与电子产品的发展息息相关。PCB最早出现于20世纪30年代，随着电子技术的不断进步，它也经历了从单层板到双层板、多层板的演变，并朝着高密度、高精度、高频高速的方向发展。

近年来，随着5G、物联网、人工智能等技术的快速发展，PCB行业也迎来了新的挑战和机遇，对高端制造工艺的需求日益增长 。

拆开看，PCB的主要原材料包括覆铜板、铜箔、铜球、金盐油墨等。这里面，又以覆铜板的成本占比最大，超过30% 。

覆铜板（在嘉立创工厂拍摄）

在印制电路板制造工艺中，主要有减成法、全加成法与半加成法三种工艺技术：

减成法：最早出现的PCB传统工艺，也是应用较为成熟的制造工艺。一般采用光敏性抗蚀材料来完成图形转移，并利用该材料来保护不需蚀刻去除的区域，随后采用酸性或碱性蚀刻药水将未保护区域的铜层去除 。

全加成法（SAP）：采用含光敏催化剂的绝缘基板，在按线路图形曝光后，通过选择性化学沉铜得到导体图形 。

半加成法（MSAP）：立足于如何克服减成法与加成法在精细线路制作上各自存在的问题。半加成法在基板上进行化学铜并在其上形成抗蚀图形，经过电镀工艺将基板上图形加厚，去除抗蚀图形，然后再经过闪蚀将多余的化学铜层去除，被干膜保护没有进行电镀加厚的区域在差分蚀刻过程中被很快的除去，保留下来的部分形成线路 。

PCB的制造工艺质量不仅直接影响着电子产品的可靠性，还影响着各种芯片之间信号传输的完整性 。

PCB高端制造工艺种类

随着PCB的发展，比较高端的制造工艺也越来越多，主要有以下几类：

盘中孔：指将通孔直接布置在元件的焊盘区域内的一种PCB设计与制造技术。

埋孔/盲孔：埋孔是指位于PCB内层的孔，盲孔是指连接PCB外层和内层的孔，两者都不可见，可以提高布线密度和信号完整性 。

mSAP：是在基板表面先铺设一层超薄种子铜，再按电路图形电镀加厚所需铜，再去除种子铜，从而得到精细铜线。

一、盘中孔工艺

盘中孔对制造精度和工艺控制要求极高，被视为PCB行业的高端工艺之一。

嘉立创盘中孔三维示意图

这种技术最大的特点是能够大幅节省PCB板面空间，提高布线密度和元件布局紧凑度。

通过将过孔隐藏于焊盘内，走线无需绕开过孔，有利于缩短信号路径、减少寄生参数，从而提高高速电路的信号完整性。

此外，在大功率或散热要求高的器件下，盘中孔还可作为热导通通道：多个填充导热材料的盘中孔能将器件热量直接导入内层大面积铜面，改善散热性能。

制造难点

盘中孔通常直径很小，需要高精度钻孔技术（机械钻或激光钻孔）来确保孔径和定位满足设计要求。

如此微小的过孔在钻通后，必须进行填孔处理：常用方法是在孔内填入树脂基材料（如阻焊油墨、专用树脂或导热铜浆），通过真空加压灌孔避免气泡。像嘉立创盘中孔可以塞树脂或铜浆。

填充后的孔还需烘烤固化并研磨平整，要求孔洞处表面高度差控制在极小范围内，以保证后续镀铜后的焊盘平坦度。

若平整度不足，器件焊接时会因焊盘不平造成缺陷。另一个难点在于空洞和焊接可靠性：如果填孔不完全或存在微小空隙，回流焊时孔内残留的空气或挥发物会形成锡焊空洞，削弱焊点的机械强度和导热导电能力。

因此，需通过优化填孔材料和工艺（如采用真空灌孔、调整焊膏印刷）来减少焊点空洞。

总的来说，盘中孔增加了钻孔、填孔、镀覆等多个额外工序，制造流程复杂，稍有不慎就会影响成品可靠性。

行业中，不少PCB厂商缺乏相关经验或设备，因此能够量产高良率盘中孔板的厂商相对有限。

而能做盘中孔的厂商则有鹏鼎控股、兴森科技、深南电路和嘉立创等企业。

嘉立创树脂塞孔/铜浆塞孔+盖帽电镀

尤其是嘉立创针对6层及以上高多层板采用树脂塞孔/铜浆塞孔+盖帽电镀工艺，使过孔可以直接打在焊盘上，且成品焊盘表面平整，布线空间更大。该工艺解决了行业内长期存在的防焊冒油，BGA焊盘漏锡、虚焊等问题。同时，通过流程改进，降低了树脂塞孔的工艺成本。

如果在嘉立创打6层及以上高多层板，盘中孔工艺已免费。

应用领域

盘中孔由于能显著提高布线密度和电气性能，已经在诸多高密度电子产品中获得应用。

其中，智能手机和平板电脑主板是盘中孔的主要用武之地，因为这些产品追求轻薄短小，PCB上的元件密度极高，特别是CPU、SoC等使用细间距BGA封装的芯片需要盘中孔微盲孔工艺来扇出引脚。

其次，高速通信和计算领域的电路板也采用盘中孔来优化信号传输路径。例如服务器和路由器主板上的高速接口、电源模块常通过盘中孔缩短关键走线并降低过孔寄生效应，以改善高速信号完整性。

此外，在热管理方面，盘中孔在大功率LED照明板、射频功放电路中用作埋入式散热通道。将多个填充铜浆的盘中孔置于功率器件焊盘下，可将热量快速引入内层铜散热片，广泛应用于LED灯板和电源管理板中。

简言之，凡对PCB布线密度、信号性能或热性能有苛刻要求的场合，盘中孔工艺都提供了一种有效的解决方案。

二、埋孔/盲孔

盲孔和埋孔是相对于贯穿整板的通孔而言的特殊过孔结构，用于在多层PCB中实现更灵活的层间互连。

盲埋孔示意图

盲孔（Blind Via）指从印制板外层钻入，只连接某一外层与一个或多个内层的过孔，它在板的一侧可见，但并未贯通整个板厚。

举个例子，一个6层板中从顶层连接到第二层的孔即为盲孔。

而埋孔（Buried Via）则完全位于PCB的内部层之间，连接两个或多个内层而不延伸到板表面，从外观上完全看不出这些过孔。

由于盲孔利用了PCB从表面向内层的“局部通道”，埋孔则将过孔“隐藏”在板内，这两种结构可以大幅提高多层板的布线密度和设计自由度。

通过只在需要的层间提供导通，盲/埋孔释放了其他层的走线空间，允许在有限层数下实现更复杂的互联。此外，盲孔减少了信号从表层进入内层的路径长度，避免了长通孔在未用段形成的信号stub，因此在高速信号中能改进信号完整性和降低电磁干扰。

埋孔则可以将关键走线埋入板内以减少对外层的辐射和干扰，同时还可提高线路的安全性和防篡改性（因为走线被包覆在板内部）。

可以说，盲/埋孔技术赋予PCB三维布线能力，在高层数、高密度互连（HDI）电路板中非常常见，是实现小型化和高性能的重要手段。

制造难点

采用盲孔和埋孔会显著增加PCB制造的复杂度，需要精密的工艺控制和额外的加工步骤。

首先是钻孔精度挑战：为了只钻到指定内层而不贯穿，全深度盲孔往往需要控制深度钻孔技术。机械钻深盲孔时必须精确控制钻头下插深度，避免过钻或欠钻；这对设备和工艺参数提出很高要求。

目前，主要使用的激光钻孔工艺，通过调整激光功率和焦深在介质中形成所需深度的微盲孔，但仍需确保孔深恰到好处地到达目标内层铜面而不损伤下层。

埋孔的钻制则一般在分层压合前进行，即先在若干内层芯板上钻通孔并电镀成孔，然后将带过孔的芯板层压在一起形成埋孔结构。这要求各内层对准精度极高，否则层压后埋孔可能错位，无法正确连通目标层。

其次是电镀互连：盲孔由于孔径小且孔深受限，在电镀时孔内镀液流通不畅，容易造成孔壁镀层偏薄甚至漏镀。

为保证盲孔可靠导通，需优化电镀参数或采用填孔电镀（先沉积铜将盲孔填满）再加工平整。埋孔在芯板阶段电镀时也要控制镀层厚度，使其既满足导通又不会在后续压合/再次钻孔时引发问题。

第三，盲/埋孔引入了多次层压和加工流程：通常制造盲埋孔PCB需要分阶段压合（顺序构筑）。例如制作4+N+4层结构含埋孔板，需先做N层带埋孔的芯板，再两侧加层压制盲孔层。每增加一次压合，都会带来板厚收缩、对位偏差等变量，要求精确的叠层设计和流程控制。

多重工序也意味着更高成本和周期：盲/埋孔板比普通板有额外的钻孔、激光、对准、填孔等步骤，生产周期延长，成本增加50–200%不等。

另外，检测和维修难度提升：埋藏在内部的过孔在成品板外观上不可见，传统光学检查无法发现其缺陷，需借助X光检查或切片分析来验证孔的连通性和孔壁镀层质量。

一旦盲/埋孔产生隐蔽的连接不良，维修也极为困难甚至无法修复。

最后，由于盲埋孔板设计和制造容错空间小（比如稍有层错或孔径偏差就可能报废整个板），这对设计和工艺团队的经验和专业性要求很高。

典型应用领域

盲孔和埋孔工艺广泛应用于各种对电路板密度和性能要求极高的领域，几乎是高端多层PCB的标配技术之一：

手机、平板等移动设备主板：这类PCB通常采用HDI（高密度互连）技术，即大量使用盲孔和埋孔来提高布线密度。

一块智能手机主板可能有数阶HDI（如阶梯式激光微盲孔跨多层），以便在有限面积布通高速处理器、存储和射频电路的数千个连接点。盲/埋孔使手机主板在保证信号性能的同时，实现更少层数、更小尺寸和更轻重量。

计算机和服务器主板：高性能CPU、GPU的主板往往是十几层以上的板子，通过埋孔连接内部的电源和地平面，盲孔连接高密度插槽和芯片，让每层的走线资源得到充分利用。例如高端服务器的背板为了连接成百上千信号，会采用盲埋孔技术将不同区域的走线分布在不同层，中间层用埋孔贯穿局部，减少贯通孔对其他区域的干扰。

通信设备（路由器、交换机、射频模块等）：这些设备的PCB需要同时处理高速数字信号和射频模拟信号，使用盲孔可以将高速信号走线限定在一定层之间，避免贯穿整个板，从而降低串扰和信号损耗。埋孔则可以用于把一些关键射频网络藏于内层，减少对外层金属的依赖，甚至提高保密性。

航空航天和军工电子：对尺寸和重量敏感的航天电子，以及要求高可靠的军用电子中，多采用盲/埋孔技术以在小尺寸板上实现高层多功能。比如航空电子中的多模块集成板，将不同功能电路分布于不同层，通过埋孔局部互连，同时保证关键信号专用通道。

高速存储和计算模块：如DDR内存条、GPU显卡PCB，这些板卡上器件引脚众多且速率高，需要盲孔扇出BGA阵列，埋孔连接内部电源平面来保证供电完整。

值得一提的是，在最新的封装技术中，多晶片模组的基板本质上也是一种极端形式的盲/埋孔板：例如MCM多芯片封装的有机载板，内部有多层布线通过埋孔连接，只在封装焊盘处用盲孔连接到表面焊球。

总体而言，盲孔和埋孔几乎出现于所有高密度多层PCB中，从消费电子到大型计算系统皆是如此。只要产品对电路板的尺寸、重量有严格限制，或需要较高的信号性能和层间互连自由度，盲/埋孔工艺就是不可或缺的选择。

三、mSAP

mSAP，全称Modified Semi-Additive Process，中文叫改进型半加成法工艺。它是实现超细线路的先进技术。

传统减成法（先覆厚铜再蚀刻）受制于铜箔厚度，线宽/线距难以小于50 µm，而mSAP通过“薄铜+局部电镀”方式可将线宽/线距推进到15–30 µm。

其特点是在基板表面先铺设一层超薄种子铜，再按电路图形电镀加厚所需铜，再去除种子铜，从而得到精细铜线。

由于初始铜极薄，避免了传统蚀刻中的侧蚀问题，导线截面更接近直壁，阻抗一致性好。

mSAP工艺能实现高精度、高密度线路（如0.018 mm线宽）且保持量产可行性，已被用于制造类载板PCB，满足最新智能手机和移动设备对极细线路的需求。

制造难点

mSAP工艺流程较繁琐，涉及化学沉铜、薄铜处理、精细图形转移、电镀、差分蚀刻等多步骤。

其加工难点在于，超薄铜箔或镀层在加工中极易氧化或受损，需要无尘干净环境；精密对位曝光制作微米级图形，对抗蚀干膜和对位精度要求严苛；电镀时铜离子向微细图形沉积易造成“镀凸”或不均，需要添加剂精确调控电流分布。

此外，除此之外，mSAP因为线宽极窄，任何轻微的杂质或光致抗蚀剂残留都可能导致断路或短路，因此清洗和表面处理必须万无一失。工艺整体产能较传统减成法低，良率容易受微小工艺波动影响，这对制造过程控制和检测提出了更高要求。

简而言之，mSAP难点在于保障亚毫米级线路的一致性和可靠率，需要极高的工艺管控水平。

典型应用领域

mSAP技术的主要应用场景之一是智能手机主板和模组板。

自iPhone等高端手机引入类载板SLP工艺后，mSAP已成为实现手机主板超细线路的关键技术，使得处理器和存储器等高I/O芯片能够在有限面积内互连。

其他便携式电子如智能手表、超薄笔电的核心板，也采用mSAP缩减尺寸。高速通信设备中，一些高密度背板电路为降低信号串扰，亦通过mSAP实现更窄的走线和间距。随着汽车电子朝轻量化、多功能集成发展，mSAP在ADAS摄像头模块、高频雷达板中开始出现。展望未来，mSAP有望在IC封装载板领域与传统SAP接轨，用于制造高性能计算和网络芯片的有机封装基板，从而进一步拓展其应用版图。

除了上述的盘中孔、盲埋孔、HDI和mSAP，PCB高端制造工艺还有其他，如软硬结合工艺、超薄铜箔加工等。

当前，电子行业对轻薄短小设备的需求不断攀升，HDI板和刚挠结合板日益普及，微孔和细线技术几乎成为高性能PCB的标配。

5G通信、人工智能和高速计算等领域要求PCB具有更高的布线密度和更出色的信号完整性，这正推动任意层HDI、mSAP类载板等技术走向成熟。

同时，汽车电子和航空航天对可靠性的极致追求，又促使填孔、沉铜、选择性电镀、X-ray检测等工艺不断改进，以保障严苛环境下的长期稳定。

可以预见，未来PCB制造将进一步朝着高密度、高多层、异质集成方向发展。例如，将有更多内嵌元件、封装与板级工艺融合的新结构出现，这需要上述工艺提供支持。

材料方面，超薄铜箔、低介电常数树脂、柔性高强度材料等会得到更广泛应用。制造过程将更加依赖智能化控制和AI检测，以应对日益微缩的特征尺寸和复杂结构。

写在最后

随着电子产品朝着轻薄短小、高性能、高可靠性的方向发展，PCB高端制造工艺的需求日益增长。HDI、埋孔/盲孔、刚挠结合等技术不断创新和发展，赋予了PCB以更高的布线密度、更优的电气/热性能以及更加灵活的形态，推动着PCB行业的技术进步和产业升级。

未来，PCB高端制造工艺将朝着更高密度、更高精度、更高频率、更环保的方向发展，为电子产品的创新和发展提供有力支撑。