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最近，加成法工艺及半加成法工艺受到了众多行业的关注，尤其是发现传统的减成法蚀刻制造工艺无法满足其尖端应用的OEM。但如果PCB制造商想采用加成法工艺及半加成法工艺生产PCB需要了解什么？何时对OEM有意义？我们特邀Averatek公司Mike Vinson和Tara Dunn简要介绍了这两种工艺市场推广背后的真实情况。
Andy Shaughnessy：加成法工艺及半加成法工艺目前发展到了什么水平？它们是PCB行业必然会采用的技术吗？
Mike Vinson：其采用取决于具体的应用，半加成法工艺的优点是在稳定性和导电性方面能够与减成法工艺相匹敌。对于全加成法工艺，我们通常不会看到相同的导电值，但大部分取决于具体应用。我们看到很多公司对标准电路板的加成法工艺及半加成法工艺以及一些已经开始有很大吸引力的3D类型电路产生了兴趣。
Shaughnessy：但也存在一些争议。工厂需要提供某种形式的加成法工艺才能具有竞争力，还是加成法工艺永远不会取代传统的减成法工艺？
Tara Dunn：它肯定不会取代减成法工艺。众所周知，业界仍有很大一部分在生产特征尺寸很大的两层、四层和六层PCB。加成法工艺适用于正在通过减成法蚀刻推动HDI技术所能处理极限的市场领域，无论是线宽、线距，还是努力达到50微米或更低的线宽、线距。现在行业依赖于多层堆叠微通孔，及在降低阻抗的多层中布线的能力。我们都知道，市场存在很多关于可靠性的担忧。我认为，这类应用将是半加成法工艺取代减成法蚀刻的领域，可释放设计师的相关压力。服务于这部分市场的制造商必须积极考虑向加成法工艺方向发展。
Barry Matties：人们对加成法工艺及半加成法工艺持什么态度？
Dunn：这取决于市场。早期的采用者正在接受这项技术并向前发展，其中一些公司正在寻找更小的封装尺寸。他们主动采用加成法工艺，引领技术发展方向，边采用边学习。我认为还有很多其他PCB设计师和企业持谨慎乐观的态度。他们想了解这种工艺的可靠性数据，并通过一些测试来证明这种工艺。所以，我看到行业对于这种工艺的采用存在两种不同的态度。
Matties：随着投入成本的上升，加成法可以降低总成本。你是否认为这是人们采用这种工艺的动力之一？
Dunn：我不认为动机是因其可节约成本，但这确实是好处。与我们合作的一位客户设计了一块有堆叠微通孔、3个层压周期的12层PCB。他们的动机不是为了节约成本，而是为了缩短交付周期而简化设计。它可以在更短的周期内更可靠地完成生产。他们想同时缩小外形因数，因此他们转而采用半加成法工艺来实现目标。两种技术的结合降低了PCB的总生产成本，但这并不是推动技术变革的原动力。
Mike可以简要介绍全加成法工艺及半加成法工艺之间的差异。
Vinson：加成法工艺通常是严格地将金属添加到基材或应用中，而不去除任何金属的技术。对于减成法工艺，更传统的方法是先用金属全面覆盖基材，然后再去除不想要区域的金属。半加成法工艺允许在真正想要增加金属层厚度的区域添加金属，再从薄层中减去不想要的金属，并且仍然保持厚金属层不受干扰。这些工艺非常有吸引力，因为正如Tara所提到的，它们几乎可直接进入传统的PCB工厂。加成法工艺可能需要更多的工作，并且在不能去除周围任何东西的情况下限制了可积沉的金属，之后得到走线形状，或者正在形成的图形。因此，虽然有些应用是采用全加成法工艺，但在PCB行业中，将会看到大部分公司会先向半加成法工艺过渡。
Matties：全加法工艺带来了广泛的新材料机遇，对吗？
Vinson：是的。我们正在使用不同类型的电介质。现在公司有一种名为ELCAT™的工艺，能够以非常非常精细的特征积沉加成法走线。将它们构建成空腔，将其放入电介质中，就可以把特征制作得非常精细。
我们也在做3D结构的加成法工艺，能够通过全加成法工艺在曲面上构建特征，具备很多优点。许多应用并不需要超厚金属层，工艺完成较容易；确实需要更厚金属的PCB也可以采用全加成法工艺，只是没有那么常见。较厚的金属通常会采用半加成法工艺。
Dunn：当设计师开始研究这项技术时，他们会问我设计规则。大多数PCB设计师都依赖于制造商的设计规则。我们已经这样做了几十年，但我还是要强调，尽量不要在开发过程中过早地设定太多的设计规则，因为我认为这会限制创造力，并制约了PCB布局之外的一些好处。
我们与客户合作了起初为8层（5个信号层和3个电源接地层）的项目。我们使用A-SAP™技术对其进行了重新设计技术，从35微米的线宽线距开始，将其从8层减少到了4层（2个信号层和2个电源接地层）。
我们确实遇到了阻抗问题，当缩小这些线宽时，预料到会出现这些问题。所以，我们重新设计为50微米线宽和30微米线距，但仍然只用4层。进一步研究发现，如果从4层增加到6层，需要考虑很多功率方面的因素，可能会对整个电子产品产生影响。抛开工艺，仅从PCB布局的角度出发，会发现该工艺对电子产品的其他好处。
Matties：我认为重新设计的成本会随着通货膨胀而发挥作用；人们必须在第一次就做好。你所说的正是，通过建模和预测工程，第一次做对的几率会大幅增加。
如果读者对采用加成法工艺感兴趣，是采用这种工艺后开发市场的技术，还是等待市场需求？制造商需要投资怎样的设备或通过怎样的培训才能精通这项技术？
Dunn：我认为这个问题类似先有鸡还是先有蛋的问题。PCB制造商通常会在市场成熟之前犹豫是否进行资本投资。我所做的部分工作是与OEM和PCB设计师合作，推动业内制造商了解市场需求。
Matties：反应如何？
Dunn：肯定是谨慎积极的。就像我说的，有些企业勇于尝试，其他企业则在等待可靠性数据。“制造商，这是我的测试载体。我需要你们反复运行这些测试，并向我们展示这些可靠性结果。”同时，我们正在开发此项技术，预计在未来一到两年内投入生产。
Matties：时机就是一切，因为他们必须在产品重新设计周期内，这样才能有意义。对于制造商来说，知道有像你们这样的公司在推广和市场营销这种工艺。Calumet公司也指出了这一点；如果有更多的制造商提供这项技术，使其更加成熟或被接受，将会使其加速发展并变得更完善。
Dunn：我想这是真的。我认为，如果只有一家制造商可以采用这种技术进行生产，那么OEM会犹豫是否要把所有订单都给到这家，所以采用这种技术的制造商越多，OEM的信心就会越大。
Matties：现在，假设制造商已经拥有LDI设备，他们还需要考虑哪些其他设备或投资？
Vinson：对于制造商来说，需要符合特征尺寸的设备。此外，需要做出改变，比如，保持生产区域清洁，以防灰尘颗粒或外来颗粒影响这些特征尺寸。大部分投资主要由所需的特征尺寸以及光学检测、测试和探测等因素驱动。但半加成法工艺确实可大幅减小特征尺寸，将可满足当今几乎所有应用的需求。
Matties：对于制造商来说，临界点在哪里？如果他们还没有LDI及AOI设备，则必须投资的时间点是何时？我想现在大多数公司都有AOI设备，也许没有LDI设备。
Vinson：LDI设备几乎是入门级要求，其他因素将由特征大小决定，如小于3微米、3密耳到1密耳到小于1密耳等特征。需要不同的工艺和设备才能实现这类特征。原来认为返工对于这些精细特征很重要，但对于半加成法工艺来说，返工已经不像以前那么重要了。
Matties：我最近和一位已经具备LDI设备的PCB制造商交谈，询问是否会采用加成法工艺或SAP，他们的答案是“拭目以待，我们真的没有资源。”如果公司已经有了LDI设备，我的理解是AOI可能是公司必须做出的最大投资，其他就是化学药水和方法。当然，我不是你这样的专家。但在我看来，也许人们对开始此项工艺所需要有误解。
Vinson：亚洲制造商正在为这些细线特征投资数千万美元建造新设施。其中一些是市场上推出的更现代的半加成法工艺，如Averatek工艺。
Nolan Johnson：团队将此视为公司内部引进的工艺，那么需要在人力资源方面投入多少资金才能带来适当的专业知识？CAM团队需要了解什么？他们如何获得专业知识？如何让他们跟上发展步伐，让他们成为公司第一批设计的专家？
Vinson：不需要花很多时间，取决于工厂的行为准则。如果工厂年复一年地生产相同的产品，那么很多人将对这些工艺和产品的运行方式有深入了解，把它们换成新的产品会更困难。但如果是一家不断推进技术进步并定期对团队进行再教育的工厂，这应该只是他们在整体市场追求方面的又一步，或是另一个注意事项。
Johnson：Tara之前说过不需要设计规则，而这通常是公司在新工艺中想要做什么的沟通方式。制造商如何使其CAM团队跟上公司发展步伐？
Dunn：这是一个很好的问题，每个公司都在努力解决。很多专业知识都是基于帮助从CAM到最终检测的所有相关人员，使其熟悉工艺本身以及工艺的能力。另外需要记住的是A-SAP工艺，或者说Averatek的半加成法工艺，并不能解决PCB制造商的所有难题。比如说，焊盘内导通孔电镀技术难题，拥有这项新技术本身并不能解决这个问题，仍然需要具备完成其他的制造工艺、解决障碍以及构建这些复杂设计的能力。
在某些情况下，加成法工艺可以减少在电路板制造水平上对技术的依赖。这可以追溯到那些设计规则。我持续推动的是更多的合作，直到制定规则。
Vinson：很多设计规则都是通过一个接一个的应用生成的，所以首先要很好地理解新的边界条件。
Matties：最近有人向我指出，对于提供加成法工艺的制造商来说，为他们与原本不愿意交流的客户打开了大门，尽管他们最终还是会购买传统电路板，但能发现他们对这种技术非常感兴趣。你会向希望说服客户采用新工艺的企业提供什么建议？
Dunn：市场营销方法之一就是为PCB设计师的工具箱中添加额外工具。并不是所有的设计都需要加成法工艺，很多设计仍然采用减成法蚀刻工艺。因此，对于制造商来说，拥有更多的和扩展的能力对OEM和PCB制造商都是有利的。
由于篇幅原因，本文节选刊登，更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》22年5月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
