Eine Substrate-like PCB (SLP) liegt zwischen IC-Substrat und HDI-Leiterplatte. Die Verdrahtungsdichte nähert sich der Substratklasse, ausgeliefert wird sie aber als fertige Leiterplatte. Von HDI trennt sie weder die Lagenzahl noch die Zahl der Aufbaustufen, sondern die Art, wie das Leiterbild entsteht.
Den HDI-Prozessablauf beschreibt HDI-Leiterplatten: Fertigungsprozess; ABF/BT-Materialien und Gehäusetypen stehen auf IC-Substrate und SLP. Dieser Beitrag behandelt nur die Grenze Subtraktiv/mSAP und die Eingaben, die sich beim Wechsel ändern.
Parametervergleich
| Merkmal | HDI (subtraktiv) | SLP (mSAP) | ABF-Substrat (SAP) |
|---|---|---|---|
| Leiterbreite / Abstand | 2/2 mil | 25/25 µm Standard, 20/20 µm erweitert | 15/15 µm Standard, 10/10 µm erweitert |
| Laser-Via | 0,075 mm | φ60 µm Standard, φ40 µm erweitert | φ60 µm Standard, φ40 µm erweitert |
| Verbindungsstruktur | 1+N+1 bis 5+N+5 | Any-Layer (ELIC) | Aufbau / kernlos |
| Lagen oder Dicke | 4–20 Lagen | 0,6–1,0 mm Enddicke | 4–14 Lagen (Standard) |
| Lieferform | Fertige Leiterplatte | Fertige Leiterplatte | Gehäusesubstrat |
Die Werte stammen von den veröffentlichten SKPCB-Seiten HDI-Leiterplatte und IC-Substrat. SLP und Substrate werden von SKPCB technisch verantwortet und auf spezialisierten Substratlinien gefertigt; erweiterte Fenster werden je Lagenaufbau mit der Substratlinie bestätigt.
Subtraktiv: erst Kupfer, dann wegätzen
Das Subtraktivverfahren beginnt mit vollflächiger Kupferfolie. Trockenfilm schützt das Leiterbild, das übrige Kupfer wird weggeätzt. Das Ätzmedium greift nach unten und seitlich an; der Leiterquerschnitt wird trapezförmig, unten breiter als oben, und die Unterätzung wächst mit der Kupferdicke.
Bei breiten Leitern ist die Unterätzung ein kleiner Anteil. Unterhalb von etwa 50 µm bestimmen Ätzfaktor und Flankenunterätzung das Toleranzbudget. Die Kompensation liegt dann in derselben Größenordnung wie die Leiterbreite, Breitengleichmäßigkeit und Impedanz konvergieren nicht mehr. Die Belichtung spielt ebenfalls mit, siehe LDI vs. Film: Feinleitergrenzen, doch schärfere Belichtung beseitigt keine Unterätzung.
mSAP: erst den Kanal definieren, dann Kupfer einplattieren
mSAP (modifiziertes Semi-Additiv-Verfahren) läuft in umgekehrter Reihenfolge:
- Auf dem Dielektrikum wird eine sehr dünne Startkupferschicht erzeugt.
- Trockenfilm wird belichtet und entwickelt; dort, wo Leiter entstehen, öffnen sich Kanäle.
- Pattern-Plating füllt die Kanäle mit Kupfer.
- Nach dem Strippen entfernt ein Differenzätzen die Startschicht außerhalb der Leiter.
Die Flanken definiert der Trockenfilm, nicht das Ätzen; der Querschnitt ist annähernd rechteckig. Das Differenzätzen muss nur eine dünne Startschicht entfernen und greift die Leiterbreite weit weniger an als die subtraktive Unterätzung. Deshalb sind 25/25 µm im Leiterplattenformat serientauglich.
Warum die Querschnittsform die Impedanz beeinflusst
Impedanz wird über den Leiterquerschnitt modelliert. Ober- und Unterkante eines Trapezes verschieben sich mit Kupferdicke und Ätzlos, die wirksame Breite schwankt entlang eines Netzes. Beim nahezu rechteckigen Querschnitt sind beide Kanten ähnlich breit; die verbleibende Streuung kommt vor allem aus Trockenfilmauflösung und Galvanikgleichmäßigkeit, die Impedanzkonstanz verbessert sich deutlich.
Für den Entwickler heißt das: Nach dem Wechsel auf SLP ist der Lagenaufbau mit einem mSAP-Querschnittsmodell zu rechnen, nicht mit HDI-Ätzkompensation. Impedanzziele und Prüfmethode sind mit der Technik neu abzustimmen.
Via-Struktur: von Aufbaustufen zu Any-Layer
HDI organisiert Blind-Vias nach Aufbaustufen, 1+N+1 bis 5+N+5, mit Laser-Vias typischerweise φ75–100 µm. SLP basiert auf Any-Layer-Verbindung: Jede Lage kann über ein Laser-Via angebunden werden, bis φ60 µm (φ40 µm erweitert), gestapelte Vias beruhen auf Via-Fill-Plating.
Kleinere Vias bedeuten kleinere Pads und engere Registrierreserve. Zur Wahl zwischen gestapelt und versetzt siehe HDI: gestapelte, versetzte und Any-Layer-Vias; zum Aspektverhältnis siehe Laserbohrung: Microvia-Metallisierung und Aspektverhältnis.
Wann SLP nicht nötig ist
- Die feinste Entflechtung passt ins HDI-Fenster (2/2 mil).
- Der Engpass ist Lagenzahl oder Dicke, nicht die Dichte je Lage.
- Die geforderte Dicke liegt außerhalb der typischen SLP-Enddicke von 0,6–1,0 mm.
- Die Dichte ist lokal und lässt sich mit einer zusätzlichen Aufbaustufe oder geändertem BGA-Fan-out lösen.
SLP löst Verdrahtungsdichte je Lage und Flächenbedarf. Liegt dort nicht der Engpass, bringt der Wechsel nur zusätzlichen Material- und Qualifizierungsaufwand.
Beim Umstieg von HDI auf SLP festzulegende Eingaben
| Eingabe | Übliche HDI-Praxis | Für SLP anzugeben |
|---|---|---|
| Leiterbreite / Abstand | Mit Ätzkompensation | Endzielwert und welche Lagen in mSAP laufen |
| Querschnittsmodell | Trapez | Nahezu rechteckig, Aufbau für mSAP gerechnet |
| Impedanz | HDI-Modell | Neu gerechnet, Prüfmethode bestätigt |
| Verbindungsstruktur | Aufbaustufen | Any-Layer oder lokale mSAP-Lagen |
| Via und Pad | 0,075-mm-Laser-Via | φ60 µm oder φ40 µm mit passender Padgröße |
| Enddicke | Je Lagenaufbau | Innerhalb 0,6–1,0 mm oder nicht |
| Material | FR-4/BT/ABF | mSAP-taugliches Dielektrikum mit der Substratlinie bestätigt |
| Verifikation | Übliche HDI-Abnahme | Schliffbild, Impedanz und elektrischer Test separat vereinbart |
Stehen Lagenaufbau und kritische Netze fest, reichen Sie die Daten über die Angebotsseite ein. Die Technik bestätigt in der EQ, welche Lagen in mSAP laufen und ob das erweiterte Fenster geprüft werden muss.
Zusammenfassung
Die Grenze zwischen HDI und SLP ist die Leiterbildung. Subtraktiv wird geätzt, unterhalb von etwa 50 µm dominiert die Unterätzung die Toleranz. mSAP definiert den Kanal im Trockenfilm und plattiert den Leiter ein, der Querschnitt wird nahezu rechteckig. Beim Wechsel auf SLP sind Leiterbreite, Querschnittsmodell, Impedanz, Via-Größe und Dicke für den neuen Prozess neu anzugeben, statt HDI-Kompensationsgewohnheiten weiterzuführen.
FAQ
F: Was unterscheidet SLP grundlegend von HDI?
A: Die Leiterbildung. HDI ätzt Kupferfolie subtraktiv; SLP plattiert Leiter mit mSAP in Trockenfilmkanäle.
F: Warum stößt das Subtraktivverfahren unterhalb von etwa 50 µm an Grenzen?
A: Die Unterätzung erreicht die Größenordnung der Leiterbreite; der Ätzfaktor bestimmt Breitentoleranz und Impedanzkonstanz.
F: Wie fein geht SLP?
A: Das veröffentlichte SKPCB-Fenster für SLP/mSAP ist 25/25 µm Standard und 20/20 µm erweitert; das erweiterte Fenster wird je Auftrag mit der Substratlinie bestätigt.
F: Welcher Dickenbereich gilt für SLP?
A: Die veröffentlichte SLP-Kennzahl ist 0,6–1,0 mm Enddicke.
F: Lassen sich nur einzelne Lagen auf mSAP umstellen?
A: Das hängt vom konkreten Lagenaufbau ab und wird je Design geprüft. Die Daten sollten je Lage Verfahren und Zielbreite angeben.
F: Betreibt SKPCB eine eigene SLP-Linie?
A: SLP und IC-Substrate werden von SKPCB technisch verantwortet und auf spezialisierten Substratlinien gefertigt. DFM-Prüfung, Lagenaufbau und Qualifizierung liegen bei der SKPCB-Technik.