Produkte & Technologien mSAP & SAP

mSAP & SAP

Modifizierter semi-additiver Prozess (mSAP) und semi-additiver Prozess (SAP)

Die traditionelle Methode zur Herstellung von Leiterplatten (PCBs) beruht auf der subtraktiven Technologie. Diese Methode ist nach wie vor weit verbreitet, aber die steigende Nachfrage nach Miniaturisierung hat ihre Grenzen aufgezeigt, insbesondere was den Mindestabstand zwischen Leiterbahnen betrifft. Wenn diese Abstände kleiner werden, sinkt in der Regel die Produktionsausbeute aufgrund physikalischer Einschränkungen.

Innovationen im modifizierten semi-additiven (mSAP) und im semi-additiven Prozess (SAP) haben diese Hürden überwunden und ermöglichen die Herstellung hochminiaturisierter Leiterplatten mit hohen Produktionserträgen. Der kleinstmögliche Leiterabstand hängt im Übrigen auch von der Höhe des Kupfers ab.

Die subtraktive Methode ist auf Leiterbahnen und Zwischenräume von 30 Mikrometern beschränkt. Im Gegensatz dazu zeichnet sich die mSAP-Technologie durch eine Leiterbahnen- und Zwischenraumbreite von 60 bis 20 Mikrometern aus. Die SAP-Technologie geht sogar noch weiter und erlaubt Leiterbahnen und Zwischenräume von lediglich 10 Mikrometern und weniger.

Schliffbild einer flexiblen SAP-Leiterplatte mit Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabständen von 10 Mikrometer.

Schliffbild einer IC-Substrates mit 14 Lagen.

mSAP- und SAP-Anwendungen

Für Anwendungen, die eine extreme Miniaturisierung erfordern, etwa IC-Substrate und Smartphones, sind die mSAP- und SAP-Technologien von entscheidender Bedeutung. Sie sind auch für die Herstellung von Produkten unerlässlich, die für möglichst präzise Bildgebung und eine bessere Auflösung eine hohe Signaldichte benötigen, wie z. B. moderne Ultraschall- und MRT-Geräte. Bei 5G-Infrastrukturbauteilen sorgen die präzisen Formen der Leiter für die unverzerrten Hochfrequenzsignale, die für fortschrittliche Telekommunikation notwendig sind.

SAP-Leiterplatte mit einer Spule mit Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabständen von 10 Mikrometer.

Detail einer SAP-Leiterplatte mit Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabständen von 10 Mikrometer.

Um den sich wandelnden Kundenbedürfnissen gerecht zu werden, begann GS 2019 mit der Einführung der SAP-Technologie und investierte in modernste Maschinen und Reinräume.

Von Anfang an war GS bestrebt, die SAP-Technologie sowohl für flexible als auch für starre Leiterplatten zu beherrschen. Im Frühling 2024 startete GS mit der Serienproduktion von flexiblen Leiterplatten unter Verwendung der SAP-Technologie und erreichte dabei Leiterbahnbreiten und Leiterbahnabstände von lediglich 10 Mikrometern.

Vorteile der mSAP- und SAP-Technologie

Fine-Line-Fähigkeiten

Die mSAP- und in noch stärkerem Umfang die SAP-Technologie ermöglichen die Herstellung von dichten Leiterbahnstrukturen, die mit herkömmlichen subtraktiven Methoden nicht realisierbar sind. Dank dieser Weiterentwicklung gelingt die Herstellung stark miniaturisierter Produkte, die zuvor unerreichbar waren.

Verbesserte Leistung

Die SAP-Technologie bietet eine hervorragende Kontrolle über die Geometrie und den Abstand der Leiterbahnen, was zu nahezu rechteckigen Querschnitten und glatten Oberflächen führt. Diese Präzision gewährleistet durchgängig konsistente elektrische Eigenschaften auf der gesamten Leiterplatte und minimiert parasitäre Effekte – entscheidend für eine optimale Leistung und Signalintegrität bei hohen Frequenzen.

Vielseitigkeit im Design

mSAP- und SAP-Technologien bieten mehr Flexibilität beim Schaltungsdesign und ermöglichen innovative und auf spezifische Anwendungen hin massgeschneiderte Lösungen. Das kann bei der Entwicklung neuer Produkte ein wesentlicher Wettbewerbsvorteil sein.

Vorteile für die Umwelt

Die neuen Technologien benötigen oft weniger Material und erzeugen weniger Abfall als die herkömmlichen subtraktiven Methoden – eine nachhaltigere Produktion ist die Folge.

Drei verschiedene Herstellungsmethoden: Subtraktive Technologie, mSAP- und SAP-Technologie

1.

Subtraktive Technologie:

Diese traditionelle Methode beginnt mit einem vollständig kupferbeschichteten Laminat. Ein strukturierter Fotolack bedeckt die gewünschte Kupferstruktur und schützt das darunterliegende Kupfer während des Ätzprozesses. Nach dem Entfernen des Fotolacks bleiben nur noch die vorgesehenen Leiterbahnen aus Kupfer zurück.

2.

Der modifizierte semi-additive Prozess (mSAP):

Hier beginnt man mit einem Laminat, das eine sehr dünne Kupferschicht aufweist, die mit einem Fotolack überzogen ist, um das Schaltschema zu definieren. Auf die freiliegenden Stellen wird zusätzliches Kupfer aufgetragen, um die gewünschten Leiterbahnen aufzubauen. Nach dem Entfernen des Fotolacks wird die dünne Kupferschicht zwischen den Leiterbahnen weggeätzt, so dass die gewünschte Kupferstruktur zurückbleibt.

3.

Semi-additiver Prozess (SAP):

Diese Technologie verwendet ein nicht leitendes Substrat, auf dem eine extrem dünne Kupferschicht (weniger als 1 μm) aufgebracht ist. Dann wird Kupfer nur noch in den freiliegenden Bereichen aufgebaut, die durch ein präzises Fotolackmuster definiert sind. So wird die gewünschte Struktur gebildet. Nach dem Entfernen des Fotolacks wird die sehr dünne Kupferschicht, die zwischen den Leiterbahnen verbleibt, durch Flash-Ätzen entfernt, so dass die gewünschte Kupferstruktur zurückbleibt.

Prozessschritte

Querschnittsmerkmale

Subtraktive Technologie:

Die Leiterbahnen haben einen trapezförmigen Querschnitt, da durch das Ätzen Kupfer von der Oberseite und den Seiten der Leiterbahnen abgetragen wird. Dies führt dazu, dass die Leiterbahnen an der Basis breiter sind als an der Oberseite.

mSAP-Technologie:

Die Leiterbahnen haben im Vergleich zum subtraktiven Prozess einen rechteckigeren Querschnitt.

SAP-Technologie:

Die Leiterbahnen haben nahezu perfekt rechteckige Querschnitte mit scharfen, definierten Kanten. SAP bietet unter den drei Fertigungsmethoden die beste Kontrolle über Abmessungen und Geometrie der Leiterbahnen.

Schliffbild von mit SAP-Technologie hergestellten Leiterbahnen einer Leiterplatte.

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