最佳 PCB 设计：减法与 mSAP 制作方法对比

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选择最佳的 PCB 设计方法取决于您的项目目标。这些目标可以是成本、性能或项目的复杂程度。工程师需要了解减法工艺和 mSAP 工艺之间的技术差异。他们应该选择最适合自己需要的方法。成本不仅仅与材料和人工有关。

• 制作电路板的地点和使用的技术会改变价格。
• 高密度特征，如 高密度互连 (HDI) 板这可能会使起始成本增加。但他们可以通过使用更少的层数和制造更多的优质电路板来降低总成本。
• 定制化和可靠性非常重要。即使是很小的事情，比如 在 Ultiboard 中更改 PCB 板尺寸这可能会影响长期价值。
• PCBA 如果采用有助于缩小电路板和改善信号路径的方法，项目可能会做得更好。

最好的选择是在最初支付的费用和长期价值之间找到平衡。

主要收获

• 减材印刷电路板制造 在制作电路时需要铜。它最适用于简单而廉价的项目。它也适合一次性制作许多电路板。
• mSAP 只在需要的地方放铜。这样就可以制作非常小的零件。它还能为有大量零件的高级电路板提供更好的信号质量。
• 对于简单的设计来说，减法工艺成本更低，速度更快。但它会造成更多的浪费，而且不能很好地处理非常微小的零件。
• mSAP 更精确，浪费更少，信号更强。但它的成本更高，需要特殊的工具和技能。
• 最佳方法取决于项目的需求。您应该考虑它的难度、成本、需要的数量以及它的效果。

最佳 PCB 设计因素

费用

成本是 PCB 项目中的一个大问题。很多事情都会改变你的花费。这些因素包括如何组装电路板、需要的速度、制作电路板的数量以及设计的难度。劳动力、电路板尺寸、层数和工作的精确程度也很重要。公司会考虑所有这些因素，以选择最符合其资金和需求的 PCB 设计。

因素类别	可衡量因素	对 PCB 设计的影响
费用	装配工艺、周转时间、数量、复杂性、劳动力、尺寸、层数、精度	更改总成本、各板块成本以及资源使用方式

注意：如果您希望更快或更精心地制作木板，费用可能会更高。但这有助于制作更多的好木板，并使它们的使用寿命更长。

性能

印刷电路板的性能和可靠性表明它在实际生活中是否能正常工作。检查设计、挑选合适的材料以及精心制作电路板都非常重要。严格的测试，如加热和摇晃电路板，可确保电路板符合 ISO 9001 和 IPC 等标准。让每一批电路板都一样有助于延长电路板的使用寿命。

• 人工智能可以帮助 PCB 设计获得更好的信号，更好地处理热量 15-30%。
• 有报道称 信号质量 30% 的性能更好，在电信项目中需要的测试板数量也会减少 25%。

复杂性

PCB 设计难度增加 当零件众多、空间狭小时。人工智能等智能工具可以帮助解决这些棘手的设计问题。它们可以更快地放置零件 60%，使电路板 35% 更小。但在解决特殊问题和组装系统时，仍然需要人手。

应用

你需要电路板做什么，这有助于你选择如何设计和制作电路板。能够成长、变化或使用新部件的电路板更容易升级。汽车和家用技术公司喜欢能阻止信号问题和减少损坏的电路板。最好的印刷电路板设计能满足工作需要并能长期使用。

减法

过程

减法是制作印刷电路板最常用的方法。它先用铜板覆盖电路板。制作者在电路部件上涂上掩膜。他们使用化学药品去除多余的铜。只有需要的铜才会留下，以形成电路。这种方法适用于单面或多层电路板。去铜后，机器会检查是否有错误。新系统有助于减少化学品的使用，制作出更多优质电路板。

注：在一般情况下，减法加工可将痕迹加工到 3 密耳。如果使用激光等特殊工具，则可缩小至 0.5 密耳。

能力

减法电路板制作有许多优点。它历史悠久，值得信赖，因此被广泛用于电视和手机等产品的印刷电路板。它适用于有孔和无孔的电路板。这种方法可以制作普通印刷电路板、柔性印刷电路板和某些 HDI 电路板。其成本低于加成法。大电路板使用的材料多达 95%，机器几乎可以发现所有错误。

公制类别	优势/正面数据
精度	最小线宽：3 密耳（标准），1 密耳（高级）
尺寸公差	±0.1毫米（标准），±0.025毫米（精密）
材料利用	85-95% 大型面板的效率
费用	设备成本 40-60% 低于添加法
生产改进	闭环系统减少化学品使用 40%

局限性

即使有好的一面，减法也有问题。化学品会侵蚀侧面，使线条变得比想要的更宽。这样就很难做出非常微小的线条和空间。这种工艺会产生大量的铜和化学废料，对地球不利。废料中含有大量金属，需要小心处理。此外，这种工艺也不能很好地处理厚铜或大孔。对于非常小的电路，半加成法等其他方法会更好，能制作出更多优质电路板。

公制类别	缺点/负面数据
切割	每面 0.5-1 密耳
长宽比限制	通孔最大 8:1
材料废物	20-30% 铜废料，5-10% 基底损耗
化学废物	每平方米 5-8 升 PCB
环境影响	高化学需氧量（8,000-20,000 毫克/升）、重金属污染
细线限制	不适用于 <2 mil 线宽/线距

提示：当制造商需要更小的功能时，他们通常会改用半加成法。这些方法对新的 HDI 电路板来说效果更好。

mSAP 方法

过程

mSAP 方法与减法工艺不同。制造商首先在电路板上铺一层薄薄的铜。他们在需要铜线的地方放置一个特殊的掩膜。然后，他们只在这些标记点上添加更多的铜。这一步是增加铜迹，而不是去除铜。之后，他们取下掩膜，清理掉多余的铜。这样就可以减少化学蚀刻的用量。这有助于保持线条的锐利和狭窄。

注：mSAP 可以制作非常微小的线条和空间，最小可达 15 微米（约 0.6 密耳）。这使其成为先进电子产品的理想选择。

能力

mSAP 对于新的 PCB 设计有很多优点：

• 超精细功能： 工程师可以制作小至 15-30 微米的迹线和空间。这有助于高密度互连 (HDI) 电路板。
• 更好的信号性能 这一过程可减少信号损失和串扰。智能手机和服务器等设备因此能更好地工作。
• 提高可靠性： 铜线的边缘更光滑，厚度更均匀。这有助于延长电路板的使用寿命。
• 节省材料： mSAP 使用更少的铜和化学品，因此浪费更少。

能力	典型价值/效益
最小轨迹/空间	15-30 微米（0.6-1.2 密耳）
层数	用于 HDI 的层数多达 20 多层
信号完整性	20-30% 信号损失较少
收益率	95%+ 用于高级设计

局限性

尽管 mSAP 功能强大，但也存在一些问题：

• 工艺成本高于减法。工具和材料更昂贵。
• 制作木板的速度可能会慢一些，尤其是大批量生产时。
• 并不是所有的 PCB 工厂都具备制造 mSAP 的正确工具或技能。这意味着并非每家公司都能随处生产这些电路板。
• 这种方法对薄铜层最有效。对于需要厚铜层以获得高功率的电路板，这种方法可能效果不佳。

提示：公司在需要极小的功能和顶级性能时，应选择 mSAP，即使它的成本更高。

减法与 mSAP

功能尺寸

如今，特征尺寸在 PCB 制作中非常重要。减法制造的特征更大。最小的迹线宽度通常超过 75 微米。这种方法从全铜层开始。制造商会将不需要的铜去掉。这样就很难获得非常小的刻痕。蚀刻会使铜线底部变宽。因此，很难获得微小的细节。

mSAP 采用的是另一种方式。工程师从薄铜层开始。他们只在需要的地方添加铜。这样，他们就能制造出更小的特征。有时 痕迹可以小到 25 微米甚至 5 微米.这有助于为智能手机和医疗设备等制造最佳的印刷电路板。

mSAP 可帮助制作极细的线条和空间。这正是微型电子设备和快速电路所需要的。

方法	典型最小特征尺寸
减法	>75 微米
mSAP	5-25 微米

精度

精度是指印刷电路板的工作性能，尤其是在高速运转时。减法蚀刻能使线路两侧倾斜。化学工艺会使线路两侧倾斜。这会导致信号丢失问题。这在 5G 和航空航天项目中是一个较大的问题。

mSAP 的精确度更高。它使用特殊工具将铜放在正确的位置。这使得线路具有直边和盒状形状。这种形状有助于控制信号并防止信号丢失。工程师可以信赖 mSAP 来完成复杂的设计。

• 减法：斜线，不精确，信号损失更多。
• mSAP：箱形轨迹，非常精确，信号更好。

mSAP 跟踪器的箱形设计可使电路更紧凑，工作性能更好。这也是它被选中用于艰苦工作的原因。

可扩展性

可扩展性指的是一种方法对大型或小型工作的适用程度。减法已经使用了很长时间。它们适用于简单的电路板，成本较低。它们工作速度快，设计简单。

mSAP 较新，但在电路板较硬和较拥挤的情况下效果很好。mSAP 开始时成本较高，但在制作大量电路板时成本会降低。手机和医疗工具中的许多 HDI PCB 都使用 mSAP。它还能减少浪费，从而在制作大量电路板时节省成本。

特点	减法	mSAP 方法
生产量	简单设计高	高，适用于复杂、密集的设计
成本效益	最适合低复杂性	最适合高密度、高容量
废物产生	更多的材料浪费	减少材料浪费
适用性	电子消费品，基础	HDI、航空航天、医疗、5G

想要为坚固或微小的产品进行最佳 PCB 设计的公司应该使用 mSAP。它可以不断发展，以满足新的需求。

对照表

关键指标

工程师主要使用以下几种方法 比较减法和 mSAP PCB 方法.这些都有助于他们选择最适合自己项目的方法。每种方法在某些方面都很擅长，而在另一些方面则不尽人意。

制造指标

• 电路板有多大，一个面板上能放多少块电路板
• 印刷电路板有多少层
• 木板使用何种材料
• 最小的痕迹和空间
• 有多少个洞，洞有多小
• 电路板上的焊接掩模和文字或符号
• 表面处理，如镀金
• 特殊功能，如边缘 电气连接器

装配指标

• 装配类型，如一次或两次回流焊
• 如果部件是用手工或机器装上的
• 每个部件的形状和质量
• 连接器在电路板上的位置
• 测试了多少电路板，发现问题有多容易
• 如果在组装过程中对电路板进行应力测试
• 如果电路板可以使用维修工具

检查和测试

• 查看电路板并使用 X 射线查找问题
• 进行剥离测试，看各层是否能很好地粘在一起
• 焊锅和浮子测试，检查焊料和热强度
• AOI 检查焊接和连接问题
• 通过电气测试查找故障和信号问题

公制	减法	mSAP 方法
最小轨迹/空间	75+ 微米	5-25 微米
层数	最多 12	多达 20+
材料废物	更高	较低
信号完整性	标准	高级
装配兼容性	高	高（用于高级设计）
检查方法	视觉、AOI、电气	视觉、AOI、X 射线、电气
每板成本	较低	更高
可扩展性	最适合简单的设计	最适合复杂、密集的印刷电路板

工程师在选择印刷电路板方法之前，应考虑这些因素。最佳方法取决于项目对尺寸、工作方式和成本的需求。

选择正确的方法

选择制作印刷电路板的正确方法取决于项目的需求。工程师和公司必须考虑的问题包括：适合多少功能、成本多少以及需要多少电路板。下面的指南说明了哪种方法最适合不同的工作。

高密度设计

有些项目需要大量紧密相连的微小零件。比如智能手机、智能手表或特殊医疗工具。对于这些项目，最好使用 mSAP 方法。这种方法可以让工程师做出非常细的线条和空间。mSAP 还能使信号更好地工作，并保持电路板的强度。这对快速和小型电子产品非常重要。

• 获得 ISO 9001 和 AS9100 认证的公司可确保电路板的质量和安全性。
• HDI 和刚柔结合印刷电路板方面的专家可以快速处理新的设计变更。
• 选择合适的材料和饰面有助于木板的良好使用，而且不会花费太多。
• 要在全球销售产品，就必须遵守 RoHS 和 REACH 等规则。

成本敏感型项目

如果省钱是最重要的，那么减法通常是最便宜的。这种老方法对于普通电子产品、简单机械和学校工具包都很有效。公司可以通过简化设计和一次订购更多产品来节省更多成本。

• 尽早与制造商沟通有助于找到减少开支的方法。
• 在许多电路板中使用相同的部件，使购买变得更容易、更便宜。
• 在制作许多木板之前，先制作一块样板，找出错误，从而减少浪费。
• 良好的计划和与团队的沟通可以避免意外成本。

请注意： 金鑫洋科技 通过挑选合适的材料和规划木板的制作方法，帮助客户节省开支，让您花更少的钱却能买到高质量的产品。

大批量生产

同时制作大量电路板需要一种既快、又好、还能发展的方法。减法和 mSAP 两种方法都适用于大订单。最佳方法取决于设计的难度。mSAP 更适合复杂、拥挤的电路板。

• 一次制作更多的木板，每块木板的成本就会更低。
• 使用 SMT 等设备可以更快、更精确地进行制造。
• 清晰的标记和标签可帮助机器检查电路板并防止出错。
• 与技术娴熟的制造商合作，意味着您可以及时获得零件，并支付更少的费用。

金鑫洋科技利用机器 检查和测试大量电路板因此，大订单总是很好并能准时到达。

决策指南表

项目需求	推荐方法	主要考虑因素
高密度设计	mSAP	超精细功能、信号完整性和可靠性
成本敏感型项目	减法	降低成本、标准功能、简化设计
大批量生产	两者皆有（取决于设计）	可扩展性、自动化、规模经济

工程师应根据自己需要的功能、资金和电路板数量来选择制作 PCB 的方式。向金鑫洋科技这样的专家咨询，可以帮助您获得最佳的 PCB 设计。

行业趋势

技术采用

PCB 行业瞬息万变。公司采用新方法为新市场制造 PCB。许多趋势影响着工程师和制造商现在如何制造 PCB。

• 联网汽车需要更多用于远程使用的 PCB。
• 手机和智能小工具使 PCB 需求上升。
• 3D 打印改变了印刷电路板的制造方式。
• COVID-19 表明，只在一个地方生产印刷电路板是有风险的。
• 苹果和英特尔等大公司都在尝试新的想法，并在更多的地方进行建设。
• 北美之所以保持强劲，是因为它有高科技需求和熟练工人。

仔细观察，我们会发现市场的不同部分是如何增长的：

分段	关键证据	对技术采用的影响和未来展望
印刷电路板类型	人类发展倡议/微视频/构建部分的复合年增长率最快	先进的设计支持微型化和高密度电路
材料	聚酰亚胺的复合年增长率最快	柔性高性能材料越来越受欢迎
基板	2024 年刚性印刷电路板收入份额最大（46.5%）	耐用的印刷电路板依然重要，但柔性类型也在增长
未来机遇	可穿戴设备和物联网推动了对紧凑、灵活 PCB 的需求	扩大在新兴技术领域的应用

未来展望

专家认为 PCB 制作 将继续增长。2021 年，全球市场规模为 1750 亿吨。到 2030 年将达到 $120 亿美元。到 2030 年，柔性印刷电路板的价值可能达到 $410 亿美元，每年增长超过 10%。自动化和人工智能将帮助工厂更快更好地工作。多达 64% 的工厂工作将由机器完成。人工智能可使工作效率提高 50%。绿色环保也更加重要。新规则将减少 67% 的危险品。

下表显示了更多的未来趋势：

方面	预测/趋势	支持细节
PCB 市场增长	年均复合增长率 3.3% 至 5.3% (2025-2032)	多层、HDI 印刷电路板推动了主要行业的增长
多层印刷电路板部分	增长最快，年复合增长率为 7.1%	更好的屏蔽和设计自动化提高了采用率
环境规则	更严格的危险材料限制	推动绿色制造和新型材料的发展
地区增长	亚太地区领先，北美强劲	对双面和高级印刷电路板的需求增加

未来的印刷电路板设计将更智能、更环保、更灵活，可用于多种用途。

选择最佳的 PCB 设计方法取决于每个项目的需求。工程师必须考虑成本、效果以及电路板的功能。需要记住的一些重要事项包括项目的复杂程度、工作的精确程度、需要的电路板数量以及预算都有助于决定制作 PCB 的最佳方法。减法适用于简单的电路板和小批量生产，而 mSAP 则更适用于拥挤、复杂、需要微小零件和强信号的电路板。如果您想为自己的项目做出最佳选择，可以向金鑫洋科技这样的专家寻求帮助。

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