最佳 PCB 設計：減材製造法與 mSAP 製造法的比較

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選擇最佳的 PCB 設計方法取決於您的專案目標。這些目標可以是成本、效能或專案的複雜程度。工程師需要瞭解減法製程與 mSAP 製程之間的技術差異。他們應該選擇最適合自己需求的方法。成本不只是材料和人工。

• 您在哪裡製作電子板以及所使用的技術都會改變價格。
• 高密度功能，例如 高密度互連 (HDI) 板因此，起始成本可能較高。但他們可以使用更少的層數，製造更多好的基板，從而降低總成本。
• 客製化和可靠性非常重要。即使是很小的事情，例如 在 Ultiboard 中變更 PCB 板尺寸, 會影響長期價值。
• PCBA 使用有助於製造更小的電路板和更好的訊號路徑的方法，專案可能會做得更好。

最好的選擇是在最初的付出和長期的價值之間找到平衡。

主要心得

• PCB 減材製造 拿走銅來製作電路。它最適用於簡單且便宜的專案。它也適合一次製作許多電路板。
• mSAP 只在需要的地方放銅。這讓您可以製作非常小的零件。對於有大量零件的進階電路板，它也能提供更好的訊號品質。
• 對於簡單的設計而言，抽取式的成本較低且速度較快。但它會產生更多的廢料，而且無法很好地處理非常微小的零件。
• mSAP 更精確、浪費更少、訊號更強烈。但成本較高，而且需要特殊的工具和技能。
• 最佳的方法取決於您的專案需要什麼。您應該考慮它的難度、成本、您需要的數量，以及它必須運作得多好。

最佳 PCB 設計因素

成本

成本是 PCB 項目中的一大憂慮。很多事情都會改變您的花費。這些因素包括如何組裝電路板、需要的速度、製作的電路板數量，以及設計的難度。人工、電路板尺寸、層數和工作的精確度也很重要。公司會考慮所有這些因素，以挑選最符合其金錢和需求的 PCB 設計。

因素類別	可衡量的因素	對 PCB 設計的影響
成本	組裝流程、週轉時間、數量、複雜性、人力、尺寸、層數、精度	變更總成本、每個板卡的成本以及資源使用方式

注意：如果您希望您的木板製作得更快或更細心，費用可能會更高。但這可以幫助製造更多好的木板，讓它們的壽命更長。

效能

性能和可靠性顯示 PCB 在現實生活中是否運作良好。檢查設計、選擇正確的材料以及仔細製作電路板是非常重要的。嚴格的測試，例如加熱和搖晃電路板，可確保它符合 ISO 9001 和 IPC 等規範。讓每一批板子都一樣有助於延長板子的壽命。

• AI 可以幫助 PCB 設計擁有更好的信號，並更好地處理 15-30% 的熱量。
• 有些報告指出 信號品質 30% 可以做得更好，在電信專案中，您需要 25% 更少的測試板。

複雜性

PCB 設計變得更困難 當零件眾多且空間狹小時。AI 等智慧型工具可協助處理這些棘手的設計。它們可以更快地放置零件 60%，並使電路板變得更小 35%。但是，特殊問題和系統組裝仍然需要人來處理。

應用

您需要這塊板子做什麼，有助於您選擇如何設計和製造它。能夠成長、變更或使用新零件的主機板較容易升級。汽車和家用科技公司喜歡能阻止信號問題、破損較少的電路板。最好的 PCB 設計能符合工作需求，並能長時間使用。

減法

製程

減法是製作 PCB 最常用的方法。它從銅板開始。製造商在電路零件上塗上掩膜。他們使用化學物質去除多餘的銅。只留下所需的銅來製造路徑。這適用於單面或多層的電路板。去銅後會由機器檢查是否有錯誤。新系統有助於使用更少的化學品，製造出更多好的電路板。

注意：在一般情況下，減材加工可以將線跡縮小到 3 密耳。使用雷射等特殊工具，則可小至 0.5 mil。

能力

減法 PCB 製作有許多優點。它歷史悠久，值得信賴，因此被廣泛用於電視和手機等產品的 PCB 上。它適用於有孔和沒有孔的印刷電路板。這種方法可以製造普通的 PCB、柔性 PCB 和某些 HDI 板。它的成本比加成法低。大板使用的材料多達 95%，而且機器幾乎可以找出所有錯誤。

公制類別	優勢 / 正面資料
精確度	最小線寬: 3 mil (標準), 1 mil (進階)
尺寸公差	±0.1mm (標準)、±0.025mm (精密)
材料利用率	85-95% 大型面板的效率
成本	設備成本 40-60% 低於添加法
生產改進	閉環系統可減少 40% 化學品用量

限制條件

即使有好的一面，減法也有問題。化學品會侵蝕邊緣，使線條變得比想要的寬。這樣就很難做出非常微小的線條和空間。此製程會產生大量的銅和化學廢料，對地球有害。這些廢料含有大量金屬，需要小心處理。對於厚銅或大孔，它也無法發揮很好的效果。對於非常小的電路，其他方法如半加成法會比較好，也能得到更多好的電路板。

公制類別	缺點 / 負面資料
底切	每邊 0.5-1 密耳
寬高比限制	通孔最大 8:1
材料廢棄物	20-30% 銅廢料、5-10% 基板損耗
化學廢棄物	每平方米 5-8 公升 PCB
環境影響	高 COD（8,000-20,000 mg/L）、重金屬污染
細線限制	不適用於 <2 mil 線寬/線距

祕訣： 當製造商想要更小的功能時，他們通常會改用半加成法。對於新的 HDI 板，這些方法可以得到更好的結果。

mSAP 方法

製程

mSAP 方法與減法製程不同。製造商會先在電路板上鋪上一層薄薄的銅。他們會在需要銅線的地方放上特殊的掩膜。然後，他們只在這些標記點上增加銅。此步驟會增加跡線，而非去除銅。之後，他們會取下掩膜並清理掉多餘的銅。如此一來，他們使用較少的化學蝕刻。這有助於保持線路銳利且非常狹窄。

注意：mSAP 可以製造非常微小的線條和空間，最小可達 15 微米（約 0.6 密耳）。這使得它非常適合先進的電子產品。

能力

mSAP 對於新的 PCB 設計有許多優點：

• 超精細功能： 工程師可以製作小至 15-30 微米的跡線和空間。這有助於高密度互連 (HDI) 板。
• 更佳的訊號效能： 此製程可減少訊號損失和串音。智慧型手機和伺服器等裝置因此能更好地運作。
• 提高可靠性： 銅線的邊緣更平滑，厚度也更均勻。這有助於延長電路板的使用壽命。
• 節省材料： mSAP 使用較少的銅和化學物質，因此廢棄物較少。

能力	典型價值/效益
最小軌跡/空間	15-30 微米（0.6-1.2 密耳）
層數	HDI 高達 20+ 層
訊號完整性	20-30% 訊號損失較少
收益率	95%+ 適用於進階設計

限制條件

儘管 mSAP 很強大，但也有一些問題：

• 此製程的成本比減法高。工具和材料更昂貴。
• 製作木板的速度可能較慢，尤其是大批量製作時。
• 並非所有的 PCB 工廠都具備製造 mSAP 的適當工具或技術。這表示並非每家公司都能隨處製造這些電路板。
• 此方法最適用於薄銅層。對於需要厚銅來達到高功率的電路板，可能效果不佳。

提示：當公司需要非常微小的功能和頂級效能時，即使成本較高，也應該選擇 mSAP。

減法與 mSAP

特徵尺寸

在現今 PCB 製造過程中，特徵尺寸是非常重要的。減法可以製造更大的特徵。最小的跡線通常超過 75 微米寬。這種方式從完整的銅層開始。製造商會將不需要的銅取走。這樣就很難得到非常小的痕跡。蝕刻會使銅線底部變寬。因此，很難得到微小的細節。

mSAP 使用不同的方式。工程師從薄銅層開始。他們只在需要的地方加銅。這可讓他們製造出更小的特徵。有時 痕跡可小至 25 微米甚至 5 微米.這有助於製造出最適合智慧型手機和醫療裝置等用途的 PCB。

mSAP 有助於製造非常纖細的線條和空間。這是微型電子和快速電路所需要的。

方法	典型最小特徵尺寸
減法	>75 微米
mSAP	5-25 微米

精確度

精密度是指 PCB 的工作性能，尤其是在高速運行時。減法蝕刻製造出側邊傾斜的跡線。化學製程會使跡線邊緣傾斜。這會造成訊號損失的問題。這在 5G 和航太專案中是較大的問題。

mSAP 在精確度方面更勝一籌。它使用特殊工具將銅放在正確的位置。這使得跡線具有直邊和盒狀形狀。這種形狀有助於控制信號和防止信號損失。工程師可以依賴 mSAP 來完成嚴苛的設計。

• 減法：斜線軌跡，較不精確，訊號損失較多。
• mSAP：方框形軌跡，非常精確，信號更好。

mSAP 線路的盒狀形狀可讓線路包裝得更緊密，工作得更好。這就是為什麼它被挑選用於高難度的工作。

擴充性

可擴充性是指某種方法對於大型或小型工作的適用程度。減法已經使用很久了。它們適用於簡單的電路板，而且成本較低。對於簡單的設計，它們的工作速度很快。

mSAP 較新，但適用於較硬、較擁擠的電路板。mSAP 用於電話和醫療工具中的許多 HDI PCB。它還能減少浪費，在製造許多電路板時能節省金錢。

特點	減法	mSAP 方法
生產量	高適用於簡單設計	適合複雜、密集的設計
成本效益	最適合低複雜性	最適合高密度、高容量
廢棄物的產生	更多廢料	減少材料浪費
適用範圍	基本消費性電子產品	HDI、航太、醫療、5G

想要為堅硬或微小的產品進行最佳 PCB 設計的公司應該使用 mSAP。它可以成長以滿足新的需求。

比較表

關鍵指標

工程師使用一些主要的東西來 比較減法和 mSAP PCB 方法.這些東西可以幫助他們挑選最適合自己專案的方法。每種方法都擅長某些事情，而不擅長其他事情。

製造指標

• 板子有多大，一塊板子能裝多少個
• PCB 有多少層
• 板子使用何種材質
• 可製作的最小痕跡和空間
• 有多少個孔洞，以及孔洞可以有多小
• 電路板上的阻焊與文字或符號
• 表面的處理，就像鍍金一樣
• 特殊功能，例如邊緣 電氣連接器

組裝指標

• 組裝類型，例如一次或兩次回流焊
• 如果零件是用手工或機器裝上的
• 每個零件的形狀和品質
• 連接器放置在電路板上的位置
• 有多少板子經過測試，以及發現問題有多容易
• 如果在組裝過程中對電路板進行應力測試
• 如果板子可以使用維修工具

檢驗與測試

• 觀察電路板並使用 X 光找出問題
• 剝開測試各層是否黏合良好
• 焊錫罐和浮子測試，以檢查焊錫和熱強度
• AOI 檢查焊接和連接問題
• 進行電氣測試以找出故障和信號問題

公制	減法	mSAP 方法
最小軌跡/空間	75+ 微米	5-25 微米
層數	高達 12	高達 20+
材料廢棄物	更高	較低
訊號完整性	標準	優越
組裝相容性	高	高 (適用於進階設計)
檢驗方法	視覺、AOI、電氣	視覺、AOI、X 射線、電氣
每板成本	較低	更高
擴充性	最適合簡單的設計	最適合複雜、密集的 PCB

工程師在挑選 PCB 方法之前，應該先看看這些東西。最佳方式取決於專案對尺寸、工作方式和成本的需求。

選擇正確的方法

選擇製作 PCB 的正確方法取決於專案的需求。工程師和公司必須考慮適合的功能有多少、成本多少以及需要多少塊電路板等問題。以下指南說明哪種方法最適合不同的工作。

高密度設計

有些專案需要大量緊密相連的微小零件。例如智慧型手機、智慧型手錶或特殊醫療工具。對於這些，mSAP 方法是最好的。這種方法可讓工程師製作出非常細的線條和空間，有助於建立多層次的複雜設計。mSAP 也能讓信號運作得更好，並保持電路板的強度。這對於快速和小型的電子產品非常重要。

• 擁有 ISO 9001 和 AS9100 認證的公司可確保電路板的品質和安全性。
• HDI 和軟硬結合 PCB 方面的專家可以快速處理新的設計變更。
• 選用正確的材質和表面處理，可以讓木板運作良好，而且成本不會太高。
• 要在全球銷售產品，必須遵守 RoHS 和 REACH 等法規。

成本敏感型專案

如果省錢是最重要的，減法通常是最便宜的。這種老方法對於一般的電子產品、簡單機械和學校套件都很有效。公司可以透過讓設計變得更簡單，以及一次訂購更多產品來節省更多成本。

• 及早與製造商討論有助於找到減少花費的方法。
• 在許多電路板上使用相同的零件，讓購買更容易也更便宜。
• 在製作許多板子之前，先製作樣板找出錯誤，這樣可以減少浪費。
• 良好的規劃和與團隊的溝通可以阻止意外成本的產生。

請注意： 金鑫洋科技 透過挑選合適的材料和規劃製板方式，幫助客戶節省金錢，讓您花較少的錢卻能獲得優良的品質。

大批量生產

一次製作大量的板子需要一種又快、又好、又能成長的方法。減法和 mSAP 方法都可以用於大訂單。最好的方法取決於設計的難度。mSAP 更適合複雜、擁擠的板子。

• 一次製作更多板子，每塊板子的成本就更低。
• 使用像 SMT 這樣的機器可以讓製造更快、更精確。
• 清晰的標記和標籤有助於機器檢查板卡，避免出錯。
• 與熟練的製造商合作意味著您可以準時拿到零件，而且花費更少。

金鑫洋科技使用機器 檢查和測試大量的板, 所以大訂單總是很好，而且準時到貨。

決策指南表

專案需求	建議方法	主要考慮因素
高密度設計	mSAP	超精細功能、訊號完整性、可靠性
成本敏感型專案	減法	更低成本、標準功能、設計簡化
大批量生產	兩者皆有（取決於設計）	可擴充性、自動化、規模經濟

工程師應該根據他們需要多少功能、有多少資金以及想要多少板來挑選製作 PCB 的方式。向像金鑫洋科技這樣的專家請教，可以幫助您在任何工作中獲得最佳的 PCB 設計。

產業趨勢

技術採用

PCB 行業瞬息萬變。各家公司使用新的方式來製造 PCB，以滿足新的市場需求。許多趨勢影響著工程師和製造商現在如何製造 PCB。

• 聯網汽車需要更多 PCB 用於遠端使用。
• 手機和智慧型小工具使 PCB 需求上升。
• 3D 列印改變了 PCB 的製造方式。
• COVID-19 顯示只在一個地方製造 PCB 是有風險的。
• Apple 和 Intel 等大公司嘗試新的想法，並在更多地方建廠。
• 北美之所以保持強勁，是因為它有高科技的需求和熟練的工人。

仔細觀察，我們會發現市場的不同部分是如何成長的：

區段	關鍵證據	技術採用的影響與未來展望
PCB 類型	HDI/Micro-via/Build-up 部分的年複合增長率最快	先進的設計支援微型化和高密度電路
材料	聚酰亞胺的 CAGR 最快	彈性、高效能材料大受歡迎
基板	2024 年硬式印刷電路板的營收比重最大 (46.5%)	耐用 PCB 仍然重要，但柔性類型正在增長
未來機會	可穿戴設備和 IoT 帶動對小巧、靈活 PCB 的需求	擴大在新興科技領域的應用

未來展望

專家認為 PCB 製造 將持續增長。2021 年的全球市場規模為 $75 億美元。到 2030 年可能會達到 $1,200 億美元。到 2030 年，柔性 PCB 的價值可能達到 $410 億美元，每年增長超過 10%。自動化和人工智能將幫助工廠更快更好地工作。高達 64% 的工廠工作可以由機器完成。AI 可以使工作效率提高 50%。綠色環保也更加重要。新規定可減少 67% 的危險物品。

下表顯示更多未來趨勢：

外觀	預測/趨勢	支援詳情
PCB 市場成長	CAGR 3.3% 至 5.3% (2025-2032)	多層、HDI PCB 帶動主要產業的成長
多層印刷電路板元件	以 7.1% 的 CAGR 成長最快	更好的屏蔽和設計自動化提高了採用率
環境規則	更嚴格的有害物質限制	推動更環保的製造和新材料
區域成長	亞太地區領先，北美洲強勁	雙面和先進 PCB 需求上升

PCB 設計的未來將變得更智慧、更環保、更靈活，適用於許多用途。

選擇最佳的 PCB 設計方法取決於每個專案的需求。工程師必須考慮成本、運作效果以及板子的功能。需要記住的一些重要事項有專案的複雜性、工作的精確度、所需的電路板數量，以及您的預算，都有助於決定製作 PCB 的最佳方法。減法適合簡單的電路板和小批量的製作，而 mSAP 則較適合擠迫、棘手、需要微小零件和強大訊號的電路板。如果您想要為您的專案做出最佳選擇，可以向金鑫洋科技等專家尋求協助。

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