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非金属新材料行业 mSAP:高密度互连升级下的PCB工艺升级

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摘要

报告维持非金属新材料行业强于大市评级,主题为 mSAP 工艺升级。 PCB 正向线路更细、密度更高、可靠性更强方向发展,当线宽/线距压缩到 30μm 以下,传统减成法受蚀刻侧蚀制约、良率明显下滑,半加成法应运而生。 mSAP 以超薄压合铜箔(2–3μm)或减薄至 3–5μm 的铜层为起始基底,起始铜厚约为标准覆铜板(铜箔通常 12–18μm)的六分之一,线宽/线距能力达 15–30μm(量产常见 20–30μm、先进产线可下探到 10μm 左右),虽不及 SAP(5–15μm,ABF 载板量产典型值 10–12μm)精细,但可运行于改造后的常规 PCB 产线,已成为类载板(SLP)、高端 HDI、5G 模块与手机主板的主流选择。 工艺升级带动材料与设备体系同步升级:材料端需微薄铜箔、更高洁净度与更低 Z 向热膨胀的层压材料,干膜光刻胶需在工艺窗口内实现优于 40 μm 的分辨率以支撑 60 μm 级线路稳定量产;设备端需引入 LDI 成像、改进型激光钻孔、填孔图形电镀及闪蚀,垂直连续电镀可在有机基板上实现低至 20 μm/20 μm 的线宽线距。 应用端,智能手机轻量化、薄型化及电池区域扩大推动主板小型化并带动 mSAP 发展,0.3 mm pitch CSP 焊盘间布 2 根线时需 φ150 μm 过孔焊盘与 30/30 μm 线宽/线距并导入 mSAP;mSAP 还导入汽车电子(车载 ADAS、车载 ECU)与高速光通信,可用于 AI 数据中心高速光收发器、支持 400G 至 1.6T 数据速率并实现低至 18/22 μm 线宽线距。 风险提示涵盖下游终端需求、mSAP 渗透率及技术路线迭代三方面。

主要观点

  • PCB 向线路更细、密度更高、可靠性更强方向发展,线宽/线距压缩到 30μm 以下时传统减成法因蚀刻侧蚀良率明显下滑,半加成法(Semi-Additive Process)应运而生。
  • 半加成法不再靠整面蚀刻减薄成形线路,而是先铺极薄种子铜、电镀加厚、最后只蚀掉种子层;技术路线分 SAP 与 mSAP 两条,二者起点、能力边界和适用场景均有差异。
  • 按线宽/线距分层的工艺选择:≥75 μm 及 50–75 μm 用减成法/半减成法,30–50 μm 已接近减成法良率拐点(半减成法或评估导入 mSAP),20–30 μm 与 15–20 μm 为 mSAP,10–15 μm 及<10 μm 需采用载板级 SAP 工艺。
  • SAP 以无铜介质(如 ABF)加化学沉铜 0.5–1.5μm 种子层为起点,线宽/线距能力达 5–15μm(ABF 载板量产典型值 10–12μm),是 IC 载板与先进封装主流工艺,但需 ABF 材料、载板级产线及高洁净度环境,化学铜层与介质的结合力是最大控制难点。
  • mSAP 改良对象是传统减成法,以超薄压合铜箔(2–3μm)或减薄至 3–5μm 的厚铜为起始基底,相比标准覆铜板(铜箔通常 12–18μm)起始铜厚降到约六分之一;线宽/线距能力 15–30μm(量产常见 20–30μm、先进产线可下探到 10μm 左右),胜在可运行于改造后的常规 PCB 产线、无需 ABF 材料与载板级设备,已成为类载板(SLP)、高端 HDI、5G 模块与手机主板的主流选择。
  • mSAP 可实现 15μm 线宽/15μm 线距(部分先进产线还能进一步细化),相比传统减成法(30–50μm)显著提升线路密度,且仅需蚀刻约 2–3μm 的较薄种子层,可进一步降低蚀刻量。
  • 材料端升级:mSAP 需采用微薄铜箔,对生产环境洁净度和层压材料尺寸稳定性要求更高,微孔缩小还需更低 Z 向热膨胀的层压材料;干膜光刻胶分辨率通常需比量产线路要求高 10–15 μm,为实现 60 μm 级线路稳定量产,需在工艺窗口内实现优于 40 μm 的分辨率。
  • 材料用量对比(减成法/mSAP/amSAP):覆铜层厚度 2–9 / 2–5 / <3 μm,需蚀刻掉的铜厚 17–29 / 4–10 / <3 μm,可实现线宽/线距 >35 / >30 / >20 μm,mSAP 与 amSAP 均需图形电镀。
  • 设备端升级:线路微细化要求引入 LDI 成像、改进型激光钻孔、填孔图形电镀及闪蚀;垂直连续电镀设备改善电镀一致性与厚度分布,可实现在有机基板上低至 20 μm/20 μm 的线宽线距。
  • 应用端:智能手机轻量化、薄型化及扩大电池区域推动主板小型化;HDI 与 Any-layer PCB 曾推动线宽/线距由约 100 μm 缩小至 40 μm,mSAP 通常可实现约 20 μm 线路结构;2017 年 mSAP 增层首次直接应用于高端 HDI PCB,此后这类 PCB 被称为类载板(SLP)。
  • 0.3 mm pitch CSP 布 1 根线路时,φ180 μm 过孔焊盘+40/40 μm 或 φ150 μm 焊盘+50/50 μm 仍可用传统蚀刻;焊盘间需布 2 根线路时须 φ150 μm 过孔焊盘与 30/30 μm 线宽/线距,并采用能形成矩形线路截面的 mSAP 工艺。
  • mSAP 应用扩展至汽车电子(车载 ADAS 设备、车载 ECU 及信息通信设备)与高速光通信:可用于 AI 数据中心高速光收发器,支持 400G 至 1.6T 数据速率、实现低至 18/22 μm 线宽线距,面向 1.6T、3.2T 及未来更高速率架构可实现超细线路与更紧凑系统架构。

论述逻辑

  • 终端小型化(智能手机轻量化/薄型化、电池区域扩大、0.3 mm pitch CSP 布线密度提升)→ 线宽/线距由约 100 μm(HDI/Any-layer 时代)缩小至 40 μm、再向约 20 μm 与 30/30 μm 演进 → 30μm 以下传统减成法侧蚀导致良率明显下滑 → 半加成法兴起;mSAP 以超薄压合铜箔(2–3μm)为起始基底、仅需蚀刻约 2–3μm 种子层 → 线宽/线距达 15–30μm(量产常见 20–30μm、先进产线约 10μm)且可改造常规 PCB 产线、无需 ABF 与载板级设备 → 成为 SLP、高端 HDI、5G 模块与手机主板主流选择 → 工艺切换带动材料端(微薄铜箔、低 Z 向热膨胀层压材料、干膜光刻胶分辨率优于 40 μm)与设备端(LDI 成像、改进型激光钻孔、填孔图形电镀、闪蚀、垂直连续电镀)同步升级 → 应用由手机主板扩展至汽车电子与 AI 数据中心 400G 至 1.6T 高速光收发器 → 维持非金属新材料行业强于大市评级。

关键展望

  • 行业评级维持强于大市,评级体系为自报告日后 6 个月内相对同期沪深 300 指数的涨跌幅,对应预期行业指数涨幅 5% 以上。
  • 高速光通信面向 1.6T、3.2T 及未来更高速率架构,对集成度及小型化要求进一步提升,mSAP 可实现超细线路及更加紧凑的系统架构。
  • 风险一:下游终端需求不及预期,若智能手机、AI 服务器等高密度互连需求增长不及预期,可能影响 mSAP 工艺导入节奏及相关材料、设备需求。
  • 风险二:mSAP 对材料、设备、洁净度及制程控制要求较高,若量产良率改善或成本下降进度不及预期,可能影响其应用范围和渗透速度。
  • 风险三:PCB、SLP 与 IC 载板持续向更精细线路演进,SAP、先进封装等其他技术路线的发展可能对 mSAP 的应用边界及需求产生影响。

推荐标的

  • 本报告为行业专题研究,未明确给出推荐标的;行业投资评级为强于大市(维持评级,上次评级强于大市)。

关键图表

图1. 表 1: 不同线宽/线距对应的线路形成工艺

**图1. 表 1: 不同线宽/线距对应的线路形成工艺**

图2. 表 2: SAP 与 mSAP 的核心差异对比

**图2. 表 2: SAP 与 mSAP 的核心差异对比**

图3. 表 3: 减成法、mSAP 与 amSAP 所需材料对比

**图3. 表 3: 减成法、mSAP 与 amSAP 所需材料对比**

图4. mSAP 精细线路典型工艺流程

**图4. mSAP 精细线路典型工艺流程**

图5. 终端小型化推动 PCB 向更细线宽线距演进

**图5. 终端小型化推动 PCB 向更细线宽线距演进**

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