Al iniciarte en el diseño o la fabricación de PCB, aprenderás sobre la máscara de soldadura. Su estudio es fundamental en la fabricación de placas de circuito impreso. La máscara de soldadura no solo sirve para colorear la PCB, sino que, aún más importante, la protege. En este artículo, te presentaremos:
¿Qué es la máscara de soldadura de la PCB?
¿Por qué PCB no puede prescindir de ella?
SMateriales y tipos de mascarillas antiguas
Colores de la máscara de soldadura
PCB smayor mPregunte a DFM glineamientos
Mproceso de fabricación de máscaras de soldadura
Primero, vamos a presentar qué es una máscara de soldadura para PCB.
¿Qué es la máscara de soldadura de PCB?
La máscara de soldadura de la PCB También se conoce como máscara de soldadura o capa de resistencia a la soldadura. Es un recubrimiento protector que cubre la superficie de los cables de cobre en la PCB. Esta capa protectora aísla el aire (humedad, polvo, contaminantes, etc.) y la soldadura, evitando la oxidación de la lámina de cobre. Además, durante el proceso de soldadura, se evita que la soldadura se oxide. soldadura Este proceso también evita la formación de puentes de soldadura, lo que garantiza la fiabilidad y la limpieza de la placa de circuito impreso. Como se muestra en la siguiente imagen, esta es la capa de máscara de soldadura de la PCB.
La máscara de soldadura en la mayoría de las placas de circuitos impresos que vemos es verde, pero su color no se limita al verde. También puede ser negra, blanca, roja, azul y de otros colores diferentes.
¿Por qué es importante la máscara de soldadura en las placas de circuito impreso?
La capa de máscara de soldadura es crucial en los circuitos impresos y presenta los siguientes aspectos de importancia:
Prevención de cortocircuitos: La capa de máscara de soldadura puede evitar que las almohadillas adyacentes hagan cortocircuito entre sí, impidiendo que la soldadura fluya hacia áreas de conexión no deseadas durante el proceso de soldadura.
Proteger la superficie de cobre de la oxidación o corrosión
Mejorar el aislamiento: La capa de máscara de soldadura forma una capa aislante entre diferentes cables de cobre, reduciendo las fugas o la interferencia de la señal.
Facilitar la soldadura automatizada: La capa de máscara de soldadura puede limitar la propagación de la soldadura, y cuando se combina con pasta de soldar impresión, mejora la eficiencia de la soldadura automatizada.
Ayuda en la colocación de componentes: Una vez abierta la capa de máscara de soldadura, solo quedan expuestas las almohadillas, distinguiendo claramente las áreas soldables.
Materiales y tipos comunes de máscaras de soldadura para PCB
La selección de los materiales adecuados para la máscara de soldadura es fundamental en la fabricación de circuitos impresos (PCB). La tinta utilizada para la capa de soldadura del PCB es un material compuesto de resina, agente de curado, pigmento y aditivos. La resina es el componente principal, ya que determina la adhesión, la dureza y la resistencia a altas temperaturas de la capa de soldadura en el PCB. Entre los tipos comunes de resinas se incluyen la resina epoxi, el polímero fotoimprimible y la resina curable por UV.
Además, el agente de curado se utiliza para formar la película de tinta. El pigmento determina el color de la soldadura (por ejemplo, verde, negro o blanco). Se utilizan cargas y aditivos para mejorar el espesor, la resistencia al rayado y el efecto de nivelación. En el caso de la tinta de máscara de soldadura fotosensible, se añade un fotoiniciador para permitir la exposición a la luz ultravioleta y el revelado.
A continuación, les presentaré cuatro tipos de máscara de soldadura de uso común.
1. Máscara de soldadura líquida epoxi
La máscara de soldadura líquida epoxi fue uno de los primeros tipos de materiales de máscara de soldadura utilizados. La tinta se imprime sobre la superficie de la PCB mediante serigrafía y luego se hornea para su curado.
Características:
Proceso sencillo y de bajo costo
Adecuado para la producción de PCB convencionales
Resolución limitada, no apta para pads de paso fino.
Espesor irregular
resistencia química general y resistencia al calor
Esta capa de máscara de soldadura se utiliza comúnmente en electrónica de consumo de gama baja, mandos a distancia, placas de alimentación y circuitos impresos simples de una o dos caras.
2. Máscara de soldadura LPI
Este tipo de soldadura de PCB es actualmente el más utilizado. La tinta se aplica a la PCB mediante pulverización o recubrimiento por cortina. Tras un precalentamiento, se somete a fotolitografía y posteriormente se revela para obtener las ventanas de las almohadillas.
Características:
Alta precisión, espesor uniforme.
Adecuado para placas de cableado de paso fino, BGA, QFN y de alta densidad.
Buena adherencia, fuerte aislamiento eléctrico
Resistente a la corrosión química y a las altas temperaturas.
Adecuado para automatización y producción en masa.
Se utiliza frecuentemente en placas base de teléfonos móviles, electrónica automotriz, control industrial, equipos médicos, placas de comunicación 5G, etc.
3. Máscara de soldadura de película seca
Se presenta en forma de película seca que debe adherirse a la placa de circuito impreso mediante termoprensado, seguido de exposición y revelado. Se utiliza comúnmente para circuitos de alta precisión.
Características:
Alta resolución, bordes de almohadilla nítidos
Buena uniformidad en el espesor de la máscara de soldadura
Adecuado para cableado de alta densidad y alta precisión.
Proceso complejo, alto costo
Exigentes requisitos de planitud de la superficie del tablero, poca flexibilidad
4. Máscara de soldadura curable por UV
Esta máscara de soldadura se cura rápidamente mediante luz ultravioleta y se utiliza principalmente para pruebas o producción rápida.
Características:
Velocidad de curado rápida, alta eficiencia
Bajo contenido de compuestos orgánicos volátiles, más respetuoso con el medio ambiente
Menor dureza y resistencia al calor en comparación con las películas LPI o secas.
Menor confiabilidad a largo plazo
No apto para altas temperaturas soldadura o entornos hostiles
Espesor de la máscara de soldadura de la PCB
En la sección anterior se presentaron los materiales y tipos de la capa de máscara de soldadura de la PCB. Ahora, en esta parte, hablaremos del grosor de la capa de máscara de soldadura.
El grosor de la capa de máscara de soldadura afecta directamente a la calidad de la soldadura, el aislamiento, la resistencia de la máscara y la fiabilidad del PCB. Su grosor no solo depende del tipo de material y del método de recubrimiento, sino también de factores como la presencia de ventanas y la estructura de la superficie de cobre. Los grosores típicos de la máscara de soldadura incluyen:
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Área de PCB
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Espesor estándar
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Notas
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Superficie de trazas de cobre
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10–30 micras
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Rango de espesor más utilizado
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Área de almohadilla
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≈ 0 μm
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Las almohadillas están completamente abiertas, no queda máscara de soldadura.
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Grandes planos de cobre
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30–50 micras
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Recubrimiento más grueso para una mejor protección contra la oxidación y aislamiento
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barrera de máscara de soldadura (puente de máscara de soldadura)
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Ancho ≥ 0.10 mm
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El espesor es el mismo que el de la capa de máscara de soldadura, no se calcula por separado.
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Expansión de la máscara de soldadura
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0.05 – 0.10 mm
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Espacio libre entre el borde de la almohadilla y la abertura de la máscara de soldadura para compensar la tolerancia de alineación
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Diseño de expansión de máscara de soldadura
El grosor de la máscara de soldadura determina el efecto de cobertura, mientras que la expansión de la máscara de soldadura determina si las almohadillas pueden quedar expuestas sin problemas y completarse con la soldadura. Ya hemos presentado anteriormente el contenido relevante sobre el grosor de la máscara de soldadura de PCB. Ahora, introduzcamos brevemente los aspectos de diseño relacionados con la expansión de la máscara de soldadura.Aquí encontrará más información sobre la expansión de la máscara de soldadura.!)
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Parámetro
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Valor recomendado
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Explicación
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La abertura de la mascarilla es más grande que la almohadilla.
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+0.05 a +0.10 mm
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Conocida como expansión de la máscara de soldadura, evita que la máscara invada las almohadillas debido a errores de alineación.
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Ancho mínimo de la barrera de máscara de soldadura
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≥ 0.10 mm (4 milésimas de pulgada)
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Garantiza la estabilidad adecuada de la máscara; un tamaño inferior puede provocar roturas o puentes de soldadura.
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diseño de máscara de soldadura de almohadilla BGA
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Apertura total o acampada según el terreno
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En el caso de BGA de paso fino, se puede eliminar la máscara de soldadura entre las almohadillas para evitar defectos de fabricación.
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Del contenido anterior, podemos entender que controlando el espesor de la máscara de soldadura para que esté dentro de un rango de 10–30 μm (en el área del circuito), y manteniendo el área de la almohadilla de soldadura desnuda o en un estado muy delgado, al tiempo que se garantiza un 0.05–En el diseño se amplía la ventana de la máscara de soldadura a 0.1 mm, lo que permite lograr el mejor efecto de soldadura y protección.
Colores de máscara de soldadura de PCB
La máscara de soldadura verde es el color más utilizado en la fabricación de PCB. Esto se debe a que el verde facilita la obtención de límites de línea estables durante los procesos de exposición y revelado. Además, los inspectores de calidad pueden identificar con mayor facilidad defectos como residuos de soldadura, puentes de soldadura y rayaduras en las placas de circuito impreso verdes. Sin embargo, la capa de máscara de soldadura no se limita al verde. A medida que aumentan los requisitos de apariencia del producto, las necesidades funcionales y el reconocimiento de marca, los fabricantes de PCB también ofrecen una variedad de colores de máscara de soldadura para elegir.
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Color de la máscara de soldadura
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Características
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Aplicaciones comunes
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máscara de soldadura verde
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Imágenes nítidas, alta resistencia al calor, el mejor contraste para inspección
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Tableros de control industrial, dispositivos de comunicación, la mayoría de las placas de circuito impreso estándar.
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Máscara de soldadura negra
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Aspecto elegante, pero dificulta la inspección de las juntas de soldadura; absorbe el calor.
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Equipos de audio, electrónica de alta gama, PCBA con enfoque en la estética
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Máscara de soldadura blanca
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Fuerte reflexión de la luz, ideal para circuitos impresos LED; pero se mancha fácilmente.
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Placas de iluminación LED, placas de circuitos impresos para electrodomésticos, placas de control para hogares inteligentes
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Máscara de soldadura roja/azul/amarilla
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Color brillante, fácil de diferenciar funcionalmente o de mostrar visualmente
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Placas de desarrollo, placas de demostración/exhibición, PCB de marca personalizada
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máscara de soldadura mate
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Textura premium no reflectante, pero mayor dificultad de fabricación
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Dispositivos de juego, electrónica de consumo, PCBA de marca
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¿Afecta el color de la máscara de soldadura al rendimiento de la placa de circuito impreso? El color de la máscara de soldadura en sí mismo no altera la conductividad ni el aislamiento de la placa. Sin embargo, sí influye en los procesos de fabricación e inspección.
①Los diferentes colores influyen en el proceso de enmascaramiento de soldadura de la PCB. Las tintas oscuras, como la máscara de soldadura negra, absorben el calor rápidamente, mientras que la máscara de soldadura blanca refleja la luz intensamente.
②El color de la máscara de soldadura afecta la calidad de la identificación de los puntos de soldadura durante la inspección.
③ Influye en la apariencia y el reconocimiento de la marca.
Máscara de soldadura DFM de PCB clave Estándars
En la siguiente sección, presentaremos varias sugerencias sobre el diseño para la fabricación de máscaras de soldadura de PCB:
1. La expansión de la máscara de soldadura debe controlarse adecuadamente. La expansión de la máscara de soldadura se refiere a la distancia entre el tamaño de la almohadilla y la abertura de la máscara de soldadura. El valor de expansión recomendado para la máscara de soldadura es de 0.05.–0.10 mm.
Si la expansión es demasiado pequeña, la tinta de la máscara de soldadura puede cubrir la almohadilla, afectando la humectación de la soldadura. Si la expansión es demasiado grande, aumenta el área de cobre expuesta alrededor de la almohadilla, haciéndola propensa a la oxidación.
Por lo tanto, la expansión de la máscara de soldadura debe ser la adecuada.
2. El ancho del puente de soldadura debe cumplir con el requisito mínimo. El puente de soldadura es una fina tira de soldadura que se utiliza para aislar las almohadillas. Se recomienda que el ancho mínimo sea ≥ 0.10 mm.
3. Para encapsulados de paso fino como BGA, es necesario evitar el diseño de una máscara de soldadura entre las almohadillas. Para BGA y dispositivos con una separación entre almohadillas inferior a 0.25 mm, se pueden utilizar los métodos NSMD o SMD. No se recomienda colocar una capa de máscara de soldadura entre las almohadillas, ya que esto podría provocar una soldadura deficiente o cortocircuitos en las esferas de soldadura.
4. Las vías en las almohadillas deben rellenarse o cubrirse. Si existe una superposición entre las almohadillas y los agujeros en el diseño de la PCB, estos últimos deben rellenarse, taparse o cubrirse.
5. La zona de soldadura debe evitar los puntos de posicionamiento y de prueba. Los puntos de referencia utilizados para el posicionamiento y los puntos de prueba eléctricos deben tener sus superficies de cobre expuestas y no estar cubiertos por la máscara de soldadura; de lo contrario, se verá afectado el reconocimiento óptico o el contacto de la sonda.
6. La alineación de la capa de máscara de soldadura debe ser precisa. Si la capa de máscara de soldadura no está alineada correctamente con la capa del circuito, se producirá lo siguiente:
Las almohadillas de soldadura están parcialmente cubiertas o las posiciones de apertura están desalineadas.
El espesor de la máscara de soldadura local es desigual.
Durante la soldadura, es propenso a causar puentes de soldadura u oxidación de las almohadillas de soldadura.
Proceso de fabricación de máscara de soldadura de PCB
La capa de máscara de soldadura es un paso indispensable en la fabricación de PCB. A continuación se muestra el flujo de proceso común para la soldadura de PCB.
1. Limpieza de la superficie del tablero y pretratamiento de la superficie de cobre
Antes de aplicar la tinta de máscara de soldadura, la superficie de la placa de circuito impreso (PCB) debe limpiarse a fondo. Es necesario eliminar la capa de óxido, las manchas de aceite, las huellas dactilares y el polvo. En ocasiones, también se realiza un ligero tratamiento de grabado para mejorar la adherencia entre la tinta de máscara de soldadura y la superficie de cobre.
Si la limpieza no se realiza correctamente, es probable que el proceso posterior de aplicación de la capa de máscara de soldadura dé lugar a desprendimientos, burbujas o roturas.
2. Máscara para soldar recubrimiento de tinta
Tras la limpieza, la placa de circuito impreso debe recubrirse con máscara para soldar tinta. Esto se puede realizar mediante serigrafía, pulverización o recubrimiento con cortina. En las líneas de cobre, el grosor de la capa anti-soldadura La capa generalmente se controla a 10–30 μm.
3. Pre-horneado
Tras el recubrimiento, la placa de circuito impreso se colocará en un horno de secado para un proceso de prehorneado a baja temperatura. Este paso tiene como objetivo curar ligeramente la superficie de la tinta de la máscara de soldadura, facilitando la alineación de la exposición posterior y evitando que quede pegajosa o se escurra.
4. Exposición UV
Este paso determina si el cobre en la zona de las almohadillas queda expuesto. Es una etapa crucial en la formación del patrón de la máscara de soldadura. Primero, se aplica una película a la PCB y se alinea con las almohadillas. Luego, la tinta de la máscara de soldadura en las zonas sin almohadillas se cura mediante luz ultravioleta. Tras esto, las zonas no expuestas en las posiciones de las almohadillas quedan listas para el revelado.
5. Desarrollo de
Tras la exposición, la placa de circuito impreso entra en el tanque de revelado. Se elimina la tinta de máscara de soldadura no expuesta y quedan al descubierto las almohadillas. Las partes expuestas y curadas permanecen en la superficie de la placa.
6. Curación completa
Una vez finalizado el proceso de revelado, la capa de máscara de soldadura debe curarse por completo. Normalmente, se hornea a una temperatura de entre 140 y 140 grados Celsius.–160°C. La tinta de máscara de soldadura UV se cura mediante luz ultravioleta. Este proceso garantiza que la capa de máscara de soldadura alcance la dureza, resistencia química y propiedades aislantes finales.
7. Inspección
Finalmente, se inspecciona toda la capa de máscara de soldadura del PCB. Necesitamos cinfierno:
¿La máscara de soldadura está desplazada o presionando las almohadillas?
¿Es la almohadilla? expansión ¿Está completo y no queda tinta residual en las almohadillas?
¿El espesor de la máscara de soldadura es uniforme?
No hay burbujas, ni derrames de aceite, ni contaminación.
Conclusión
La capa de máscara de soldadura en una PCB es una importante capa protectora de la placa. Se presenta en varios colores, como verde, negro, blanco, amarillo y azul, entre otros. Aunque es una capa delgada, tiene un impacto significativo en soldadura La calidad, el aislamiento eléctrico, la resistencia a la oxidación y la fiabilidad a largo plazo de la PCB son fundamentales. Es imprescindible conocer las características de la capa de máscara de soldadura de la PCB.
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