Quando vi cimenterete per la prima volta nella progettazione o nella produzione di PCB, imparerete a conoscere la maschera di saldatura. Lo studio della maschera di saldatura è un aspetto indispensabile nella produzione di circuiti stampati. La maschera di saldatura non serve solo a colorare il PCB, ma, cosa ancora più importante, fornisce anche protezione al circuito stampato. Nell'articolo di oggi, vi presenteremo:
Cos'è la maschera di saldatura del PCB
Perché il PCB non può farne a meno?
Smateriali e tipi di maschere più vecchi
Colori della maschera di saldatura
PCB smaggiore mchiedi a DFM glinee guida
Mprocesso di fabbricazione della maschera di saldatura
Per prima cosa, spieghiamo cos'è una maschera di saldatura per PCB.
Che cosa è la maschera di saldatura PCB?
La maschera di saldatura del PCB è anche noto come soldermask o strato di solder resist. È un rivestimento protettivo che ricopre la superficie dei fili di rame sul PCB. Questo strato di rivestimento protettivo può isolare l'aria (umidità, polvere e contaminanti, ecc.) e la saldatura, impedendo l'ossidazione della lamina di rame. Inoltre, durante la saldatura Questo processo consente anche di evitare ponti di saldatura, mantenendo così l'affidabilità e la pulizia del circuito stampato. Come mostrato nell'immagine seguente, questo è lo strato della maschera di saldatura del PCB.
La maschera di saldatura sulla maggior parte dei circuiti stampati che vediamo è verde, ma il suo colore non si limita al verde. Può essere anche nera, bianca, rossa, blu e altri colori.
Perché la maschera di saldatura del PCB è importante?
Lo strato della maschera di saldatura è fondamentale nei PCB e presenta i seguenti aspetti significativi:
Prevenzione dei cortocircuiti: Lo strato di maschera di saldatura può impedire che i pad adiacenti si cortocircuitino tra loro, impedendo alla saldatura di fluire verso aree di collegamento indesiderate durante il processo di saldatura.
Proteggere la superficie del rame dall'ossidazione o dalla corrosione
Migliorare l'isolamento: Lo strato della maschera di saldatura forma uno strato isolante tra i diversi fili di rame, riducendo le perdite o le interferenze del segnale.
Facilitazione della saldatura automatizzata: Lo strato di maschera di saldatura può limitare la diffusione della saldatura e, se combinato con la pasta saldante stampa, migliora l'efficienza della saldatura automatizzata.
Aiuto nel posizionamento dei componenti: Dopo l'apertura dello strato della maschera di saldatura, restano esposti solo i pad, distinguendo chiaramente le aree saldabili.
Materiali e tipi comuni di maschere di saldatura per PCB
Anche la selezione dei materiali appropriati per la maschera di saldatura è molto importante per la produzione di PCB. L'inchiostro utilizzato per lo strato di saldatura del PCB è un materiale composito costituito da resina, agente indurente, pigmento e additivi. Tra questi, la resina è il componente principale. Determina l'adesione, la durezza e la resistenza alle alte temperature dello strato di saldatura sul PCB. I tipi più comuni di resine includono resina epossidica, polimeri fotosensibili e polimerizzabili tramite raggi UV.
Inoltre, l'agente indurente viene utilizzato per formare la pellicola di inchiostro. Il pigmento determina il colore della saldatura (ad esempio, verde, nero, bianco). Riempitivi e additivi vengono utilizzati per migliorare lo spessore, la resistenza ai graffi e l'effetto livellante. Per l'inchiostro fotosensibile per maschera di saldatura, viene aggiunto un fotoiniziatore per consentire l'esposizione ai raggi ultravioletti e le capacità di sviluppo.
Di seguito vi presenterò quattro tipi di maschera di saldatura ampiamente utilizzati.
1. Maschera di saldatura liquida epossidica
La maschera di saldatura liquida epossidica è stata uno dei primi materiali utilizzati per le maschere di saldatura. L'inchiostro viene stampato sulla superficie del PCB tramite serigrafia e poi cotto per la polimerizzazione.
Caratteristiche:
Processo semplice e a basso costo
Adatto per la normale produzione di PCB
Risoluzione limitata, non adatta per pad a passo fine
Spessore irregolare
Resistenza chimica generale e resistenza al calore
Questo strato di maschera di saldatura è comunemente utilizzato nell'elettronica di consumo di fascia bassa, nei telecomandi, nelle schede di alimentazione e nei semplici PCB monofacciali/bifacciali.
2. Maschera di saldatura LPI
Questo tipo di saldatura per PCB è attualmente il più utilizzato. L'inchiostro viene applicato al PCB tramite spruzzatura o rivestimento a velo. Dopo il preriscaldamento, viene sottoposto a fotolitografia e poi sviluppato per ottenere le finestre dei pad.
Caratteristiche:
Elevata precisione, spessore uniforme
Adatto per schede di cablaggio a passo fine, BGA, QFN e ad alta densità
Buona adesione, forte isolamento elettrico
Resistente alla corrosione chimica e alle alte temperature
Adatto all'automazione e alla produzione di massa
Viene spesso utilizzato nelle schede madri dei telefoni cellulari, nell'elettronica automobilistica, nel controllo industriale, nelle apparecchiature mediche, nelle schede di comunicazione 5G, ecc.
3. Maschera per saldatura a film secco
Si presenta sotto forma di pellicola secca, che deve essere applicata al PCB mediante pressatura a caldo, seguita da esposizione e sviluppo. È comunemente utilizzato per circuiti ad alta precisione.
Caratteristiche:
Alta risoluzione, bordi del tampone trasparenti
Buona consistenza dello spessore della maschera di saldatura
Adatto per cablaggi ad alta densità e alta precisione
Processo complesso, costi elevati
Elevati requisiti di planarità della superficie della scheda, scarsa flessibilità
4. Maschera di saldatura polimerizzabile ai raggi UV
Questa maschera di saldatura si indurisce rapidamente tramite luce ultravioletta ed è utilizzata principalmente per prove o produzioni rapide.
Caratteristiche:
Velocità di polimerizzazione rapida, alta efficienza
Composti organici volatili bassi, più rispettosi dell'ambiente
Minore durezza e resistenza al calore rispetto ai film LPI o secchi
Minore affidabilità a lungo termine
Non adatto ad alte temperature saldatura o ambienti difficili
Spessore della maschera di saldatura del PCB
Nella sezione precedente abbiamo introdotto i materiali e le tipologie dello strato di maschera di saldatura del PCB. In questa parte, parleremo dello spessore dello strato di maschera di saldatura.
Lo spessore dello strato della maschera di saldatura influisce direttamente sulla qualità della saldatura, sulle prestazioni di isolamento, sulla resistenza della maschera e sull'affidabilità del PCB. Il suo spessore non è determinato solo dal tipo di materiale e dal metodo di rivestimento, ma anche da fattori come la presenza di finestre e la struttura superficiale del rame. Lo spessore tipico della maschera di saldatura include:
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Area PCB
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Spessore standard
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Note
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Superficie di tracciamento del rame
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10 – 30 μm
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Intervallo di spessore più comunemente utilizzato
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Zona cuscinetto
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≈ 0 μm
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I pad sono completamente aperti, non rimane alcuna maschera di saldatura
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Grandi aerei in rame
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30 – 50 μm
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Rivestimento più spesso per una migliore protezione dall'ossidazione e isolamento
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Diga della maschera di saldatura (ponte della maschera di saldatura)
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Larghezza ≥ 0.10 mm
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Lo spessore è lo stesso dello strato complessivo della maschera di saldatura, non calcolato separatamente
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Espansione della maschera di saldatura
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0.05–0.10 mm
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Spazio libero tra il bordo del pad e l'apertura della maschera di saldatura per compensare la tolleranza di allineamento
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Progettazione dell'espansione della maschera di saldatura
Lo spessore della maschera di saldatura determina l'effetto di copertura, mentre l'espansione della maschera di saldatura determina se i pad possono essere esposti e completati in modo uniforme con la saldatura. Abbiamo già introdotto in precedenza i contenuti rilevanti sullo spessore della maschera di saldatura dei PCB. Ora, introduciamo brevemente gli aspetti progettuali relativi all'espansione della maschera di saldatura.Scopri di più sull'espansione della maschera di saldatura qui!)
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Parametro
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Valore consigliato
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Spiegazione
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Apertura della maschera più grande del tampone
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da +0.05 a +0.10 mm
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Noto come espansione della maschera di saldatura, impedisce che la maschera invada i pad a causa di errori di allineamento.
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Larghezza minima della diga della maschera di saldatura
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≥ 0.10 mm (4 mil)
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Assicura la corretta stabilità della maschera; valori inferiori potrebbero causare rotture o ponti di saldatura.
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Progettazione della maschera di saldatura del pad BGA
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Apertura completa o tenda in base al campo
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Per i BGA a passo fine, la maschera di saldatura tra i pad può essere rimossa per evitare difetti di fabbricazione.
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Dal contenuto sopra riportato, possiamo capire che controllando lo spessore della maschera di saldatura entro 10-30 μm (nell'area del circuito) e mantenendo l'area del pad di saldatura nuda o in uno stato molto sottile, garantendo al contempo uno 0.05-Espansione della finestra della maschera di saldatura di 0.1 mm nel design, per ottenere il miglior effetto di saldatura e protezione.
Colori della maschera di saldatura PCB
La maschera di saldatura verde è il colore più comunemente utilizzato nella produzione di PCB. Questo perché il verde consente di ottenere facilmente contorni di linea stabili durante i processi di esposizione e sviluppo. Inoltre, gli ispettori di qualità possono identificare più facilmente difetti come residui di saldatura, ponti di saldatura e graffi sui circuiti stampati verdi. Tuttavia, lo strato di maschera di saldatura non si limita al verde. Con l'aumento dei requisiti estetici del prodotto, delle esigenze funzionali e della riconoscibilità del marchio, i produttori di PCB offrono anche una varietà di colori per la maschera di saldatura tra cui scegliere:
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Colore maschera per saldatura
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Caratteristiche
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Applicazioni comuni
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Maschera di saldatura verde
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Immagini nitide, elevata resistenza al calore, miglior contrasto per l'ispezione
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Schede di controllo industriali, dispositivi di comunicazione, la maggior parte dei PCB standard
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Maschera di saldatura nera
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Aspetto elegante ma rende difficile l'ispezione delle giunzioni di saldatura; assorbe il calore
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Apparecchiature audio, elettronica di fascia alta, PCBA incentrato sull'aspetto
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Maschera di saldatura bianca
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Forte riflessione della luce, ideale per PCB LED; ma si macchia facilmente
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Schede di illuminazione a LED, PCB per elettrodomestici, schede di controllo per la casa intelligente
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Maschera di saldatura rossa/blu/gialla
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Colore brillante, facile da differenziare a livello funzionale o da visualizzare
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Schede di sviluppo, schede demo/display, PCB personalizzati
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Maschera di saldatura opaca
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Texture premium, non riflettente, ma con maggiore difficoltà di produzione
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Dispositivi di gioco, elettronica di consumo, PCBA di marca
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Il colore della maschera di saldatura influisce sulle prestazioni del circuito stampato? Il colore della maschera di saldatura di per sé non modifica le prestazioni conduttive o isolanti del PCB. Tuttavia, ha alcuni effetti durante la produzione e l'ispezione:
①I diversi colori influiscono sul processo di saldatura della maschera del PCB. Gli inchiostri scuri, come la maschera nera, assorbono rapidamente il calore, mentre la maschera bianca riflette fortemente la luce.
②Il colore della maschera di saldatura influisce sulla qualità dell'identificazione dei punti di saldatura durante l'ispezione.
③ Influenza l'aspetto e il riconoscimento del marchio.
Maschera di saldatura PCB chiave DFM Standards
Nella sezione seguente presenteremo alcuni suggerimenti riguardanti la maschera di saldatura PCB DFM:
1. L'espansione della maschera di saldatura deve essere controllata correttamente. L'espansione della maschera di saldatura si riferisce alla distanza tra la dimensione del pad e l'apertura della maschera di saldatura. Il valore di espansione raccomandato per la maschera di saldatura è 0.05.-0.10 mm.
Se l'espansione è troppo piccola, l'inchiostro della maschera di saldatura potrebbe coprire il pad, compromettendo la bagnabilità della saldatura. Se l'espansione è troppo grande, l'area di rame esposta attorno al pad aumenta, rendendolo soggetto a ossidazione.
Pertanto, l'espansione della maschera di saldatura deve essere adeguata.
2. La larghezza del ponte di saldatura deve soddisfare il requisito minimo. Il ponte di saldatura è una sottile striscia di saldatura utilizzata per l'isolamento tra i pad. Si raccomanda che la larghezza minima sia ≥ 0.10 mm.
3. Per il packaging a passo fine come il BGA, è necessario evitare di progettare una maschera di saldatura tra i pad. Per i BGA e i dispositivi con spaziatura tra i pad inferiore a 0.25 mm, è possibile adottare sia i metodi NSMD che SMD. Si sconsiglia di posizionare uno strato di maschera di saldatura tra i pad, poiché potrebbe causare una saldatura scadente o cortocircuiti delle sfere di saldatura.
4. I fori di Via-in-Pad devono essere riempiti o coperti. Se nel PCB si verifica una sovrapposizione tra i pad e i fori, i fori devono essere riempiti, tappati o schermati.
5. L'area di saldatura deve essere evitata in corrispondenza dei punti di posizionamento e dei punti di prova. I punti fiduciali utilizzati per il posizionamento e i punti di prova elettrici devono avere le superfici in rame esposte e non coperte dalla maschera di saldatura; in caso contrario, ciò comprometterà il riconoscimento ottico o il contatto della sonda.
6. L'allineamento dello strato della maschera di saldatura deve essere preciso. Se lo strato della maschera di saldatura non è allineato correttamente con lo strato del circuito, si verificherà quanto segue:
Le piazzole di saldatura sono parzialmente coperte o le posizioni di apertura sono disallineate.
Lo spessore della maschera di saldatura locale non è uniforme.
Durante la saldatura, è probabile che si formino ponti di saldatura o che le piazzole di saldatura si ossidano.
Processo di produzione della maschera di saldatura PCB
Anche lo strato di maschera di saldatura è un passaggio indispensabile nella produzione di PCB. Di seguito è riportato il flusso di processo comune per la saldatura di PCB.
1. Pulizia della superficie della scheda e pretrattamento della superficie del rame
Prima di applicare l'inchiostro per la maschera di saldatura, la superficie del PCB deve essere accuratamente pulita. È necessario rimuovere lo strato di ossido, le macchie d'olio, le impronte digitali e la polvere dal circuito stampato. A volte, viene anche eseguito un leggero trattamento di incisione per migliorare l'adesione tra l'inchiostro per la maschera di saldatura e la superficie in rame.
Se la pulizia non viene eseguita correttamente, è probabile che il successivo processo di applicazione dello strato di maschera di saldatura provochi desquamazioni, bolle o distacchi.
2. Maschera per saldatura rivestimento d'inchiostro
Dopo la pulizia, il PCB deve essere rivestito con maschera di saldatura inchiostro. Questo può essere fatto tramite serigrafia, spruzzatura o metodi di rivestimento a velo. Sulle linee di rame, lo spessore dell'anti-saldatura lo strato è generalmente controllato a 10-30 μm.
3. Pre-cottura
Dopo il rivestimento, il PCB verrà posto in un forno di essiccazione per un processo di pre-cottura a bassa temperatura. Questo passaggio serve a polimerizzare leggermente la superficie dell'inchiostro della maschera di saldatura, facilitando il successivo allineamento dell'esposizione ed evitando che risulti appiccicoso o colante.
4. Esposizione ai raggi UV
Questo passaggio determina se il rame nell'area dei pad è esposto. È una fase cruciale nella formazione del pattern della maschera di saldatura. Innanzitutto, viene applicata una pellicola sul PCB e allineata con i pad. Quindi, l'inchiostro della maschera di saldatura nelle aree senza pad viene polimerizzato con luce ultravioletta. Successivamente, le aree non esposte in corrispondenza dei pad rimangono in uno stato che può essere sviluppato.
5. Sviluppare
Dopo l'esposizione, il PCB entra nel serbatoio di sviluppo. L'inchiostro della maschera di saldatura non esposto viene rimosso e i pad vengono esposti. Le parti esposte e polimerizzate rimangono sulla superficie della scheda.
6. Stagionatura completa
Una volta completato il processo di sviluppo, lo strato della maschera di saldatura deve essere completamente polimerizzato. Solitamente, viene cotto a una temperatura compresa tra 140 °C e 145 °C.-160°C. L'inchiostro UV per maschera di saldatura viene polimerizzato mediante luce ultravioletta. Questo processo garantisce che lo strato di maschera di saldatura raggiunga la durezza finale, la resistenza chimica e le proprietà isolanti.
7. Ispezione
Infine, viene ispezionato l'intero strato della maschera di saldatura del PCB. Abbiamo bisogno di cdiamine:
La maschera di saldatura è spostata o preme sui pad?
È il pad espansione completo e non c'è inchiostro residuo sui tamponi?
Lo spessore della maschera di saldatura è uniforme?
Non ci sono bolle, non c'è spargimento di olio e non c'è contaminazione.
Conclusione
Lo strato di maschera di saldatura su un PCB è un importante rivestimento protettivo sulla scheda. È disponibile in vari colori come verde, nero, bianco, giallo e blu, tra gli altri. Sebbene sia solo uno strato sottile, ha un impatto significativo su saldatura Qualità, isolamento elettrico, resistenza all'ossidazione e affidabilità a lungo termine del PCB. È fondamentale acquisire conoscenze approfondite sullo strato della maschera di saldatura del PCB.
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