PCB 솔더 마스크: 재료, 두께, 설계 및 공정

PCB 설계나 제조에 처음 접하게 되면 솔더 마스크에 대해 배우게 됩니다. PCB 솔더 마스크에 대한 연구는 회로 기판 제조에 있어 필수적인 요소입니다. 솔더 마스크는 PCB의 색상을 입힐 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 회로 기판을 보호하는 역할을 합니다. 오늘 글에서는 다음과 같은 내용을 소개합니다.

 

    PCB 솔더 마스크란 무엇입니까?

    PCB가 그것 없이는 할 수 없는 이유

    S이전 마스크 소재 및 유형

    솔더 마스크 색상

    PCB s이전 mDFM에 물어보세요 g지침

    M솔더 마스크 제조 공정

 

먼저, PCB 솔더 마스크가 무엇인지 소개해드리겠습니다.

 

PCB 솔더 마스크란 무엇인가?

 

PCB 솔더 마스크 솔더 마스크 또는 솔더 레지스트 층이라고도 합니다. PCB의 구리 배선 표면을 덮는 보호 코팅입니다. 이 보호 코팅층은 공기(습기, 먼지, 오염 물질 등)와 솔더를 분리하여 구리 호일의 산화를 방지합니다. 또한, 납땜 이 공정은 솔더 브릿지 현상을 방지하여 회로 기판의 신뢰성과 청결을 유지하는 데에도 도움이 됩니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 이 층은 PCB 솔더 마스크 층입니다.

 

우리가 보는 대부분의 회로 기판에 있는 솔더 마스크는 녹색이지만, 그 색상은 녹색에만 국한되지 않습니다. 검정, 흰색, 빨간색, 파란색 등 다양한 색상으로 나타날 수도 있습니다. 

 

PCB 솔더 마스크가 중요한 이유는 무엇입니까?

 

솔더 마스크 층은 PCB에서 매우 중요하며 다음과 같은 측면에서 중요합니다.

 

단락 방지: 솔더 마스크 층은 인접한 패드가 서로 단락되는 것을 방지하여 납땜 공정 중에 솔더가 의도하지 않은 연결 영역으로 흐르는 것을 방지합니다.

구리 표면을 산화 또는 부식으로부터 보호

단열 개선: 솔더 마스크 층은 서로 다른 구리선 사이에 절연층을 형성하여 누설이나 신호 간섭을 줄여줍니다.

자동화된 납땜을 용이하게 하기: 솔더 마스크 층은 솔더의 확산을 제한할 수 있으며 솔더 페이스트와 결합하면 인쇄, 자동 납땜의 효율성을 향상시킵니다.

구성 요소 배치에 도움이 됩니다. 솔더 마스크 층이 열리면 패드만 노출되어 납땜 가능한 영역이 명확히 구분됩니다.

 

일반적인 PCB 솔더 마스크 재료 및 유형

 

PCB 제조에 ​​있어 적절한 솔더 마스크 재료의 선택 또한 매우 중요합니다. PCB 솔더링 층에 사용되는 잉크는 수지, 경화제, 안료, 그리고 첨가제로 구성된 복합 재료입니다. 이 중 수지는 PCB 솔더링 층의 접착력, 경도, 그리고 고온 저항성을 결정하는 주요 성분입니다. 일반적인 수지 종류로는 에폭시 수지, 감광성 수지, 자외선 경화형 수지 등이 있습니다.

 

또한, 경화제는 잉크의 도막 형성에 사용됩니다. 안료는 솔더링의 색상(예: 녹색, 검은색, 흰색)을 결정합니다. 필러와 첨가제는 두께, 내스크래치성, 레벨링 효과를 향상시키기 위해 사용됩니다. 감광성 솔더 마스크 잉크의 경우, 자외선 노출 및 현상 성능을 높이기 위해 광개시제가 첨가됩니다.

 

다음으로 널리 사용되는 솔더 마스크 4가지를 소개해드리겠습니다.

 

1. 에폭시 액상 솔더 마스크

 

에폭시 액상 솔더 마스크는 가장 초기에 사용된 솔더 마스크 재료 중 하나였습니다. 잉크는 스크린 인쇄를 통해 PCB 표면에 인쇄된 후, 경화를 위해 구워집니다.

 

특징:

 

    저렴한 비용, 간단한 프로세스

    일반 PCB 생산에 적합

    제한된 해상도, 미세 피치 패드에 적합하지 않음

    두께가 고르지 않음

    일반 내화학성 및 내열성

 

이 솔더 마스크 층은 일반적으로 저가형 가전제품, 리모컨, 전원 보드, 간단한 단면/양면 PCB에 사용됩니다.

 

2. LPI 솔더 마스크

이 유형의 PCB 솔더링은 현재 가장 널리 사용됩니다. 잉크는 스프레이 또는 커튼 코팅을 통해 PCB에 도포됩니다. 예열 후 포토리소그래피 공정을 거쳐 패드 윈도우를 형성합니다.

특징:

 

    고정밀도, 균일한 두께

    미세 피치, BGA, QFN 및 고밀도 배선 기판에 적합

    접착력이 좋고 전기절연성이 강함

    화학적 부식 및 고온에 강함

    자동화 및 대량 생산에 적합

 

휴대전화 메인보드, 자동차 전자제품, 산업용 제어장치, 의료장비, 5G 통신보드 등에 많이 사용됩니다.

 

3. 드라이 필름 솔더 마스크

이 필름은 건조 필름 형태로 존재하며, 열 압착, 노광 및 현상 공정을 통해 PCB에 부착해야 합니다. 고정밀 회로에 일반적으로 사용됩니다.

특징:

    고해상도, 선명한 패드 가장자리

    솔더 마스크 두께의 일관성이 양호함

    고밀도, 고정밀 배선에 적합

    복잡한 과정, 높은 비용

    보드 표면 평탄도에 대한 높은 요구 사항, 낮은 유연성

 

4. UV 경화 솔더 마스크

이 솔더 마스크는 자외선에 의해 빠르게 경화되며 주로 교정이나 빠른 생산에 사용됩니다.

특징:

    빠른 경화 속도, 높은 효율성

    휘발성 유기화합물 함량이 낮아 환경 친화적입니다.

    LPI나 건식필름에 비해 경도와 내열성이 낮음

    장기적 신뢰성이 낮음

    고온에 적합하지 않음 납땜 또는 혹독한 환경

 

PCB 솔더 마스크 두께

 

이전 섹션에서는 PCB 솔더 마스크 층의 재료와 종류를 소개했습니다. 이제 이 부분에서는 솔더 마스크 층의 두께에 대해 살펴보겠습니다.

 

솔더 마스크 층의 두께는 PCB의 납땜 품질, 절연 성능, 솔더 마스크 강도 및 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 솔더 마스크 두께는 재료 종류와 코팅 방법뿐만 아니라, 창 유무 및 구리 표면 구조와 같은 요인과도 관련이 있습니다. 일반적인 솔더 마스크 두께는 다음과 같습니다.

 

PCB 면적	표준 두께	노트
구리 트레이스 표면	10~30μm	가장 일반적으로 사용되는 두께 범위
패드 부위	≈ 0 μm	패드가 완전히 열려 솔더 마스크가 남아 있지 않습니다.
대형 구리 비행기	30~50μm	더 나은 산화 보호 및 절연을 위한 더 두꺼운 코팅
솔더 마스크 댐(솔더 마스크 브릿지)	폭 ≥ 0.10 mm	두께는 전체 솔더 마스크 층과 동일하며 별도로 계산되지 않습니다.
솔더 마스크 확장	0.05–0.10 mm	정렬 허용 오차를 보상하기 위한 패드 가장자리와 솔더 마스크 개구부 사이의 여유 공간

 

솔더 마스크 확장 설계

 

솔더 마스크 두께는 피복 효과를 결정하고, 솔더 마스크 확장은 패드가 매끄럽게 노출되어 솔더링이 완료될 수 있는지 여부를 결정합니다. PCB 솔더 마스크 두께에 대한 관련 내용은 이전에 소개했습니다. 이제 솔더 마스크 확장과 관련된 설계 측면을 간략하게 소개하겠습니다.여기에서 솔더 마스크 확장에 대해 자세히 알아보세요.!) 

 

매개 변수	권장 값	설명
패드보다 마스크 개구부가 더 크다	+0.05~+0.10mm	솔더 마스크 확장이라고도 하는 이 현상은 정렬 오류로 인해 마스크가 패드 위로 침범하는 것을 방지합니다.
최소 솔더 마스크 댐 너비	≥ 0.10mm(4밀)	적절한 마스크 안정성을 보장합니다. 이보다 작으면 파손이나 솔더 브리징이 발생할 수 있습니다.
BGA 패드 솔더 마스크 설계	피치에 따라 전체 개방 또는 텐트 설치 가능	미세 피치 BGA의 경우, 제조 결함을 방지하기 위해 패드 사이의 솔더 마스크를 제거할 수 있습니다.

 

위 내용에서 솔더 마스크 두께를 10 이내로 제어하면-30 μm(회로 영역) 및 솔더 패드 영역을 맨 상태 또는 매우 얇은 상태로 유지하면서 0.05를 보장합니다.-설계 시 솔더 마스크 창 확장이 0.1mm로 이루어졌으며, 최상의 납땜 및 보호 효과를 얻을 수 있습니다.

 

PCB 솔더 마스크 색상

녹색 솔더 마스크는 PCB 제조에서 가장 일반적으로 사용되는 색상입니다. 녹색은 노광 및 현상 공정에서 안정적인 라인 경계를 확보하기 쉽기 때문입니다. 또한, 품질 ​​검사관은 녹색 회로 기판의 솔더 잔여물, 솔더 브릿지, 스크래치와 같은 결함을 더 쉽게 식별할 수 있습니다. 하지만 솔더 마스크 층은 녹색에만 국한되지 않습니다. 제품 외관 요구 사항, 기능적 요구 사항, 그리고 브랜드 인지도가 높아짐에 따라 PCB 제조업체는 다양한 솔더 마스크 색상을 제공합니다.

 

솔더 마스크 색상	형질	공통 응용 프로그램
녹색 솔더 마스크	선명한 영상, 높은 내열성, 검사를 위한 최상의 대비도	산업용 제어 보드, 통신 장치, 대부분의 표준 PCB
검은색 솔더 마스크	세련된 외관이지만 솔더 접합부 검사가 어렵습니다. 열을 흡수합니다.	오디오 장비, 고급 전자 제품, 외관 중심 PCBA
화이트 솔더 마스크	강한 빛 반사로 LED PCB에 이상적이지만 쉽게 얼룩짐	LED 조명 보드, 가전 PCB, 스마트 홈 제어 보드
빨간색 / 파란색 / 노란색 솔더 마스크	밝은 색상으로 기능적 차별화나 시각적 표현이 용이합니다.	개발 보드, 데모/디스플레이 보드, 맞춤형 브랜드 PCB
매트 솔더 마스크	반사가 없고 고급스러운 질감이지만 제조 난이도가 높습니다.	게임 기기, 가전 제품, 브랜드 PCBA

 

솔더 마스크 색상이 회로 기판 성능에 영향을 미칩니까? 솔더 마스크 색상 자체는 PCB의 전도성이나 절연 성능에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 제조 및 검사 과정에서는 다음과 같은 영향을 미칩니다.

 

①다양한 색상은 PCB 솔더 마스크 공정에 영향을 미칩니다. 검은색 솔더 마스크와 같은 어두운 색상의 잉크는 열을 빠르게 흡수하는 반면, 흰색 솔더 마스크는 빛을 강하게 반사합니다.

②솔더 마스크의 색상은 검사 중 솔더 지점을 식별하는 품질에 영향을 미칩니다.

③ 이는 외관과 브랜드 인지도에 영향을 미칩니다.

 

키 PCB 솔더 마스크 DFM Standards

 

다음 섹션에서는 PCB 솔더 마스크 DFM에 대한 몇 가지 제안을 제시합니다.

 

1. 솔더 마스크 팽창은 적절히 제어되어야 합니다. 솔더 마스크 팽창은 패드 크기와 솔더 마스크 개구부 사이의 거리를 나타냅니다. 솔더 마스크의 권장 팽창 값은 0.05입니다.-0.10 mm.

 

팽창률이 너무 작으면 솔더 마스크 잉크가 패드를 덮어 솔더 젖음성에 영향을 미칠 수 있습니다. 팽창률이 너무 크면 패드 주변의 노출된 구리 면적이 증가하여 산화되기 쉽습니다.

 

따라서 솔더 마스크 확장은 적절해야 합니다.

 

2. 솔더 브리지의 폭은 최소 요구 사항을 충족해야 합니다. 솔더 브리지는 패드 간 절연에 사용되는 얇은 솔더 스트립입니다. 최소 폭은 다음과 같이 하는 것이 좋습니다. ≥ 0.10 mm.

 

3. BGA와 같은 미세 피치 패키징의 경우, 패드 사이에 솔더 마스크를 설계하지 않아야 합니다. BGA 및 패드 간격이 0.25mm 미만인 소자의 경우, NSMD 또는 SMD 방식을 사용할 수 있습니다. 패드 사이에 솔더 마스크 층을 배치하는 것은 권장하지 않습니다. 그렇지 않으면 납땜 불량이나 솔더 볼 단락이 발생할 수 있습니다.

 

4. 비아인패드(Via-in-Pad)는 반드시 채우거나 덮어야 합니다. PCB 설계에서 패드와 구멍 사이에 겹치는 부분이 있는 경우, 구멍을 채우거나, 막거나, 텐팅해야 합니다.

 

5. 납땜 영역은 위치 지정 지점과 테스트 지점을 피해야 합니다. 위치 지정에 사용되는 기준 지점과 전기 테스트 지점은 구리 표면이 노출되어야 하며, 납땜 마스크로 가려져서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 광학 인식이나 프로브 접촉에 영향을 미칩니다.

 

6. 솔더 마스크 층의 정렬은 정확해야 합니다. 솔더 마스크 층이 회로 층과 올바르게 정렬되지 않으면 다음과 같은 문제가 발생합니다.

 

    솔더 패드가 부분적으로 덮여 있거나 개방 위치가 정렬되지 않았습니다.

    국부 솔더 마스크 두께가 고르지 않습니다.

    납땜하는 동안 솔더 브릿지나 솔더 패드의 산화가 발생하기 쉽습니다.

 

PCB 솔더 마스크 제조 공정

 

솔더 마스크 층 또한 PCB 제조에 ​​필수적인 단계입니다. 아래는 일반적인 PCB 솔더링 공정 흐름입니다.

 

1. 보드 표면 세척 및 구리 표면 전처리

 

솔더 마스크 잉크를 도포하기 전에 PCB 표면을 깨끗이 청소해야 합니다. 회로 기판의 산화막, 기름 얼룩, 지문, 먼지 등을 제거해야 합니다. 경우에 따라 솔더 마스크 잉크와 구리 표면 사이의 접착력을 높이기 위해 가벼운 에칭 처리를 수행하기도 합니다.

 

세척이 제대로 이루어지지 않으면 이후의 솔더 마스크 층 공정에서 벗겨짐, 거품 또는 분리가 발생할 가능성이 높습니다.

 

2. 솔더 마스크 잉크코팅

 

세척 후 PCB를 코팅해야 합니다. 솔더 마스크 잉크. 이는 스크린 인쇄, 분무 또는 커튼 코팅 방법을 통해 수행될 수 있습니다. 구리선의 경우, 안티-납땜 층은 일반적으로 10에서 제어됩니다.-30 μm.

 

3. 미리 굽기

 

코팅 후, PCB는 저온 프리베이킹 공정을 위해 건조 오븐에 넣어집니다. 이 단계는 솔더 마스크 잉크 표면을 살짝 경화시켜 후속 노광 정렬을 용이하게 하고, 잉크가 끈적거리거나 흘러내리는 것을 방지하기 위한 것입니다.

 

4. UV 노출

이 단계는 패드 영역의 구리가 노출되는지 여부를 확인합니다. 솔더 마스크 패턴을 형성하는 데 중요한 단계입니다. 먼저, PCB에 필름을 도포하고 패드에 맞춰 정렬합니다. 그런 다음 패드가 아닌 영역의 솔더 마스크 잉크를 자외선으로 경화합니다. 그 후, 패드 위치에서 노출되지 않은 영역은 현상 가능한 상태로 유지됩니다.

 

5. 개발

 

노출 후, PCB는 현상 탱크로 들어갑니다. 노출되지 않은 솔더 마스크 잉크가 제거되고 패드가 노출됩니다. 노출되고 경화된 부분은 보드 표면에 그대로 남습니다.

 

6. 완전 경화

 

현상 공정이 완료되면 솔더 마스크 층을 완전히 경화해야 합니다. 일반적으로 140°C의 온도 범위에서 베이킹합니다.-160°C. UV 솔더 마스크 잉크는 자외선을 사용하여 경화됩니다. 이 공정을 통해 솔더 마스크 층이 최종 경도, 내화학성 및 절연 특성을 확보하게 됩니다.

 

7. 검사

마지막으로 솔더 마스크 PCB 레이어 전체를 검사합니다. 우리는 c가 필요합니다도대체:

 

    솔더 마스크가 오프셋되어 있거나 패드를 누르고 있나요?

    패드인가요? 확장 완료되었고 패드에 잉크 잔여물이 없나요?

    솔더 마스크 두께가 균일합니까?

    거품이 없고, 오일이 흘러내리지 않으며, 오염도 없습니다.

 

결론

PCB의 솔더 마스크 층은 기판의 중요한 보호 코팅입니다. 녹색, 검은색, 흰색, 노란색, 파란색 등 다양한 색상으로 제공됩니다. 비록 얇은 층이지만, 회로 기판에 상당한 영향을 미칩니다. 납땜 PCB의 품질, 전기 절연성, 내산화성, 그리고 장기 신뢰성에 영향을 미칩니다. 따라서 PCB 솔더 마스크 층에 대한 관련 지식을 습득하는 것이 매우 중요합니다.

PCBasic 소개

프로젝트에서 시간은 곧 돈입니다. PCB기본 알겠습니다. PCB기본 하는 PCB 조립 회사 언제나 빠르고 완벽한 결과를 제공합니다. 당사의 포괄적인 PCB 조립 서비스 모든 단계에서 전문적인 엔지니어링 지원을 포함하여 모든 보드의 최고 품질을 보장합니다. 선도적인 PCB 어셈블리 제조업체, 저희는 귀사의 공급망을 간소화하는 원스톱 솔루션을 제공합니다. 저희의 선진 파트너와 함께하세요. PCB 프로토타입 공장 빠른 처리와 신뢰할 수 있는 뛰어난 결과를 얻으세요.