솔더 마스크 확장: 완벽한 가이드

솔더 마스크 팽창은 제조 품질과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 기본적인 PCB 설계 매개변수입니다. 솔더 마스크 팽창은 구리 패드 또는 트레이스 가장자리와 그에 맞는 솔더 마스크 개구부 가장자리 사이의 공간을 의미합니다. PCB 패드 주변의 이러한 의도적인 솔더 마스크 개구부 팽창은 납땜 시 패드 전체 노출을 보장하고 제조 과정에서 발생할 수 있는 정렬 불량을 방지합니다.

PCB 제조 과정에서 층간 완벽한 정렬은 거의 이루어지지 않습니다. 결과적으로 솔더 마스크 개구부가 수축하거나 의도된 위치에서 약간 어긋날 수 있습니다. 적절한 확장이 이루어지지 않으면 이러한 오배치로 인해 패드에서 솔더 마스크가 부분적으로 또는 완전히 겹치게 되어 연결 불량 및 솔더 접합 불안정을 초래할 수 있습니다. 확장 설정은 설계 규칙을 통해 범용으로 정의하거나 필요에 따라 특정 패드 또는 비아에 맞게 개별적으로 조정할 수 있습니다. 고밀도 설계에서는 패드 노출과 피처 간 충분한 솔더 마스크 간의 균형을 맞추기 위해 정밀한 조정이 특히 중요합니다.

솔더 마스크 확장이란 무엇인가요?

PCB 제조에서 솔더 마스크 팽창은 구리 패드 가장자리와 주변 마스크 개구부 사이의 간격을 정의합니다. 이는 납땜 품질, 부품 접착력, 그리고 회로 신뢰성에 영향을 미칩니다.

솔더 마스크 확장은 어떻게 정의되고 측정됩니까?

솔더 마스크 팽창은 솔더 마스크 개구부가 해당 구리 패드 또는 비아 외부로 돌출되거나 내부로 수축되는 반경 방향 거리로 구체적으로 정의됩니다. 따라서 이 측정값은 양수 또는 음수입니다.

●  긍정적 확장: 대부분의 응용 분야에서 표준인 구리 패드보다 더 큰 마스크 개구부를 생성합니다.

●  부정적 확장: 구리 패드보다 작은 마스크 개구부가 생성되어 부분 텐팅에 사용됩니다.

솔더 마스크 팽창을 측정할 때 설계자는 먼저 기준점을 설정해야 합니다. 팽창은 다음 중 하나를 통해 계산할 수 있습니다.

1. 그만큼 패드/비아 랜드 경계 (구리 가장자리): 이것은 대부분의 디자인 소프트웨어에서 기본 참조입니다.

2. 그만큼 구멍 가장자리: 활성화된 경우 계산에서는 패드/비아 홀 둘레를 대신 사용합니다.

예를 들어, 5밀 원형 패드에 60밀 팽창을 적용하면 70밀 마스크 개구부(60밀 + 2 × 5밀)가 생성됩니다. 같은 패드에 30밀 구멍이 있고 팽창이 구멍 가장자리를 기준으로 하는 경우, 20밀 팽창 역시 70밀 개구부를 생성합니다.

고밀도 설계에서는 측정 정확도가 특히 중요합니다. 최신 PCB 설계 소프트웨어에서는 일반적으로 다음을 통해 상단 및 하단 레이어의 팽창 값을 별도로 지정합니다.

● 확장 상단: 최종 솔더 마스크 층의 모양을 얻기 위해 초기 패드/비아 모양에 적용되는 값

● 확장 바닥: 하단 레이어의 동등한 매개변수

대부분의 제조업체는 솔더 마스크 확장을 2~5밀로 권장하며, 일반적으로 3밀을 사용하면 2밀의 오정렬을 허용할 수 있습니다. 이는 솔더 브릿지 발생을 방지하고 안정적인 패드 노출을 보장합니다.

솔더 마스크 확장이 중요한 이유는 무엇입니까?

적절한 솔더 마스크 확장은 PCB 신뢰성, 기능 및 제조 성공에 중요한 역할을 합니다. 이러한 의도적인 설계 변수는 부품 연결부터 장기적인 장치 성능까지 모든 것에 영향을 미칩니다. 이처럼 사소해 보이는 세부 사항에 왜 세심한 주의가 필요한지 살펴보겠습니다.

적절한 패드 노출을 보장합니다

솔더 마스크 팽창의 주요 목적은 적절한 납땜을 위해 패드를 충분히 노출시키는 것입니다. 팽창이 없으면 제조 공차로 인해 마스크가 패드와 겹쳐져 납땜 가능 면적이 줄어들고 접촉 불량이 발생합니다. 적절한 팽창은 모든 패드 면에서 솔더 본딩을 용이하게 하며, 이는 QFN 및 LGA와 같은 미세 피치 패키지에 특히 중요하여 적절한 배치와 양호한 전기적 접촉을 제공합니다.

전기 고장을 방지합니다

효과적인 솔더 마스크 확장은 조립 중 솔더 브리징 및 단락을 방지하여 회로 신뢰성을 향상시킵니다. 또한 구리 배선의 산화를 방지하여 전기적 특성을 유지하고 장기적인 성능을 보장합니다.

특히, 적절한 마스크 확장은 다음과 같습니다.

● 강화 전에, 품질 관리를 위한 시각 검사 기능

● 유전체층의 파괴전압을 증가시킨다

● 단락을 일으킬 수 있는 수염의 성장을 방지합니다.

제조 가능성 지원

제조 관점에서 솔더 마스크 팽창은 정렬 변화에 대한 중요한 허용 오차를 제공하여 마스크와 구리 피처 사이의 일반적인 오정렬을 보상합니다. 적절한 팽창은 결함과 고비용 재작업을 방지하는 반면, 지나치게 좁은 값은 오류가 발생하기 쉬운 수동 클리어런스 조정을 요구할 수 있습니다. 일반적인 2~4밀 팽창은 패드 노출과 제조 신뢰성의 균형을 맞춥니다.

표준 솔더 마스크 확장 값은 무엇입니까?

표준 솔더 마스크 팽창 값은 엄격한 규칙이라기보다는 지침으로 존재하며, 제조 역량 및 설계 요건에 따라 달라집니다. 업계 전반에서 제조업체와 설계자는 적절한 패드 노출과 제조 실용성의 균형을 맞추는 정해진 범위를 사용합니다.

공통 기본값

솔더 마스크 팽창에 대한 산업 표준은 일반적으로 2~5밀(0.002인치~0.005인치)입니다. 많은 제조업체에서 기본적으로 4밀을 사용하지만, 특정 공정에 따라 달라질 수 있습니다. 고정밀 또는 고밀도 설계의 경우, 제조업체가 이 값을 조정할 수 있다는 점을 감안하여 0~1밀 정도의 더 작은 팽창을 사용할 수 있습니다. 일반적으로 권장되는 최소값은 면당 3밀이며, 이는 약 2밀의 레지스트레이션 오류를 보상하여 솔더 마스크가 패드 표면을 덮는 것을 방지합니다. 대부분의 PCB 설계 도구는 이러한 표준을 반영하며, 규칙 기반 기본값은 종종 4밀로 설정됩니다.

제조업체 권장 사항

PCB 제조업체는 일반적으로 자사의 제조 공정 및 장비 성능에 따라 자체 가이드라인을 제공합니다. 이러한 권장 사항은 다음과 같은 요소를 고려합니다.

● 제조 공정 정밀도(실크 스크린, Liquid Photo-Imageable 또는 Laser Direct Imaging)

● 부품 리드 피치 요구 사항

● 최소 솔더 마스크 슬라이버 용량

고품질 제조업체는 2.5밀 웹으로 3밀 팽창을 달성할 수 있지만, 다른 제조업체는 더 큰 팽창을 요구할 수 있습니다. 미세 피치 부품(0.5mm 이하)은 2밀 팽창을 사용할 수 있지만 비용이 증가할 수 있습니다. 팽창 요구 사항은 기판 종류에 따라서도 달라집니다. 고주파 또는 고전력 기판은 더 큰 여유 공간이 필요한 반면, 고밀도 레이아웃은 더 엄격한 제어가 필요합니다. 설계자는 일반적으로 제작 도면에서 ±3밀 조정 범위를 허용합니다.

최소 솔더 마스크 확장 및 슬리버란 무엇입니까?

최소 솔더 마스크 팽창과 슬리버 간의 관계는 PCB 설계에서 중요한 균형을 나타내며, 이는 제조 신뢰성과 기능에 직접적인 영향을 미칩니다.

최소 솔더 마스크 확장

최소 솔더 마스크 팽창은 구리 패드와 솔더 마스크 개구부 사이에 허용되는 최소 간격입니다. 공간이 제한된 고밀도 설계에서 매우 중요합니다. 0.4mm 피치 BGA와 같이 약 250μm 볼을 가진 미세 피치 부품의 경우, 패드 크기는 일반적으로 볼 직경의 80%입니다. 일반적인 시작값은 측면당 3밀(mil)로, 약 2밀의 잠재적인 오정렬을 보상합니다. 그러나 촘촘한 레이아웃에서는 솔더 마스크 슬라이버 요건을 위반하지 않도록 이 간격을 줄여야 할 수 있습니다.

최소 솔더 마스크 슬라이버

최소 솔더 마스크 슬라이버는 인접한 개구부 사이에 허용되는 가장 좁은 마스크 폭입니다. 너무 좁으면 제조 문제가 발생할 수 있습니다. 대부분의 표준은 이 최소값을 3~4밀(75~100마이크론)로 설정합니다.

솔더 마스크 슬라이버가 너무 얇아지면 다음과 같은 여러 문제가 발생할 수 있습니다.

● 얇은 마스크 부분은 제조 과정에서 벗겨질 수 있습니다.

● 솔더가 얇은 슬라이버를 가로질러 흘러 솔더 마스크 위에 브리지를 생성할 수 있습니다.

● 납땜이 개구부 사이의 구리를 따라 흘러 전기적 연결을 손상시킬 수 있습니다.

이러한 우려 사항 때문에 PCB 설계 규칙 검사에서 최소 솔더 마스크 개구부를 강제로 적용합니다. 일부 제조업체는 2.5밀 슬라이버를 허용하지만, 4밀이 더 안전한 기준입니다. 설계자는 특히 미세 피치 및 고밀도 레이아웃에서 적절한 마스크 확장과 충분한 슬라이버 폭 사이의 균형을 맞춰야 합니다.

솔더 마스크 확장은 비아 설계에 어떤 영향을 미치는가?

비아 설계는 PCB 제조 시 솔더 마스크 확장을 적용할 때 중요한 고려 사항입니다. 부품 패드와 달리 비아는 마스크 매개변수에 세심한 주의를 기울여야 하는 고유한 과제를 안고 있습니다. PCB 설계에서 비아는 솔더 마스크와 관련하여 여러 가지 방법으로 처리할 수 있습니다.

솔더 위킹(solder wicking)을 방지하기 위해 솔더 마스크 설계 시 비아를 올바르게 처리하는 것이 중요합니다. 솔더 위킹은 접합부를 약화시킬 수 있습니다. 텐티드 비아는 솔더 흐름을 제어하기 위해 적절한 팽창이 필요하지만, 텐티드 비아는 전체 면적을 덮기 위해 음의 팽창이 필요합니다. 부분적으로 텐티드된 비아의 경우 팽창은 비아 홀에 가까워야 하며, 완전히 텐티드된 비아의 경우 팽창은 음의 팽창이어야 하며 최소한 비아 또는 패드 반경과 같아야 합니다.

비아가 SMD 패드에 가까울 경우, 설계자는 솔더 이동을 방지하기 위해 충분한 댐 폭을 확보하고 마스크 팽창을 신중하게 관리해야 합니다. 비아의 한쪽 끝을 열어 두면 리플로우 과정에서 휘발성 물질이 갇히는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 작은 비아의 경우 일반적으로 양쪽을 텐팅하는 것이 좋지만, 큰 비아의 경우 부분적으로 노출하는 것이 더 나을 수 있습니다.

텐트형 비아는 테스트 접근을 제한할 수 있으므로, 접지 비아를 마스크하고 전원 또는 신호 비아를 덮지 않은 채로 프로빙하는 것이 일반적입니다.

PCB 설계에서 솔더 마스크 확장을 적용하고 제어하는 방법은 무엇입니까?

PCB 설계에서 솔더 마스크 팽창을 적절히 사용하려면 기술적 지식과 설계 소프트웨어를 사용한 신중한 처리가 필요합니다. 최신 PCB 설계 소프트웨어는 이 중요한 매개변수를 적절하게 처리할 수 있는 다양한 기능을 제공합니다.

솔더 마스크 확장 프로세스는 PCB 프로그램의 설계 규칙 섹션으로 이동하여 시작할 수 있습니다. Altium Designer의 경우, PCB 규칙 및 제약 조건 편집기의 "설계 > 규칙"에서 전역 확장 규칙과 부품별 확장 규칙을 정의할 수 있습니다. 프로그램에서는 "상단 확장"과 "하단 확장"이라는 제목을 사용하여 일부 필드의 상단 및 하단 레이어를 별도로 설정할 수 있습니다.

중요한 선택 사항 중 하나는 확장의 기준점을 선택하는 것입니다. 규칙을 정의할 때, 다음 중 어떤 기준으로 확장을 측정할지 결정해야 합니다.

● 패드/비아 랜드 주변부(구리 가장자리)

● 홀 가장자리("홀 가장자리에서 솔더 마스크" 옵션을 통해 활성화된 경우)

예를 들어, 직경 5밀 원형 패드에 60밀 팽창을 적용하면 패드 가장자리에서 측정했을 때 70밀의 개구부가 생성됩니다. 20밀 구멍의 가장자리에서 측정했을 때 동일한 개구부가 30밀 팽창합니다.

비아를 일부 또는 완전히 텐트로 덮으려면:

● 부분 텐트 설치(육지 지역만 포함): 마스크를 구멍(랜드 주변 참조)에 닫으려면 확장을 음수로 설정하고, 구멍 가장자리 참조를 닫으려면 0으로 설정합니다.

● 완벽한 텐트를 위해: 패드/비아 반경과 같거나 큰 음의 확장을 사용합니다.

개별 구성 요소는 속성 패널에서 디자인 규칙을 재정의하거나 텐팅하여 단계별로 미세 조정할 수 있으므로 일반 및 고밀도 지역에 대한 최적화가 가능합니다.

설계 규칙과 함께, 시각화 도구를 통한 마스크 확장 검증은 제조 전에 문제를 감지하는 데 도움이 됩니다. PCB 제조업체에 문의하여 해당 업체의 역량과 절차에 대한 세부 정보를 얻는 것이 좋습니다. 설계자들은 제조 도면에 주석을 추가하여 솔더 레지스트 개구부를 표준 허용 오차 ±3밀 이내로 지정하는 것으로 알려져 있습니다.

맺음말

솔더 마스크 팽창은 일반적으로 간과되지만 PCB 제조성, 작동성 및 신뢰성에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 2~5밀의 범위는 최적값과 실현 가능한 제조 한계 사이의 균형점이며, 특히 고밀도 레이아웃에서 더욱 그렇습니다. 설계자는 최적값과 실현 가능한 제조 한계를 모두 고려해야 합니다.

새로운 PCB 도구는 확장 설정, 전역 제약 및 지역 조정에 대한 세부적인 제어를 제공합니다.. 텐팅과 같은 옵션은 설정이 성능과 조립에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다. 3~4밀이 일반적이지만, 최적의 값은 특정 제조 및 설계 요구 사항에 따라 결정되며, 이는 설계자와 제조업체 간의 긴밀한 소통을 의미합니다.

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