PCB-soldeermasker: materialen, dikte, ontwerp en proces

Wanneer u voor het eerst in aanraking komt met PCB-ontwerp of -productie, leert u over het soldeermasker. De studie van het PCB-soldeermasker is een onmisbaar aspect bij de productie van printplaten. Het soldeermasker is niet alleen bedoeld om de PCB te kleuren, maar, belangrijker nog, het beschermt de printplaat. In dit artikel introduceren we:

    Wat is het PCB-soldeermasker?

    Waarom kan PCB er niet zonder?

    Soudere maskermaterialen en -typen

    Soldeermaskerkleuren

    PCB souder mvraag DFM grichtlijnen

    Mproductieproces van soldeermasker

Laten we eerst uitleggen wat een PCB-soldeermasker is.

Wat is een PCB-soldeermasker?

Het PCB-soldeermasker wordt ook wel het soldeermasker of de soldeerresistlaag genoemd. Het is een beschermende coating die het oppervlak van de koperdraden op de printplaat bedekt. ​​Deze beschermende laag isoleert de lucht (vocht, stof en verontreinigingen, enz.) en het soldeer, waardoor oxidering van de koperfolie wordt voorkomen. Bovendien, tijdens het soldering Het proces voorkomt ook soldeerbruggen, waardoor de betrouwbaarheid en reinheid van de printplaat behouden blijven. Zoals te zien is op de volgende afbeelding, is dit de soldeermaskerlaag van de PCB.

Het soldeermasker op de meeste printplaten is groen, maar de kleur is niet beperkt tot groen. Het kan ook zwart, wit, rood, blauw en andere kleuren zijn. 

Waarom is een PCB-soldeermasker belangrijk?

De soldeermaskerlaag is cruciaal in PCB's en heeft de volgende belangrijke aspecten:

Kortsluiting voorkomen: De soldeermaskerlaag voorkomt dat aangrenzende pads kortsluiting met elkaar maken. Zo kan er tijdens het solderen geen soldeer naar onbedoelde verbindingspunten vloeien.

Bescherming van het koperoppervlak tegen oxidatie of corrosie

Verbetering van de isolatie: De soldeermaskerlaag vormt een isolerende laag tussen de verschillende koperdraden, waardoor lekkage en signaalinterferentie worden verminderd.

Geautomatiseerd solderen vergemakkelijken: De soldeermaskerlaag kan de verspreiding van soldeer beperken en in combinatie met soldeerpasta het drukken, het verhoogt de efficiëntie van geautomatiseerd solderen.

Hulp bij het plaatsen van componenten: Nadat de soldeermaskerlaag is geopend, worden alleen de pads zichtbaar, waardoor de soldeergebieden duidelijk te onderscheiden zijn.

Veelvoorkomende PCB-soldeermaskermaterialen en -typen

De keuze van geschikte materialen voor soldeermaskers is ook erg belangrijk voor de productie van PCB's. De inkt die gebruikt wordt voor de soldeerlaag van de PCB is een composietmateriaal bestaande uit hars, uithardingsmiddel, pigment en additieven. Hars is hiervan het hoofdbestanddeel. Het bepaalt de hechting, hardheid en hoge temperatuurbestendigheid van de soldeerlaag op de PCB. Veelvoorkomende harssoorten zijn epoxyhars, fotogevoelig polymeer en UV-uithardend.

Daarnaast wordt het uithardingsmiddel gebruikt om de inktfilm te vormen. Het pigment bepaalt de kleur van het soldeersel (zoals groen, zwart, wit). Vulstoffen en additieven worden gebruikt om de dikte, krasbestendigheid en het egalisatie-effect te verbeteren. Aan lichtgevoelige soldeermaskerinkt wordt een foto-initiator toegevoegd om ultraviolette belichting en ontwikkelmogelijkheden mogelijk te maken.

Hieronder laat ik je kennismaken met vier veelgebruikte soorten soldeermaskers.

1. Epoxy vloeibaar soldeermasker

Epoxy vloeibaar soldeermasker was een van de eerste soorten soldeermaskermaterialen die werden gebruikt. De inkt wordt door middel van zeefdruk op het oppervlak van de printplaat gedrukt en vervolgens gebakken om uit te harden.

Kenmerken:

    Goedkoop en eenvoudig proces

    Geschikt voor gewone PCB-productie

    Beperkte resolutie, niet geschikt voor pads met een fijne toonhoogte

    Ongelijke dikte

    Algemene chemische bestendigheid en hittebestendigheid

Deze soldeermaskerlaag wordt vaak gebruikt in goedkope consumentenelektronica, afstandsbedieningen, voedingsborden en eenvoudige enkelzijdige/dubbelzijdige printplaten.

2. LPI-soldeermasker

Kenmerken:

    Hoge precisie, uniforme dikte

    Geschikt voor fijne spoed, BGA, QFN en bedradingsborden met hoge dichtheid

    Goede hechting, sterke elektrische isolatie

    Bestand tegen chemische corrosie en hoge temperaturen

    Geschikt voor automatisering en massaproductie

Het wordt vaak gebruikt in moederborden van mobiele telefoons, auto-elektronica, industriële besturingen, medische apparatuur, 5G-communicatieborden, enzovoort.

3. Droge film soldeermasker

Kenmerken:

    Hoge resolutie, duidelijke padranden

    Goede consistentie van de dikte van het soldeermasker

    Geschikt voor bedrading met hoge dichtheid en hoge precisie

    Complex proces, hoge kosten

    Hoge eisen aan vlakheid van het plaatoppervlak, slechte flexibiliteit

4. UV-uithardend soldeermasker

Kenmerken:

    Snelle uithardingssnelheid, hoge efficiëntie

    Lage vluchtige organische stoffen, milieuvriendelijker

    Minder hardheid en hittebestendigheid vergeleken met LPI of droge films

    Lagere betrouwbaarheid op lange termijn

    Niet geschikt voor hoge temperaturen soldering of zware omstandigheden

PCB-soldeermaskerdikte

In de vorige sectie werden de materialen en soorten soldeermaskers voor PCB's besproken. In dit deel bespreken we de dikte van de soldeermaskerlaag.

De dikte van de soldeermaskerlaag is direct van invloed op de soldeerkwaliteit, isolatieprestaties, sterkte van het soldeermasker en de betrouwbaarheid van de printplaat. De dikte wordt niet alleen bepaald door het materiaaltype en de coatingmethode, maar ook door factoren zoals de aanwezigheid van vensters en de koperen oppervlaktestructuur. Typische diktes van soldeermaskers zijn:

Soldeermasker-uitbreidingsontwerp

De dikte van het soldeermasker bepaalt het dekkingseffect, terwijl de uitzetting van het soldeermasker bepaalt of de pads glad belicht en afgewerkt kunnen worden met solderen. We hebben de relevante informatie over de dikte van het soldeermasker op PCB's al eerder geïntroduceerd. Laten we nu kort de ontwerpaspecten met betrekking tot uitzetting van het soldeermasker introduceren.Lees hier meer over de uitzetting van het soldeermasker!) 

Uit bovenstaande inhoud kunnen we begrijpen dat door de dikte van het soldeermasker binnen 10 te houden,-30 μm (in het circuitgebied), en het soldeerpadgebied bloot of in een zeer dunne staat houden, terwijl een 0.05-Door de 0.1 mm expansie van het soldeermaskervenster in het ontwerp kan het beste soldeer- en beschermingseffect worden bereikt.

PCB-soldeermaskerkleuren

Groen soldeermasker is de meest gebruikte kleur in de PCB-productie. Dit komt doordat groen gemakkelijk stabiele lijngrenzen creëert tijdens belichtings- en ontwikkelingsprocessen. Bovendien kunnen kwaliteitscontroleurs defecten zoals soldeerresten, soldeerbruggen en krassen op groene printplaten gemakkelijker identificeren. De soldeermaskerlaag is echter niet beperkt tot groen. Naarmate de eisen aan het uiterlijk van het product, de functionele behoeften en de merkbekendheid toenemen, bieden PCB-fabrikanten ook een verscheidenheid aan soldeermaskerkleuren aan:

Heeft de kleur van het soldeermasker invloed op de prestaties van de printplaat? De kleur van het soldeermasker zelf heeft geen invloed op de geleidende of isolerende eigenschappen van de printplaat. Het heeft echter wel enkele gevolgen tijdens de productie en inspectie:

①Verschillende kleuren hebben invloed op het soldeermaskerproces van de printplaat. Donkere inkten, zoals een zwart soldeermasker, absorberen snel warmte, terwijl een wit soldeermasker licht sterk reflecteert.

②De kleur van het soldeermasker heeft invloed op de kwaliteit van de identificatie van soldeerpunten tijdens de inspectie.

③ Het beïnvloedt de uitstraling en de herkenning van het merk.

Sleutel PCB Soldeermasker DFM Standaards

In het volgende gedeelte presenteren we een aantal suggesties met betrekking tot het PCB-soldeermasker DFM:

1. De uitzetting van het soldeermasker moet goed gecontroleerd worden. De uitzetting van het soldeermasker verwijst naar de afstand tussen de grootte van de soldeerpad en de opening van het soldeermasker. De aanbevolen uitzettingswaarde voor het soldeermasker is 0.05.-0.10 mm.

Als de uitzetting te klein is, kan de inkt van het soldeermasker de soldeerpad bedekken, wat de bevochtiging van het soldeer beïnvloedt. Als de uitzetting te groot is, neemt het blootgestelde koperoppervlak rond de soldeerpad toe, waardoor het vatbaar wordt voor oxidatie.

Daarom moet de uitzetting van het soldeermasker passend zijn.

2. De breedte van de soldeerbrug moet voldoen aan de minimale eis. De soldeerbrug is een dunne soldeerstrip die gebruikt wordt voor isolatie tussen de pads. Het wordt aanbevolen om de minimale breedte te beperken tot: ≥ 0.10 mm.

3. Voor fine-pitch-behuizingen zoals BGA's is het noodzakelijk om geen soldeermasker tussen de pads te ontwerpen. Voor BGA's en apparaten met een padafstand van minder dan 0.25 mm kunnen NSMD- of SMD-methoden worden gebruikt. Het wordt afgeraden om een ​​soldeermaskerlaag tussen de pads aan te brengen; dit kan leiden tot slecht solderen of kortsluiting van de soldeerbolletjes.

4. Via-in-Pad moet worden opgevuld of afgedekt. ​​Als er overlapping is tussen pads en gaten in het PCB-ontwerp, moeten de gaten worden opgevuld, afgedicht of afgeschermd.

5. Het soldeergebied moet de positionerings- en testpunten vermijden. De koperen oppervlakken van de referentiepunten die voor positionering worden gebruikt en de elektrische testpunten moeten blootliggen en niet bedekt zijn door het soldeermasker; anders wordt de optische herkenning of het contact van de probe beïnvloed.

6. De uitlijning van de soldeermaskerlaag moet nauwkeurig zijn. Als de soldeermaskerlaag niet correct is uitgelijnd met de circuitlaag, resulteert dit in:

    De soldeerpads zijn gedeeltelijk bedekt of de openingsposities zijn niet goed uitgelijnd.

    De dikte van het lokale soldeermasker is ongelijk.

    Tijdens het solderen is de kans groot dat er soldeerbruggen ontstaan ​​of dat de soldeerpads oxideren.

PCB-soldeermaskerproductieproces

De soldeermaskerlaag is eveneens een onmisbare stap in de PCB-productie. Hieronder vindt u de gebruikelijke processtroom voor het solderen van PCB's.

1. Reiniging van het plaatoppervlak en voorbehandeling van het koperoppervlak

Voordat de soldeermaskerinkt wordt aangebracht, moet het PCB-oppervlak grondig worden gereinigd. De oxidelaag, olievlekken, vingerafdrukken en stof op de printplaat moeten worden verwijderd. Soms wordt ook een milde etsbehandeling uitgevoerd om de hechting tussen de soldeermaskerinkt en het koperoppervlak te verbeteren.

Als de reiniging niet goed wordt uitgevoerd, is de kans groot dat de soldeermaskerlaag gaat schilferen, gaat blazen of loslaat.

2. Soldeer masker inktcoating

Na het reinigen moet de printplaat worden gecoat met soldeer masker inkt. Dit kan worden gedaan door middel van zeefdruk, spuiten of gordijncoating. Op de koperen lijnen is de dikte van de anti-soldering laag wordt over het algemeen op 10 geregeld-30 μm.

3. Voorbakken

Na het coaten wordt de printplaat in een droogoven geplaatst voor een voorbakproces op lage temperatuur. Deze stap is bedoeld om het oppervlak van de soldeermaskerinkt licht te laten uitharden, wat de daaropvolgende belichtingsuitlijning vergemakkelijkt en voorkomt dat de inkt plakkerig of vloeiend wordt.

4. UV-blootstelling

Deze stap bepaalt of het koper in het padgebied zichtbaar is. Het is een cruciale stap in het vormen van het soldeermaskerpatroon. Eerst wordt een film op de printplaat aangebracht en uitgelijnd met de pads. Vervolgens wordt de inkt van het soldeermasker in de niet-padgebieden uitgehard met ultraviolet licht. Daarna blijven de niet-belichte gebieden op de padposities in een ontwikkelbare toestand.

5. Het ontwikkelen van

Na de belichting gaat de printplaat de ontwikkeltank in. De onbelichte inkt van het soldeermasker wordt verwijderd en de soldeerpads worden belicht. De belichte en uitgeharde onderdelen blijven op het printoppervlak achter.

6. Volledige uitharding

Nadat het ontwikkelingsproces is voltooid, moet de soldeermaskerlaag volledig worden uitgehard. Meestal wordt deze gebakken bij een temperatuur van 140 °C.-160°C. UV-soldeermaskerinkt wordt uitgehard met behulp van ultraviolet licht. Dit proces zorgt ervoor dat de soldeermaskerlaag de uiteindelijke hardheid, chemische bestendigheid en isolatie-eigenschappen bereikt.

7. Inspectie

Ten slotte wordt de gehele PCB-soldeermaskerlaag geïnspecteerd. We hebben c nodigverdorie:

    Is het soldeermasker verschoven of drukt het op de pads?

    Is het pad uitbreiding compleet en zitten er geen restinktresten op de pads?

    Is de dikte van het soldeermasker gelijkmatig?

    Er ontstaan ​​geen luchtbellen, er komt geen olie vrij en er is geen verontreiniging.

Conclusie

De soldeermaskerlaag op een printplaat is een belangrijke beschermende coating op de printplaat. Deze is verkrijgbaar in verschillende kleuren, zoals groen, zwart, wit, geel en blauw. Hoewel het slechts een dunne laag is, heeft het een aanzienlijke impact op soldering Kwaliteit, elektrische isolatie, oxidatiebestendigheid en de betrouwbaarheid van de PCB op lange termijn. Het is zeer noodzakelijk om de relevante kennis van de PCB-soldeermaskerlaag te leren kennen.

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCB-basis is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.