Ao entrar em contato com o projeto ou a fabricação de PCBs pela primeira vez, você aprenderá sobre a máscara de solda. O estudo da máscara de solda em PCBs é um aspecto indispensável na fabricação de placas de circuito impresso. A máscara de solda não serve apenas para colorir a PCB, mas, mais importante, também oferece proteção à placa. Neste artigo, apresentaremos a você:
O que é a máscara de solda da placa de circuito impresso?
Por que a PCB não pode ficar sem isso?
Smateriais e tipos de máscaras mais antigos
Cores da máscara de solda
PCB smais velho mPergunte ao DFM gdiretrizes
Mprocesso de fabricação de máscara de solda
Primeiramente, vamos apresentar o que é uma máscara de solda para PCB.
O que é máscara de solda para PCB?
A máscara de solda da placa de circuito impresso Também conhecida como máscara de solda ou camada de proteção contra solda, é um revestimento protetor que cobre a superfície dos fios de cobre na placa de circuito impresso (PCI). Essa camada protetora isola o ar (umidade, poeira e contaminantes, etc.) da solda, impedindo a oxidação da folha de cobre. Além disso, durante o processo de soldagem, a camada de proteção contra solda protege a superfície dos fios de cobre contra a oxidação. de solda Durante o processo, também é possível evitar pontes de solda, mantendo assim a confiabilidade e a limpeza da placa de circuito impresso. Como mostrado na imagem a seguir, esta é a camada de máscara de solda da placa de circuito impresso.
A máscara de solda na maioria das placas de circuito impresso que vemos é verde, mas sua cor não se limita ao verde. Ela também pode ser preta, branca, vermelha, azul e de outras cores diferentes.
Por que a máscara de solda em placas de circuito impresso é importante?
A camada de máscara de solda é crucial em placas de circuito impresso (PCBs) e possui os seguintes aspectos de importância:
Prevenção de curto-circuito: A camada de máscara de solda pode impedir que as ilhas adjacentes entrem em curto-circuito, evitando que a solda flua para áreas de conexão não intencionais durante o processo de soldagem.
Proteger a superfície de cobre contra oxidação ou corrosão.
Melhorando o isolamento: A camada de máscara de solda forma uma camada isolante entre diferentes fios de cobre, reduzindo vazamentos ou interferências de sinal.
Facilitando a soldagem automatizada: A camada de máscara de solda pode limitar a dispersão da solda e, quando combinada com a pasta de solda, melhora a sua eficácia. impressãoIsso aumenta a eficiência da soldagem automatizada.
Auxiliando no posicionamento dos componentes: Após a remoção da camada de máscara de solda, apenas os pads ficam expostos, distinguindo claramente as áreas soldáveis.
Materiais e tipos comuns de máscara de solda para PCBs
A seleção de materiais adequados para a máscara de solda também é muito importante na fabricação de PCBs. A tinta utilizada na camada de solda da PCB é um material composto por resina, agente de cura, pigmento e aditivos. Dentre eles, a resina é o componente principal. Ela determina a adesão, a dureza e a resistência a altas temperaturas da camada de solda na PCB. Os tipos mais comuns de resinas incluem resina epóxi, polímero fotoimprimível e resina curável por UV.
Além disso, o agente de cura é usado para formar a película da tinta. O pigmento determina a cor da solda (como verde, preto, branco). Cargas e aditivos são usados para aumentar a espessura, a resistência a arranhões e o nivelamento. Para tintas de máscara de solda fotossensíveis, um fotoiniciador é adicionado para permitir a exposição à luz ultravioleta e a revelação.
A seguir, apresentarei quatro tipos de máscara de solda amplamente utilizados.
1. Máscara de solda líquida epóxi
A máscara de solda líquida epóxi foi um dos primeiros tipos de materiais de máscara de solda utilizados. A tinta é impressa na superfície da placa de circuito impresso por meio de serigrafia e, em seguida, curada em forno.
Características:
Baixo custo, processo simples
Adequado para produção comum de PCBs.
Resolução limitada, não adequada para pads de passo fino.
Espessura irregular
Resistência química geral e resistência ao calor
Essa camada de máscara de solda é comumente usada em eletrônicos de consumo de baixo custo, controles remotos, placas de alimentação e PCBs simples de uma ou duas faces.
2. Máscara de solda LPI
Este tipo de soldagem de PCB é atualmente o mais utilizado. A tinta é aplicada na placa por meio de pulverização ou revestimento por cortina. Após o pré-aquecimento, ela passa por fotolitografia e, em seguida, é revelada para obter as janelas dos pads.
Características:
Alta precisão, espessura uniforme
Adequado para placas de circuito impresso com passo fino, BGA, QFN e alta densidade de fios.
Boa aderência, forte isolamento elétrico
Resistente à corrosão química e a altas temperaturas.
Adequado para automação e produção em massa
É frequentemente utilizado em placas-mãe de telefones celulares, eletrônica automotiva, controle industrial, equipamentos médicos, placas de comunicação 5G, etc.
3. Máscara de Solda de Filme Seco
Existe na forma de uma película seca, que precisa ser aderida à placa de circuito impresso por prensagem a quente, seguida de exposição e revelação. É comumente usada em circuitos de alta precisão.
Características:
Alta resolução, bordas nítidas
Boa consistência na espessura da máscara de solda.
Adequado para fiação de alta densidade e alta precisão.
Processo complexo, alto custo
Requisitos elevados quanto à planicidade da superfície da placa, baixa flexibilidade.
4. Máscara de solda curável por UV
Essa máscara de solda é curada rapidamente por luz ultravioleta e é usada principalmente para testes ou produção rápida.
Características:
Cura rápida, alta eficiência
Baixo teor de compostos orgânicos voláteis, mais ecológico.
Menor dureza e resistência ao calor em comparação com LPI ou filmes secos.
Menor confiabilidade a longo prazo
Não é adequado para altas temperaturas. de solda ou ambientes hostis
Espessura da máscara de solda da placa de circuito impresso
A seção anterior apresentou os materiais e tipos da camada de máscara de solda da placa de circuito impresso (PCB). Agora, nesta parte, discutiremos a espessura dessa camada.
A espessura da camada de máscara de solda afeta diretamente a qualidade da soldagem, o desempenho do isolamento, a resistência da máscara e a confiabilidade da placa de circuito impresso (PCI). Sua espessura não é determinada apenas pelo tipo de material e método de revestimento, mas também por fatores como a presença de janelas e a estrutura da superfície de cobre. Espessuras típicas de máscara de solda incluem:
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Área PCB
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Espessura Padrão
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Notas
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Traços de cobre na superfície
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10–30 μm
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Faixa de espessura mais comumente usada
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Área de almofada
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≈ 0 μm
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As áreas de contato estão totalmente abertas, não restando máscara de solda.
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Grandes aviões de cobre
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30–50 μm
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Revestimento mais espesso para melhor proteção contra oxidação e isolamento.
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Barreira da máscara de solda (ponte da máscara de solda)
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Largura ≥ 0.10 mm
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A espessura é a mesma da camada total da máscara de solda, não sendo calculada separadamente.
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Expansão da máscara de solda
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0.05 – 0.10 mm
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Folga entre a borda da ilha de solda e a abertura da máscara de solda para compensar a tolerância de alinhamento.
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Projeto de Expansão da Máscara de Solda
A espessura da máscara de solda determina a cobertura, enquanto a expansão da máscara determina se as ilhas de solda podem ser expostas suavemente e se a soldagem pode ser concluída com sucesso. Já abordamos anteriormente o conteúdo relevante sobre a espessura da máscara de solda em placas de circuito impresso (PCBs). Agora, vamos apresentar brevemente os aspectos de projeto relacionados à expansão da máscara de solda.Saiba mais sobre a expansão da máscara de solda aqui.!)
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Parâmetro
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Valor recomendado
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Explicação
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A abertura da máscara é maior que a almofada.
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+0.05 a +0.10mm
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Conhecido como expansão da máscara de solda, impede que a máscara invada as ilhas de solda devido a erros de alinhamento.
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largura mínima da barreira da máscara de solda
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≥ 0.10 mm (4 mil)
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Garante a estabilidade adequada da máscara; dimensões menores que essas podem causar rupturas ou pontes de solda.
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projeto de máscara de solda para pads BGA
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Abertura total ou montagem de tenda, dependendo do terreno.
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Para BGAs de passo fino, a máscara de solda entre os pads pode ser removida para evitar defeitos de fabricação.
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A partir do conteúdo acima, podemos entender que, controlando a espessura da máscara de solda para ficar dentro de 10-30 μm (na área do circuito), mantendo a área da almofada de solda exposta ou muito fina, garantindo ao mesmo tempo uma espessura de 0.05-A expansão da janela da máscara de solda em 0.1 mm no projeto permite obter o melhor efeito de soldagem e proteção.
Cores da Máscara de Solda PCB
A máscara de solda verde é a cor mais utilizada na fabricação de PCBs. Isso se deve à facilidade em obter limites de linha estáveis durante os processos de exposição e desenvolvimento. Além disso, os inspetores de qualidade conseguem identificar com mais facilidade defeitos como resíduos de solda, pontes de solda e arranhões em placas de circuito impressas em verde. No entanto, a camada de máscara de solda não se limita ao verde. À medida que os requisitos de aparência do produto, as necessidades funcionais e o reconhecimento da marca aumentam, os fabricantes de PCBs também oferecem uma variedade de cores de máscara de solda para seleção.
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Cor da máscara de solda
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Particularidades
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Aplicações comuns
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Máscara de solda verde
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Imagens nítidas, alta resistência ao calor, melhor contraste para inspeção.
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Placas de controle industrial, dispositivos de comunicação, a maioria das placas de circuito impresso padrão.
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Máscara de solda preta
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Apesar da aparência elegante, dificulta a inspeção das juntas de solda e absorve calor.
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Equipamentos de áudio, eletrônicos de alta gama, placas de circuito impresso com foco na aparência.
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Máscara de solda branca
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Forte reflexo de luz, ideal para PCBs de LED; porém mancha com facilidade.
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Placas de iluminação LED, PCBs para eletrodomésticos, placas de controle para casas inteligentes
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Máscara de solda vermelha/azul/amarela
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Cores vibrantes, facilitando a diferenciação funcional ou a exibição visual.
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Placas de desenvolvimento, placas de demonstração/exibição, PCBs de marca personalizada
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Máscara de solda fosca
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Textura premium não refletora, porém com maior dificuldade de fabricação.
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Dispositivos de jogos, eletrônicos de consumo, placas de circuito impresso de marca.
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A cor da máscara de solda afeta o desempenho da placa de circuito impresso? A cor da máscara de solda em si não altera o desempenho condutivo ou isolante da placa. No entanto, ela tem alguns impactos durante a fabricação e inspeção:
①As diferentes cores influenciam o processo de máscara de solda na placa de circuito impresso (PCB). Tintas de cores escuras, como a máscara de solda preta, absorvem calor rapidamente, enquanto a máscara de solda branca reflete a luz intensamente.
②A cor da máscara de solda afeta a qualidade da identificação dos pontos de solda durante a inspeção.
③ Isso influencia a aparência e o reconhecimento da marca.
Máscara de solda DFM para PCB chave Padrãos
Na seção seguinte, apresentaremos diversas sugestões referentes ao DFM (Design for Manufacturing) da máscara de solda da placa de circuito impresso:
1. A expansão da máscara de solda deve ser controlada adequadamente. A expansão da máscara de solda refere-se à distância entre o tamanho da ilha de solda e a abertura da máscara. O valor de expansão recomendado para a máscara de solda é 0.05 mm.-Mm 0.10.
Se a expansão for muito pequena, a tinta da máscara de solda pode cobrir a ilha de solda, afetando a molhabilidade da solda. Se a expansão for muito grande, a área de cobre exposta ao redor da ilha aumenta, tornando-a propensa à oxidação.
Portanto, a expansão da máscara de solda deve ser adequada.
2. A largura da ponte de solda deve atender ao requisito mínimo. A ponte de solda é uma fina faixa de solda usada para isolamento entre os pads. Recomenda-se que a largura mínima seja de ≥ Mm 0.10.
3. Para encapsulamentos de passo fino, como BGA, é necessário evitar a aplicação de máscara de solda entre os pads. Para BGAs e dispositivos com espaçamento entre pads inferior a 0.25 mm, podem ser adotados os métodos NSMD ou SMD. Não é recomendável colocar uma camada de máscara de solda entre os pads, pois isso pode causar soldagem deficiente ou curto-circuito entre as esferas de solda.
4. Os furos em pads devem ser preenchidos ou cobertos. Se houver sobreposição entre os pads e os furos no projeto da placa de circuito impresso, os furos precisam ser preenchidos, tampados ou cobertos com uma cobertura.
5. A área de soldagem deve evitar os pontos de posicionamento e os pontos de teste. Os pontos fiduciais usados para posicionamento e os pontos de teste elétrico devem ter suas superfícies de cobre expostas e não cobertas pela máscara de solda; caso contrário, isso afetará o reconhecimento óptico ou o contato da sonda.
6. O alinhamento da camada de máscara de solda deve ser preciso. Se a camada de máscara de solda não estiver alinhada corretamente com a camada do circuito, isso resultará em:
As ilhas de solda estão parcialmente cobertas ou as posições de abertura estão desalinhadas.
A espessura da máscara de solda local é irregular.
Durante a soldagem, pode ocorrer a formação de pontes de solda ou a oxidação das ilhas de solda.
Processo de fabricação da máscara de solda para PCB
A camada de máscara de solda também é uma etapa indispensável na fabricação de PCBs. Abaixo está o fluxograma comum do processo de soldagem de PCBs.
1. Limpeza da superfície da placa e pré-tratamento da superfície de cobre
Antes de aplicar a tinta da máscara de solda, a superfície da placa de circuito impresso (PCI) deve ser completamente limpa. A camada de óxido, manchas de óleo, impressões digitais e poeira na placa precisam ser removidas. Às vezes, um leve tratamento de corrosão também é realizado para melhorar a adesão entre a tinta da máscara de solda e a superfície de cobre.
Se a limpeza não for feita corretamente, o processo subsequente de deposição da máscara de solda provavelmente resultará em descamação, bolhas ou desprendimento.
2. Máscara de solda revestimento de tinta
Após a limpeza, a placa de circuito impresso precisa ser revestida com máscara de solda tinta. Isso pode ser feito por meio de serigrafia, pulverização ou revestimento por cortina. Nas linhas de cobre, a espessura do anti-de solda A camada é geralmente controlada em 10-30 μm.
3. Pré-cozimento
Após a aplicação da camada protetora, a placa de circuito impresso (PCB) será colocada em uma estufa de secagem para um processo de pré-cozimento em baixa temperatura. Esta etapa tem como objetivo curar ligeiramente a superfície da tinta da máscara de solda, facilitando o alinhamento da exposição subsequente e evitando que ela fique pegajosa ou escorra.
4. Exposição UV
Esta etapa determina se o cobre na área da ilha de solda está exposto. É uma fase crucial na formação do padrão da máscara de solda. Primeiro, uma película é aplicada à placa de circuito impresso e alinhada com as ilhas de solda. Em seguida, a tinta da máscara de solda nas áreas sem ilhas de solda é curada por luz ultravioleta. Depois disso, as áreas não expostas nas posições das ilhas de solda permanecem em um estado propício para o desenvolvimento da camada de proteção.
5. Em desenvolvimento
Após a exposição, a placa de circuito impresso entra no tanque de revelação. A tinta da máscara de solda não exposta é removida, expondo as ilhas de solda. As partes expostas e curadas permanecem na superfície da placa.
6. Cura completa
Após a conclusão do processo de revelação, a camada de máscara de solda precisa ser totalmente curada. Normalmente, isso é feito em uma faixa de temperatura de 140 °C.-160°C. A tinta da máscara de solda UV é curada usando luz ultravioleta. Esse processo garante que a camada da máscara de solda atinja a dureza, a resistência química e as propriedades de isolamento finais desejadas.
7. Inspeção
Por fim, toda a camada de máscara de solda da placa de circuito impresso é inspecionada. Precisamos de cdiabos:
A máscara de solda está deslocada ou pressionando as ilhas de solda?
A almofada é expansão Está tudo completo e não há resíduos de tinta nas almofadas?
A espessura da máscara de solda é uniforme?
Não há bolhas, nem desprendimento de óleo, nem contaminação.
Conclusão
A camada de máscara de solda em uma placa de circuito impresso (PCB) é um revestimento protetor importante. Ela está disponível em várias cores, como verde, preto, branco, amarelo e azul, entre outras. Embora seja uma camada fina, ela tem um impacto significativo no desempenho da placa. de solda Qualidade, isolamento elétrico, resistência à oxidação e confiabilidade a longo prazo da placa de circuito impresso (PCI) são fatores cruciais. É fundamental, portanto, ter conhecimento sobre a camada de máscara de solda da PCI.
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