Паяльная маска для печатных плат: материалы, толщина, конструкция и процесс

Впервые столкнувшись с проектированием или производством печатных плат, вы узнаете о паяльной маске. Изучение паяльной маски — неотъемлемый аспект в производстве печатных плат. Паяльная маска предназначена не только для окрашивания печатной платы, но, что более важно, также для её защиты. В сегодняшней статье мы расскажем вам о:

    Что такое паяльная маска для печатной платы?

    Почему печатная плата не может обойтись без этого?

    Sстарые материалы и типы масок

    Цвета паяльной маски

    Печатные платы sстарший mспросите DFM gрекомендации

    Mпроцесс изготовления паяльной маски

Для начала давайте разберемся, что такое паяльная маска для печатной платы.

Что такое паяльная маска для печатной платы?

Паяльная маска для печатной платы Также известен как паяльная маска или слой паяльного резиста. Это защитное покрытие, покрывающее поверхность медных проводников на печатной плате. Этот слой защищает от воздействия воздуха (влаги, пыли, загрязнений и т. д.) и припоя, предотвращая окисление медной фольги. Кроме того, во время пайки пайка Этот процесс также позволяет избежать образования перемычек припоя, тем самым сохраняя надежность и чистоту печатной платы. Как показано на следующем рисунке, это слой паяльной маски на печатной плате.

Паяльная маска на большинстве печатных плат имеет зелёный цвет, но её цвет не ограничивается зелёным. Она может быть чёрной, белой, красной, синей и других цветов. 

Почему паяльная маска для печатной платы так важна?

Слой паяльной маски имеет решающее значение в печатных платах и ​​имеет следующие важные аспекты:

Предотвращение коротких замыканий: Слой паяльной маски может предотвратить замыкание соседних контактных площадок, предотвращая затекание припоя в нежелательные области соединения в процессе пайки.

Защита медной поверхности от окисления и коррозии

Улучшение изоляции: Слой паяльной маски образует изолирующий слой между различными медными проводами, уменьшая утечки или помехи сигнала.

Содействие автоматизированной пайке: Слой паяльной маски может ограничить распространение припоя, а в сочетании с паяльной пастой печать, повышает эффективность автоматизированной пайки.

Помощь в размещении компонентов: После вскрытия слоя паяльной маски обнажаются только контактные площадки, четко различающие области пайки.

Распространенные материалы и типы паяльной маски для печатных плат

Выбор подходящего материала паяльной маски также очень важен при производстве печатных плат. Чернила, используемые для паяльной маски, представляют собой композитный материал, состоящий из смолы, отвердителя, пигмента и добавок. Смола является основным компонентом. Она определяет адгезию, твёрдость и термостойкость паяльной маски на печатной плате. К распространённым типам смол относятся эпоксидная смола, фотоотверждаемые полимеры и смолы, отверждаемые УФ-излучением.

Кроме того, отвердитель используется для формирования плёнки чернил. Пигмент определяет цвет пайки (например, зелёный, чёрный, белый). Наполнители и добавки используются для повышения толщины, устойчивости к царапинам и выравнивающего эффекта. В светочувствительные чернила для паяльной маски добавляется фотоинициатор, обеспечивающий возможность ультрафиолетового облучения и проявления.

Далее я познакомлю вас с четырьмя широко используемыми типами паяльных масок.

1. Жидкая эпоксидная паяльная маска

Эпоксидная жидкая паяльная маска была одним из первых материалов для паяльной маски. Чернила наносятся на поверхность печатной платы методом трафаретной печати, а затем запекаются для отверждения.

Требования:

    Низкая стоимость, простой процесс

    Подходит для обычного производства печатных плат

    Ограниченное разрешение, не подходит для площадок с мелким шагом

    Неравномерная толщина

    Общая химическая стойкость и термостойкость

Этот слой паяльной маски обычно используется в недорогих потребительских электронных приборах, пультах дистанционного управления, платах питания и простых односторонних/двусторонних печатных платах.

2. Паяльная маска LPI

Требования:

    Высокая точность, равномерная толщина

    Подходит для плат с мелким шагом выводов, BGA, QFN и плат с высокой плотностью монтажа

    Хорошая адгезия, сильная электроизоляция

    Устойчив к химической коррозии и высоким температурам

    Подходит для автоматизации и массового производства

Его часто используют в материнских платах мобильных телефонов, автомобильной электронике, промышленном управлении, медицинском оборудовании, платах связи 5G и т. д.

3. Сухая паяльная маска

Требования:

    Высокое разрешение, четкие края площадки

    Хорошая однородность толщины паяльной маски

    Подходит для высокоплотной и высокоточной проводки

    Сложный процесс, высокая стоимость

    Высокие требования к плоскостности поверхности плиты, низкая гибкость

4. Паяльная маска, отверждаемая УФ-излучением

Требования:

    Высокая скорость отверждения, высокая эффективность

    Низкое содержание летучих органических соединений, более экологично

    Меньшая твердость и термостойкость по сравнению с LPI или сухими пленками

    Более низкая долгосрочная надежность

    Не подходит для высоких температур. пайка или суровых условиях

Толщина паяльной маски печатной платы

В предыдущем разделе были представлены материалы и типы паяльной маски для печатных плат. В этой части мы обсудим её толщину.

Толщина паяльной маски напрямую влияет на качество пайки, изоляционные свойства, прочность паяльной маски и надежность печатной платы. Её толщина определяется не только типом материала и способом нанесения покрытия, но и такими факторами, как наличие окон и структура медной поверхности. Типичная толщина паяльной маски включает:

Проектирование расширения паяльной маски

Толщина паяльной маски определяет эффективность покрытия, а её расширение – возможность плавного раскрытия контактных площадок и завершения пайки. Мы уже рассматривали соответствующую информацию о толщине паяльной маски для печатных плат. Теперь кратко рассмотрим аспекты проектирования, связанные с расширением паяльной маски.Узнайте больше о расширении паяльной маски здесь.!) 

Из вышеизложенного можно понять, что, контролируя толщину паяльной маски в пределах 10–30 μм (в области схемы), и сохраняя область паяльной площадки открытой или в очень тонком состоянии, обеспечивая при этом 0.05–Расширение окна паяльной маски на 0.1 мм в конструкции позволяет достичь наилучшего эффекта пайки и защиты.

Цвета паяльной маски для печатных плат

Зелёная паяльная маска — наиболее часто используемый цвет в производстве печатных плат. Это связано с тем, что зелёный цвет позволяет легко получить стабильные границы линий в процессе экспонирования и проявления. Кроме того, инспекторам качества легче выявлять такие дефекты, как остатки припоя, паяльные перемычки и царапины на зелёных печатных платах. Однако паяльная маска может быть не только зелёного цвета. В связи с растущими требованиями к внешнему виду продукции, её функциональности и узнаваемости бренда производители печатных плат также предлагают широкий выбор паяльных масок:

Влияет ли цвет паяльной маски на характеристики печатной платы? Цвет паяльной маски сам по себе не влияет на проводящие и изоляционные свойства печатной платы. Однако он оказывает влияние на процесс производства и контроля:

①Различные цвета влияют на процесс нанесения паяльной маски на печатную плату. Чернила тёмных цветов, например, чёрная паяльная маска, быстро поглощают тепло, а белая паяльная маска сильно отражает свет.

②Цвет паяльной маски влияет на качество идентификации точек пайки при осмотре.

③ Это влияет на внешний вид и узнаваемость бренда.

Паяльная маска для печатной платы DFM Стандартs

В следующем разделе мы представим несколько предложений относительно паяльной маски для печатных плат DFM:

1. Необходимо контролировать расширение паяльной маски. Расширение паяльной маски определяется расстоянием между размером контактной площадки и отверстием в ней. Рекомендуемое значение расширения паяльной маски составляет 0.05.–0.10 мм.

Если расширение слишком мало, краска паяльной маски может покрыть контактную площадку, что ухудшит смачивание припоем. Если расширение слишком велико, площадь открытой меди вокруг контактной площадки увеличивается, что делает её склонной к окислению.

Поэтому расширение паяльной маски должно быть соответствующим.

2. Ширина паяльной перемычки должна соответствовать минимально допустимым значениям. Паяльная перемычка — это тонкая полоска припоя, используемая для изоляции контактных площадок. Рекомендуется, чтобы минимальная ширина была ≥ 0.10 мм.

3. Для корпусов с малым шагом выводов, таких как BGA, необходимо избегать нанесения паяльной маски между контактными площадками. Для BGA и устройств с расстоянием между контактными площадками менее 0.25 мм можно использовать методы NSMD или SMD. Не рекомендуется наносить слой паяльной маски между контактными площадками, так как это может привести к некачественной пайке или короткому замыканию в шариковых выводах припоя.

4. Отверстия в контактной площадке должны быть заполнены или закрыты. Если контактные площадки и отверстия в печатной плате перекрываются, отверстия необходимо заполнить, заглушить или закрыть.

5. В зоне пайки следует избегать точек позиционирования и контрольных точек. Реперные точки, используемые для позиционирования, и электрические контрольные точки должны иметь открытые медные поверхности и не быть покрыты паяльной маской, иначе это повлияет на оптическое распознавание или контакт датчика.

6. Совмещение слоя паяльной маски с поверхностью платы должно быть точным. Если слой паяльной маски не совмещен с поверхностью платы, это приведет к:

    Площадки для пайки частично закрыты или положения отверстий смещены.

    Толщина паяльной маски в местах соединений неравномерна.

    Во время пайки существует вероятность образования припойных мостиков или окисления паяных площадок.

Процесс изготовления паяльной маски для печатных плат

Нанесение паяльной маски также является неотъемлемым этапом производства печатных плат. Ниже представлена ​​общая схема пайки печатных плат.

1. Очистка поверхности платы и предварительная обработка медной поверхности

Перед нанесением паяльной маски поверхность печатной платы необходимо тщательно очистить. Необходимо удалить с платы оксидный слой, масляные пятна, отпечатки пальцев и пыль. Иногда для улучшения адгезии паяльной маски к медной поверхности также применяется мягкое травление.

Если очистка не выполнена должным образом, последующий процесс нанесения паяльной маски может привести к отслоению, образованию пузырьков или отслоению.

2. Паяльная маска покрытие чернилами

После очистки печатную плату необходимо покрыть паяльная маска Чернила. Это можно сделать методом трафаретной печати, распыления или наливного покрытия. На медных линиях толщина анти-пайка слой обычно контролируется на уровне 10–30 μm.

3. Предварительная выпечка

После нанесения покрытия печатная плата помещается в сушильную печь для низкотемпературного предварительного отверждения. Этот этап позволяет слегка отвердеть на поверхности паяльной маски, что облегчает последующее выравнивание экспонирования и предотвращает её липкость и растекание.

4. Ультрафиолетовое облучение

Этот этап определяет, обнажилась ли медь в области контактных площадок. Это критически важный этап формирования паяльной маски. Сначала на печатную плату наносится плёнка и выравнивается с контактными площадками. Затем паяльная маска в областях, не затронутых контактными площадками, отверждается ультрафиолетовым излучением. После этого необнажённые области в местах расположения контактных площадок остаются в состоянии, пригодном для проявления.

5. Развивающийся

После экспонирования печатная плата поступает в проявочную ванну. Неэкспонированная паяльная маска удаляется, и контактные площадки экспонируются. Экспонированные и отверждённые участки остаются на поверхности платы.

6. Полное отверждение

После завершения процесса проявки слой паяльной маски должен быть полностью отверждён. Обычно он запекается при температуре 140°C.–160°C. Чернила для УФ-паяльных масок отверждаются под воздействием ультрафиолетового излучения. Этот процесс обеспечивает слою паяльной маски окончательную твёрдость, химическую стойкость и изоляционные свойства.

7. Инспекция

Наконец, проверяется весь слой паяльной маски печатной платы. Нам нужно счерт:

    Смещена ли паяльная маска или она давит на контактные площадки?

    Это подкладка? расширение полностью готовы и нет ли остатков чернил на подушечках?

    Равномерна ли толщина паяльной маски?

    Нет никаких пузырьков, нет утечки масла и нет никаких загрязнений.

Заключение

Слой паяльной маски на печатной плате — важный защитный слой. Он бывает разных цветов, например, зелёного, чёрного, белого, жёлтого и синего. Несмотря на то, что это тонкий слой, он оказывает значительное влияние на пайка Качество, электроизоляция, стойкость к окислению и долговременная надежность печатной платы. Крайне важно получить необходимые знания о слое паяльной маски на печатной плате.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCBasic  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.