Расширение паяльной маски представляет собой фундаментальный параметр проектирования печатной платы, который напрямую влияет на качество и надежность производства. Расширение паяльной маски относится к пространству между медной площадкой или краем дорожки и соответствующим краем отверстия паяльной маски. Это преднамеренное расширение отверстия паяльной маски вокруг площадок печатной платы обеспечивает полное обнажение площадки при пайке и компенсирует возможные производственные несоосности.
При изготовлении печатных плат редко происходит идеальное выравнивание между слоями. Следовательно, отверстия паяльной маски могут сжиматься или слегка смещаться относительно своих предполагаемых положений. Без адекватного расширения эти смещения могут фактически привести к частичному или полному перекрытию паяльной маски на контактных площадках, что приведет к неисправным соединениям и нестабильным паяным соединениям. Настройка расширения может быть определена универсально с помощью правил проектирования или скорректирована индивидуально для конкретных контактных площадок или переходных отверстий по мере необходимости. В конструкциях с высокой плотностью точная настройка особенно важна для того, чтобы сбалансировать экспозицию контактных площадок с достаточной паяльной маской между элементами.
Что такое расширение паяльной маски?
В производстве печатных плат расширение паяльной маски определяет зазор между краем медной площадки и окружающим ее отверстием маски. Оно влияет на качество пайки, адгезию компонентов и надежность схемы.
Как определяется и измеряется расширение паяльной маски?
Расширение паяльной маски конкретно определяется как радиальное расстояние, на которое отверстие паяльной маски выступает наружу (или сжимается внутрь) медной площадки или переходного отверстия, к которым оно относится. Это измерение, таким образом, является положительным или отрицательным:
● Положительное расширение: Создает отверстие в маске большего размера, чем медная прокладка, что является стандартным для большинства применений.
● Отрицательное расширение: В результате отверстие в маске становится меньше медной прокладки, используемой для частичного натяжения.
При измерении расширения паяльной маски проектировщики должны сначала установить точку отсчета. Расширение можно рассчитать либо:
1. площадка/проходной периметр земли (медный край): это ссылка по умолчанию в большинстве программ для проектирования.
2. край отверстия: Если включено, расчеты используют периметр контактной площадки/переходного отверстия
Например, расширение на 5 мил на круглой площадке 60 мил приводит к отверстию маски 70 мил (60 мил + 2 × 5 мил). Если та же площадка имеет отверстие 30 мил и расширение отсчитывается от края отверстия, расширение на 20 мил также приводит к отверстию 70 мил.
Точность измерения становится особенно важной для проектов с высокой плотностью. В современном программном обеспечении для проектирования печатных плат значения расширения обычно указываются отдельно для верхних и нижних слоев с помощью:
● Расширение сверху: Значение, применяемое к начальной форме контактной площадки/переходного отверстия для получения окончательной формы на верхнем слое паяльной маски.
● Расширение снизу: Эквивалентный параметр для нижнего слоя
Большинство производителей рекомендуют расширение паяльной маски от 2 до 5 мил, при этом 3 мила обычно позволяют допустить 2 мила несовмещения. Это помогает предотвратить образование перемычек припоя и обеспечивает надежное экспонирование контактной площадки.
Почему важно расширение паяльной маски?
Правильное расширение паяльной маски играет решающую роль в надежности печатной платы, функциональности и успешном производстве. Этот преднамеренный параметр проектирования влияет на все: от соединений компонентов до долгосрочной производительности устройства. Давайте рассмотрим, почему эта, казалось бы, незначительная деталь требует пристального внимания.
Обеспечивает правильное воздействие на прокладку
Основная цель расширения паяльной маски — обеспечить достаточное обнажение контактных площадок для правильной пайки. Без расширения производственные допуски приведут к тому, что маска будет перекрывать контактные площадки, тем самым уменьшая площадь, доступную для пайки, и ухудшая целостность контакта. Правильное расширение облегчает соединение припоя со всех сторон контактной площадки, что особенно важно для корпусов с малым шагом, таких как QFN и LGA, тем самым обеспечивая правильное размещение и хорошие электрические контакты.
Предотвращает сбои в электроснабжении
Эффективное расширение паяльной маски повышает надежность схемы, предотвращая образование перемычек припоя и коротких замыканий во время сборки. Оно также предотвращает окисление медных дорожек, сохраняя их электрические характеристики и обеспечивая долгосрочную работу.
Примечательно, что правильное расширение маски также:
● Улучшает возможности визуального осмотра для контроля качества
● Увеличивает напряжение пробоя диэлектрического слоя
● Предотвращает рост усов, которые могут вызвать короткое замыкание.
Поддерживает технологичность
С точки зрения производства расширение паяльной маски обеспечивает критически важный допуск для отклонений выравнивания, компенсируя распространенные несовпадения между маской и медными элементами. Правильное расширение предотвращает дефекты и дорогостоящую переделку, в то время как слишком узкие значения могут потребовать подверженной ошибкам ручной регулировки зазора. Типичное расширение на 2–4 мила уравновешивает обнажение контактной площадки с надежностью производства.
Каковы стандартные значения расширения паяльной маски?
Стандартные значения расширения паяльной маски существуют скорее как рекомендации, чем как строгие правила, варьирующиеся в зависимости от производственных возможностей и требований к конструкции. Во всей отрасли производители и проектировщики используют установленные диапазоны, которые обеспечивают баланс между надлежащим воздействием контактной площадки и практичностью производства.
Общие значения по умолчанию
Промышленный стандарт расширения паяльной маски обычно составляет от 2 до 5 мил (0.002–0.005 дюйма). Многие производители по умолчанию используют 4 мила, хотя это может меняться в зависимости от конкретных процессов. Для высокоточных или высокоплотных конструкций могут использоваться меньшие расширения — часто от 0 до 1 мила — с пониманием того, что производители могут корректировать эти значения. Обычно рекомендуемый минимум составляет 3 мила на сторону, что компенсирует около 2 милов несовмещения, помогая предотвратить покрытие паяльной маской поверхностей контактных площадок. Большинство инструментов проектирования печатных плат отражают эти стандарты, при этом значения по умолчанию на основе правил часто устанавливаются на 4 мила.
Рекомендации производителя
Производители печатных плат обычно предоставляют собственные рекомендации, основанные на их производственных процессах и возможностях оборудования. Эти рекомендации учитывают такие факторы, как:
● Точность производственного процесса (шелкография, жидкостное фотопечать или прямое лазерное изображение)
● Требования к шагу выводов компонентов
● Минимальные возможности паяльной маски
Высококачественные производители могут достичь расширения 2.5 мил с 3 мил паутинами, в то время как другим могут потребоваться большие значения. Компоненты с мелким шагом (0.5 мм или меньше) могут использовать расширение 2 мил, хотя это может увеличить стоимость. Потребности в расширении также зависят от типа платы — высокочастотные или высокомощные платы часто требуют больших зазоров, в то время как плотные компоновки требуют более жесткого контроля. Проектировщики обычно допускают диапазон регулировки ±3 мил в чертежах изготовления.
Что такое минимальное расширение и щель паяльной маски?
Соотношение между минимальным расширением паяльной маски и толщиной паяльной ленты представляет собой критически важный баланс при проектировании печатной платы, который напрямую влияет на надежность и функциональность производства.
Минимальное расширение паяльной маски
Минимальное расширение паяльной маски — это наименьший допустимый зазор между медной площадкой и ее отверстием паяльной маски. Это критически важно в конструкциях с высокой плотностью, где пространство ограничено. Для компонентов с малым шагом, таких как BGA с шагом 0.4 мм и шариками ~250 мкм, площадки обычно имеют размер 80% от диаметра шарика. Типичная отправная точка — 3 мила на сторону, что компенсирует приблизительно 2 мила потенциального несовмещения. Однако в плотных макетах это может потребоваться уменьшить, чтобы избежать нарушения требований к полосе паяльной маски.
Минимальная полоска паяльной маски
Минимальная ширина маски припоя — это наименьшая допустимая ширина маски между соседними отверстиями. Если она слишком узкая, это может вызвать проблемы с производством. Большинство стандартов устанавливают этот минимум в диапазоне 3–4 мил (75–100 микрон).
Когда полоски паяльной маски становятся слишком тонкими, может возникнуть несколько проблем:
● Тонкая часть маски может отслоиться во время производства.
● Припой может растекаться по тонкой полоске, создавая мостики поверх паяльной маски.
● Припой может растекаться по меди между отверстиями, нарушая электрические соединения.
Эти опасения объясняют, почему проверки правил проектирования печатных плат требуют минимальных отверстий паяльной маски. Хотя некоторые производители допускают 2.5 мила лент, 4 мила — более безопасный стандарт. Проектировщики должны сбалансировать адекватное расширение маски с достаточной шириной ленты, особенно в схемах с мелким шагом и высокой плотностью.
Как расширение паяльной маски влияет на конструкцию переходного отверстия?
Проектирование отверстий представляет собой критически важный момент при применении расширения паяльной маски в производстве печатных плат. В отличие от контактных площадок компонентов, отверстия представляют уникальные проблемы, требующие тщательного внимания к параметрам маски. Отверстия в конструкциях печатных плат можно обрабатывать несколькими способами относительно паяльной маски:
Важно правильно обрабатывать переходные отверстия в конструкции паяльной маски, чтобы избежать затекания припоя, которое может ослабить соединения. Переходные отверстия с тентом требуют надлежащего расширения для контроля потока припоя, в то время как переходные отверстия с тентом требуют отрицательного расширения для полного покрытия. Для частично закрытых переходных отверстий расширение должно быть близко к отверстию для переходного отверстия; для полностью закрытых оно должно быть отрицательным и по крайней мере равным радиусу переходного отверстия или контактной площадки.
Когда переходные отверстия находятся близко к площадкам SMD, проектировщики должны обеспечить достаточную ширину дамбы и тщательно контролировать расширение маски, чтобы избежать миграции припоя. Оставляя один конец переходного отверстия открытым, можно предотвратить попадание летучих веществ во время оплавления. Обычно для небольших переходных отверстий достаточно тента с обеих сторон, но для более крупных лучше использовать частичное обнажение.
Закрытые переходные отверстия могут ограничивать доступ для тестирования, поэтому обычно заземляющие переходные отверстия маскируют, а силовые или сигнальные переходные отверстия оставляют открытыми для проведения измерений.
Как применять и контролировать расширение паяльной маски при проектировании печатных плат?
Правильное использование расширения паяльной маски в проектах печатных плат требует технических знаний и осторожного обращения с использованием программного обеспечения для проектирования. Современное программное обеспечение для проектирования печатных плат предоставляет ряд возможностей для надлежащего обращения с этим ценным параметром.
Запуск процесса расширения паяльной маски осуществляется путем перехода в раздел правил проектирования вашей программы печатной платы. Для Altium Designer он находится в разделе "Проектирование > Правила" в редакторе правил и ограничений печатной платы, где определяются глобальные и специфичные для компонентов правила расширения. Программа позволяет отдельно устанавливать верхний и нижний слои в некоторых полях с заголовками "Расширение сверху" и "Расширение снизу".
Одним из основных выборов является выбор точки отсчета для вашего расширения. При определении правил вам необходимо решить, хотите ли вы измерять расширение от:
● Периметр площадки/переходного отверстия (медный край)
● Край отверстия (при включении с помощью опции «Паяльная маска с края отверстия»)
Например, расширение 5 мил, примененное к круглой площадке диаметром 60 мил, создает отверстие 70 мил при измерении от края площадки. То же самое отверстие будет иметь расширение 20 мил при измерении от края отверстия диаметром 30 мил.
Для частичного или полного закрытия переходных отверстий:
● Для частичного накрытия тентом (только на участке земли): Установите отрицательное расширение, чтобы закрыть маску до отверстия (привязка к периметру участка), или 0 (привязка к краю отверстия).
● Для полной палатки: Используйте отрицательное расширение, равное или больше радиуса контактной площадки/отверстия.
Отдельные компоненты можно настраивать шаг за шагом с помощью панели «Свойства», переопределяя правила проектирования или используя функцию «тент», что позволяет оптимизировать общие области и области с высокой плотностью.
Наряду с правилами проектирования проверка расширения маски с помощью инструментов визуализации помогает обнаружить проблемы до начала производства. Рекомендуется поговорить с производителем печатной платы, поскольку он может предоставить подробную информацию о своих возможностях и процедурах. Известно, что проектировщики добавляют комментарии к чертежам изготовления, чтобы указать отверстия для паяльного резиста в пределах стандартного допуска ±3 мил.
Заключение
Расширением паяльной маски обычно пренебрегают, но оно играет важную роль в технологичности, работоспособности и надежности печатных плат. Обычный диапазон 2–5 мил — это компромисс между оптимальными значениями и достижимыми производственными пределами, особенно в высокоплотных макетах. Проектировщикам необходимо учитывать оптимальные значения и достижимые производственные пределы.
Новые инструменты печатных плат обеспечивают детальный контроль параметров расширения, глобальных ограничений и локальных корректировок.. Такие параметры, как сквозная тентинг, показывают, как настройки влияют на производительность и сборку. Обычно значение составляет 3–4 мил, но наилучшее значение определяется на основе конкретных требований к производству и проектированию, что подразумевает тесное взаимодействие между проектировщиком и производителем.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый - 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.
