La máscara de soldadura y los PCB de cobre son procesos de fabricación habituales. Una máscara de soldadura es una técnica que se utiliza para evitar que las pistas de cobre se oxiden. El proceso consiste en aplicar soldadura, aplicar una capa de material fotorresistente y, a continuación, exponer la placa a la luz ultravioleta. Esto hace que las áreas que deben cubrirse con máscaras de soldadura no reaccionen con la luz UV.
Estas áreas no se oscurecerán cuando se expongan a la luz UV y permanecerán claras, dejando visibles solo las secciones enmascaradas. Aunque este proceso se utiliza con frecuencia, hay algunos errores comunes que se cometen al soldar estas PCB. Puede utilizar algunos trucos sencillos para evitar que estos problemas vuelvan a ocurrir. ¡Siga leyendo para obtener más información!
¿Qué es la máscara de soldadura?
Una máscara de soldadura es un material fotorresistente que se aplica a las placas de circuito impreso prepintadas con cobre para proteger las pistas de cobre durante el proceso de soldadura. Las pistas de cobre se exponen al calor durante la soldadura; si no están cubiertas por una máscara de soldadura, se oxidan y corroen. La máscara de soldadura evita que esto suceda con las pistas de cobre.
Una máscara de soldadura consta de dos capas: una capa exterior, que se aplica a las pistas de cobre y permanece en la placa una vez finalizada la soldadura, y una capa interior, que se aplica al exterior de la placa y se retira una vez finalizada la soldadura. La capa interior es fotorresistente, lo que significa que es sensible a la luz ultravioleta y, por lo tanto, única cuando se aplica a la superficie fotorresistente.
Una vez que la máscara se expone a la luz ultravioleta, pasa de ser soluble a insoluble, lo que significa que no se elimina con productos químicos líquidos como el cloruro férrico. La capa exterior es una fotorresina densa y soluble en agua. Esto facilita la limpieza de la placa una vez finalizada la soldadura.
Colores de la máscara de soldadura
El color más popular de la máscara de soldadura es el verde. Por supuesto, también podemos elegir otros colores para su proyecto, como amarillo, negro, azul, rojo, blanco, etc.
¿Cómo seleccionar el color de la máscara de soldadura?
A la hora de seleccionar el color de la máscara de soldadura para su PCB, hay varios factores que debe tener en cuenta.
En primer lugar, debes determinar si la pizarra se utilizará en interiores o exteriores. Si la pizarra se utilizará en exteriores, entonces un color oscuro como el negro puede ser la mejor opción, ya que es más resistente a la radiación UV. Por otro lado, si la pizarra se utilizará en interiores, entonces se recomienda un color más claro como el verde o el azul, ya que es más fácil ver las marcas en la pizarra y no atraerá tanto polvo y suciedad.
Otro factor a tener en cuenta es el tipo de componentes que se utilizan en la placa. Los colores más oscuros, como el negro o el rojo, tienden a absorber más calor que los colores más claros, por lo que deben evitarse cuando se utilizan componentes sensibles al calor. Además, el negro o el rojo pueden hacer que algunos componentes se calienten demasiado y se dañen.
También hay que tener en cuenta el coste de la máscara de soldadura. En general, los colores más oscuros son más caros que los claros, por lo que es importante sopesar el coste adicional frente a las ventajas de utilizar un color concreto.
Por último, se debe tener en cuenta la estética a la hora de seleccionar el color de la máscara de soldadura. Por ejemplo, se puede elegir el verde si se desea que la placa tenga un aspecto estético agradable, mientras que se puede elegir el negro si se desea que la placa tenga un aspecto más industrial. En última instancia, la selección del color de la máscara de soldadura debe basarse en una combinación de factores para garantizar que la placa cumpla todos los requisitos.
Tipos de máscara de soldadura
Existen muchos materiales para máscaras de soldadura, cada uno con sus propias propiedades y ventajas únicas. Los tipos más comunes de materiales para máscaras de soldadura incluyen epoxi líquido, fotoimprimible líquido (LPI), fotoimprimible de película seca (DFPI) y polímeros de cristal líquido (LCP).
Epoxi líquido:
La máscara de soldadura suele estar hecha de una resina epoxi líquida fotosensible que se aplica a la placa de circuito impreso. Una vez seca la resina, se utiliza luz ultravioleta para endurecer el material. Este proceso se conoce como «curado» y se realiza para garantizar que la máscara de soldadura tenga una buena adhesión a la placa y sea capaz de soportar las condiciones ambientales.
Líquido fotoimprimible (LPI):
La máscara de soldadura LPI también es muy popular, ya que es relativamente fácil de aplicar y proporciona una excelente adhesión al sustrato de la placa de circuito impreso. Además, es muy resistente a las altas temperaturas, lo que la hace adecuada para su uso con soldaduras sin plomo. Por otra parte, la máscara de soldadura LPI permite definir con precisión las aberturas de la máscara, lo que facilita un mayor control sobre los procesos de soldadura y aumenta el rendimiento.
Película seca fotoimprimible (DFPI):
Este tipo de máscara de soldadura utiliza un fotopolímero de película seca para formar la capa protectora en la placa. Este tipo de material se aplica normalmente mediante laminación o nivelador de aire caliente, y proporciona una excelente adhesión y protección frente a los contaminantes ambientales y la oxidación. También es más fácil de eliminar que el LPI, lo que lo hace ideal para reparaciones y reelaboraciones.
Polímeros de cristal líquido (LCP):
Se trata de un tipo de material para máscaras de soldadura relativamente nuevo que está ganando popularidad debido a su mayor estabilidad térmica y su capacidad para proporcionar una cobertura uniforme y consistente en toda la placa. Se aplica mediante un spray líquido y ofrece una excelente resistencia a los productos químicos y a las temperaturas extremas, lo que lo hace ideal para aplicaciones en exteriores.
¿Cómo se aplica la máscara de soldadura?
La máscara de soldadura se aplica normalmente mediante un proceso denominado serigrafía. A continuación se describe cómo se aplica una máscara de soldadura a una PCB:
- En primer lugar, se limpia la PCB y se prepara para el proceso de aplicación de la máscara de soldadura.
- Se crea una plantilla, o pantalla, con aberturas en las áreas donde se desea aplicar la máscara de soldadura.
- La plantilla se coloca sobre la PCB y se aplica tinta o pasta de máscara de soldadura a la plantilla.
- A continuación, se pasa una rasqueta por la superficie de la plantilla, lo que hace que el material de la máscara de soldadura pase a través de las aberturas y se deposite sobre la PCB.
- A continuación, la PCB se pasa por una fuente de luz ultravioleta para curar el material de la máscara de soldadura, haciéndolo duro y duradero.
- Por último, la PCB se lava para eliminar cualquier exceso de material de máscara de soldadura que no se haya curado.
El resultado final es una PCB con una capa protectora de máscara de soldadura que evita que la soldadura fluya hacia áreas no deseadas, lo que reduce el riesgo de cortocircuitos y otros problemas. El proceso se repite para múltiples capas si la PCB es una placa multicapa.
Reglas de diseño de máscaras de soldadura
Basándonos en nuestra mejor experiencia práctica en el pasado, al diseñar la máscara de soldadura, es necesario prestar atención a los siguientes puntos:
Tented Vias:
El recubrimiento de una vía consiste en cubrir solo el anillo anular de la vía con máscara de soldadura, dejando el orificio sin recubrir. Se trata de un método rentable para proteger la PCB y es preferible a técnicas más costosas, como el relleno de vías o el taponado con máscara. Uno de los métodos más económicos de recubrimiento de vías es el recubrimiento con máscara de soldadura fotoimprimible líquida (LPI), pero para una mejor protección, también se puede utilizar el relleno con resina, aunque a un coste mayor.
Espacio libre de la máscara de soldadura:
El espacio libre de la máscara de soldadura, también llamado espacio mínimo de la máscara de soldadura, es la distancia mínima entre las almohadillas o trazas de cobre y el borde de la abertura de la máscara de soldadura.
En general, la separación de la máscara de soldadura debe ser de 0,075 mm a 0,1 mm. De este modo, se garantiza una separación suficiente y se evitan cortocircuitos entre los elementos de cobre. Sin embargo, los requisitos específicos pueden variar en función del diseño de la PCB, el tamaño y el espaciado de los elementos de cobre y el proceso de fabricación utilizado. Algunos diseños pueden requerir una separación mayor para adaptarse al proceso de montaje específico y a las tolerancias del equipo de fabricación.
Es importante consultar con el fabricante de la PCB o consultar sus directrices para asegurarse de que la separación de la máscara de soldadura cumple los requisitos específicos de su diseño y proceso de fabricación.
Pads de soldadura:
Hay dos tipos de almohadillas en una PCB: almohadillas definidas por máscara de soldadura y almohadillas no definidas por máscara de soldadura. Las almohadillas definidas por máscara de soldadura tienen aberturas de máscara más pequeñas que las almohadillas de cobre, que determinan el tamaño de la almohadilla utilizada en los BGA. Los cambios en el espacio libre de la máscara afectan al tamaño de la almohadilla de cobre. Las almohadillas no definidas por la máscara de soldadura tienen un espacio entre la almohadilla y la máscara. Es importante asegurarse de que el espacio libre de la máscara de soldadura sea siempre mayor que las almohadillas de soldadura para evitar que la máscara se superponga a las almohadillas, lo que podría afectar a la calidad de la soldadura.
Apertura de la máscara de soldadura:
La abertura de la máscara de soldadura se refiere al circuito expuesto en las capas externas de la PCB que permite aplicar estaño (soldadura). Es importante asegurarse de que la abertura sea precisa para evitar la exposición innecesaria del cobre en la placa, lo que podría provocar corrosión y daños. Por lo general, las aberturas de la máscara de soldadura se hacen en una proporción de 1:1 con las almohadillas de cobre, pero se pueden ajustar según el proceso de fabricación. La abertura debe personalizarse según los requisitos para evitar la exposición del plano de tierra junto a la almohadilla, lo que podría provocar cortocircuitos y otros problemas.
Expansión de la máscara de soldadura:
La expansión de la máscara de soldadura es una especificación del software EDA que determina la distancia entre las características de la superficie y la máscara de soldadura en la placa. Este valor puede ser positivo, negativo o cero. La expansión positiva de la máscara de soldadura se refiere al espacio entre el extremo de la máscara de soldadura y la circunferencia exterior de la almohadilla que no está cubierta por la máscara. La expansión nula de la máscara de soldadura se refiere a la ausencia de cualquier espacio entre la máscara de soldadura y la almohadilla. La expansión negativa de la máscara de soldadura se produce cuando la máscara se superpone a una región de la almohadilla. Es importante elegir el valor correcto de expansión de la máscara de soldadura para garantizar un rendimiento óptimo de la PCB.
Máscara de soldadura frente a máscara de pasta
La máscara de soldadura y la máscara de pasta se utilizan en la fabricación de PCB, pero tienen funciones diferentes. La máscara de soldadura es una capa protectora que se utiliza para cubrir las pistas de cobre de la PCB y evitar la oxidación u otros daños. Por el contrario, la máscara de pasta se utiliza en la tecnología de montaje superficial para indicar dónde se debe aplicar la pasta de soldadura en la PCB. La siguiente tabla muestra todas las comparaciones entre ambas:
| Feature | Solder Mask | Paste Mask |
|---|---|---|
| Usage | protective layer for circuit board | stencil for SMD assembly and soldering process |
| Material | solder mask ink | paste |
| Size | solder mask clearance: less than 0.05mm (2mil) | stencil thickness: 0.1mm (4mil) or 0.075mm (3mil) |
| Opening | no solder mask ink | have paste |
| Colors | multicolor | gray |
Máscara de soldadura frente a serigrafía
La máscara antigua y la serigrafía son dos elementos importantes en una placa de circuito impreso. A continuación se muestra una tabla que resume las diferencias entre ambos:
| Feature | Solder Mask | Silkscreen |
|---|---|---|
| Function | Protective layer to prevent solder bridging and shorting | Identifies components, test points, and other features |
| Material | Epoxy-based ink or photoimageable polymer | Ink or paint |
| Color | Typically green, but can be other colors | Multiple colors available |
| Application | Applied to entire board, with openings for pads | Applied only where needed |
| Appearance | Matte finish | Glossy finish |
| Importance | Essential for board functionality | Optional but useful for assembly and maintenance |
| Location | Covers copper traces, except where pads are exposed | Applied on top of solder mask, where needed |
En general, la máscara de soldadura y la serigrafía tienen diferentes funciones en una placa de circuito impreso, pero ambas son importantes para el montaje y mantenimiento adecuados de la placa. La máscara de soldadura proporciona una capa protectora para evitar que la soldadura forme puentes entre las pistas de cobre y provoque un cortocircuito en el circuito, mientras que la serigrafía ayuda a identificar los componentes y otras características importantes.
¿Qué puedo utilizar en lugar de la máscara de soldadura?
La máscara de soldadura es una capa protectora que se aplica a las placas de circuito impreso para evitar puentes de soldadura entre las almohadillas y las pistas durante el proceso de soldadura. Sin embargo, en algunas situaciones, puede que no sea necesaria una máscara de soldadura, o se pueden utilizar capas protectoras alternativas en su lugar.
A continuación se indican algunas alternativas a la máscara de soldadura:
Cinta Kapton
Es una cinta de poliimida que puede soportar altas temperaturas y se utiliza habitualmente en el montaje electrónico. Se puede aplicar en las zonas donde no debe llegar la soldadura, actuando como barrera protectora.
Máscara de soldadura fotoimprimible líquida (LPSM)
Es un líquido que se puede aplicar a la placa de circuito impreso (PCB) para crear una capa de máscara de soldadura. La LPSM proporciona una mejor adhesión y protección en comparación con otros tipos de máscaras.
Serigrafía
La serigrafía es un proceso en el que se aplica una capa de tinta sobre la superficie de la placa de circuito impreso para marcar componentes, texto y gráficos. Se puede utilizar como capa protectora cuando se aplica en las zonas en las que no debe producirse la soldadura.
Plantillas para pasta de soldadura
Aplicar pasta de soldadura con una plantilla sobre las almohadillas antes de colocar los componentes en la placa de circuito impreso puede servir como máscara temporal. La pasta de soldadura evitará que la soldadura se introduzca en las zonas donde no debe estar.
Acabado superficial de PCB
Existen varios acabados superficiales, como el níquel químico con inmersión en oro (ENIG), la inmersión en plata y los conservantes orgánicos de soldabilidad (OSP), que proporcionan una capa protectora a la PCB. Estos acabados protegen las pistas y almohadillas de cobre contra la corrosión y la oxidación.
Observaciones finales
Las máscaras de soldadura y las placas de circuito impreso de cobre son procesos de fabricación habituales. Una máscara de soldadura es una técnica que se utiliza para evitar que las pistas de cobre se oxiden. El proceso consiste en aplicar soldadura, aplicar una capa de material fotorresistente y, a continuación, exponer la placa a la luz ultravioleta. Es importante tener cuidado al soldar placas de circuito impreso para evitar estos errores comunes. Es importante utilizar el fundente y la soldadura adecuados, mantener la placa limpia y libre de aire, y comprobar la punta. Si sigue estos consejos, podrá soldar una placa correctamente y evitar cualquiera de estos errores.
Preguntas frecuentes
No, la máscara de soldadura no es conductora. De hecho, está diseñada para ser una capa aislante que ayuda a proteger las pistas de cobre de una placa de circuito impreso (PCB) del contacto accidental con otros materiales conductores.
Sí, la máscara de soldadura es un componente necesario en la fabricación de placas de circuito impreso (PCB). La máscara de soldadura es una fina capa de polímero que se aplica a la superficie de la PCB, cubriendo todas las pistas de cobre y dejando solo expuestas las almohadillas donde se montan los componentes. El objetivo principal de la máscara de soldadura es evitar que la soldadura fluya hacia áreas no deseadas durante el proceso de soldadura de los componentes.
La mejor máscara de soldadura para su proyecto dependerá de sus necesidades y requisitos específicos. Es importante trabajar con un fabricante de PCB con experiencia que pueda ayudarle a seleccionar la máscara de soldadura adecuada para su proyecto y garantizar que se aplique correctamente.
