Solder mask dan PCB tembaga merupakan proses manufaktur yang umum. Solder mask adalah teknik yang digunakan untuk mencegah jalur tembaga teroksidasi. Proses ini melibatkan pengaplikasian timah solder, penambahan lapisan bahan fotoresist, dan kemudian pemaparan papan PCB terhadap sinar ultraviolet. Hal ini menyebabkan area yang perlu ditutupi solder mask tidak bereaksi terhadap sinar UV.
Area-area ini tidak akan menggelap saat terpapar sinar UV dan tetap jernih, sehingga hanya bagian yang tertutup solder mask yang terlihat. Meskipun proses ini sering digunakan, ada beberapa kesalahan umum yang sering terjadi saat menyolder PCB ini. Anda dapat menggunakan beberapa trik sederhana untuk mencegah masalah ini terulang kembali. Teruslah membaca untuk mengetahui lebih lanjut!
Apa itu Solder Mask?
Masker solder adalah bahan fotoresist yang diaplikasikan pada PCB yang telah dilapisi tembaga untuk melindungi jalur tembaga selama proses penyolderan. Jalur tembaga terpapar panas saat disolder; jika tidak dilindungi oleh masker solder, jalur tersebut akan teroksidasi dan terkorosi. Masker solder mencegah hal ini terjadi pada jalur tembaga.
Masker solder terdiri dari dua lapisan: lapisan luar, yang diaplikasikan pada jalur tembaga dan tetap menempel pada papan setelah proses penyolderan selesai, serta lapisan dalam, yang diaplikasikan pada bagian luar papan dan dihilangkan setelah proses penyolderan selesai. Lapisan dalam merupakan fotoresist, artinya bahan ini sensitif terhadap sinar UV dan oleh karena itu memiliki sifat unik saat diaplikasikan pada permukaan fotoresist.
Setelah masker terpapar sinar UV, sifatnya berubah dari larut menjadi tidak larut, artinya tidak akan tercuci oleh bahan kimia cair seperti klorida besi. Lapisan luar merupakan fotoresist padat yang larut dalam air. Hal ini memudahkan pembersihan dari papan setelah proses penyolderan selesai.
Warna Lapisan Pelindung Solder
Warna solder mask yang paling populer adalah hijau. Tentu saja, kami juga dapat memilih warna lain untuk proyek Anda, seperti kuning, hitam, biru, merah, putih, dan sebagainya.
Bagaimana Cara Memilih Warna Solder Mask?
Saat memilih warna solder mask untuk PCB Anda, ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan.
Pertama-tama, Anda harus menentukan apakah papan tersebut akan digunakan di dalam atau di luar ruangan. Jika papan akan digunakan di luar ruangan, maka warna gelap seperti hitam mungkin merupakan pilihan terbaik, karena lebih tahan terhadap radiasi UV. Sebaliknya, jika papan akan digunakan di dalam ruangan, disarankan untuk memilih warna yang lebih terang seperti hijau atau biru, karena tanda-tanda pada papan akan lebih mudah terlihat dan tidak akan terlalu mudah menarik debu serta kotoran.
Faktor lain yang perlu dipertimbangkan adalah jenis komponen yang digunakan pada papan sirkuit. Warna-warna gelap seperti hitam atau merah cenderung menyerap panas lebih banyak daripada warna-warna terang, sehingga sebaiknya dihindari saat menggunakan komponen yang sensitif terhadap panas. Selain itu, warna hitam atau merah dapat menyebabkan komponen tertentu menjadi terlalu panas dan menimbulkan kerusakan.
Biaya solder mask juga perlu diperhitungkan. Secara umum, warna yang lebih gelap harganya lebih mahal daripada yang lebih terang, sehingga penting untuk mempertimbangkan biaya tambahan tersebut dengan manfaat yang diperoleh dari penggunaan warna tertentu.
Terakhir, aspek estetika juga perlu dipertimbangkan saat memilih warna solder mask. Misalnya, warna hijau dapat dipilih jika papan tersebut dirancang agar terlihat menarik secara visual, sedangkan warna hitam dapat dipilih jika papan tersebut dimaksudkan untuk tampil lebih industrial. Pada akhirnya, pemilihan warna solder mask harus didasarkan pada kombinasi berbagai faktor untuk memastikan bahwa papan tersebut memenuhi semua persyaratannya.
Jenis-jenis Lapisan Pelindung Solder
Terdapat banyak bahan untuk solder mask, yang masing-masing memiliki sifat dan keunggulan tersendiri. Jenis bahan solder mask yang paling umum antara lain epoksi cair, bahan foto-sensitif cair (LPI), bahan foto-sensitif film kering (DFPI), dan polimer kristal cair (LCP).
Epoxy cair:
Masker solder umumnya terbuat dari resin epoksi cair yang peka cahaya, yang diaplikasikan pada PCB. Setelah resin mengering, sinar UV digunakan untuk mengeraskan bahan tersebut. Proses ini dikenal sebagai “pengeringan” dan dilakukan untuk memastikan bahwa masker solder memiliki daya rekat yang baik pada papan serta mampu bertahan dalam kondisi lingkungan.
Liquid Photoimageable (LPI):
Masker solder LPI juga banyak diminati karena relatif mudah diaplikasikan dan memiliki daya rekat yang sangat baik terhadap substrat PCB. Masker ini juga sangat tahan terhadap suhu tinggi, sehingga cocok digunakan bersama timah solder bebas timbal. Selain itu, masker solder LPI memungkinkan penentuan bentuk lubang masker solder secara presisi, sehingga memungkinkan kontrol yang lebih baik atas proses penyolderan dan peningkatan hasil produksi.
Dry Film Photo Imageable (DFPI):
Jenis solder mask ini menggunakan fotopolimer film kering untuk membentuk lapisan pelindung pada papan sirkuit. Bahan ini biasanya diaplikasikan melalui proses laminasi atau hot air leveler, dan memberikan daya rekat yang sangat baik serta perlindungan terhadap kontaminan lingkungan dan oksidasi. Selain itu, bahan ini lebih mudah dilepas dibandingkan LPI, sehingga sangat cocok untuk perbaikan dan pengerjaan ulang.
Polimer Kristal Cair (LCP):
Ini adalah jenis bahan solder mask yang relatif baru dan semakin populer berkat stabilitas termalnya yang lebih tinggi serta kemampuannya untuk memberikan lapisan yang merata dan konsisten di seluruh permukaan papan. Bahan ini diaplikasikan dengan cara disemprotkan dalam bentuk cairan dan memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap bahan kimia serta suhu ekstrem, sehingga sangat cocok untuk aplikasi di luar ruangan.
Bagaimana Cara Menerapkan Solder Mask?
Lapisan pelindung solder biasanya diaplikasikan melalui proses yang disebut sablon. Berikut ini cara mengaplikasikan lapisan pelindung solder pada PCB:
- PCB terlebih dahulu dibersihkan dan disiapkan untuk proses aplikasi masker solder.
- Sebuah stensil dibuat dengan lubang-lubang di area yang diinginkan untuk lapisan pelindung solder.
- Stencil ditempatkan di atas PCB, dan tinta atau pasta masker solder diaplikasikan ke stencil.
- Kemudian, squeegee digeser melintasi permukaan stensil, memaksa bahan masker solder melewati lubang-lubang tersebut dan menempel pada PCB.
- PCB kemudian dilewatkan melalui sumber cahaya UV untuk mengeraskan bahan solder mask, sehingga menjadi keras dan tahan lama.
- Terakhir, PCB dicuci untuk menghilangkan sisa bahan solder mask yang tidak mengeras.
Hasil akhirnya adalah PCB yang memiliki lapisan pelindung solder mask yang mencegah solder mengalir ke area yang tidak diinginkan, sehingga mengurangi risiko korsleting dan masalah lainnya. Proses ini diulangi untuk beberapa lapisan jika PCB tersebut merupakan papan berlapis-lapis.
Aturan Desain Lapisan Pelindung Solder
Berdasarkan pengalaman praktis terbaik kami di masa lalu, saat merancang solder mask, Anda perlu memperhatikan hal-hal berikut:
Rute dengan Tenda:
"Tenting via" mengacu pada penutupan hanya cincin annular via dengan solder mask, sementara lubang via itu sendiri tetap terbuka. Ini merupakan metode yang hemat biaya untuk melindungi PCB dan lebih disukai daripada teknik yang lebih mahal seperti pengisian via atau penutupan dengan masker. Salah satu metode tenting via yang paling ekonomis adalah penggunaan solder mask LPI (Liquid Photoimageable), namun untuk perlindungan yang lebih baik, pengisian dengan resin juga dapat digunakan dengan biaya yang lebih tinggi.
Jarak Bebas Masker Solder:
Jarak bebas solder mask, yang juga disebut lebar minimum solder mask, adalah jarak minimum antara pad tembaga atau jalur tembaga dengan tepi lubang solder mask.
Secara umum, jarak bebas masker solder sebaiknya berkisar antara 0,075 mm hingga 0,1 mm. Hal ini bertujuan untuk memastikan jarak bebas yang cukup dan mencegah terjadinya korsleting antara fitur tembaga. Namun, persyaratan spesifik dapat bervariasi tergantung pada desain PCB, ukuran dan jarak antar fitur tembaga, serta proses manufaktur yang digunakan. Beberapa desain mungkin memerlukan jarak bebas yang lebih besar untuk mengakomodasi proses perakitan tertentu dan toleransi peralatan manufaktur.
Penting untuk berkonsultasi dengan pabrikan PCB Anda atau merujuk pada pedoman mereka untuk memastikan bahwa jarak bebas masker solder Anda memenuhi persyaratan spesifik untuk desain dan proses manufaktur Anda.
Titik Solder:
Ada dua jenis pad pada PCB – pad yang dibatasi oleh solder mask dan pad yang tidak dibatasi oleh solder mask. Pad yang dibatasi oleh solder mask memiliki lubang pada solder mask yang lebih kecil daripada pad tembaga, yang menentukan ukuran pad yang digunakan pada BGA. Perubahan pada jarak bebas solder mask memengaruhi ukuran pad tembaga. Pad yang tidak ditentukan oleh solder mask memiliki celah antara pad dan masker. Penting untuk memastikan bahwa jarak bebas solder mask selalu lebih besar daripada ukuran pad tembaga guna mencegah masker tumpang tindih dengan pad, yang dapat memengaruhi kualitas penyolderan.
Bukaan Lapisan Pelindung Solder:
Bukaan solder mask mengacu pada sirkuit yang terbuka pada lapisan luar PCB yang memungkinkan timah (solder) diaplikasikan. Penting untuk memastikan bahwa bukaan tersebut akurat guna mencegah paparan tembaga yang tidak perlu pada papan, yang dapat menyebabkan korosi dan kerusakan. Biasanya, bukaan solder mask dibuat dengan rasio 1:1 terhadap pad tembaga, namun dapat disesuaikan sesuai dengan proses manufaktur. Bukaan tersebut harus disesuaikan dengan persyaratan untuk mencegah paparan bidang ground di samping pad, yang dapat menyebabkan korsleting dan masalah lainnya.
Perluasan Lapisan Pelindung Solder:
Ekspansi solder mask adalah spesifikasi dalam perangkat lunak EDA yang menentukan jarak antara fitur permukaan dan solder mask pada papan. Nilai ini dapat berupa positif, negatif, atau nol. Ekspansi solder mask positif mengacu pada jarak antara ujung solder mask dan lingkaran luar pad yang tidak tertutupi oleh solder mask. Ekspansi solder mask nol mengacu pada tidak adanya celah antara solder mask dan pad. Ekspansi solder mask negatif terjadi ketika solder mask tumpang tindih dengan area pad. Penting untuk memilih nilai ekspansi solder mask yang tepat guna memastikan kinerja PCB yang optimal.
Solder Mask vs Masker Pasta
Solder mask dan paste mask sama-sama digunakan dalam proses pembuatan PCB, namun keduanya memiliki fungsi yang berbeda. Solder mask adalah lapisan pelindung yang digunakan untuk menutupi jalur tembaga pada PCB dan mencegah oksidasi atau kerusakan lainnya. Sebaliknya, paste mask digunakan dalam teknologi pemasangan permukaan (surface mount technology) untuk menandai area di mana pasta solder harus diaplikasikan pada PCB. Tabel berikut ini menunjukkan perbandingan antara keduanya:
| 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 |
Solder Mask vs Sablon
Masker lama dan sablon merupakan dua fitur penting pada papan sirkuit cetak. Berikut adalah tabel yang merangkum perbedaan di antara keduanya:
| 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 |
Secara keseluruhan, solder mask dan silkscreen memiliki fungsi yang berbeda pada PCB, namun keduanya sama-sama penting untuk perakitan dan pemeliharaan papan yang tepat. Solder mask berfungsi sebagai lapisan pelindung untuk mencegah timah solder menjembatani jalur tembaga dan menyebabkan korsleting pada sirkuit, sedangkan silkscreen membantu mengidentifikasi komponen dan fitur penting lainnya.
Apa yang bisa saya gunakan sebagai pengganti solder mask?
Solder mask adalah lapisan pelindung yang diaplikasikan pada papan sirkuit cetak untuk mencegah terjadinya jembatan timah antara pad dan jalur sirkuit selama proses penyolderan. Namun, dalam beberapa situasi, solder mask mungkin tidak diperlukan, atau lapisan pelindung alternatif dapat digunakan sebagai gantinya.
Berikut adalah beberapa alternatif untuk solder mask:
Pita Kapton
Ini adalah pita film poliimida yang tahan terhadap suhu tinggi dan umumnya digunakan dalam perakitan elektronik. Pita ini dapat ditempelkan pada area yang tidak boleh terkena timah solder, sehingga berfungsi sebagai lapisan pelindung.
Masker Solder Cair yang Dapat Diolah dengan Sinar (LPSM)
Ini adalah cairan yang dapat diaplikasikan pada PCB untuk membentuk lapisan solder mask. LPSM memberikan daya rekat dan perlindungan yang lebih baik dibandingkan dengan jenis solder mask lainnya.
Sablon
Sablon adalah proses di mana lapisan tinta diaplikasikan pada permukaan PCB untuk menandai komponen, teks, dan gambar. Lapisan ini dapat berfungsi sebagai lapisan pelindung jika diaplikasikan pada area yang tidak boleh disolder.
Pencetakan Stensil Pasta Solder
Menerapkan pasta solder pada pad sebelum menempatkan komponen di PCB dapat berfungsi sebagai penutup sementara. Pasta solder tersebut akan mencegah timah solder masuk ke area yang tidak seharusnya.
Permukaan PCB
Terdapat beberapa jenis lapisan permukaan, seperti lapisan nikel tanpa arus listrik dengan emas imersi (ENIG), lapisan perak imersi, dan pelapis pelindung solder organik (OSP), yang membentuk lapisan pelindung pada PCB. Lapisan-lapisan ini melindungi jalur tembaga dan pad dari korosi dan oksidasi.
Kata Penutup
Masker solder dan PCB tembaga merupakan proses manufaktur yang umum. Masker solder adalah teknik yang digunakan untuk mencegah jalur tembaga teroksidasi. Proses ini melibatkan pengaplikasian timah solder, pengaplikasian lapisan bahan tahan cahaya, dan kemudian memaparkan papan ke sinar UV. Penting untuk berhati-hati saat menyolder PCB agar terhindar dari kesalahan umum ini. Menggunakan flux dan timah solder yang tepat, menjaga papan tetap bersih dan bebas dari udara, serta memeriksa ujung solder adalah hal-hal yang penting. Jika Anda mengikuti tips ini, Anda seharusnya dapat menyolder papan dengan benar dan menghindari kesalahan-kesalahan tersebut.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Tidak, lapisan solder mask tidak bersifat konduktif. Sebenarnya, lapisan ini dirancang sebagai lapisan isolasi yang berfungsi melindungi jalur tembaga pada papan sirkuit cetak (PCB) dari kontak yang tidak disengaja dengan bahan konduktif lainnya.
Ya, solder mask merupakan komponen penting dalam proses pembuatan PCB (Printed Circuit Board). Solder mask adalah lapisan tipis polimer yang diaplikasikan pada permukaan PCB, menutupi seluruh jalur tembaga, dan hanya membiarkan area pad terbuka di mana komponen dipasang. Tujuan utama solder mask adalah untuk mencegah timah solder mengalir ke area yang tidak diinginkan selama proses penyolderan komponen.
Pilihan solder mask terbaik untuk proyek Anda akan bergantung pada kebutuhan dan persyaratan spesifik Anda. Penting untuk bekerja sama dengan produsen PCB yang berpengalaman yang dapat membantu Anda memilih solder mask yang tepat untuk proyek Anda dan memastikan bahwa solder mask tersebut diaplikasikan dengan benar.
