Паяльная маска и медные печатные платы являются распространенными производственными процессами. Паяльная маска — это техника, используемая для предотвращения окисления медных дорожек. Процесс включает нанесение припоя, нанесение слоя фоторезистивного материала, а затем воздействие на плату ультрафиолетовым светом. Это приводит к тому, что области, которые необходимо покрыть паяльной маской, не вступают в реакцию с ультрафиолетовым светом.
Эти области не темнеют при воздействии ультрафиолетового света и остаются прозрачными, оставляя видимыми только замаскированные участки. Хотя этот процесс используется часто, при пайке таких печатных плат допускаются некоторые распространенные ошибки. Вы можете использовать несколько простых приемов, чтобы предотвратить повторное возникновение этих проблем. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!
Что такое паяльная маска?
Маска для пайки — это фоторезистный материал, наносимый на предварительно окрашенные медные печатные платы для защиты медных дорожек во время процесса пайки. Медные дорожки подвергаются воздействию высокой температуры при пайке; если они не покрыты маской для пайки, они окисляются и корродируют. Маска для пайки предотвращает это.
Маска для пайки состоит из двух слоев: внешнего слоя, который наносится на медные дорожки и остается на плате после завершения пайки, и внутреннего слоя, который наносится на внешнюю сторону платы и удаляется после завершения пайки. Внутренний слой представляет собой фоторезист, то есть он чувствителен к ультрафиолетовому излучению и поэтому уникален при нанесении на фоторезистную поверхность.
После воздействия ультрафиолетового света маска из растворимой становится нерастворимой, то есть ее нельзя смыть жидкими химическими веществами, такими как хлорид железа. Внешний слой представляет собой плотный водорастворимый фоторезист. Это облегчает очистку платы после завершения пайки.
Цвета паяльной маски
Самый популярный цвет паяльной маски — зеленый. Конечно, мы также можем выбрать другие цвета для вашего проекта, такие как желтый, черный, синий, красный, белый и так далее.
Как выбрать цвет паяльной маски?
При выборе цвета паяльной маски для печатной платы необходимо учитывать несколько факторов.
Прежде всего, необходимо определить, будет ли доска использоваться в помещении или на улице. Если доска будет использоваться на улице, то лучшим выбором будет темный цвет, например черный, поскольку он более устойчив к ультрафиолетовому излучению. С другой стороны, если доска будет использоваться в помещении, то рекомендуется выбрать более светлый цвет, например зеленый или синий, поскольку на нем легче видеть отметки и он не притягивает столько пыли и грязи.
Еще одним фактором, который следует учитывать, является тип компонентов, используемых на плате. Более темные цвета, такие как черный или красный, как правило, поглощают больше тепла, чем более светлые цвета, поэтому их следует избегать при использовании компонентов, чувствительных к нагреванию. Кроме того, черный или красный цвет может привести к перегреву некоторых компонентов и их повреждению.
Следует также учитывать стоимость паяльной маски. Как правило, темные цвета стоят дороже светлых, поэтому важно сопоставить дополнительные затраты с преимуществами использования того или иного цвета.
Наконец, при выборе цвета паяльной маски следует учитывать эстетические соображения. Например, зеленый цвет может быть выбран, если плата должна выглядеть эстетично, а черный — если плата должна выглядеть более промышленно. В конечном итоге, выбор цвета паяльной маски должен основываться на совокупности факторов, чтобы плата соответствовала всем требованиям.
Типы паяльной маски
Существует множество материалов для паяльной маски, каждый из которых имеет свои уникальные свойства и преимущества. Наиболее распространенные типы материалов для паяльной маски включают жидкую эпоксидную смолу, жидкую фоторезину (LPI), сухую фоторезину (DFPI) и жидкокристаллические полимеры (LCP).
Жидкая эпоксидная смола:
Маска для пайки обычно изготавливается из светочувствительной жидкой эпоксидной смолы, которая наносится на печатную плату. После высыхания смолы материал отвердевает под воздействием ультрафиолетового света. Этот процесс называется «отверждением» и проводится для обеспечения хорошей адгезии маски для пайки к плате и ее устойчивости к воздействию окружающей среды.
Жидкая фотообрабатываемая пленка (LPI):
Маска для пайки LPI также популярна, поскольку она относительно проста в нанесении и обеспечивает отличную адгезию к подложке печатной платы. Кроме того, она очень устойчива к высоким температурам, что делает ее пригодной для использования с бессвинцовыми припоями. Кроме того, маска для пайки LPI позволяет точно определять отверстия в маске для пайки, что обеспечивает больший контроль над процессами пайки и повышает выход готовой продукции.
Сухая пленка для фотопечати (DFPI):
В этом типе паяльной маски для формирования защитного слоя на плате используется фотополимерная сухая пленка. Материал этого типа обычно наносится методом ламинирования или с помощью выравнивателя горячим воздухом и обеспечивает отличную адгезию и защиту от загрязнений окружающей среды и окисления. Он также легче удаляется, чем LPI, что делает его идеальным для ремонта и доработки.
Жидкокристаллические полимеры (LCP):
Это относительно новый тип материала для паяльной маски, который становится все более популярным благодаря повышенной термостойкости и способности обеспечивать равномерное и стабильное покрытие всей платы. Он наносится с помощью жидкого спрея и обладает отличной устойчивостью к химическим веществам и экстремальным температурам, что делает его идеальным для наружного применения.
Как наносится паяльная маска?
Паяльная маска обычно наносится с помощью процесса, называемого трафаретной печатью. Вот как паяльная маска наносится на печатную плату:
- Сначала печатная плата очищается и подготавливается к процессу нанесения паяльной маски.
- Создается трафарет или сетка с отверстиями в тех местах, где требуется нанести паяльную маску.
- Трафарет помещается на печатную плату, и на трафарет наносится краска или паста для паяльной маски.
- Затем по поверхности трафарета проходит ракель, проталкивая материал паяльной маски через отверстия на печатную плату.
- Затем печатная плата проходит через источник ультрафиолетового света для отверждения материала паяльной маски, что делает его твердым и прочным.
- Наконец, печатная плата промывается для удаления излишков материала паяльной маски, который не отвердел.
В результате получается печатная плата с защитным слоем паяльной маски, который предотвращает попадание припоя на нежелательные участки, снижая риск короткого замыкания и других проблем. Процесс повторяется для нескольких слоев, если печатная плата является многослойной.
Правила проектирования паяльной маски
Основываясь на нашем лучшем практическом опыте в прошлом, при разработке маски для пайки необходимо обратить внимание на следующие моменты:
Tented Vias:
Тентирование переходного отверстия означает покрытие только кольцевого кольца переходного отверстия паяльной маской, оставляя само отверстие незащищенным. Это экономичный метод защиты печатной платы, который предпочтительнее более дорогих методов, таких как заполнение переходного отверстия или заглушка маски. Одним из наиболее экономичных методов тентирования переходных отверстий является тентирование жидкой фоточувствительной (LPI) паяльной маской, но для лучшей защиты можно также использовать заполнение смолой, которое обходится дороже.
Зазор паяльной маски:
Зазор паяльной маски, также называемый минимальным зазором паяльной маски, представляет собой минимальное расстояние между медными контактными площадками или дорожками и краем отверстия паяльной маски.
Как правило, зазор паяльной маски должен составлять от 0,075 мм до 0,1 мм. Это позволяет обеспечить достаточный зазор и предотвратить короткое замыкание между медными элементами. Однако конкретные требования могут варьироваться в зависимости от конструкции печатной платы, размера и расстояния между медными элементами, а также используемого производственного процесса. Некоторые конструкции могут требовать большего зазора для учета специфики процесса сборки и допусков производственного оборудования.
Важно проконсультироваться с производителем печатных плат или обратиться к его рекомендациям, чтобы убедиться, что зазор паяльной маски соответствует конкретным требованиям вашей конструкции и производственного процесса.
Паяльные площадки:
На печатной плате есть два типа контактных площадок: контактные площадки, определенные паяльной маской, и контактные площадки, не определенные паяльной маской. Контактные площадки, определенные паяльной маской, имеют отверстия в маске, размер которых меньше размера медных контактных площадок, что определяет размер контактных площадок, используемых в BGA. Изменения в зазоре маски влияют на размер медной контактной площадки. Контактные площадки, не определенные паяльной маской, имеют зазор между контактной площадкой и маской. Важно обеспечить, чтобы зазор паяльной маски всегда был больше, чем паяльные контактные площадки, чтобы маска не перекрывала контактные площадки, что может повлиять на качество пайки.
Открытие паяльной маски:
Отверстие в паяльной маске — это открытая часть схемы на внешних слоях печатной платы, на которую наносится олово (припой). Важно обеспечить точность отверстия, чтобы предотвратить ненужное обнажение меди на плате, которое может привести к коррозии и повреждениям. Обычно отверстия в паяльной маске выполняются в соотношении 1:1 с медными контактными площадками, но их можно корректировать в зависимости от производственного процесса. Отверстие должно быть адаптировано к требованиям, чтобы предотвратить обнажение заземляющей плоскости рядом с контактной площадкой, что может привести к короткому замыканию и другим проблемам.
Расширение паяльной маски:
Расширение паяльной маски — это спецификация в программном обеспечении EDA, которая определяет расстояние между элементами поверхности и паяльной маской на плате. Это значение может быть положительным, отрицательным или нулевым. Положительное расширение паяльной маски относится к расстоянию между концом паяльной маски и внешней окружностью контактной площадки, которая не покрыта маской. Нулевое расширение паяльной маски означает отсутствие зазора между паяльной маской и контактной площадкой. Отрицательное расширение паяльной маски происходит, когда маска перекрывает область контактной площадки. Важно выбрать правильное значение расширения паяльной маски, чтобы обеспечить оптимальную производительность печатной платы.
Маска для пайки против маски для пасты
Паяльная маска и пастовая маска используются в производстве печатных плат, но выполняют разные функции. Паяльная маска — это защитный слой, который используется для покрытия медных дорожек на печатной плате и предотвращения окисления или других повреждений. Пастовая маска, напротив, используется в технологии поверхностного монтажа, чтобы показать, где на печатной плате следует наносить паяльную пасту. В следующей таблице приведены все их сравнения:
| 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 |
Маска для пайки против шелкографии
Старая маска и шелкография являются важными элементами печатной платы. Ниже приведена таблица, в которой обобщены различия между ними:
| 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 |
В целом, паяльная маска и шелкография служат разным целям на печатной плате, но обе важны для правильной сборки и обслуживания платы. Паяльная маска обеспечивает защитный слой, предотвращающий образование перемычек между медными дорожками и короткое замыкание цепи, а шелкография помогает идентифицировать компоненты и другие важные элементы.
Что можно использовать вместо паяльной маски?
Маска для пайки — это защитный слой, наносимый на печатные платы для предотвращения образования паяных мостиков между контактными площадками и дорожками во время процесса пайки. Однако в некоторых ситуациях маска для пайки может не потребоваться, или вместо нее можно использовать альтернативные защитные слои.
Вот несколько альтернатив паяльной маске:
лента Kapton
Это полиимидная пленка, которая выдерживает высокие температуры и широко используется в электронной сборке. Ее можно наносить на участки, на которые не должен попадать припой, в качестве защитного барьера.
Жидкая фоточувствительная маска для пайки (LPSM)
Это жидкость, которую можно наносить на печатную плату для создания слоя паяльной маски. LPSM обеспечивает лучшую адгезию и защиту по сравнению с другими типами масок.
Шелкография
Шелкография — это процесс нанесения слоя краски на поверхность печатной платы для маркировки компонентов, текста и графики. Она может использоваться в качестве защитного слоя при нанесении на участки, где не должно происходить пайка.
Трафаретная печать паяльной пастой
Нанесение паяльной пасты на контактные площадки перед размещением компонентов на печатной плате может служить временной маской. Паяльная паста предотвратит попадание припоя в те области, где он не должен быть.
Поверхностная обработка печатных плат
Существует несколько видов поверхностной обработки, таких как безтоковая никелевая гальваническая позолота (ENIG), гальваническое серебрение и органические средства для сохранения паяемости (OSP), которые создают защитный слой на печатной плате. Эти виды обработки защищают медные дорожки и контактные площадки от коррозии и окисления.
Заключительные замечания
Паяльные маски и медные печатные платы являются распространенными производственными процессами. Паяльная маска — это техника, используемая для предотвращения окисления медных дорожек. Процесс включает нанесение припоя, нанесение слоя фотостойкого материала, а затем воздействие на плату ультрафиолетовым светом. При пайке печатных плат важно быть осторожным, чтобы избежать этих распространенных ошибок. Важно использовать правильный флюс и припой, поддерживать чистоту платы и отсутствие воздуха, а также проверять наконечник. Если вы будете следовать этим советам, вы сможете правильно паять плату и избежать любых из этих ошибок.
Часто задаваемые вопросы
Нет, паяльная маска не является проводящей. На самом деле, она представляет собой изолирующий слой, который защищает медные дорожки на печатной плате (PCB) от случайного контакта с другими проводящими материалами.
Да, паяльная маска является необходимым компонентом в производстве печатных плат (PCB). Паяльная маска представляет собой тонкий слой полимера, который наносится на поверхность печатной платы, покрывая все медные дорожки и оставляя открытыми только площадки, на которых устанавливаются компоненты. Основная цель паяльной маски — предотвратить попадание припоя на непредназначенные участки во время процесса пайки компонентов.
Выбор оптимальной паяльной маски для вашего проекта зависит от ваших конкретных потребностей и требований. Важно сотрудничать с опытным производителем печатных плат, который поможет вам выбрать подходящую паяльную маску для вашего проекта и обеспечит ее правильное нанесение.
