Lehim maskesi ve bakır PCB'ler, yaygın olarak kullanılan üretim süreçleridir. Lehim maskesi, bakır izlerin oksitlenmesini önlemek için kullanılan bir tekniktir. Bu süreç, lehim sürülmesi, üzerine ışığa duyarlı bir malzeme tabakasının uygulanması ve ardından kartın ultraviyole ışığa maruz bırakılmasını içerir. Bu sayede, lehim maskesi ile kaplanması gereken alanlar UV ışığıyla reaksiyona girmez.
Bu alanlar UV ışığına maruz kaldıklarında koyulaşmaz ve şeffaf kalır, böylece sadece maskelenen bölümler görünür hale gelir. Bu işlem sıklıkla kullanılmasına rağmen, bu PCB'leri lehimlerken yapılan bazı yaygın hatalar vardır. Bu sorunların tekrar ortaya çıkmasını önlemek için birkaç basit püf noktası kullanabilirsiniz. Daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin!
Lehim maskesi nedir?
Lehim maskesi, lehimleme işlemi sırasında bakır izlerini korumak amacıyla önceden bakır kaplanmış PCB'lere uygulanan bir fotorezist malzemedir. Bakır izleri lehimleme sırasında ısıya maruz kalır; lehim maskesi ile korunmazlarsa oksitlenir ve aşınırlar. Lehim maskesi, bakır izlerine bunun olmasını engeller.
Lehim maskesi iki katmandan oluşur: bakır izlerine uygulanan ve lehimleme tamamlandığında kart üzerinde kalan bir dış katman ve kartın dışına uygulanan ve lehimleme tamamlandığında kaldırılan bir iç katman. İç katman bir fotorezisttir, yani UV ışığına duyarlıdır ve bu nedenle fotorezist yüzeye uygulandığında benzersizdir.
Maske UV ışığına maruz kaldığında, çözünür halden çözünmez hale gelir; bu da, ferrik klorür gibi sıvı kimyasallarla yıkanmayacağı anlamına gelir. Dış katman, yoğun, suda çözünür bir fotorezisttir. Bu, lehimleme tamamlandıktan sonra kartın kolayca temizlenmesini sağlar.
Lehim Maskesi Renkleri
Lehim maskesinin en popüler rengi yeşildir. Elbette projeniz için sarı, siyah, mavi, kırmızı, beyaz gibi diğer renkleri de seçebiliriz.
Lehim Maskesi Rengi Nasıl Seçilir?
PCB'niz için lehim maskesi rengi seçerken dikkate almanız gereken birkaç faktör vardır.
Her şeyden önce, levhanın iç mekanda mı yoksa dış mekanda mı kullanılacağını belirlemelisiniz. Levha dış mekanda kullanılacaksa, UV ışınlarına karşı daha dayanıklı olduğu için siyah gibi koyu bir renk en iyi seçim olabilir. Öte yandan, levha iç mekanda kullanılacaksa, üzerindeki işaretlerin daha kolay görülmesi ve toz ile kiri daha az çekmesi nedeniyle yeşil veya mavi gibi daha açık bir renk önerilir.
Dikkate alınması gereken bir diğer faktör, kart üzerinde kullanılan bileşenlerin türüdür. Siyah veya kırmızı gibi koyu renkler, açık renklerden daha fazla ısı emme eğilimindedir; bu nedenle ısıya duyarlı bileşenler kullanılırken bu renklerden kaçınılmalıdır. Ayrıca, siyah veya kırmızı renkler bazı bileşenlerin aşırı ısınmasına ve hasar görmesine neden olabilir.
Lehim maskesinin maliyeti de göz önünde bulundurulmalıdır. Genel olarak, koyu renkler açık renklerden daha pahalıdır; bu nedenle, belirli bir rengi kullanmanın getireceği faydalarla ek maliyeti karşılaştırmak önemlidir.
Son olarak, lehim maskesi rengi seçilirken estetik unsurlar da göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, kartın estetik açıdan hoş görünmesi isteniyorsa yeşil renk tercih edilebilirken, daha endüstriyel bir görünüm amaçlanıyorsa siyah renk tercih edilebilir. Sonuç olarak, kartın tüm gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için lehim maskesi renginin seçimi, çeşitli faktörlerin birleşimine dayandırılmalıdır.
Lehim Maskesi Türleri
Lehim maskesi için pek çok malzeme mevcuttur ve her birinin kendine özgü özellikleri ve avantajları vardır. En yaygın lehim maskesi malzemeleri arasında sıvı epoksi, sıvı foto-görüntülenebilir (LPI), kuru film foto-görüntülenebilir (DFPI) ve sıvı kristal polimerler (LCP) sayılabilir.
Sıvı epoksi:
Lehim maskesi genellikle PCB üzerine uygulanan ışığa duyarlı sıvı epoksi reçineden yapılır. Reçine kuruduktan sonra, malzemeyi sertleştirmek için UV ışığı kullanılır. Bu işlem “kürleme” olarak bilinir ve lehim maskesinin kart üzerine iyi bir şekilde yapışmasını ve çevresel koşullara dayanabilmesini sağlamak amacıyla yapılır.
Sıvı Fotoğrafa Uygun (LPI):
LPI lehim maskesi, uygulanması nispeten kolay olması ve PCB alt tabakasına mükemmel yapışma sağlaması nedeniyle de yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca yüksek sıcaklıklara karşı oldukça dayanıklıdır, bu da onu kurşunsuz lehimlerle kullanım için uygun hale getirir. Bunun yanı sıra, LPI lehim maskesi, lehim maskesi açıklıklarının hassas bir şekilde tanımlanmasına olanak tanıyarak lehimleme süreçleri üzerinde daha fazla kontrol ve daha yüksek verim sağlar.
Kuru Film Fotoğraf Baskı Filmi (DFPI):
Bu tür lehim maskesi, kart üzerinde koruyucu tabakayı oluşturmak için kuru film fotopolimer kullanır. Bu tür malzeme genellikle laminasyon veya sıcak hava düzleştirici ile uygulanır ve mükemmel yapışma özelliği sunarken, çevresel kirleticilere ve oksidasyona karşı koruma sağlar. Ayrıca LPI'ye göre daha kolay çıkarılabilir olması nedeniyle onarım ve yeniden işleme işlemleri için idealdir.
Sıvı Kristal Polimerler (LCP):
Bu, artan termal kararlılığı ve kartın tamamında düzgün ve tutarlı bir kaplama sağlama özelliği sayesinde giderek daha popüler hale gelen, nispeten yeni bir lehim maskesi malzemesi türüdür. Sıvı sprey ile uygulanır ve kimyasallara ve aşırı sıcaklıklara karşı mükemmel direnç gösterir; bu özelliği sayesinde dış mekan uygulamaları için idealdir.
Lehim maskesi nasıl uygulanır?
Lehim maskesi genellikle serigrafi adı verilen bir işlemle uygulanır. Lehim maskesinin bir PCB'ye nasıl uygulandığı aşağıda açıklanmıştır:
- PCB önce temizlenir ve lehim maskesi uygulama süreci için hazırlanır.
- Lehim maskesinin uygulanması istenen alanlarda açıklıklar bulunan bir şablon veya ekran oluşturulur.
- Şablon PCB üzerine yerleştirilir ve şablona lehim maskesi mürekkebi veya macunu uygulanır.
- Ardından bir silecek şablon yüzeyi üzerinde hareket ederek lehim maskesi malzemesini açıklıklardan geçerek PCB üzerine bastırır.
- Ardından PCB, lehim maskesi malzemesini sertleştirip dayanıklı hale getirmek için bir UV ışık kaynağından geçirilir.
- Son olarak, PCB yıkanarak kürlenmemiş fazla lehim maskesi malzemesi temizlenir.
Sonuçta, lehim maskesinin koruyucu tabakası sayesinde lehim istenmeyen alanlara akmasını önleyen, kısa devre ve diğer sorunların riskini azaltan bir PCB elde edilir. PCB çok katmanlı bir kart ise, işlem birden fazla katman için tekrarlanır.
Lehim Maskesi Tasarım Kuralları
Geçmişteki en iyi uygulamalara dayanarak, lehim maskesi tasarımı yaparken aşağıdaki noktalara dikkat etmeniz gerekir:
Çadırlı Rotalar:
Via tenting, via'nın sadece halka şeklindeki kısmını lehim maskesi ile kaplayıp deliğin kendisini açıkta bırakma işlemidir. Bu, PCB'yi korumak için maliyet etkin bir yöntemdir ve via dolgusu veya maske tıkanması gibi daha pahalı tekniklere tercih edilir. Via tenting'in en ekonomik yöntemlerinden biri sıvı foto-görüntülenebilir (LPI) lehim maskesi tenting'idir; ancak daha iyi koruma için daha yüksek maliyetle reçine dolgusu da kullanılabilir.
Lehim Maskesi Boşluğu:
Lehim maskesi açıklığı, diğer adıyla minimum lehim maskesi boşluğu, bakır pedler veya izler ile lehim maskesi açıklığının kenarı arasındaki minimum mesafedir.
Genel olarak, lehim maskesi açıklığı 0,075 mm ile 0,1 mm arasında olmalıdır. Böylece yeterli açıklık sağlanabilir ve bakır elemanlar arasında kısa devreler önlenebilir. Ancak, özel gereksinimler PCB tasarımına, bakır elemanların boyutuna ve aralığına ve kullanılan üretim sürecine bağlı olarak değişebilir. Bazı tasarımlar, belirli montaj sürecini ve üretim ekipmanının toleranslarını karşılamak için daha büyük bir açıklığa ihtiyaç duyabilir.
Lehim maskesi açıklığınızın tasarımınız ve üretim süreciniz için belirli gereksinimleri karşıladığından emin olmak için PCB üreticinizle görüşmeniz veya onların kılavuzlarına başvurmanız önemlidir.
Lehim Yüzeyleri:
Bir PCB üzerinde iki tür ped bulunur: lehim maskesi ile tanımlanmış pedler ve lehim maskesi ile tanımlanmamış pedler. Lehim maskesi ile tanımlanmış pedlerde, BGA’larda kullanılan ped boyutunu belirleyen maske açıklıkları bakır pedlerden daha küçüktür. Maske açıklığındaki değişiklikler, bakır ped boyutunu etkiler. Lehim maskesi ile tanımlanmamış pedlerde ise ped ile maske arasında bir boşluk bulunur. Lehim kalitesini etkileyebilecek maskenin pedlerin üzerine binmesini önlemek için lehim maskesi açıklığının her zaman lehim pedlerinden daha büyük olmasını sağlamak önemlidir.
Lehim Maskesi Açıklığı:
Lehim maskesi açıklığı, PCB'nin dış katmanlarında kalay (lehim) uygulanmasına olanak tanıyan açıkta kalan devre alanını ifade eder. Kart üzerinde bakırın gereksiz yere açığa çıkmasını önlemek için açıklığın doğru olması önemlidir; aksi takdirde korozyon ve hasara yol açabilir. Genellikle lehim maskesi açıklıkları bakır pedlerle 1:1 oranında tasarlanır, ancak üretim sürecine göre ayarlanabilirler. Kısa devre ve diğer sorunlara neden olabilecek pedin yanındaki toprak düzleminin açığa çıkmasını önlemek için açıklık, gereksinimlere göre özelleştirilmelidir.
Lehim Maskesi Genişletme:
Lehim maskesi genişlemesi, EDA yazılımlarında kart üzerindeki yüzey özellikleri ile lehim maskesi arasındaki mesafeyi belirleyen bir özelliktir. Bu değer pozitif, negatif veya sıfır olabilir. Pozitif lehim maskesi genişlemesi, lehim maskesinin ucu ile maskenin kaplamadığı pedin dış çevresi arasındaki boşluğu ifade eder. Sıfır lehim maskesi genişlemesi, lehim maskesi ile ped arasında herhangi bir boşluk bulunmamasını ifade eder. Negatif lehim maskesi genişlemesi, maskenin pedin bir bölümüyle çakıştığı durumlarda ortaya çıkar. Optimum PCB performansı sağlamak için doğru lehim maskesi genişleme değerini seçmek önemlidir.
Lehim Maskesi ve Macun Maskesi
Lehim maskesi ve macun maskesi, PCB üretiminde her ikisi de kullanılır, ancak farklı işlevlere sahiptir. Lehim maskesi, PCB üzerindeki bakır izlerini kaplamak ve oksidasyonu veya diğer hasarları önlemek için kullanılan koruyucu bir tabakadır. Buna karşılık, macun maskesi, yüzey montaj teknolojisinde lehim macununun PCB üzerinde nereye uygulanması gerektiğini göstermek için kullanılır. Aşağıdaki tablo, bunların tüm özelliklerini göstermektedir:
| 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 |
Lehim Maskesi ve Serigrafi
Baskılı devre kartında hem eski maske hem de serigrafi önemli unsurlardır. Aşağıdaki tablo, ikisi arasındaki farkları özetlemektedir:
| 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 |
Genel olarak, lehim maskesi ve serigrafi bir PCB üzerinde farklı işlevlere sahiptir, ancak her ikisi de kartın doğru bir şekilde monte edilmesi ve bakımı açısından önemlidir. Lehim maskesi, lehim maddesinin bakır izler arasında köprü oluşturarak devrede kısa devreye neden olmasını önleyen koruyucu bir tabaka sağlarken, serigrafi ise bileşenlerin ve diğer önemli özelliklerin tanımlanmasına yardımcı olur.
Lehim maskesi yerine ne kullanabilirim?
Lehim maskesi, lehimleme işlemi sırasında pedler ile izler arasında lehim köprülerinin oluşmasını önlemek amacıyla baskılı devre kartlarına uygulanan koruyucu bir tabakadır. Ancak bazı durumlarda lehim maskesi gerekli olmayabilir ya da bunun yerine alternatif koruyucu tabakalar kullanılabilir.
Lehim maskesine alternatif olan bazı seçenekler şunlardır:
Kapton bandı
Bu, yüksek sıcaklıklara dayanabilen ve elektronik montajda yaygın olarak kullanılan bir poliimid film banttır. Lehimlemenin ulaşmaması gereken alanlara uygulanarak koruyucu bir bariyer görevi görür.
Sıvı Halde Fotoğrafla Görüntülenebilir Lehim Maskesi (LPSM)
Bu, PCB üzerine uygulanarak lehim maskesi tabakası oluşturulabilen bir sıvıdır. LPSM, diğer maske türlerine kıyasla daha iyi yapışma ve koruma sağlar.
Serigrafi
Serigrafi, bileşenleri, metinleri ve grafikleri işaretlemek için PCB yüzeyine bir mürekkep tabakası uygulanan bir işlemdir. Lehimleme yapılmaması gereken alanlara uygulandığında koruyucu bir tabaka görevi görebilir.
Lehim Pastası Şablonlama
Bileşenleri PCB üzerine yerleştirmeden önce pedlerin üzerine lehim pastası sürmek, geçici bir maske görevi görebilir. Lehim pastası, lehimin olmaması gereken alanlara girmesini önleyecektir.
PCB Yüzey Kaplaması
PCB üzerinde koruyucu bir tabaka oluşturan, elektrolizsiz nikel-daldırma altın (ENIG), daldırma gümüş ve organik lehimlenebilirlik koruyucuları (OSP) gibi çeşitli yüzey kaplamaları bulunmaktadır. Bu kaplamalar, bakır izleri ve bağlantı noktalarını korozyon ve oksidasyondan korur.
Sonuç
Lehim maskeleri ve bakır PCB'ler, yaygın olarak kullanılan üretim süreçleridir. Lehim maskesi, bakır izlerin oksitlenmesini önlemek için kullanılan bir tekniktir. Bu süreç, lehim sürülmesi, ışığa dayanıklı bir malzeme tabakasının uygulanması ve ardından kartın UV ışığına maruz bırakılmasını içerir. Bu yaygın hatalardan kaçınmak için PCB'leri lehimlerken dikkatli olmak önemlidir. Doğru akı ve lehim kullanmak, kartı temiz ve havasız tutmak ve uç kısmını kontrol etmek, hepsi önemlidir. Bu ipuçlarını takip ederseniz, bir kartı doğru şekilde lehimleyebilir ve bu hataların hiçbirini yapmazsınız.
Sık Sorulan Sorular
Hayır, lehim maskesi iletken değildir. Aslında, baskılı devre kartındaki (PCB) bakır izlerini diğer iletken malzemelerle kazara temas etmelerinden korumaya yardımcı olan bir yalıtım katmanı olarak tasarlanmıştır.
Evet, lehim maskesi PCB (Baskılı Devre Kartı) üretiminde gerekli bir bileşendir. Lehim maskesi, PCB yüzeyine uygulanan, tüm bakır izlerini kaplayan ve yalnızca bileşenlerin monte edildiği bağlantı noktalarını açıkta bırakan ince bir polimer tabakasıdır. Lehim maskesinin temel amacı, bileşen lehimleme işlemi sırasında lehimin istenmeyen alanlara akmasını önlemektir.
Projeniz için en uygun lehim maskesi, özel ihtiyaçlarınıza ve gereksinimlerinize bağlı olacaktır. Projeniz için doğru lehim maskesini seçmenize yardımcı olabilecek ve bunun doğru şekilde uygulanmasını sağlayabilecek deneyimli bir PCB üreticisiyle çalışmanız önemlidir.
