PCB Tecnico - Come scegliere la maschera di saldatura corretta per i circuiti stampati PCB

La maschera di saldatura è un processo critico nella produzione di PCB (Printed Circuit Board), progettato per proteggere le parti metalliche della scheda dall'ossidazione e per prevenire la formazione di connessioni conduttive tra i pad. Questa fase è particolarmente importante nel processo di produzione di PCB, soprattutto quando vengono utilizzati processi di saldatura come reflow o saldatura ad onda, poiché questi processi rendono difficile controllare con precisione dove la saldatura fusa atterra sulla scheda e il saldatore fornisce il controllo necessario. A volte indicato come €˜soldermask €€˜soldermask €}, soldermask è un termine più appropriato in quanto non è uno strato di saldatura che copre l'intera scheda, come è comunemente frainteso.

Tipi di resistenza alla saldatura PCB

Tutti i saldatori sono costituiti da uno strato di polimero applicato ai cavi metallici del circuito stampato. Ci sono diversi tipi di saldatura PCB disponibili, a seconda dei costi e dei requisiti di applicazione. Una delle opzioni di saldatura più basilari è una resina epossidica liquida stampata sui conduttori utilizzando la tecnologia di serigrafia, un processo simile alla verniciatura attraverso uno stencil. Il saldatore può essere reso in una varietà di colori per soddisfare le diverse esigenze.

Soldermask epossidico liquido

La maschera di saldatura epossidica liquida è l'opzione più base, dove l'epossidica liquida viene applicata al PCB utilizzando tecniche di stampa serigrafica. Questo è il più basso costo e il processo di saldatura più ampiamente utilizzato. In questo processo, una maglia tessuta viene utilizzata per sostenere il modello di resistenza dell'inchiostro. L'epossidica liquida è un polimero termoindurente che diventa duro quando viene curato dal calore. Il colore del saldatore si forma mescolando un colorante nell'epossidica liquida e durante il processo di polimerizzazione.

Liquido Fotoimageable Soldermask (LPSM)

I saldatori più avanzati sono applicati facendo uso di un processo litografico a film secco o liquido resist, che è simile a quello utilizzato per l'esposizione fotoresist nella produzione di semiconduttori. LPSM può essere applicato mediante serigrafia o spruzzatura, dove la spruzzatura è solitamente un'opzione più economica. Un metodo più avanzato e preciso è quello di utilizzare un processo di fotolitografia per definire aperture di saldatura per pad, vias e fori di montaggio.

Nel processo LPSM, una pellicola fotolitografica viene prima fabbricata per corrispondere alla saldatura desiderata basata su un file Gerber. Poi, il bordo è accuratamente pulito per garantire che non ci siano particelle di polvere sotto il soldermask stagionato. Successivamente, entrambi i lati della scheda sono completamente coperti con LPSM liquido. La parte nera del foglio fotolitografico definisce le aree in cui si desidera esporre i conduttori, mentre le aree del pannello desiderato da coprire con il saldatore sono lasciate libere.

Il saldatore è tipicamente rivestito con un polimero epossidico o fotosensibile. Dopo che il LPSM è applicato, il circuito stampato viene asciugato in un forno e messo in un apparecchio di sviluppo UV. La pellicola fotolitografica è accuratamente allineata sulla tavola essiccata e la tavola è illuminata con luce UV. Le aree esposte del materiale LPSM sono curate dalla luce UV e le aree inespuse vengono pulite con un solvente, lasciando una saldatura dura.

Soldermask a film secco (DFSM)

DFSM soldermast utilizza un processo fotolitografico simile a LPSM. Entrambi i tipi di maschera di saldatura PCB sono esposti durante il processo litografico. A differenza dei rivestimenti liquidi, i saldatori a film secco vengono applicati sotto forma di membrana saldatrice utilizzando un processo di laminazione sottovuoto. Questa fase di laminazione sottovuoto assicura che il saldatore inesperto aderisca saldamente alla scheda e rimuove le bolle d'aria dal film. Dopo l'esposizione, le aree inespuse del saldatore vengono rimosse con un solvente e la pellicola rimanente viene curata in un processo di trattamento termico.

Soldermask superiore e inferiore

I due tipi di saldatura spesso menzionati in altre guide sui tipi di maschere di saldatura PCB sono strati superiori e inferiori. Questi termini si riferiscono solo a uno specifico strato di saldatura posto sulla parte superiore o inferiore della scheda e non si riferiscono a uno specifico processo di fabbricazione o a un tipo specifico di materiale di saldatura.

Fasi finali: polimerizzazione e preparazione superficiale

Dopo aver applicato il supporto di cui sopra, le schede devono essere pulite per rimuovere tutta la polvere. Successivamente, subiscono un processo finale di indurimento e indurimento. I saldatori epossidici liquidi sono polimerizzati termicamente in quanto non sono esposti alla luce UV. Le pellicole LPSM e DFSM, d'altra parte, saranno curate dall'esposizione ai raggi UV durante il processo litografico. Dopo l'esposizione, questi film saranno ulteriormente polimerizzati e induriti dal trattamento termico.

Indipendentemente dal tipo di saldatura PCB utilizzato, il saldatura risultante lascerà aree di rame esposte sulla scheda. Queste aree esposte devono essere protette contro l'ossidazione utilizzando una placcatura di trattamento superficiale. La finitura superficiale più comune è il livellamento della saldatura ad aria calda (HASL), anche se altre finiture popolari includono l'oro a immersione del nichel elettroless (ENIG) e l'oro a immersione chimica del palladio elettroless (ENEPIG). Se applicabile, nello strato del diaframma vengono lasciati fori aggiuntivi per lo strato di flusso. Lo strato di flusso viene utilizzato per fissare pad o altri componenti al circuito stampato e viene trattato in modo diverso a seconda del processo di produzione.

Come scegliere la maschera di saldatura corretta per circuiti stampati PCB La maschera di saldatura contiene uno strato di polimero che può essere rivestito sulle tracce metalliche sul circuito stampato PCB. Ci sono diversi tipi di materiali della maschera e la scelta migliore per la tua scheda PCB dipende dal costo e dalla tua applicazione. L'opzione più semplice della maschera di saldatura è quella di utilizzare la stampa serigrafica per stampare epossidica liquida sul PCB. E' come spruzzare un top coat con uno stencil. La maschera di saldatura più fantasiosa utilizza film secco o maschera di saldatura liquida per immagini luminose. La maschera di saldatura fotoimageable liquida (LPSM) può essere serigrafata come epossidica o spruzzata sulla superficie, che di solito è un metodo di applicazione più economico. La maschera di saldatura a film secco (DFSM) deve essere laminata sottovuoto al circuito stampato per evitare difetti di bolla. Entrambi i metodi di imaging ottico sono stati sviluppati per rimuovere la parte della maschera che salda il pad al componente e indurlo attraverso un processo di cottura o esposizione alla luce UV. La maschera di saldatura è utilizzata come resina epossidica o polimero fotoimageable. Quale maschera di saldatura devo usare? La determinazione della maschera di saldatura appropriata dipende dalle dimensioni fisiche del circuito stampato, fori, componenti e conduttori, dalla disposizione superficiale e dall'applicazione finale del prodotto. Prima di tutto, se si dispone di una maschera di saldatura PCB, sarà utilizzata in settori aerospaziali, telecomunicazioni, medici o altre industrie "ad alta affidabilità", controllare gli standard industriali delle maschere di saldatura e la vostra applicazione generale. Alcuni requisiti specifici sostituiscono qualsiasi altro contenuto appreso su Internet. Per la maggior parte dei moderni disegni di circuiti stampati, hai bisogno di una resistenza alla saldatura fotoimageable. La topografia superficiale determinerà se utilizzare applicazioni liquide o asciutte. L'applicazione a secco diffonde uno spessore uniforme su tutta la superficie. Tuttavia, se la superficie del circuito stampato è molto piana, la maschera asciutta aderirà meglio. Se si dispone di caratteristiche superficiali complesse, è meglio utilizzare l'opzione liquida (LPISM) per un migliore contatto con rame traccia e laminato. Lo svantaggio delle applicazioni liquide è che lo spessore dell'intera piastra non è completamente uniforme. È inoltre possibile ottenere diverse finiture sullo strato maschera. Discutere con il vostro produttore di PCB quali prodotti sono a loro disposizione e come influenzeranno la produzione. Ad esempio, se viene utilizzato un processo di riflusso della saldatura, una finitura opaca ridurrà le sfere di saldatura. PCB fabbricato utilizzando il processo di riflusso della saldatura richiede la maschera della saldatura. La scorrevolezza della maschera influenzerà la qualità della saldatura a riflusso.Quanto è spessa la mia maschera di saldatura? Lo spessore della maschera di saldatura dipende principalmente dallo spessore del filo di rame sul circuito stampato. Generalmente, hai bisogno di circa 0,5 mil maschera di saldatura sulla traccia. Se si utilizza una maschera liquida, deve avere uno spessore diverso da altre funzioni. Nell'area laminata vuota, ci si può aspettare uno spessore di 0,8-1,2 mil, mentre su caratteristiche complesse (come il punto di flessione di un circuito), può essere sottile fino a 0,3 mil. Come per qualsiasi altro parametro o processo di produzione, dovresti considerare la sensibilità dell'applicazione finale e pianificare il tuo progetto di conseguenza. È sempre importante discutere le opzioni di produzione con il produttore. Possono anche suggerire opzioni migliori in base alle loro capacità. Come aggiungere la maschera di saldatura al design? Quando si progetta il circuito stampato, la maschera di saldatura dovrebbe essere il suo livello nel file Gerber. Controllare le regole di progettazione della maschera di saldatura. Generalmente, se la maschera di saldatura non è completamente centrata, è necessario utilizzare un bordo 2mil intorno alla funzione. La distanza minima tra le pastiglie è solitamente di 8 mil per garantire che la maschera sia sufficiente per impedire la formazione di ponti di saldatura.