PCB技術 - PCB基板の正しいソルダーレジスト膜を選択する方法

はんだマスクはPCB（プリント基板）製造における重要なプロセスであり、基板の金属部分を酸化から保護し、パッド間の導電接続を防止することを目的としている。この工程はPCB製造過程において特に重要であり、特にリフロー溶接やピーク溶接などの溶接プロセスを使用する場合、これらのプロセスはプレート上の溶融半田のパッド位置を正確に制御することが困難であるため、ソルダーレジスト膜は必要な制御を提供する。「はんだマスク」と呼ばれることがあります。はんだマスクは回路基板全体を覆うはんだではないので、一般的に誤解されることが多いので、より適切な用語です。

PCBソルダーレジストのタイプ

すべての半田マスクは、プリント配線板の金属リードに印加されたポリマー層からなる。コストとアプリケーション要件に応じて、いくつかのタイプのPCBソルダーレジスト層を選択できます。最も基本的なはんだマスクオプションの1つは、鋳型による塗装と同様の、スクリーン印刷技術を使用して導体に液状エポキシ樹脂を印刷することです。半田マスクは、異なるニーズに対応するために、様々な色を提示することができる。

えきたいエポキシはんだ

液状エポキシ半田マスクは最も基本的な選択であり、その中で液状エポキシ樹脂はスクリーン印刷技術を用いてPCBに応用される。これはコストが最も低く、最も広く使用されているソルダーレジスト溶接プロセスです。この過程で、編組網を用いてインクのエッチングレジストパターンを支持する。液状エポキシ樹脂は熱硬化性ポリマーであり、加熱硬化すると硬くなる。はんだマスクの色は、染料を液体エポキシ樹脂に混合し、硬化過程で形成される。

液状光イメージング可能パッド（LPSM）

より先進的な半田マスクは、半導体製造におけるフォトレジスト露光のためのプロセスと同様に、ドライフィルムまたは液体レジストフォトリソグラフィープロセスを用いて適用される。LPSMはスクリーン印刷またはスプレーによって適用することができ、スプレーは通常、より経済的な選択である。より先進的で正確な方法は、リソグラフィプロセスを使用してパッド、スルーホール、取り付け穴の半田マスク開口を定義することです。

LPSMプロセスでは、まずGerberファイルに基づいてフォトリソグラフィ箔を製造して、必要な半田マスクに適合させる。その後、回路基板を完全にクリーニングして、硬化したソルダーレジスト層の下に塵粒子がないことを確保します。次に、プレートの両側は完全に液体LPSMで覆われている。フォトリソグラフィ箔の黒色部分は導体を露出したい領域を定義し、半田マスクで覆われたい回路基板領域は明瞭なままであることが望ましい。

半田マスクは通常、エポキシ樹脂または感光性ポリマーでコーティングされる。LPSMを適用した後、回路基板をオーブン内で乾燥させ、UV現像装置に配置した。乾燥したプレートにリソグラフィフィルムを慎重に当て、プレートに紫外線を照射します。LPSM材料の暴露領域は紫外線硬化され、未暴露領域は溶媒で洗浄され、硬い半田マスクが残っている。

ドライフィルム溶接（DFSM）

DFSMはんだマスクはLPSMと同様のリソグラフィプロセスを用いた。2種類のPCB半田マスクタイプはリソグラフィ中に露出します。液体コーティングとは異なり、ドライフィルムソルダーレジストフィルムは、真空ラミネートプロセスを用いてソルダーレジストフィルムダイアフラムの形態で適用される。真空ラミネート工程は、非暴露半田マスクがプレートに密着し、フィルムから気泡を除去することを確実にする。露光後、半田マスクの未露光領域を溶媒で除去し、熱処理中に残りの薄膜を硬化させる。

上部と下部のパッド

PCBはんだマスクタイプの他のガイドでよく取り上げられる2種類のはんだマスクは、トップとボトムです。これらの用語は、特定の製造プロセスまたは特定のタイプのソルダーレジスト材料に関係なく、回路基板の上部または下部に配置された特定のソルダーレジスト層のみを指す。

最終ステップ：硬化と表面処理

上記媒体を塗布した後、回路基板をクリーニングしてすべてのほこりを除去する必要がある。次に、最終的な硬化と硬化のプロセスを経ます。液体エポキシ半田マスクは、紫外線に曝されないので熱硬化する。一方、LPSM及びDFSM薄膜は、リソグラフィ中に紫外線照射により硬化する。露光後、これらのフィルムは熱処理によりさらに硬化し硬化する。

どのタイプのPCBソルダーレジスト膜を使用しても、最終的なソルダーレジスト膜は、プレート上に露出した銅領域を残す。表面処理めっきを用いてこれらの暴露領域を酸化から保護する必要がある。最も一般的な表面処理は、他の一般的な表面処理にはニッケルメッキ金（ENIG）とニッケルメッキ金パラジウムメッキ金（ENEPIG）が含まれるが、熱風はんだ平坦化（HASL）である。適切であれば、ダイアフラム層には、フラックス層に追加の穴が残される。フラックス層は、パッドまたは他のコンポーネントをプリント基板に取り付け、製造プロセスに応じて異なる処理を行うために使用されます。

どのようにしてPCB回路基板のために正しいソルダーレジスト膜を選択するかはポリマーの層を含み、PCB回路基板上の金属トレースに塗布することができる。異なるタイプのマスク材料があり、PCBボードの最適な選択はコストと応用に依存する。最も基本的なソルダーレジストオプションは、スクリーン印刷を使用してPCBに液状エポキシ樹脂を印刷することです。これはテンプレートで塗装するようなものです。花形半田マスクは、ドライフィルムまたは液体半田マスクを用いて光イメージングを行う。液状光イメージング半田マスク（LPSM）は、一般的により安価な用途であるエポキシ樹脂のように表面にスクリーン印刷またはスプレーすることができる。ドライフィルムソルダーレジスト層（DFSM）は、気泡欠陥を回避するために回路基板上に真空積層しなければならない。いずれの光学イメージング方法も、ボンディングパッドをアセンブリに溶接するマスク部分を除去し、ベーキングプロセスまたは紫外線照射により硬化するためのものである。半田マスクはエポキシ樹脂または光イメージングポリマーとして使用される。どのようなソルダーレジスト膜を使用すればいいですか。適切なソルダーレジスト層の決定は、回路基板、穴、アセンブリ、および導体の物理的寸法、表面レイアウト、および製品の最終的な用途に依存する。まず、PCBソルダーレジスト膜があれば、航空宇宙、電気通信、医療、その他の「高信頼性」業界に使用され、ソルダーレジスト膜の業界標準を検査し、一般的な応用に使用されます。インターネットで学習した他のコンテンツに代わる特定の要件があります。現代のプリント基板設計のほとんどには、写真撮影可能なソルダーレジストが必要です。表面形態は、液体を使用するか乾燥用途を使用するかを決定する。乾燥コーティングは表面全体に均一に厚さを分布する。しかし、回路基板の表面が非常に平坦であれば、乾燥したマスクが最もよく付着することになる。複雑な表面特性がある場合は、微量銅や積層板との接触をより良くするために、液体（LPISM）オプションを使用することをお勧めします。液体応用の欠点は、プレート全体の厚さが完全に均一でないことである。マスクレイヤ上で異なるモディファイヤを得ることもできます。どの製品を入手できるか、生産にどのように影響するかをPCBメーカーと議論します。例えば、リフロー溶接プロセスを使用する場合、サブライト処理により溶接ボールが減少します。リフロー溶接プロセスを用いて製造されるPCBは、はんだマスクを必要とする。マスクの平滑性はリフロー溶接の品質に影響します。私のマスクの厚さはどのくらいですか。ソルダーレジスト層の厚さは、主に回路基板上の銅線の厚さに依存する。通常、トレースには約0.5 milのソルダーレジスト層が必要です。液体マスクを使用する場合は、他の機能とは異なる厚さを持つ必要があります。空の積層板領域では、厚さ0.8〜1.2ミルが予想されますが、回路の変曲点などの複雑な特徴では、厚さが0.3ミルまで薄くなる可能性があります。他の製造パラメータやプロセスと同様に、最終的なアプリケーションの感度を考慮し、それに応じて設計を計画する必要があります。製造者と製造方法を議論することは常に重要です。彼らは自分の能力に応じてより良い選択をすることもできる。どのように設計にソルダーレジスト膜を追加しますか。プリント基板を設計する場合、ソルダーレジスト層はGerberファイル内の独自の層である必要があります。ソルダーレジスト層の設計規則をチェックします。一般的に、ソルダーレジスト膜が完全に中央に位置していない場合は、機能の周りに2 milの枠を使用する必要があります。パッド間の最小距離は通常8ミルであり、マスクが半田ブリッジの形成を防止するのに十分であることを保証する。