PCB科技 - 如何為PCB電路板選擇正確的阻焊膜

焊料掩模是PCB（印刷電路板）製造中的關鍵工藝，旨在保護電路板的金屬部分免受氧化，並防止焊盤之間形成導電連接。 這一步驟在PCB製造過程中尤為重要，尤其是在使用回流焊或波峰焊等焊接工藝時，因為這些工藝難以精確控制熔融焊料在板上的焊盤位置，而阻焊膜提供了必要的控制。 有時被稱為“焊料掩模”，焊料掩模是一個更合適的術語，因為它不是一層覆蓋整個電路板的焊料，這通常會被誤解。

PCB阻焊劑的類型

所有焊料掩模都由施加在印刷電路板金屬引線上的聚合物層組成。 根據成本和應用要求，有幾種類型的PCB阻焊層可供選擇。 最基本的焊料掩模選項之一是使用絲網印刷科技在導體上印刷液態環氧樹脂，這一過程類似於通過範本塗漆。 焊料掩模可以呈現各種顏色，以滿足不同的需求。

液態環氧焊料

液態環氧焊料掩模是最基本的選擇，其中液態環氧樹脂使用絲網印刷科技應用於PCB。 這是成本最低、使用最廣泛的阻焊工藝。 在此過程中，使用編織網來支撐油墨抗蝕劑圖案。 液態環氧樹脂是一種熱固性聚合物，加熱固化後會變硬。 焊料掩模的顏色是通過將染料混合到液體環氧樹脂中並在固化過程中形成的。

液態可光成像焊盤（LPSM）

更先進的焊料掩模是使用幹膜或液體抗蝕劑光刻工藝施加的，類似於電晶體製造中用於光致抗蝕劑曝光的工藝。LPSM可以通過絲網印刷或噴塗來施加，噴塗通常是一種更經濟的選擇。 一種更先進、更精確的方法是使用光刻工藝來定義焊盤、通孔和安裝孔的焊料掩模開口。

在LPSM工藝中，首先基於Gerber檔案製造光刻箔以匹配所需的焊料掩模。 然後，徹底清潔電路板，以確保固化的阻焊層下沒有灰塵顆粒。 接下來，板的兩側完全被液體LPSM覆蓋。 光刻箔的黑色部分定義了希望暴露導體的區域，而希望用焊料掩模覆蓋的電路板區域則保持清晰。

焊料掩模通常塗有環氧樹脂或光敏聚合物。 在施加LPSM之後，將電路板在烘箱中乾燥並放置在UV顯影裝置中。 將光刻膜小心地對準乾燥的板上，並用紫外線照射板。 LPSM資料的暴露區域被紫外線固化，未暴露區域用溶劑清洗乾淨，留下硬焊料掩模。

幹膜焊接（DFSM）

DFSM焊料掩模使用與LPSM類似的光刻工藝。 兩種PCB焊料掩模類型在光刻過程中都會暴露出來。 與液體塗層不同，幹膜阻焊膜是使用真空層壓工藝以阻焊膜隔膜的形式施加的。 該真空層壓步驟確保未暴露的焊料掩模緊密粘附在板上，並從薄膜中去除氣泡。 曝光後，用溶劑去除焊料掩模的未曝光區域，並在熱處理過程中固化剩餘的薄膜。

頂部和底部焊盤

在PCB焊料掩模類型的其他指南中經常提到的兩種焊料掩模是頂層和底層。 這些術語僅指放置在電路板頂部或底部的特定阻焊層，與特定的制造技術或特定類型的阻焊資料無關。

最後步驟：固化和表面處理

在施加上述介質後，需要清潔電路板以去除所有灰塵。 接下來，它們將經歷最終的硬化和固化過程。 液態環氧焊料掩模是熱固化的，因為它們不暴露在紫外線下。 另一方面，LPSM和DFSM薄膜將在光刻過程中通過紫外線照射固化。 曝光後，這些薄膜將通過熱處理進一步固化和硬化。

無論使用哪種類型的PCB阻焊膜，最終的阻焊膜都會在板上留下暴露的銅區域。 需要使用表面處理鍍層保護這些暴露區域免受氧化。 最常見的表面處理是熱風焊料整平（HASL），儘管其他流行的表面處理包括化學鍍鎳浸金（ENIG）和化學鍍鎳化學鍍鈀浸金（ENEPIG）。 如果適用，在隔膜層中為通量層留下額外的孔。 助焊劑層用於將焊盤或其他組件附著到印刷電路板上，並根據制造技術進行不同的處理。

如何為PCB電路板選擇正確的阻焊膜阻焊膜包含一層聚合物，可以塗覆在PCB電路板上的金屬跡線上。 有不同類型的掩模資料，PCB板的最佳選擇取決於成本和應用。 最基本的阻焊選項是使用絲網印刷在PCB上印刷液態環氧樹脂。 這就像用範本噴塗面漆。 花式焊料掩模使用幹膜或液體焊料掩模進行光成像。 液態光成像焊料掩模（LPSM）可以像環氧樹脂一樣絲網印刷或噴塗在表面上，這通常是一種更便宜的應用方法。 幹膜阻焊層（DFSM）必須真空層壓到電路板上，以避免氣泡缺陷。 這兩種光學成像方法都是為了去除將焊盤焊接到組件上的掩模部分，並通過烘烤過程或紫外線照射進行固化。 焊料掩模用作環氧樹脂或光成像聚合物。 我應該使用哪種阻焊膜？ 合適的阻焊層的確定取決於電路板、孔、組件和導體的物理尺寸、表面佈局和產品的最終應用。 首先，如果你有一個PCB阻焊膜，它將用於航空航太、電信、醫療或其他“高可靠性”行業，檢查阻焊膜的行業標準，以及你的一般應用。 某些特定要求會取代您在互聯網上學習的任何其他內容。 對於大多數現代印刷電路板設計，您需要一種可照片成像的阻焊劑。 表面形貌將决定是使用液體還是乾燥應用。 幹塗在整個表面上均勻分佈厚度。 但是，如果電路板的表面非常平坦，乾燥的掩模將粘附得最好。 如果您有複雜的表面特徵，那麼最好使用液體（LPISM）選項，以更好地與微量銅和層壓板接觸。 液體應用的缺點是整個板的厚度不完全均勻。 您還可以在遮罩層上獲得不同的飾面。 與您的PCB製造商討論他們可以獲得哪些產品，以及這將如何影響生產。 例如，如果使用回流焊工藝，亞光處理將减少焊球。 使用回流焊工藝製造的PCB需要焊料掩模。 掩模的平滑度會影響回流焊的質量。我的掩模有多厚？ 阻焊層的厚度主要取決於電路板上銅線的厚度。 通常，您的跡線上需要大約0.5 mil的阻焊層。 如果使用液體掩模，它必須具有與其他功能不同的厚度。 在空的層壓板區域，您可以預期厚度為0.8-1.2密耳，而在複雜的特徵（如電路的拐點）上，厚度可能薄至0.3密耳。 與任何其他製造參數或工藝一樣，您應該考慮最終應用的敏感性，並相應地規劃您的設計。 與製造商討論製造方案始終很重要。 他們甚至可以根據自己的能力提出更好的選擇。 如何在設計中添加阻焊膜？ 在設計印刷電路板時，阻焊層應該是Gerber檔案中自己的一層。 檢查阻焊層的設計規則。 一般來說，如果阻焊膜沒有完全居中，則需要在功能周圍使用2mil的邊框。 焊盤之間的最小距離通常為8密耳，以確保掩模足以防止形成焊料橋。