أفضل الممارسات لإنشاء ماسك وتصميمات مصممة لمنع التمجيد والفتح

Understanding Solder Mask and Pad Fundamentals

والقناع المباع هو طبقة البوليمر الديكلية المطبق على آثار النحاس التي تبثها لوحة الدوائر المطبوعة لحمايتها من الأكسدة والتلوث والدوائر القصيرة العرضية، ولا يكشف إلا عن الكثافة النحاسية التي تباع فيها المكونات، كما أن الرصيف نفسه هو منطقة الهبوط النحاس حيث يتم تطبيق الركن أو المعكرة المباعة.

ويتمثل التحدي الأساسي في تحقيق التوازن بين الحاجة إلى حجم كاف من المبيعات من أجل تكوين وصلة ميكانيكية وكهربية قوية مع ضرورة منع المبيع من الانتشار خارج المنطقة المقصودة، ومن ثم فإن القناع المصفوف يصلح لسد يبيع إلى الرصيف، وإذا كان فتح القناع شاملا جدا بالنسبة لتصميم المزلاج، يمكن أن يتدفق إلى الخارج ويوصل سمات الجيران.

قواعد التصميم الرئيسية لمسح الأرض

إن قياس الأرض هو العامل الوحيد الأكثر تأثيراً في منع الرشوة والدوائر المفتوحة، والأبعاد المادية لحجم البطاقة وشكلها والفترة الفاصلة بين المباع والفصل بين المباعين، وتحديد مدى إمكانية وجود المبيعات وكيفية التصرفات التي تتم عن طريق البيع أثناء إعادة التدفق أو المباعة للموجات.

حجم البطاطا وحجمها

وبالنسبة لمكونات تكنولوجيا الجبال السطحية، ينبغي أن يطابق الرصيف بدقة أبعاد الإنهاء المكوني، ولكن يسمح بتسامح صغير، إذ أن معايير الصناعة مثل IPC-7351 توفر أنماطا أرضية موصى بها لمختلف أنواع المكونات، وتتمثل القاعدة المشتركة في جعل الرصيف أوسع قليلا (0.2 ملم إلى 0.5 مم) من الطرف المكوني لضمان تكوين ملاءم كاف.

أما بالنسبة لعناصر الرقاقة، فينبغي أن تمتد الرصيف من 0.3 ملم إلى 0.5 ملم إلى ما بعد نهاية الإنهاء لخلق ملاءة مبيعة واضحة يمكن تفتيشها، وإذا كانت المعبدة قصيرة جداً، فإن المفصل قد يكون ضعيفاً؛ وإذا طالت مدة البعائر، فإن الازدواج يمكن أن يبتعد عن الإنهاء، ويترك الحجم غير الكافي في واجهة مشتركة، وبالنسبة للمركبات الدولية، ينبغي تنسيق طول فتحة إلى حد كبير مع طول الرصاص زائد 0.2.

مقاصة باد سباكينغ وسولدر ماسك

ويكتسي تحديد فترات الدفع أهمية حاسمة لمنع الرشوة، ولا سيما في التصميمات العالية الكثافة مثل الفيلق (BGAs) وحزمة فتحات كواد النواة (QFN) التي تباع في شكل أقنعة أساسية، ويحكم الحد الأدنى للمباعة بين الأقنعة المتاخمة قدرة تسجيل القناع المباع للملفّق PCB، وتتمثل القاعدة النموذجية في الاحتفاظ بسد أغطية من عيار 0.1 ملم على الأقل.

وعند وضع تصاريح القناع المباع، ينبغي أن يكون الفتح أقل من سعة الكوبر بمقدار 0.05 ملم إلى 0.15 ملم من كل جانب، مما يترك " شفاهة مسكية " تحمل معكر المباع وتمنعه من النزيف على سطح القناع، وإذا كانت التطهير كبير جداً، فإن القناع قد يبتعد عن النحاس أثناء العلاج، مما يؤدي إلى حدوث تجويف يُخدُّل باللونات.

رسوم الإغاثة الحرارية

أما بالنسبة للعناصر التي تخترق الثقوب والقوارير المرتبطة بطائرات النحاس الكبيرة، فإن الإغاثة الحرارية ضرورية، إذ أن الغسيل الحراري هو نمط شبيه بالناطقين يربط بين الرصيف وطائرة النحاس بمجموعة من الأقنعة الضيقة (التي تباع في شكل أربعة أشرطة على فترات 90) مما يقلل من تأثير الغرق الحراري أثناء التصاميم، مما يسمح للمشتركين بالوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة بسرعة.

اعتبارات تصميم ماسك

ولا يقتصر قناع الباع على طبقة تجميلية فحسب، بل هو عنصر وظيفي من عناصر ثنائي الفينيل متعدد الكلور يؤثر تأثيرا مباشرا على الغلة المباعة، ولا بد من تحديد مواد القناع وسمكه وفتح الهندسة بعناية.

نوع وثيك

إن الأقنعة السائلة القابلة للتصوير الضوئي هي الأكثر شيوعا لأنها توفر حلا جيدا ويمكن تطبيقها في المعاطف الرقيقة )٥٢-٣٥ ميكروغرام من الجاذبية( وتزيد من دقة الأقنعة الفلكية الجافة وتستعمل في تصميمات دقيقة جدا، ولكنها أكثر سميكة )٥٠-٧٥ ميكروغرام( وأكثر تكلفة، ويؤثر اختيار نوع القناع على التطهير الذي يمكن تحقيقه وعلى الأقنعة.

إن تزييف سمك القناع أمر بالغ الأهمية، إذ أن التباينات التي تزيد على ٥ ميكروم يمكن أن تسبب عدم اتساق ترسيب العجينة وعدم المساواة في البيع، وينبغي للمصممين أن يطلبوا تقرير قدرة الصانع وأن يكفلوا تحديد سميك القناع على رسم النسيج، ومن المهم أيضا النظر في لون القناع؛ كما أن الأقنعة الخضراء الموحدة توفر تناقضا كبيرا بالنسبة للتفتيش البصري الآلي، بينما توجد ألوان الأخرى.

سدود ماسك وشبكة ويب

وفيما بين أغطية الـ SMT المتاخمة، يشكل قناع القناع المباع سدا يمنع المباع من الرشوة أثناء إعادة التدفق، ويحدّد الحد الأدنى من البارود بقرار القناع وتسامح النحاس، وما إلى ذلك، أما بالنسبة لأقنعة LPI، فإن عرض سد لا يقل عن 0.1 ملم ممكن، ولكن بالنسبة للإنتاج الجماعي، فإن 0.15 ملم يكون أكثر أمانا في حساب التحولات المسجلة.

وبالنسبة للأفضليات التجارية ذات الملاعب الراقصة التي تبلغ 0.8 مم أو أقل، كثيرا ما تفصل الأغطية الفردية عن طريق شبكات القناع المباع التي تبلغ ٠,٠٥ ملم، وفي هذه الحالات التي تُستخدم فيها الرزمة فوق الكبريت، من الشائع استخدام تصميم عن طريق البال مع زجاجات مليئه ومغلفة، ولكن القناع يجب أن يظل مسجلا بعناية، وتتمثل الممارسة الجيدة في إضافة غطاء مبيع من القناع يبلغ ٠,٥ ملم حول المعابرات.

Via Tenting and Plugging

ويمكن أن تسبب الفحوصات التي توضع تحت المكونات أو بالقرب من الرعاة في العصيان، حيث يتم سحب الرطوبة المباعة إلى الحفرة عن طريق أعمال الكبسولة، مما يحرم المبيعات المشتركة ويخلق دائرة مفتوحة، ويفترض أن تكون هذه القوارير مثبتة (تغطي بإقناع مباع) أو مثبتة بعلامات غير ملوثة.

عمليات التجميل السطحي وأثرها على القابلية للتسوية

حتى أفضل تصميمات الطلاء والقناع ستفشل إذا لم تدعم النهاية على رصيف النحاس الرطب الجيد، فالنهاية السطحية تحمي النحاس من الأكسدة وتوفر سطحاً قابلاً للبيع، واختيار النهاية يؤثر على فتح القناع المطلوب وخطر الرشوة.

إن مقياس السائل الجوي الساخن هو نهاية مُستقيمة أو خالية من الرصاص توفر مبتلا ممتازا ولكنها يمكن أن تؤدي إلى أسطح غير مُصففة، لأن نظام HASL يترك معاطفاً سميكة وغير نظامية، ويجب أن يكون فتح القناع أكبر من أجل استيعاب التغيُّر في السمنة المُباعة، مما يزيد من خطر الرشوة على أجزاء مُحكمة.

أما النهايات الأخرى فتشمل التمرين، والزفير سيل، والقابلية للإبطال العضوي، والخيار الأقل تكلفة، ولكنه يوفر حياة محدودة من الرف، ويحتمل أن يُعالج الضرر، وهو مناسب للمجالس ذات الترددات المنخفضة التي تباع فيها فترات زمنية طويلة، كما أن التصاميم السميكة للسندات هي في كثير من الأحيان حل وسط جيد بين التكلفة والسطحية، ولكن يمكن أن تُرفع من خلال القناع غير المستقر في البيئة.

الشلالات المشتركة وكيفية تجنبها

ويعترف المصممون المتمرسون بطرائق الفشل المتكررة المرتبطة بقناع المبيع وتصميم المعبد، ومن أكثرها تواتراً ] الركاز المقطعي الذي يسببه القناع الذي يتجاوز الحافة حتى الحافة حتى لو تم تمديدها بواسطة عدد قليل من الميكرومترات - المعكرونة يمكن أن يُحاصر تحت قناع التدفق.

وثمة حفرة أخرى هي تصاريح القناع الكافية حولها عبر فتحات ] وعندما توضع قبو على حزمة من طراز SMT، قد لا يغطي القناع تماماً البرميل، مما يسمح للمبيع بالارتطام خلال إعادة التدفق، مما يخلق حزمة جوفاء على الرصيف المكون، والحل هو إما زيادة ال10 عن طريق الصنف المميتزون.

Copper slivers] are another common issue: When the mask is applied over an area with isolated copper islands (such as a pad connected only by a little trace), the mask may not adhere properly, and the copper can peel off during soldering. Designers should ensure that all copper features are tethered to the main plane with tracepper widths at least).

وأخيراً، يمكن أن يتسبب التقلب الحراري بين القناع والنحاس في حدوث صدع أثناء التدوير الحراري، أما معامل التوسع الحراري في الأقنعة التقليدية للعاملات غير المألوفة في القناع فهو أعلى من مستوى النحاس، وإذا كانت الجسور القناعية عبر طائرة نحاسية واسعة النطاق دون إزالة كافية، فإن القناع قد يتصدع بعد تكرار عملية التد والتبريد ينبغي أن تستخدم هذه المادة.

أساليب التحقق والاختبار

(د) فحص قواعد التصميم في برامج تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو خط الدفاع الأول، ويمكن لأدوات عصرية من هذا النوع أن تفحص المباعدة بين المسافات، وتخليص القناع من حيث الصبغة، وعن طريق وضع قواعد تلقائياً، غير أن المركز لا يصادق على التصميم إلا على البارامترات المحددة للمستعملين، ولا يمكنه أن يلتقط تغيرات في العمليات، ولذلك فإن اختبار العينات المادية أمر أساسي بالنسبة للتصميمات الجديدة.

(ب) يمكن أن تُستخدم عملية التفتيش البصرية المحسوبة بعد طباعة المراعي المباع وبعد إعادة التدفق للكشف عن الرشوة، وعدم كفاية المباع، وسوء التسجيل.() ويمكن أن تقيس نظم التفتيش الأوّلي فتح القناع الفعلي ووضع الرصيف بما يُقدّر بدقة من تصميمات الأشعة الغرامية (0.5 مم)

(أ) اختبار تدميري ولكنه مخدر للغاية، ويقطع لوحة عينات من خلال مجموعة نقدية ومثقلة من أجل الكشف عن واجهة القناع والقناع والربط بين المبيعات، ويمكن لهذه التقنية أن تحدد القناع، والبلوغ غير الكامل، والعيوب بين الطبقات المتعددة الفلزات، وتستخدم في عملية التكييف أو عندما تكون الإخفاقات متقطعة.

وبالإضافة إلى الاختبارات المادية، فإن استعراضات التصميم مع مصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور قيمة للغاية، إذ يقدم العديد من المصانع تصميماً للتصنيع يتضمن تصاريح القناع الموصى بها وتعديلات الرصفة، ويقلل من مخاطر إعادة التدوير باهظة التكلفة.

خاتمة

ونظراً لأن تصميمات القناع والرصف الموثوق بها تتطلب نهجاً منهجياً يوازن بين الهندسة والممتلكات المادية وقدرات العمليات، فإن تصميمات المصممين يمكن أن تؤدي إلى زيادة حجم المبردات وقواعد المباعدة بين المسافات، وأن تحدد التطهيرات المناسبة وطريقة الاختبارات الفوقية، وأن تُختار الأنواع السطحية الصحيحة للكثافة المقصودة، فإن التصميمات يمكن أن تقل كثيراً عن وجود الترميزات المُصُصُمُع.