Entendimiento de los Fundamentos de Mascara y Pad Soldador

La máscara de soldadura es una capa diáctrica de polímero aplicada a las huellas de cobre de una placa de circuito impreso (PCB) para protegerlas de la oxidación, contaminación y cortocircuito accidental. Expone sólo las almohadillas de cobre donde se venden componentes. La almohadilla en sí es el área de desembarco de cobre donde se aplica el plomo o la pasta de soldadura de componentes.

El reto fundamental radica en equilibrar la necesidad de un volumen suficiente de soldadura para formar una fuerte conexión mecánica y eléctrica con la necesidad de evitar que el soldador se extienda más allá del área prevista. La máscara de soldadura de soldadura de soldadura de fundición a la almohadilla. Si la abertura de máscara es demasiado grande en relación con la almohadilla, el soldador puede fluir hacia fuera y puente características vecinas.

Reglas de diseño clave para la geometría de Pad

La geometría de las aletas es el único factor más influyente en la prevención de los circuitos abiertos y de brida. Las dimensiones físicas de la almohadilla - su tamaño, forma y espaciado- determinan cuánto puede estar presente el soldador y cómo se comporta ese soldador durante el reflujo o la soldadura de ondas.

Tamaño de la hoja y forma

Para componentes de tecnología de montaje superficial, el pad debe ajustarse a las dimensiones de terminación de componentes de cerca pero permitir una pequeña tolerancia. Los estándares industriales como IPC-7351 proporcionan patrones de tierra recomendados para varios tipos de componentes. Una regla común es hacer que el pad ligeramente más ancho (0,2 mm a 0,5 mm) que el terminal de componentes para asegurar una formación adecuada de filete.

La longitud de la hoja es igualmente importante. Para los componentes de chip, la almohadilla debe extender 0.3 mm a 0.5 mm más allá del final de la terminación para crear una filete de soldadura visible que puede ser inspeccionada. Si la almohadilla es demasiado corta, la articulación puede ser débil; si es demasiado largo, exceso de soldadura puede quitarse de la terminación, dejando el volumen insuficiente en la interfaz de la articulación.

Pasaje de Pad y limpieza de máscaras de soldado

El espaciamiento de la acera es crítico para prevenir el escote, especialmente en diseños de alta densidad como los aros de la alambrada de bolas (BGAs) y los paquetes de Quad Flat No‐lead (QFN). El espaciamiento mínimo entre las almohadillas adyacentes se rige por la capacidad de registro de máscaras de soldadura del fabricante PCB.

Cuando se fijan las desmontes de máscaras de soldadura, la abertura debe ser de 0.05 mm a 0,15 mm más pequeña que la almohadilla de cobre de cada lado. Esto deja un “labio de máscara” que mantiene la pasta de soldadura en su lugar y evita que se sane sobre la superficie de la máscara. Si la limpieza es demasiado grande, la máscara puede alejarse del cobre durante el curado, creando una cavidad que atrapa residuos de foto y conduce a la superficie de la reproducción y conduce a la reproducción.

Pads de alivio térmico

Para componentes de agujeros y vias conectados a grandes planos de cobre, los relieves térmicos son esenciales. Un relieve térmico es un patrón de tipo de radio que conecta el tablero al plano de cobre a través de un conjunto de trazas estrechas (por lo general cuatro radios a intervalos de 90°).Este diseño reduce el efecto de disipador de calor durante la soldadura, permitiendo que la articulación alcance la temperatura requerida rápidamente.

Consideraciones de diseño de máscaras de soldado

La máscara de soldadura no es simplemente una capa cosmética; es un componente funcional de la PCB que influye directamente en el rendimiento de soldadura. El material de máscara, el espesor y la geometría de apertura debe ser especificado con cuidado.

Tipo de máscara de soldado y espesor

Las máscaras de soldadura fotoimageable (LPI) son las más comunes porque ofrecen una buena resolución y se pueden aplicar en capas finas (25–35 μm de espesor seco). Las máscaras de película secas proporcionan mayor precisión y se utilizan para diseños de tono muy fino, pero son más gruesas (50–75 μm) y más caras. La elección del tipo de máscara afecta la limpieza y la anchura de la presa.

La uniformidad del espesor de máscara es crítica. Las variaciones de más de ±5 μm pueden causar deposición de pasta de soldadura inconsistente y soldadura desigual. Los diseñadores deben solicitar el informe de capacidad del fabricante y asegurarse de que el espesor de máscara se especifica en el dibujo de fabricación. También es importante considerar el color de la máscara; máscaras verdes estándar ofrecen un alto contraste para la inspección óptica automatizada (AOI), mientras que otros colores (ro, azul, negro) pueden tener diferentes propiedades dielectricas

Presas de máscara de soldado y limpiezas web

Entre las almohadillas adyacentes de SMT, la máscara de soldadura forma una presa que evita que el soldador brille durante el reflujo. El ancho mínimo de la presa se determina por la resolución de máscaras y las tolerancias de cobre etch. Para máscaras LPI, un ancho de presa de al menos 0.1 mm es factible, pero para la producción de masa, 0.15 mm es más seguro para contabilizar los cambios de registro.

Para BGAs con tonos de bola de 0.8 mm o menos, las almohadillas individuales se separan a menudo por telas de máscara de soldadura que son tan estrechas como 0.05 mm. En estos casos de lanzamiento ultrafina, es común utilizar un diseño a través de pago con vias llenas y tapadas, pero la máscara debe estar cuidadosamente registrada. Una buena práctica es añadir un alivio de máscara de soldadura de 0.05 mm alrededor de bolas adyacentes BGA para permitir que se cola de soldadura para permitir para la venta.

Via Tenting y Plugging

Los viales colocados bajo componentes o cerca de las almohadillas pueden causar el acoplamiento de soldadura, donde el soldador fundido se dibuja en el agujero por acción capilar, privando la articulación del soldador y creando un circuito abierto. Para evitarlo, los viales deben ser tentados (totalmente cubiertos con máscara de soldadura) o enchufes con epoxy no conductor.

Acabados superficiales y su impacto en la soldabilidad

Incluso el mejor diseño de almohadillas y máscaras fallará si el acabado en las almohadillas de cobre no soporta el buen mojado. El acabado superficial protege el cobre de la oxidación y proporciona una superficie soldable. La elección de acabado influye en la abertura de máscaras requerida y el riesgo de brida.

El acolchado de aire caliente (HASL) es un acabado sin plomo que proporciona una excelente soldadura de soldadura pero puede resultar en superficies de almohadilla desiguales. Debido a que HASL deja un revestimiento grueso e irregular, la abertura de la máscara debe ser mayor para adaptarse a la variación del grosor de soldadura. Esto puede aumentar el riesgo de acoplamiento en partes de fino campo.

Otros acabados incluyen la Immersion Tin, Immersion Silver, y la soldabilidad orgánica Preservative (OSP). OSP es la opción más barata pero ofrece una vida limitada de estantería y es propenso a manejar daños. Es adecuado para tablas de baja densidad con amplio espaciamiento de almohadillas. Immersion Silver es un buen compromiso entre costo y flatness, pero puede ser empañado por sulfuro en el entorno.

Pitfalls comunes y cómo evitarlos

Los diseñadores experimentados reconocen los modos de fallo recurrentes asociados con máscara de soldador y diseño de pad. Uno de los más frecuentes es нереннирорантроранирантраниранираных de bolas (incluso por unos pocos micrometros) tirado / fuerte dado por máscaras atrapadas 0.0.

Otra trampa es неритенириниениениентелиных de la máscara alrededor de los agujeros realizados / tring contacto. Cuando se coloca una vía cerca de una almohadilla SMT, la máscara no puede cubrir completamente el barril, permitiendo que el soldador se mezcle en la vía durante el rebote. Esto crea una articulación esculpida en la almohuela del componente. La solución es aumentar la distancia entre la vía y la vía y la vía de la vía y la al menos 0.25 mm o la al menos.

неритениенининихораниния / fuerte contacto son otro problema común. Cuando la máscara se aplica sobre un área con islas de cobre aisladas (como una almohadilla conectada sólo por un rastro delgado), la máscara no puede adherirse correctamente, y el cobre puede descamarse durante la soldadura. Los diseñadores deben asegurarse de que todas las características de cobre están tethered al plano principal con anchos de trazas que son al menos 0.2 mm para el peso de cobre estándar (1 oz).

Finalmente, יstrongютеритеритеритеритентериный entre máscaras y cobre observado / sólidos confianza puede causar grietas durante el ciclismo térmico. El coeficiente de expansión térmica (CTE) de las máscaras LPI típicas es más alto que el cobre. Si la máscara puentes a través de un amplio plano de cobre sin suficiente limpieza, la máscara puede romper después de la calefacción y enfriamiento repetidos.

Métodos de verificación y prueba

El control de diseño de la guía (DRC) en el software de diseño PCB es la primera línea de defensa. Las herramientas modernas de EDA pueden comprobar el espaciamiento de la hoja a la hoja, las autorizaciones de máscara a pago, y mediante reglas de tentación automáticamente. Sin embargo, DRC sólo valida el diseño contra parámetros definidos por el usuario; no puede capturar variaciones de proceso.

неритенниеннниянияниниянининининия / tring contacto se utiliza después de la impresión de pasta de soldadura y después de la reflujo para detectar la soldadura, la soldadura insuficiente, y la insistencia de la malla. Los sistemas AOI pueden medir la abertura de máscaras y la posición de remo hacia una precisión de ±ación de ±ado ±ada ±ada ±00.01 mm.

■ Seccionamiento realizado/fuertengilo es una prueba destructiva pero altamente informativa. Una tabla de muestra se corta a través de una articulación crítica y se pulye para revelar la interfaz de almohadilla, máscara y soldadura. Esta técnica puede identificar máscaras overhang, tejido incompleto, y defectos de capa intermetallica. Se utiliza durante la calificación del proceso o cuando los fallos son intermitentes.

Además de las pruebas físicas, las revisiones de diseño con el fabricante de PCB son inestimables. Muchos fabricantes ofrecen retroalimentación de diseño para la fabricación (DFM) que incluye limpiezas recomendadas de máscaras y ajustes de pad.

Conclusión

Crear diseño de fábricas y máscaras confiables requiere un enfoque sistemático que equilibra la geometría, las propiedades materiales y las capacidades de proceso. Al adherirse a las reglas de tamaño de la almohadilla y el espaciado, especificar las cerraduras y anchos de la presa adecuadas, y seleccionar el acabado de superficie correcto para la densidad deseada, los diseñadores pueden reducir dramáticamente la aparición de puentes y circuitos abiertos.