Seks almindelige loddemaskefejl, som enhver printkortdesigner bør kende til

Fejl i loddemaskedesignet er et hyppigt problem i PCB-fremstilling der kan føre til dårlig lodning, kortslutninger eller øgede produktionsomkostninger. Nedenfor følger en systematisk gennemgang af de seks kernefejl sammen med en dybdegående analyse af deres underliggende årsager og forebyggende strategier, der er designet til at hjælpe dig med at skabe et problemfrit link fra design til produktion.

De seks kritiske loddemaskefejl og deres årsager

1. Utilstrækkelig afstand til loddemaske

Det centrale problem

Loddemaskeafstand refererer til bredden af loddemaskeblæk, der er bevaret mellem tilstødende ledende funktioner (puder, spor, vias). Når afstanden er mindre end proceskapaciteten (typisk < 4 mils / 0,1 mm), kan blækket muligvis ikke fastholdes helt under udviklingen, hvilket resulterer i manglende eller alt for tynde "loddemaskedæmninger". Under den efterfølgende lodning kan smeltet loddetin let sprede sig gennem disse huller og forårsage loddebroer.
Dybere indsigt: Dette spørgsmål er særligt kritisk omkring Sammenkobling med høj densitet (HDI)-kort eller BGA-pakker. Designere skal ikke kun overveje statisk afstand, men også udvidelseseffekten af loddepasta under termiske loddecyklusser.
Løsning: Overhold nøje reglerne "4-mil-regel" som en minimumsstandard. For komponenter som 01005 eller mindre skal du bekræfte producentens ultimative proceskapacitet. Overvej at bruge Loddemaskedefinerede (SMD) puder design til præcis styring af pudeform og afstand, når det er nødvendigt.

2. Unøjagtig åbning af loddemaske (SMO)

Det centrale problem: Forkert åbningsstørrelse eller -form viser sig på tre måder: Åbninger, der er for små, dækker delvist pads og påvirker loddeevnen; åbninger, der er for store, eksponerer tilstødende kobber og risikerer kortslutning eller korrosion; alt for komplekse former (skarpe vinkler, tynde linjer) overskrider nøjagtighedsgrænserne for billeddannelse (f.eks. LDI) eller serigrafi, hvilket forårsager mønsterforvrængning.
Dybere indsigt: Åbningsdesignet skal tage højde for Loddeproces. For eksempel kræver gennemgående huller til bølgelodning større åbninger for at sikre tilstrækkelig huludfyldning, mens overdimensionerede åbninger til SMD-pads i reflow-lodning kan bidrage til tombstoning.
Løsning: Følg den empiriske regel om "strækker sig 2-4 mil pr. side" ud over kobberpuden. For præcisionspuder skal du levere separate loddemaske-Gerber-filer til producentens verifikation. Undgå ikke-standardiserede former; prioriter afrundede rektangler eller ovaler.

3. Fejljustering af registrering af loddemaske

Det centrale problem: Fejljustering mellem loddemasken og det underliggende kobberlag skyldes typisk deformation af fotomasken, udvidelse eller sammentrækning under PCB-laminering eller unøjagtig eksponeringsjustering. Mindre forskydninger kan resultere i, at loddemasken dækker over pad-kanterne, mens alvorlige forskydninger kan forårsage fuldstændig forskydning.
Dybere indsigt: Dette problem er tæt forbundet med PCB'ets Koefficient for termisk ekspansion (CTE) og produktionstolerancer. Justeringskontrol er mere kompleks for flerlagsplader på grund af flere lamineringscyklusser sammenlignet med dobbeltsidede plader.
Løsning: Inkorporere globale tillidsmænd og Lag-til-lag referencer i designet. Kommuniker tydeligt kravene til justeringstolerance for kritiske områder (f.eks. IC'er med fin pitch) til producenten. Sørg for, at designfiler til loddemasker bruger de samme oprindelseskoordinater som kobberlagene.

4. Utilstrækkelig loddemaskedæmning (SMD)

Det centrale problem: Loddemaskedæmningen er den væg af blæk, der adskiller tilstødende pads. Hvis den ikke er bred nok (< 3 mil), kan den gå i stykker under fremstillingen på grund af blækflow eller undereksponering, så den mister sin fysiske isoleringsfunktion.
Dybere indsigt: Dæmningens integritet afhænger ikke kun af bredden, men også af Blæktype (LPI-blæk (Liquid Photoimageable) er bedre end tør film til dette formål) og Overfladefinish (Det er lettere at danne en dæmning på ENIG-overflader end på HASL).
Løsning: Tilstræb en bredde på loddemasken på ≥ 4 mils, hvor pladsen tillader det. For ultrafine pitches, hvor dette er umuligt (f.eks. nogle QFN-chips), skal du diskutere alternative strategier med producenten, f.eks. den semiadditive proces (SAP/MSAP) eller accept af et "no dam"-design kombineret med ekstremt fine stencil- og pastaprintprocesser.

5. Konflikt med silketrykslag

Det centrale problem: Hvis silketryktekster eller grafik overlapper loddemaskeåbninger, kan blæk flyde ind i puderne under trykning og forurene den loddebare overflade. Desuden kan print på den ujævne loddemaskeoverflade gøre teksten ulæselig.
Dybere indsigt: Det er ikke kun et æstetisk spørgsmål, men et potentielt problem for samling og omarbejde. Teknikere kan være ude af stand til at identificere komponentbetegnelser, der er dækket af loddemasken.
Løsning: Etablering af obligatorisk Regler for design til montering (DFA): Oprethold en minimumsafstand på 0,15 mm (6 mils) mellem ethvert silketrykselement og loddemaskens åbningsgrænser. Udnyt EDA-værktøjets funktioner til automatisk at holde silketryk ude, og udfør en sidste visuel gennemgang, før filen frigives.

6. Forsømmelse af design til test (DFT)

Det centrale problem: Hvis testpunkterne (især for flyvende prober eller "bed-of-nails"-fiksturer) ikke har tilstrækkelige åbninger i loddemasken, kan proberne komme i kontakt med loddemasken i stedet for kobberet, hvilket fører til dårlig kontakt, testfejl eller beskadigelse af proben.
Dybere indsigt: Når kredsløbets kompleksitet stiger, er det afgørende at sikre testdækning. Denne fejl øger direkte Testomkostninger og vanskeligheder med at isolere fejl.
Løsning: Design cirkulære loddemaskeåbninger med en diameter på ≥ 0,5 mm til alle dedikerede testpunkter, og sørg for, at åbningen er koncentrisk med kobberfunktionen. I områder med høj tæthed kan du overveje at bruge dedikerede testpuder or via teltning for testadgang.

Fire strategier til systematisk forbedring af loddemaskers pålidelighed

1. Integration af design og produktion: Inkorporering af produktionsbegrænsninger i designfasen

Gå tidligt i dialog med din printkortproducent for at få deres detaljerede processpecifikationer (Process Capability Matrix) for forskellige linjebredder/afstande, blæktyper (LPI, Dry Film) og overfladebehandlinger (HASL, ENIG, OSP). Integrer denne specifikation i dit designbegrænsningsbibliotek (designregelsæt).

2. Egenskaber ved aktiv kognitiv loddemaskeblæk

Forstå grundlæggende materialeegenskaber: LPI-blæk (Liquid Photoimageable) giver høj opløsning til fine detaljer; Loddemaske tør film giver fremragende ensartethed til store områder, men lidt lavere opløsning. Høj-Tg-substrater kan kræve kompatible høj-Tg-blæk. Bed om vigtige blækparametre fra leverandører, især til højfrekvente designs: Termisk udvidelseskoefficient (CTE), dielektrisk konstant (Dk) og spredningsfaktor (Df).

3. Gerber-filer: Den sidste livline for kvalitet før produktion

• Angiv tydeligt, om loddemaskens lagdata er positiv (åbninger er tegnet) or negativ (åbninger er ryddet). Dette er en almindelig kilde til kommunikationsfejl.
• For Break-away-faner og V-score linjerAngiv, om loddemasken skal dække disse områder, da dette påvirker kantisoleringen efter afskalning.
• Giv intelligente dataformater som IPC-356 netlister or ODB++som gør det muligt for producenter at udføre automatiserede sammenligninger mellem design og illustrationer, hvilket reducerer risikoen for registreringsfejl.

4. Særlige overvejelser for anvendelsesscenarier

• Højfrekvente/højhastighedskredsløb: Loddemaskens Dk/Df påvirker signalintegriteten. Det sker nogle gange, åbning af loddemaske (loddemaske defineret) eller endda fuldstændig fjernelse af loddemaske over kritiske spor (f.eks. differentielle par) er nødvendig for at kontrollere impedansen præcist.
• Højspændingsdesigns: Øg antallet af Fjernelse af loddemaske mellem ledende elementer baseret på sikkerhedsstandarder (f.eks. IPC-2221) for at sikre tilstrækkelige krybe- og sikkerhedsafstande.
• Fleksible / stive-fleksible kredsløb: Loddemaskens fleksibilitet skal passe til underlaget. Åbninger i bøjningsområder kræver specielt design i form og størrelse for at forhindre, at blækket revner.

Konklusion

Design af loddemasker er langt mere end simpel grafisk dækning. Det er en omfattende teknisk disciplin, der integrerer elektrisk sikkerhed, loddepålidelighed, signalintegritet, testadgang og miljøbeskyttelse. En fremragende printkortdesigner bør hæve loddemaskedesign fra passiv "regeloverholdelse" til aktiv "samarbejdsoptimering". Ved at engagere sig dybt i produktionspartnere og internalisere procesviden i designfasen kan man systematisk forbedre produktkvalitet, pålidelighed og konkurrenceevne.

TOPFAST-anbefaling: Opret og vedligehold en personlig eller teambaseret 《 Tjekliste for design af loddemasker》og løbende opdatere den med projekterfaring og nye procesteknologier. Det er den mest solide bro, der forbinder enestående design med fejlfri fremstilling.