La máscara de soldadura es una de las capas más visibles de una placa de circuito impreso. Cubre las pistas de cobre y deja expuestas las almohadillas de los componentes para la soldadura.
Aunque la máscara de soldadura parece sencilla, un diseño inadecuado puede dar lugar a varios problemas de fabricación y montaje, entre ellos:
- puentes de soldadura entre pastillas
- malas juntas de soldadura
- zonas de cobre expuestas
- Reducción del rendimiento de los PCB
Siguiendo correctamente Directrices de diseño de máscaras de soldadura para PCB garantiza que la capa de máscara sea compatible con los procesos de fabricación y montaje.
Esta guía explica los principales parámetros de diseño que los ingenieros deben tener en cuenta a la hora de crear aberturas y espacios libres para máscaras de soldadura.
Tabla de contenidos
¿Qué es la máscara de soldadura para PCB?
La máscara de soldadura es un revestimiento de polímero que se aplica a las superficies de las placas de circuito impreso para proteger las trazas de cobre y evitar conexiones de soldadura involuntarias.
Sus principales funciones son:
- proteger el cobre de la oxidación
- prevención de puentes de soldadura
- mejorar el aislamiento entre conductores
- mejorar el aspecto de las placas de circuito impreso
Durante la fabricación de placas de circuito impreso, la capa de máscara de soldadura se aplica después de la formación del patrón de cobre y antes del acabado de la superficie.
El flujo de trabajo general de fabricación se explica en: Explicación del proceso de fabricación de PCB
Tipos de máscara de soldadura
En la fabricación de placas de circuito impreso se utilizan varios tipos de máscaras de soldadura.
Máscara de soldadura líquida fotoimageable (LPI)
El tipo más común utilizado en los PCB modernos.
Características:
- aplicado como revestimiento líquido
- estampado mediante fotolitografía
- admite componentes de paso fino
Máscara de soldadura de película seca
Menos utilizados pero adecuados para aplicaciones específicas.
Funciones:
- película laminada
- espesor uniforme
- Adecuado para diseños de alta precisión
Máscara serigrafiada epoxi
Se utiliza principalmente en procesos de PCB antiguos o de bajo coste.
Limitaciones:
- menor resolución
- no apto para componentes de paso fino
Reglas clave para el diseño de máscaras de soldadura de PCB
Varios parámetros de diseño influyen en el rendimiento de la máscara de soldadura.
1. Espacio libre de la máscara de soldadura
El espacio libre de la máscara de soldadura define la distancia entre el borde de la pastilla de cobre y la abertura de la máscara.
Pauta típica:
Espacio libre de la máscara: 3-4 mil
Una holgura adecuada garantiza que las almohadillas queden totalmente expuestas durante el montaje.
Si el espacio libre es demasiado pequeño:
- La máscara puede cubrir los bordes de la almohadilla
- Las soldaduras pueden ser poco fiables
2. Expansión de la máscara de soldadura
La expansión de la máscara es la cantidad en la que la abertura de la máscara de soldadura se amplía más allá de la almohadilla de cobre.
Por ejemplo:
Tamaño de la almohadilla = 20 mil
Apertura de la máscara = 24 mil
Expansión = 2 mil por lado
Esta expansión compensa las tolerancias de alineación de la máscara durante la fabricación.
3. Anchura del dique de máscara de soldadura
La presa de máscara de soldadura es la estrecha franja de máscara entre dos almohadillas.
Anchura mínima típica de una presa:
≥ 4 mil
Si la presa es demasiado estrecha, puede romperse durante la fabricación, aumentando el riesgo de puentes de soldadura.
4. Consideraciones sobre los componentes de paso fino
Los circuitos integrados de paso fino y los BGA requieren un diseño especial de la máscara de soldadura.
Entre los enfoques comunes se incluyen:
Almohadillas definidas por máscara de soldadura (SMD)
La apertura de la máscara define el tamaño de la almohadilla.
Ventajas:
- control más estricto de los componentes pequeños
Almohadillas definidas sin máscara de soldadura (NSMD)
La almohadilla de cobre define el tamaño, la apertura de la máscara es mayor.
Ventajas:
- mayor fiabilidad de la unión soldada
- comúnmente utilizado para almohadillas BGA
Cómo diseñar la máscara de soldadura de PCB (pasos prácticos)
Los ingenieros suelen seguir varios pasos a la hora de definir las reglas de la máscara de soldadura.
- Paso 1 - Definir las reglas de ampliación de la máscara
Configure la expansión de máscara global en el software de diseño de PCB.
Rango típico: 2-4 mil - Paso 2 - Comprobar los componentes de paso fino
Verificar las aberturas de la máscara de soldadura alrededor:
QFN
BGA
conectores de paso pequeño - Paso 3 - Verificar la anchura de los diques de máscara
Asegúrese de que el espacio entre almohadillas adyacentes puede soportar presas de máscara.
- Paso 4 - Realizar comprobaciones DFM
Los fabricantes revisan los datos de las máscaras de soldadura para garantizar su fabricabilidad.
El proceso de revisión DFM se describe en: Lista de comprobación DFM de PCB antes de enviar archivos Gerber
Errores comunes en el diseño de máscaras de soldadura para PCB
En los diseños de placas de circuito impreso aparecen con frecuencia varios problemas de diseño.
Las aberturas de las mascarillas son demasiado pequeñas
Puede cubrir parcialmente las almohadillas.
Presa de máscara de soldadura insuficiente
Provoca puentes de soldadura.
Definiciones incorrectas de las almohadillas
Un desajuste entre la máscara y las almohadillas de cobre puede causar problemas de montaje.
Ignorar las tolerancias de fabricación
Deben tenerse en cuenta las tolerancias de alineación de la máscara.
Muchos problemas de fiabilidad durante el montaje tienen su origen en problemas de diseño tratados en: Fallos comunes de las placas de circuito impreso y problemas de fiabilidad
Consideraciones sobre la fabricación
Los fabricantes de PCB evalúan las capas de máscara de soldadura durante el análisis CAM.
Revisan:
- aperturas de máscara
- limpieza de la máscara
- anchura de las presas
- tolerancias de alineación
En fabricantes como TOPFASTPor lo general, los equipos de ingeniería verifican los parámetros de la máscara de soldadura antes de la fabricación para garantizar la compatibilidad con los procesos de fabricación y montaje de placas de circuito impreso.
Conclusión
El diseño de la máscara de soldadura desempeña un papel crucial en la fabricación de placas de circuito impreso y la fiabilidad del montaje.
Siguiendo unas reglas de diseño prácticas, como una separación adecuada de la máscara, una anchura suficiente del dique y una definición correcta de las pastillas, los ingenieros pueden reducir los defectos de montaje y mejorar el rendimiento de la producción.
La estrecha coordinación entre los equipos de diseño y los fabricantes de placas de circuito impreso también ayuda a garantizar que las capas de máscara de soldadura se ajusten a las capacidades de fabricación.
Máscara de soldadura FAQ
R: El espacio libre de la máscara de soldadura es la distancia entre el borde de la almohadilla de cobre y la abertura de la máscara de soldadura, lo que garantiza que las almohadillas permanezcan expuestas durante el montaje.
R: La mayoría de los fabricantes de placas de circuito impreso recomiendan una anchura mínima de la presa de la máscara de soldadura de 4 millones para evitar la rotura de la máscara.
R: Las pequeñas aberturas de la máscara pueden cubrir parcialmente las almohadillas, lo que da lugar a uniones de soldadura deficientes.
R: Los pads SMD se definen por las aberturas de la máscara de soldadura, mientras que los pads NSMD se definen por el propio pad de cobre. Los pads NSMD se utilizan habitualmente para componentes BGA.