PCB-juotosmaskin suunnitteluohjeet luotettavaa valmistusta varten

Juotosmaski on yksi piirilevyn näkyvimmistä kerroksista. Se peittää kuparijäljet ja jättää komponenttipinnat näkyviin juottamista varten.

Vaikka juotosmaski näyttää yksinkertaiselta, virheellinen suunnittelu voi johtaa useisiin valmistus- ja kokoonpano-ongelmiin, kuten:

• juotosillat tyynyjen välillä
• huonot juotosliitokset
• alttiina olevat kuparialueet
• Vähentynyt PCB:n tuotto

Asianmukaisen PCB-juotosmaskin suunnitteluohjeet varmistetaan, että maskikerros tukee sekä valmistus- että kokoonpanoprosesseja.

Tässä oppaassa selitetään tärkeimmät suunnitteluparametrit, jotka insinöörien tulisi ottaa huomioon luodessaan juotosmaskin aukkoja ja välyksiä.

Mikä on PCB-juotosmaski?

Juotosmaski on polymeeripinnoite, joka levitetään piirilevyn pinnoille kuparijälkien suojaamiseksi ja tahattomien juotosliitosten estämiseksi.

Sen tärkeimpiä toimintoja ovat:

• kuparin suojaaminen hapettumiselta
• juotossiltojen muodostumisen estäminen
• johtimien välisen eristyksen parantaminen
• PCB:n ulkonäön parantaminen

PCB-valmistuksen aikana juotosmaskikerros levitetään kuparikuvion muodostamisen jälkeen ja ennen pintakäsittelyä.

Yleinen valmistuksen työnkulku selitetään asiakirjassa: PCB valmistusprosessi selitetty

Juotosmaskin tyypit

PCB-valmistuksessa käytetään useita erilaisia juotosmaskityyppejä.

Nestemäinen valokuvauskelpoinen juotosmaski (LPI)

Yleisin nykyaikaisissa piirilevyissä käytetty tyyppi.

Ominaisuudet:

• levitetään nestemäisenä pinnoitteena
• kuvioitu fotolitografiaa käyttäen
• tukee hienojakoisia komponentteja

Kuivakalvon juotosmaski

Harvemmin käytetty, mutta sopii tiettyihin sovelluksiin.

Ominaisuudet:

• laminoitu kalvo
• tasainen paksuus
• Hyvä korkean tarkkuuden suunnitteluun

Epoksilla painettu maski

Käytetään pääasiassa vanhemmissa tai edullisissa PCB-prosesseissa.

Rajoitukset:

• pienempi resoluutio
• ei sovellu hienojakoisille komponenteille

Tärkeimmät PCB-juotosmaskin suunnittelusäännöt

Useat suunnitteluparametrit vaikuttavat juotosmaskin suorituskykyyn.

1. Juotosmaskin tyhjyys

Juotosmaskin välys määrittää kuparialustan reunan ja maskiaukon välisen etäisyyden.

Tyypillinen ohje:

Naamion tyhjennys: 3-4 mil

Riittävä etäisyys varmistaa, että tyynyt ovat täysin näkyvissä kokoonpanon aikana.

Jos välys on liian pieni:

• Maski voi peittää tyynyn reunat
• Juotosliitokset voivat olla epäluotettavia

2. Juotosmaskin laajennus

Maskin laajennus on määrä, jolla juotosmaskin aukko laajenee kuparialustan ulkopuolelle.

Esimerkki:

Tyynyn koko = 20 mil
Maskin aukko = 24 mil
Laajeneminen = 2 mil per puoli

Tämä laajennus kompensoi maskin kohdistustoleranssit valmistuksen aikana.

3. Juotosnaamion padon leveys

Juotosmaskipato on kahden tyynyn välissä oleva kapea maskikaistale.

Tyypillinen padon vähimmäisleveys:

≥ 4 mil

Jos pato on liian kapea, se voi murtua valmistuksen aikana, mikä lisää juotosiltojen riskiä.

4. Hienojakoisten komponenttien huomioon ottaminen

Hienojakoiset IC:t ja BGA:t edellyttävät erityistä juotosmaskin suunnittelua.

Yleisiä lähestymistapoja ovat:

Juotosmaskilla määritellyt tyynyt (SMD)

Maskin aukko määrittää tyynyn koon.

Edut:

• pienten komponenttien tiukempi valvonta

NSMD (Non-Solder Mask Defined Pads) -tyynyt (NSMD)

Kuparityyny määrittää koon, maskin aukko on suurempi.

Edut:

• parempi juotosliitoksen luotettavuus
• käytetään yleisesti BGA-levyihin

Kuinka suunnitella PCB-juotosmaski (käytännön vaiheet)

Yleiset PCB-juotosmaskin suunnitteluvirheet

Piirilevyjen ulkoasuissa esiintyy usein useita suunnittelukysymyksiä.

Maskin aukot ovat liian pienet

Saattaa osittain peittää tyynyt.

Riittämätön juotosmaskin pato

Johtaa juotossiltojen muodostumiseen.

Virheelliset tyynyn määritelmät

Maskin ja kuparityynyjen välinen epäsuhta voi aiheuttaa kokoonpano-ongelmia.

Valmistustoleranssien huomiotta jättäminen

Maskin kohdistustoleranssit on otettava huomioon.

Monet kokoonpanon aikana ilmenevät luotettavuusongelmat johtuvat suunnittelun ongelmista, joita käsitellään kohdassa: Yleiset PCB-viat ja luotettavuusongelmat

Valmistukseen liittyvät seikat

PCB-valmistajat arvioivat juotosmaskikerroksia CAM-analyysin aikana.

He tarkastelevat:

• maskin aukot
• maskin poisto
• padon leveydet
• kohdistustoleranssit

Sellaisilla valmistajilla kuin TOPFAST, suunnittelutiimit tarkistavat yleensä juotosmaskin parametrit ennen valmistusta varmistaakseen yhteensopivuuden sekä piirilevyn valmistus- että kokoonpanoprosessien kanssa.

Päätelmä

Juotosmaskien suunnittelulla on ratkaiseva merkitys piirilevyjen valmistettavuuden ja kokoonpanon luotettavuuden kannalta.

Noudattamalla käytännöllisiä suunnittelusääntöjä - kuten asianmukaista maskiväliä, riittävää padin leveyttä ja oikeita tyynyjen määritelmiä - insinöörit voivat vähentää kokoonpanovirheitä ja parantaa tuotannon tuottoa.

Tiivis koordinointi suunnitteluryhmien ja piirilevyvalmistajien välillä auttaa myös varmistamaan, että juotosmaskikerrokset vastaavat valmistusvalmiuksia.

PCB Solder Mask FAQ