Six erreurs courantes de masque de soudure que tout concepteur de circuits imprimés doit connaître

Les erreurs de conception des masques de soudure sont fréquentes dans les Fabrication de circuits imprimés qui peuvent entraîner une mauvaise soudure, des courts-circuits ou une augmentation des coûts de production. Vous trouverez ci-dessous une décomposition systématique des six principales erreurs, ainsi qu'une analyse approfondie de leurs causes sous-jacentes et des stratégies de prévention, conçues pour vous aider à établir un lien sans faille entre la conception et la fabrication.

Les six erreurs critiques en matière de masques de soudure et leurs causes profondes

1. Dégagement insuffisant du masque de soudure

Le problème central

Le jeu du masque de soudure correspond à la largeur de l'encre du masque de soudure conservée entre les caractéristiques conductrices adjacentes (pads, traces, vias). Lorsque le jeu est inférieur à la capacité du processus (généralement < 4 mils / 0,1 mm), l'encre peut ne pas être entièrement conservée pendant le développement, ce qui entraîne des "barrages de masque de soudure" manquants ou excessivement minces. Lors du brasage ultérieur, la brasure en fusion peut facilement se répandre à travers ces espaces, provoquant un pontage de brasure.
Approfondissement : Cette question est particulièrement cruciale dans les domaines suivants Interconnexion haute densité (HDI) ou des boîtiers BGA. Les concepteurs doivent tenir compte non seulement de l'espacement statique, mais aussi de l'effet d'expansion de la pâte à braser pendant les cycles de brasage thermique.
Solution : Respecter scrupuleusement les "Règle des 4 millimètres comme norme minimale. Pour les composants du type 01005 ou plus petits, il convient de confirmer les capacités du fabricant en matière de processus final. Envisagez d'utiliser des Pastille définie par un masque de soudure (SMD) afin de contrôler avec précision la forme et l'espacement des tampons lorsque cela est nécessaire.

2. Ouverture imprécise du masque de soudure (SMO)

Le problème central : Une taille ou une forme d'ouverture incorrecte se manifeste de trois manières : les ouvertures trop petites couvrent partiellement les pastilles, ce qui affecte la soudabilité ; les ouvertures trop grandes exposent le cuivre adjacent, ce qui risque de provoquer des courts-circuits ou de la corrosion ; les formes trop complexes (angles aigus, lignes fines) dépassent les limites de précision de l'imagerie (par exemple, LDI) ou de la sérigraphie, ce qui entraîne une distorsion du motif.
Approfondissement : La conception de l'ouverture doit tenir compte des éléments suivants processus de brasage. Par exemple, les trous de passage pour le brasage à la vague nécessitent des ouvertures plus grandes pour assurer un remplissage suffisant du trou, tandis que les ouvertures surdimensionnées pour les pastilles SMD dans le brasage par refusion peuvent contribuer à la formation de tombston.
Solution : Suivre la règle empirique de "Extension de 2 à 4 millièmes de pouce par côté au-delà de la pastille de cuivre. Pour les pastilles de précision, fournissez des fichiers Gerber distincts pour les masques de soudure afin que le fabricant puisse les vérifier. Évitez les formes non standard ; privilégiez les rectangles ou les ovales arrondis.

3. Désalignement de l'enregistrement du masque de soudure

Le problème central : Le désalignement entre le masque de soudure et la couche de cuivre sous-jacente est généralement dû à la déformation du photomasque, à la dilatation ou à la contraction pendant la stratification du circuit imprimé ou à un alignement imprécis de l'exposition. Des décalages mineurs peuvent entraîner une couverture du masque de soudure sur les bords de la pastille, tandis qu'un désalignement important peut entraîner un déplacement complet.
Approfondissement : Ce problème est étroitement lié au fait que la carte de circuits imprimés ne peut pas être utilisée. Coefficient de dilatation thermique (CTE) et les tolérances de fabrication. Le contrôle de l'alignement est plus complexe pour les cartes multicouches en raison des cycles de laminage multiples par rapport aux cartes double face.
Solution : Incorporer fiduciaires mondiaux et fiduciaires couche à couche dans la conception. Communiquer clairement au fabricant les exigences en matière de tolérance d'alignement pour les zones critiques (par exemple, les circuits intégrés à pas fin). Veiller à ce que les fichiers de conception des masques de soudure utilisent les mêmes coordonnées d'origine que les couches de cuivre.

4. Barrage de masque de soudure inadéquat (SMD)

Le problème central : La barrière du masque de soudure est le mur d'encre qui sépare les pastilles adjacentes. Si sa largeur est insuffisante (< 3 mils), elle peut se rompre au cours de la fabrication en raison de l'écoulement de l'encre ou d'une sous-exposition, perdant ainsi sa fonction d'isolation physique.
Approfondissement : L'intégrité du barrage dépend non seulement de sa largeur, mais aussi des éléments suivants type d'encre (l'encre liquide photoimageable (LPI) est supérieure au film sec à cette fin) et finition de la surface (la formation d'une digue est plus facile sur les surfaces ENIG que sur les surfaces HASL).
Solution : Visez une largeur de barrage de masque de soudure ≥ 4 mils lorsque l'espace le permet. Pour les emplacements ultrafins où cela est impossible (par exemple, certaines puces QFN), discutez de la possibilité de créer un masque de soudure. stratégies alternatives avec le fabricant, comme le procédé semi-additif (SAP/MSAP) ou l'acceptation d'une conception "sans barrage" associée à des procédés d'impression au pochoir et à la pâte extrêmement fins.

5. Conflit avec le calque de sérigraphie

Le problème central : Si les légendes ou les graphiques sérigraphiés chevauchent les ouvertures du masque de soudure, l'encre peut s'écouler dans les tampons pendant l'impression, contaminant ainsi la surface soudable. En outre, l'impression sur la surface irrégulière du masque de soudure peut rendre les légendes illisibles.
Approfondissement : Il ne s'agit pas seulement d'une question esthétique, mais d'un problème potentiel pour assemblage et reprise. Les techniciens peuvent être incapables d'identifier les désignateurs de composants couverts par le masque de soudure.
Solution : Établir une obligation Règles de conception pour l'assemblage (DFA)Les éléments de sérigraphie doivent être maintenus à une distance minimale de 0,15 mm (6 mils) entre tout élément de sérigraphie et les limites de l'ouverture du masque de soudure. Utiliser les fonctions de l'outil EDA pour l'élimination automatique de la sérigraphie et procéder à un examen visuel final avant la publication du fichier.

6. Négliger la conception des essais (DFT)

Le problème central : Si les points de test (en particulier pour les sondes volantes ou les montages à base de clous) ne disposent pas d'ouvertures suffisantes pour le masque de soudure, les sondes risquent d'entrer en contact avec le masque de soudure au lieu du cuivre, ce qui entraîne un mauvais contact, des échecs de test ou des dommages aux sondes.
Approfondissement : Au fur et à mesure que la complexité des circuits augmente, il est vital de garantir la couverture des tests. Cette erreur augmente directement coûts des tests et difficulté d'isolation des fautes.
Solution : Conception ouvertures circulaires du masque de soudure d'un diamètre ≥ 0,5 mm pour tous les points de test dédiés, en veillant à ce que l'ouverture soit concentrique avec l'élément en cuivre. Pour les zones à forte densité, il convient d'envisager l'utilisation de tampons d'essai dédiés or via tenting pour l'accès au test.

Quatre stratégies pour améliorer systématiquement la fiabilité des masques de soudure

1. Intégration de la conception à la fabrication : Incorporer les contraintes de fabrication au stade de la conception

Communiquez dès le début avec votre fabricant de circuits imprimés afin d'obtenir son avis. les spécifications détaillées du processus (matrice de capacité du processus) pour différentes largeurs/espaces de ligne, types d'encre (LPI, Dry Film) et finitions de surface (HASL, ENIG, OSP). Intégrez cette spécification dans votre bibliothèque de contraintes de conception (Design Rule Set).

2. Propriétés de l'encre cognitive active pour masque de soudure

Comprendre les propriétés de base des matériaux : Encre liquide photo-imageable (LPI) offre une haute résolution pour les caractéristiques fines ; Masque de soudure Film sec offre une excellente uniformité pour les grandes surfaces, mais une résolution légèrement inférieure. Les substrats à Tg élevé peuvent nécessiter des encres compatibles à Tg élevé. Demandez aux fournisseurs les paramètres clés de l'encre, en particulier pour les conceptions à haute fréquence : Coefficient de dilatation thermique (CTE), constante diélectrique (Dk) et facteur de dissipation (Df).

3. Fichiers Gerber : La dernière ligne de vie de la qualité avant la fabrication

• Indiquer clairement si les données relatives à la couche de masque de soudure sont positive (les ouvertures sont dessinées) or négatif (les ouvertures sont effacées). Il s'agit d'une source fréquente d'erreurs de communication.
• Pour onglets de rupture et Lignes de score VLe masque de soudure doit couvrir ou non ces zones, car cela affecte l'isolation des bords après le dépanellisage.
• Fournir des formats de données intelligents tels que Listes de réseaux IPC-356 or ODB++qui permettent aux fabricants d'effectuer des comparaisons automatisées entre le dessin et la maquette, réduisant ainsi les risques d'erreurs d'enregistrement.

4. Considérations particulières pour les scénarios d'application

• Circuits haute fréquence / haute vitesse : Le Dk/Df du masque de soudure affecte l'intégrité du signal. Parfois, Ouverture du masque de soudure (Soldermask Defined) ou même élimination complète du masque de soudure sur les traces critiques (par exemple, les paires différentielles) est nécessaire pour contrôler précisément l'impédance.
• Conceptions à haute tension : Augmenter de manière significative la dégagement du masque de soudure entre les éléments conducteurs sur la base des normes de sécurité (par exemple, IPC-2221) afin de garantir des lignes de fuite et des distances d'isolement adéquates.
• Circuits flexibles / rigides-flexibles : La flexibilité de l'encre du masque de soudure doit correspondre à celle du substrat. Les ouvertures dans les zones de pliage nécessitent une conception spéciale en termes de forme et de taille afin d'éviter que l'encre ne se fissure.

Conclusion

La conception des masques de soudure est bien plus qu'une simple couverture graphique. Il s'agit d'une discipline technique complète intégrant la sécurité électrique, la fiabilité du brasage, l'intégrité des signaux, l'accès aux tests et la protection de l'environnement. Un excellent concepteur de circuits imprimés doit faire passer la conception des masques de soudure du stade de la "conformité aux règles" passive à celui de l'"optimisation collaborative" active. En s'engageant profondément avec les partenaires de fabrication et en internalisant la connaissance des processus dès le début de la conception, il est possible d'améliorer systématiquement la qualité, la fiabilité et la compétitivité des produits.

Recommandation TOPFAST : Créer et maintenir un programme personnalisé ou un programme d'équipe 《Liste de contrôle de la conception des masques de soudure》et l'actualiser en permanence en fonction de l'expérience acquise dans le cadre des projets et de l'évolution des technologies de traitement. C'est le pont le plus solide qui relie une conception exceptionnelle à une fabrication sans faille.