A máscara de solda é uma das camadas mais visíveis numa placa de circuito impresso. Cobre os traços de cobre, deixando as almofadas dos componentes expostas para serem soldadas.
Embora a máscara de solda pareça simples, uma conceção inadequada pode levar a vários problemas de fabrico e montagem, incluindo:
- pontes de solda entre as almofadas
- juntas de soldadura deficientes
- áreas de cobre expostas
- Redução do rendimento de PCB
Seguir corretamente Diretrizes de conceção de máscaras de solda para PCB garante que a camada de máscara suporta os processos de fabrico e de montagem.
Este guia explica os principais parâmetros de design que os engenheiros devem considerar ao criar aberturas e folgas para máscaras de solda.
Índice
O que é a máscara de solda para PCB?
A máscara de solda é um revestimento de polímero aplicado às superfícies de PCB para proteger os traços de cobre e evitar ligações de solda não intencionais.
As suas principais funções incluem:
- proteção do cobre contra a oxidação
- prevenção de pontes de solda
- melhorar o isolamento entre condutores
- melhorar o aspeto do PCB
Durante o fabrico de PCB, a camada de máscara de solda é aplicada após a formação do padrão de cobre e antes do acabamento da superfície.
O fluxo de trabalho geral de fabrico é explicado em: Explicação do processo de fabrico de PCB
Tipos de máscara de solda
No fabrico de placas de circuito impresso são utilizados vários tipos de máscaras de soldadura.
Máscara de solda líquida fotoimageável (LPI)
O tipo mais comum utilizado nos PCB modernos.
Caraterísticas:
- aplicado como um revestimento líquido
- modelado por fotolitografia
- suporta componentes de passo fino
Máscara de solda de película seca
Menos utilizado, mas adequado para aplicações específicas.
Caraterísticas:
- película laminada
- espessura uniforme
- Bom para desenhos de alta precisão
Máscara serigráfica em epóxi
Utilizado principalmente em processos de PCB mais antigos ou de baixo custo.
Limitações:
- resolução mais baixa
- não é adequado para componentes de passo fino
Regras fundamentais para o design de máscaras de solda para PCB
Vários parâmetros de conceção influenciam o desempenho da máscara de soldadura.
1. Folga da máscara de solda
A folga da máscara de solda define a distância entre a borda da almofada de cobre e a abertura da máscara.
Orientação típica:
Folga da máscara: 3-4 mil
Uma folga adequada garante que as almofadas ficam totalmente expostas durante a montagem.
Se a folga for demasiado pequena:
- A máscara pode cobrir os bordos da almofada
- As juntas de solda podem não ser fiáveis
2. Expansão da máscara de solda
A expansão da máscara é a quantidade pela qual a abertura da máscara de soldadura é alargada para além da almofada de cobre.
Exemplo:
Tamanho da almofada = 20 mil
Abertura da máscara = 24 mil
Expansão = 2 mil por lado
Esta expansão compensa as tolerâncias de alinhamento da máscara durante o fabrico.
3. Largura da barragem da máscara de soldadura
A barragem da máscara de solda é a faixa estreita de máscara entre duas almofadas.
Largura mínima típica da barragem:
≥ 4 mil
Se a barragem for demasiado estreita, pode partir-se durante o fabrico, aumentando o risco de pontes de soldadura.
4. Considerações sobre componentes de passo fino
Os ICs e BGAs de passo fino requerem um desenho especial de máscara de solda.
As abordagens mais comuns incluem:
Almofadas definidas por máscara de soldadura (SMD)
A abertura da máscara define o tamanho da almofada.
Vantagens:
- controlo mais apertado para componentes pequenos
Almofadas sem máscara de soldadura definida (NSMD)
A almofada de cobre define o tamanho, a abertura da máscara é maior.
Vantagens:
- melhor fiabilidade da junta de soldadura
- normalmente utilizado para almofadas BGA
Como conceber uma máscara de solda para PCB (passos práticos)
Normalmente, os engenheiros seguem várias etapas ao definir as regras da máscara de solda.
- Passo 1 - Definir regras de expansão da máscara
Definir a expansão global da máscara no software de desenho de PCB.
Gama típica: 2-4 mil - Etapa 2 - Verificar os componentes de passo fino
Verificar as aberturas da máscara de soldadura à volta:
QFN
BGA
conectores de pequeno passo - Passo 3 - Verificar a largura das barragens de máscara
Assegurar que o espaçamento entre almofadas adjacentes pode suportar barragens de máscara.
- Etapa 4 - Efetuar verificações DFM
Os fabricantes analisam os dados da máscara de soldadura para garantir a possibilidade de fabrico.
O processo de revisão do DFM é descrito em: Lista de verificação PCB DFM antes de enviar ficheiros Gerber
Erros comuns de conceção de máscaras de solda para PCB
Nos esquemas de PCB surgem frequentemente vários problemas de conceção.
As aberturas da máscara são demasiado pequenas
Pode cobrir parcialmente as almofadas.
Represamento insuficiente da máscara de solda
Leva à formação de pontes de solda.
Definições incorrectas de almofadas
Uma discrepância entre a máscara e as almofadas de cobre pode causar problemas de montagem.
Ignorar as tolerâncias de fabrico
As tolerâncias de alinhamento da máscara devem ser consideradas.
Muitos dos problemas de fiabilidade durante a montagem têm origem em problemas de conceção discutidos em: Falhas comuns de PCB e problemas de fiabilidade
Considerações sobre a fabricação
Os fabricantes de PCB avaliam as camadas de máscara de soldadura durante a análise CAM.
Eles analisam:
- aberturas de máscara
- desobstrução da máscara
- larguras de barragens
- tolerâncias de alinhamento
Em fabricantes como TOPFASTAs equipas de engenharia verificam normalmente os parâmetros da máscara de solda antes do fabrico para garantir a compatibilidade com os processos de fabrico e montagem de placas de circuito impresso.
Conclusão
A conceção da máscara de solda desempenha um papel crucial na capacidade de fabrico de PCB e na fiabilidade da montagem.
Seguindo as regras práticas de conceção - tais como a folga adequada da máscara, largura suficiente da barragem e definições corretas das almofadas - os engenheiros podem reduzir os defeitos de montagem e melhorar o rendimento da produção.
A estreita coordenação entre as equipas de design e os fabricantes de placas de circuito impresso também ajuda a garantir que as camadas de máscara de solda satisfazem as capacidades de fabrico.
Perguntas frequentes sobre a máscara de solda para PCB
R: A folga da máscara de solda é a distância entre a borda da almofada de cobre e a abertura da máscara de solda, garantindo que as almofadas permaneçam expostas durante a montagem.
R: A maioria dos fabricantes de PCB recomenda uma largura mínima da barragem da máscara de soldadura de 4 mil para evitar a quebra da máscara.
R: As pequenas aberturas da máscara podem cobrir parcialmente as almofadas, resultando em juntas de soldadura deficientes.
R: As almofadas SMD são definidas pelas aberturas da máscara de soldadura, enquanto as almofadas NSMD são definidas pela própria almofada de cobre. As almofadas NSMD são normalmente utilizadas para componentes BGA.