1.Grundläggande funktioner och betydelsen av lödmask
Lödmask, ett polymert skyddsskikt som är belagt på ytan av kretskort, är känt som “väktare av PCB.” Dess huvudfunktioner inkluderar:
1.1 Förhindra lödning av överbryggningar och kortslutningar
Vid PCB-lödning med hög densitet definierar lödmasken exakt lödningsområden, vilket effektivt förhindrar att smält lödning bildar onödiga anslutningar mellan intilliggande dynor eller spår. Forskning visar att korrekt applicerad lödmask kan minska lödbrodefekter med över 95%.
1.2 Miljöskydd
Lödmasken utgör en fysisk barriär som skyddar kopparspåren från:
- Oxidation orsakad av fukt och korrosiva gaser
- Ansamling av damm och föroreningar
- Kemisk erosion
- Mekaniskt slitage och repor
1.3 Förbättrad elektrisk prestanda
Genom att tillhandahålla ett stabilt dielektriskt skikt kan lödmasken:
- Minskar överhörning av signaler och kapacitiv koppling
- Förbättra toleransen för genomslagsspänning (typiskt med 30-50%)
- Bibehåller stabila impedansegenskaper
1.4 Utseende och identifieringsfunktion
Lödmasken har olika färgalternativ (oftast grön), vilket inte bara förbättrar mönsterkortets utseende utan också hjälper till att identifiera olika funktionsområden och monteringsriktningar genom färgkodning.
Tabell: Huvudfunktioner och fördelar med lödmask
| Funktion | Tekniska fördelar | Ansökan Förmån |
|---|
| Förebyggande av lödbryggor | Minskar risken för kortslutning | Förbättrar utbytet och minskar kostnaderna för omarbetning |
| Miljöskydd | Förlänger PCB:s livslängd | Förbättrar produktens tillförlitlighet |
| Elektrisk isolering | Förbättrar signalintegriteten | Ökar produktens prestanda |
| Förbättring av utseendet | Varumärkesigenkänning | Ökar konkurrenskraften på marknaden |
2. Jämförelse av huvudtyper och egenskaper hos lödmask
2.1 Flytande fotoavbildningsbar lödmask (LPI)
Det mest använda lödmaskmaterialet står för mer än 75% av marknadsandelen.
Fördelar:
- High resolution (up to 25μm)
- Utmärkt vidhäftning
- God kemisk beständighet
- Lämplig för komplexa mönster
Nackdelar:
- Kräver exakt processkontroll
- Relativt höga investeringar i utrustning
2.2 Lödmask för torrfilm
Fördelar:
- Enhetlig tjocklek
- Lämplig för massproduktion
- Minskar VOC-utsläppen
Nackdelar:
- Högre initial investering
- Kräver hög ytjämnhet
2.3 Termisk härdande lödmask
Fördelar:
- Utmärkt värmebeständighet
- Stark kemisk stabilitet
- Lägre kostnad
Nackdelar:
- Begränsad precision
- Kräver längre härdningstid
Tabell: Jämförelse av prestanda för olika typer av lödmasker
| Karaktäristisk | Flytande fotoavbildningsbar (LPI) | Torr film | Termisk härdning |
|---|
| Upplösning | High (25μm) | Medium (50μm) | Low (100μm) |
| Adhesion | Utmärkt | Bra | Rättvist |
| Värmebeständighet | Good (>280°C) | Excellent (>300°C) | Excellent (>300°C) |
| Kostnadseffektivitet | Hög | Medium | Hög |
| Tillämpningsscenario | PCB med hög densitet | Massproduktion | Konventionella tillämpningar |
3. Detaljerad tillverkningsprocess för PCB-lödmask
Applicering av lödmask är en precisionsprocess i flera steg där varje steg kräver strikt kontroll för att säkerställa slutkvaliteten.
3.1 Förbehandling
- Rengöring med syra: Avlägsnar oxider på kopparytan
- Slipning av bräda: Increases surface roughness (Ra 0.3-0.5μm)
- Rengöring: Avlägsnar alla föroreningar
Förbehandlingens kvalitet påverkar direkt lödmaskens vidhäftning; dålig behandling kan leda till efterföljande problem med delaminering
3.2 Färgbeläggning
Välj lämplig beläggningsmetod baserat på typ av kretskort:
- Screentryck: Låg kostnad, lämplig för de flesta applikationer
- Gardinbeläggning: Enhetlig tjocklek, lämplig för krav på hög kvalitet
- Besprutning: Lämplig för oregelbundna ytor
3.3 Förgräddning och exponering
- Före bakning: 80-100°C, removes solvents
- Exponering: Selektiv härdning med UV-ljuskälla (300-400 nm) genom fotomask
3.4 Utveckling och härdning
- UtvecklingAvlägsnar ohärdade områden med hjälp av 1% natriumkarbonatlösning
- Slutlig härdning: 150°C, 60 minutes, ensures complete cross-linking
4. Hur man väljer rätt lödmask för specifika applikationer
Att välja en lödmask kräver omfattande överväganden av flera faktorer. Nedan följer en viktig guide för beslutsfattande:
4.1 Urval baserat på applikationsmiljö
- Utrustning för utomhusbruk: Välj UV-beständig vit eller ljusgrå lödmask
- Miljöer med höga temperaturer: Välj material med hög glasomvandlingstemperatur (Tg)
- Kemiska miljöer: Välj epoxisystem med utmärkt kemisk beständighet
4.2 Val baserat på elektriska krav
- Högfrekventa tillämpningarVälj material med låg Dk (dielektricitetskonstant)/Df (dissipationsfaktor)
- Högspänningsapplikationer: Välj material med specifikationer för hög genomslagsspänning
4.3 Urval baserat på processkrav
- Konstruktioner med hög densitet: Välj LPI-lödmask med hög upplösning
- MassproduktionTänk på effektivitetsfördelarna med torrfilmslödmask
- Kostnadskänsliga applikationer: Utvärdera den totala tillverkningskostnaden snarare än enbart materialkostnaden
Tabell:Guide för val av lödmask för olika applikationsscenarier
| Applikationsfält | Rekommenderad typ | Krav på tjocklek | Förslag till färg |
|---|
| Konsumentelektronik | LPI | 0,8-1,2 miljoner | Grön/Svart |
| Elektronik för fordonsindustrin | Hög temperatur LPI | 1,2-1,5 mil | Grön/Blå |
| Medicinsk utrustning | Biokompatibel LPI | 1,0-1,5 mil | Blå/Vit |
| Flyg- och rymdindustrin | Högpresterande LPI | 1,5-2,0 miljoner | Grön/Gul |
| Högfrekvent kommunikation | Material med låg Dk/Df | 0,5-0,8 mil | Grön/Blå |
5. Gemensamma frågor och lösningar
5.1 Problem med vidhäftning
Symptom: Lödmask som skalar av eller bildar blåsor
Lösningar:
- Förbättra förbehandlingens renhet
- Optimera ytjämnheten
- Justera härdningsparametrarna
5.2 Otillräcklig upplösning
Symptom: Lödmask som överbryggar mellan fina spår
Lösningar:
- Välj ett bläck med högre upplösning
- Optimera exponeringsparametrarna
- Kontrollera maskens kvalitet
5.3 Ofullständig härdning
Symptom: Klibbig yta eller otillräcklig hårdhet
Lösningar:
- Bekräfta härdningstemperaturprofilen
- Kontrollera förvaringsförhållanden och utgångsdatum för bläcket
- Justera härdningstiden
6. Branschstandarder och kvalitetskontroll
6.1 Krav enligt IPC-standard
- IPC-SM-840: Kvalificerings- och prestandaspecifikationer för lödmaskmaterial
- IPC-6012Kvalificerings- och prestandaspecifikation för styva mönsterkort
- IPC-A-600: Godtagbarhetsstandarder för PCB
6.2 Viktiga kvalitetsindikatorer
- Likformig tjocklek: Within ±10%
- Hårdhet: >6H hårdhet hos blyertspenna
- Värmebeständighet: No abnormalities after 288°C solder testing
- Isolationsmotstånd: >10⁸ MΩ
6.3 Testmetoder
- Optisk inspektion: System för automatiserad optisk inspektion (AOI)
- Mätning av tjocklek: Tjockleksmätare med virvelström eller tvärsnittsanalys
- Test av vidhäftning: Bandtest och test av tvärsnitt
- Elektrisk provningHögspänningsprovning och provning av isolationsmotstånd
Slutsats
Lödmask spelar en oumbärlig roll i Tillverkning av kretskort. Valet och tillämpningen av lödmasken har en direkt inverkan på slutproduktens prestanda, tillförlitlighet och livslängd. I takt med att elektroniska enheter utvecklas mot miniatyrisering, hög densitet och hög frekvens fortsätter lödmasktekniken att utvecklas. Designingenjörer och tillverkare måste djupt förstå lödmaskens egenskaper och processkrav, göra optimala val baserat på specifika applikationsscenarier och se till att produkterna uppfyller industristandarder och krav genom strikt kvalitetskontroll.