在電路板的文章及討論中經(jīng)常聽(tīng)到【Solder Mask,S/M】這個(gè)名詞,到底【Solder Mask】 是什么?在電路板中又是擔(dān)任了什么角色?
何謂「Solder Mask」?
【Solder Mask】的正確中文名稱應(yīng)該叫做「阻焊」或「防焊」,因?yàn)?9%以上的電路板都才用綠色的阻焊層,所以一般俗稱其為「綠漆」或「綠油(大陸用語(yǔ))」,其他還有紅漆、黑漆、藍(lán)漆…等為了迎合不同場(chǎng)合的顏色外觀,比如說(shuō)在NPI階段有些RD會(huì)特異選用「紅漆」來(lái)與量產(chǎn)板做區(qū)隔,某些會(huì)外露的板子選擇用黑色來(lái)與機(jī)殼顏色做配合。隨著時(shí)代的演進(jìn)與雷射條碼的導(dǎo)入,為了可以用光學(xué)掃描判讀電路板上的雷射條碼,一般不建議使用綠色以外的防焊。其實(shí)【Solder Mask】還有個(gè)比較傳神的英文名稱叫做【Solder Resist】,但用的人比較少。
「Solder Mask」的目的與作用
【Solder Mask】位于電路板的最上層(Top layer)與最底層(Bottom layer)銅箔線路之上,用來(lái)保護(hù)銅箔免于被氧化與不小心被焊錫沾到而影響電路板的功能,所以【Solder Mask】一般都以樹(shù)脂當(dāng)主要材料,使用印刷技術(shù)將【Solder Mask】覆蓋于電路板上、下表面不需要焊接的位置上,以起到防潮、絕緣、防焊、耐高溫及美觀的需求。少部份可能使用噴墨印刷。
「Solder Mask」中的「Mask」其實(shí)代表著「光罩」的含意
一般
PCB板廠在制作【Solder Mask】時(shí)都是先將整片PCB板子全部印刷上防焊漆,接著放進(jìn)烘烤做預(yù)烘烤作業(yè),然后使用底片(Film)做接觸式曝光,將底片上的影像轉(zhuǎn)移到防焊漆的表面,其實(shí)就跟影印機(jī)的原理差不多。
請(qǐng)注意:底片上的影像為「負(fù)片」,也就是底片上有黑影的部份是不想被保留下來(lái)的,而透明的地方綠漆則會(huì)被保留下來(lái),它就是個(gè)「光罩」的作用,所以英文里才會(huì)使用mask(遮罩)這個(gè)名詞。
接著用UV(紫外)光將沒(méi)有被光罩遮住的防焊漆烘干,這時(shí)候防焊漆才真正固化并絕對(duì)附著于電路板上,也才說(shuō)前面的烘干只「預(yù)烘干」,最后再進(jìn)入化學(xué)槽,將有光罩的區(qū)域清洗掉,一般防焊漆清洗后露出來(lái)的都是可以焊接的銅面。
請(qǐng)注意:印刷防焊漆制程后所顯現(xiàn)的只是銅面,在電路板的后續(xù)制程中還得再做表面處理(Finished),如化金、化銀、化錫等,以防止銅面在焊錫前就氧化了。
「Solder Mask」印刷會(huì)影響SMT焊錫品質(zhì)
防焊漆制程雖然看似簡(jiǎn)單,而且對(duì)于電路板的最大作用也只是起到絕緣、防焊的功能,但防焊漆如果作業(yè)不良也可能造成嚴(yán)重的品質(zhì)問(wèn)題,除了PCB板廠本身防焊漆印刷可能出現(xiàn)的清潔不良、孔洞、漏印、露銅、印刷不均勻、塞孔不良等缺失外,有時(shí)候防焊漆的印刷偏移量與厚度也是左右SMT焊錫的品質(zhì)因素之一,尤其是零件及焊點(diǎn)越來(lái)越小的手機(jī)板,深圳宏力捷之前就曾經(jīng)有過(guò)文章介紹。
因?yàn)椤維older Mask】使用底片轉(zhuǎn)印來(lái)決定保留與不保留防焊漆的地方,所以【Solder Mask】防焊層與PCB之間的對(duì)位就變得非常重要,因?yàn)橐坏?duì)位偏移太多,防焊漆(油墨)就可能覆蓋并影響原本應(yīng)該要暴露出來(lái)的銅箔焊墊大小。
至于防焊漆印刷的高度則會(huì)影響到錫膏量,因?yàn)榉篮钙嵩胶瘢渑c焊墊的高度差就越大,鋼板印刷出來(lái)的錫膏量就會(huì)越多,大焊墊沒(méi)有問(wèn)題,但是小焊墊的錫膏量如果太多就很容易發(fā)生焊錫短路的問(wèn)題。
「Solder Mask」印刷的制程能力
因?yàn)榇蠖鄶?shù)的PCB板廠都使用刮刀及網(wǎng)版將防焊綠漆印刷于電路板上,但如果你仔細(xì)看電路板,會(huì)發(fā)現(xiàn)電路板的表面可不是你想像的那么平整,電路板的表面會(huì)有銅箔線路(trace),也會(huì)有大面積的銅面,這些浮出電路板表面的銅箔實(shí)際上或多或少會(huì)影響綠漆印刷的厚度,而且因?yàn)楣蔚兜挠绊懀诰€路轉(zhuǎn)角(Trace corner, B)的位置有時(shí)候會(huì)特別薄。
一般來(lái)說(shuō)PCB板廠會(huì)針對(duì)上圖四個(gè)位置的防焊綠漆厚度(soldermask thickness)做一些簡(jiǎn)單的尺寸與公差管控,但這個(gè)公差范圍其實(shí)每間PCB板廠的內(nèi)規(guī)都不太一樣,好像也沒(méi)有工業(yè)標(biāo)淮。PCB板廠一般不會(huì)將防焊綠漆印得太薄,怕露銅,也怕導(dǎo)通孔填不滿,而且網(wǎng)版厚度、刮刀種類(lèi)與壓力、刮刀次數(shù)(一般都是來(lái)回各一次)…等條件都會(huì)影響其厚度。
下面是深圳宏力捷調(diào)查幾家PCB板廠后大致的公差范圍,請(qǐng)注意這個(gè)尺寸范圍僅供參考,而且各家PCB板廠尺寸也都不同:
? A:Line corner(線路轉(zhuǎn)角):0.2~0.8mil
? B:Line area(線路區(qū)域):0.4~0.8mil
? C:Copper surface area(銅面上防焊厚度):0.6~1.4mil
? D:Base material area(基材上防焊厚度):0.8~1.8mil
另外,防焊綠漆印刷除了厚度需要注意之外,其實(shí)其印刷位置的精淮度更重要,限于現(xiàn)今的科技,一般PCB板廠對(duì)于防焊綠漆的印刷只使用低成本的影像復(fù)印技術(shù),所以其對(duì)位老實(shí)說(shuō)并不精淮,這對(duì)一些有高精密度需求的系統(tǒng)業(yè)者來(lái)說(shuō)造成了一些小麻煩,但是一分錢(qián)一分貨,以目前的價(jià)格取向,能力就是這樣,除非加價(jià)使用更高端的影像技術(shù)。
下面列出大部分PCB板廠對(duì)于防焊綠漆印刷偏移的能力與防焊綠漆最小可以印刷的寬度:
? E:Minimum soldermask dam/bridge(防焊綠漆最小下墨區(qū)): 4 mil(有些廠商可以做到3mil)。防錫霸(Solder dam)為防焊綠漆印刷于兩個(gè)相鄰焊墊之間,最主要目的在防止焊錫短路,之所以稱為【壩(dam)】并不是防焊綠漆的高度足以隔絕焊錫溢流產(chǎn)生短路,而是防焊綠漆相對(duì)于熔融錫膏的表面張力比較小,既使錫膏原本的印刷會(huì)印在綠漆,但是焊錫的內(nèi)聚力較大,錫膏熔融后一般不是距離很遠(yuǎn)的焊錫都會(huì)自己縮回焊墊內(nèi),就像水總是往下流,熔融的錫膏則會(huì)往可以吃錫的地方流動(dòng)。所以在相鄰焊墊間印刷防焊綠漆可以起到防止焊錫短路的問(wèn)題。
? F:The tolerance of soldermask exposure registration(防焊綠漆印刷精淮度):+/-2mil(部份廠商宣稱可以做到+/-1mil)。
如果是「Non-Solder Mask Defined」布線,這個(gè)尺寸經(jīng)精度關(guān)系到防焊開(kāi)窗與焊墊之間的單邊距離。
? G:這個(gè)尺寸應(yīng)該與E相同。
后記:
深圳宏力捷并不是PCB板廠的相關(guān)人員,純粹是因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常與PCB板廠打交道,常常磨著PCB板廠問(wèn)東問(wèn)西,順便把這些資訊整理一下給自己日后參考用。如果你有任何PCB的制程問(wèn)題,建議還是請(qǐng)教專(zhuān)家,會(huì)比深圳宏力捷厲害喔!而且深圳宏力捷也不敢說(shuō)以上的信息全部正確,還是哪句話,服用前請(qǐng)三思!
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