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Solder Mask(S/M)是什么?對PCB有什么用處?只有綠色嗎?

發(fā)布時間 :2017-07-12 14:38 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB制板部
Solder Mask(S/M)是什么?對PCB有什么用處?只有綠色嗎?
在電路板的文章及討論中經(jīng)常聽到【Solder Mask,S/M】這個名詞,到底【Solder Mask】 是什么?在電路板中又是擔任了什么角色?
何謂「Solder Mask」?
【Solder Mask】的正確中文名稱應該叫做「阻焊」或「防焊」,因為99%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)」,其他還有紅漆、黑漆、藍漆…等為了迎合不同場合的顏色外觀,比如說在NPI階段有些RD會特異選用「紅漆」來與量產(chǎn)板做區(qū)隔,某些會外露的板子選擇用黑色來與機殼顏色做配合。隨著時代的演進與雷射條碼的導入,為了可以用光學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【Solder Mask】還有個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,用來保護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】一般都以樹脂當主要材料,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」其實代表著「光罩」的含意
一般PCB板廠在制作【Solder Mask】時都是先將整片PCB板子全部印刷上防焊漆,接著放進烘烤做預烘烤作業(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,其實就跟影印機的原理差不多。
請注意:底片上的影像為「負片」,也就是底片上有黑影的部份是不想被保留下來的,而透明的地方綠漆則會被保留下來,它就是個「光罩」的作用,所以英文里才會使用mask(遮罩)這個名詞。
接著用UV(紫外)光將沒有被光罩遮住的防焊漆烘干,這時候防焊漆才真正固化并絕對附著于電路板上,也才說前面的烘干只「預烘干」,最后再進入化學槽,將有光罩的區(qū)域清洗掉,一般防焊漆清洗后露出來的都是可以焊接的銅面。
請注意: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」印刷會影響SMT焊錫品質(zhì)
防焊漆制程雖然看似簡單,而且對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)不良也可能造成嚴重的品質(zhì)問題,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,尤其是零件及焊點越來越小的手機板,深圳宏力捷之前就曾經(jīng)有過文章介紹。
  ? 電路板的防焊層印刷偏移會造成BGA短路嗎?
  ? 原來PCB的綠漆及絲印層厚度會影響錫膏量造成BGA短路?
因為【Solder Mask】使用底片轉(zhuǎn)印來決定保留與不保留防焊漆的地方,所以【Solder Mask】防焊層與PCB之間的對位就變得非常重要,因為一旦對位偏移太多,防焊漆(油墨)就可能覆蓋并影響原本應該要暴露出來的銅箔焊墊大小。
至于防焊漆印刷的高度則會影響到錫膏量,因為防焊漆越厚,其與焊墊的高度差就越大,鋼板印刷出來的錫膏量就會越多,大焊墊沒有問題,但是小焊墊的錫膏量如果太多就很容易發(fā)生焊錫短路的問題。
 
「Solder Mask」印刷的制程能力
因為大多數(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,但如果你仔細看電路板,會發(fā)現(xiàn)電路板的表面可不是你想像的那么平整,電路板的表面會有銅箔線路(trace),也會有大面積的銅面,這些浮出電路板表面的銅箔實際上或多或少會影響綠漆印刷的厚度,而且因為刮刀的影響,在線路轉(zhuǎn)角(Trace corner, B)的位置有時候會特別薄。
PCB_Soldermask_thickness 因為大多數(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,但如果你仔細看電路板,會發(fā)現(xiàn)電路板的表面可不是你想像的那么平整,電路板的表面會有銅箔線路(trace),也會有大面積的銅面,這些浮出電路板表面的銅箔實際上或多或少會影響綠漆印刷的厚度,而且因為刮刀的影響,在線路轉(zhuǎn)角(Trace corner, B)的位置有時候會特別薄。
一般來說PCB板廠會針對上圖四個位置的防焊綠漆厚度(soldermask thickness)做一些簡單的尺寸與公差管控,但這個公差范圍其實每間PCB板廠的內(nèi)規(guī)都不太一樣,好像也沒有工業(yè)標淮。PCB板廠一般不會將防焊綠漆印得太薄,怕露銅,也怕導通孔填不滿,而且網(wǎng)版厚度、刮刀種類與壓力、刮刀次數(shù)(一般都是來回各一次)…等條件都會影響其厚度。
下面是深圳宏力捷調(diào)查幾家PCB板廠后大致的公差范圍,請注意這個尺寸范圍僅供參考,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板廠對于防焊綠漆的印刷只使用低成本的影像復印技術(shù),所以其對位老實說并不精淮,這對一些有高精密度需求的系統(tǒng)業(yè)者來說造成了一些小麻煩,但是一分錢一分貨,以目前的價格取向,能力就是這樣,除非加價使用更高端的影像技術(shù)。
 
下面列出大部分PCB板廠對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:
列出大部分PCB板廠對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,而是防焊綠漆相對于熔融錫膏的表面張力比較小,既使錫膏原本的印刷會印在綠漆,但是焊錫的內(nèi)聚力較大,錫膏熔融后一般不是距離很遠的焊錫都會自己縮回焊墊內(nèi),就像水總是往下流,熔融的錫膏則會往可以吃錫的地方流動。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,這個尺寸經(jīng)精度關系到防焊開窗與焊墊之間的單邊距離。
  ? G:這個尺寸應該與E相同。
后記: 
深圳宏力捷并不是PCB板廠的相關人員,純粹是因為產(chǎn)品設計生產(chǎn)時經(jīng)常與PCB板廠打交道,常常磨著PCB板廠問東問西,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的制程問題,建議還是請教專家,會比深圳宏力捷厲害喔!而且深圳宏力捷也不敢說以上的信息全部正確,還是哪句話,服用前請三思!
 
延伸閱讀: 
快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射 


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