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PCB資訊

PCB資訊 - 什麼是PCB阻焊層?它對PCBA製造有什麼影響?

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PCB資訊 - 什麼是PCB阻焊層?它對PCBA製造有什麼影響?

什麼是PCB阻焊層?它對PCBA製造有什麼影響?
2023-02-26
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PCB阻焊層是什麼?

PCB製作完成後,板上的銅走線通常會因暴露在環境中而面臨氧化和腐蝕的風險,防止這種情況並延長PCB壽命的最可靠的方法是提供阻焊層的保護塗層。 PCB表面的一層漆稱為阻焊油墨,也就是PCB線路板防焊油墨。 阻焊油墨是PCB線路板中非常常見也是主要使用的油墨。 阻焊油墨一般90%都是綠色的,但也有其他顏色,例如:紅色、藍色、黑色、白色、黃色稱之為雜色油墨。


阻焊的作用就是絕緣,在焊接工藝中,防止因橋連產生的短路,導體電路的物理性斷線,走線因灰塵、水份等外界環境因素造成絕緣惡化、腐蝕等。


從長遠來看,灰塵和其他污染物可能會導致短路。 阻焊層是一層薄薄的聚合物,放置在電路板上以保護銅在操作過程中免受氧化和短路,它還可以保護PCB免受環境影響。


PCB疊層

PCB疊層

PCB阻焊層種類

1、頂部和底部阻焊層

PCB工程師通常使用這些來識別已經應用在PCB上的綠色阻焊層中的開口。 這種特殊的阻焊層是通過環氧樹脂或薄膜方法添加的。 接下來,利用已使用掩模注册的開口將組件引脚焊接到板上。

電路板頂部的走線稱為頂部走線,使用的相應阻焊層稱為頂部掩模。 與頂部掩模相同,底部掩模用於電路板的底部。


2、環氧液體阻焊層

阻焊層中最具成本效益的選擇是環氧樹脂。 它是一種在PCB上絲印的聚合物。 絲網印刷是指一種使用編織網來支持油墨阻擋圖案的印刷科技。 網格能够識別用於油墨轉移過程的開放區域。 該步驟之後是熱固化


3、液體光成像(LPI)阻焊層

LPI阻焊層實際上是兩種不同液體的混合物。 這些液體單獨保存並在塗抹面膜層之前混合,以延長保質期。 LPI也是各種其他類型中更具成本效益的選擇之一。

LPI用於幕塗、絲網印刷和噴塗應用,是各種聚合物和溶劑的混合物。 使用這種可以粘附在目標區域表面的掩模可以形成薄塗層。 使用此掩膜後,PCB通常不需要任何當前可用的最終表面處理。

與傳統的環氧樹脂油墨不同,LPI對紫外線很敏感。 面板需要用掩模覆蓋,並在短暫的“粘性固化週期”後,使用紫外雷射或光刻工藝將PCB暴露在紫外光下。

在使用掩膜之前,對面板進行清潔並檢查是否有任何氧化迹象。 這是使用化學溶液、氧化鋁溶液或使用懸浮浮石擦洗面板來完成的。

用於將面板表面暴露在紫外線下的最流行的科技之一是使用薄膜工具和接觸式打印機。 薄膜的頂部和底部片材使用乳液印刷,以阻擋需要焊接的區域。 然後使用打印機上的工具將生產面板和膠片固定在適當的位置,並同時暴露在紫外線光源下。

一種方法利用利用雷射的直接成像。 這種技術不需要工具或薄膜,因為雷射是通過使用放置在面板銅範本上的基準標記來控制的。

LPI掩模有多種顏色可供選擇,例如綠色、黑色、紅色、黃色、白色和藍色。


4、幹膜光成像阻焊層

使用幹膜光成像阻焊層需要真空層壓,該幹膜經受曝光然後顯影。 開發後,識別開口以生成圖案,然後將組件焊接到銅焊盤上。 高密度線路板受益於幹膜阻焊層,因為它不會淹沒通孔。


5、表面處理

無論使用何種PCB阻焊層類型,最終的阻焊層都會在電路板上留下某些暴露的銅區域。 這些暴露區域需要鍍有合適的表面光潔度以防止氧化。 最流行的表面處理之一是熱風焊料整平(HASL)。

根據要求,也可以使用其他表面處理,例如化學鍍鎳鈀浸金(ENEPIC)和化學鍍鎳浸金(ENIG)。 需要時,在掩膜層中留下額外的孔用於粘貼掩膜。 該糊狀掩模用於根據所使用的制造技術將焊盤或其他組件連接到板上。


PCB阻焊層製作工藝

以下是在PCB上應用阻焊層的過程∶

1、PCB清潔

清潔電路以去除污垢和其他污染物,然後乾燥電路板表面。


2、阻焊油墨塗層

接下來,將電路板裝入用於阻焊油墨塗層的垂直塗層機中。 塗層厚度取決於諸如PCB所需的可靠性及其使用領域等因素。 在電路板的不同部分(例如走線、銅箔或基板)上添加阻焊層時,其厚度會有所不同。 該掩膜層厚度將取決於設備能力和PCB製造能力。


3、預硬化

這個階段不同於完全硬化,因為預硬化看起來使塗層在板上相對堅固,這有助於去除不需要的塗層,而這些塗層又可以在開發階段輕鬆地從PCB上去除。


4、成像和硬化

成像是使用雷射繪製的照相膠片完成的,以定義阻焊層區域。 該薄膜與已經塗有焊料油墨並粘幹的面板對齊。 在這個成像過程中,與面板對齊的膠片會受到紫外線照射。 在接收到紫外光後,不透明區域允許紫外光穿過薄膜,從而使不透明區域下方的油墨發生聚合(硬化)。

在LDI成像的情况下,不需要照相膠片,因為紫外雷射會直接硬化板上需要保留阻焊油墨的部分。


5、開發

然後將電路板浸入顯影液中以清除不需要的阻焊層,以確保所需的銅箔準確暴露。


6、最終硬化和清潔

當安裝在PCB表面時,需要最終硬化以使阻焊油墨可用。 接下來,需要對已覆蓋阻焊層的電路板進行清潔,然後再進行進一步的處理,例如進行表面處理。

PCB疊層

PCB疊層

阻焊層設計

1、通孔

當通孔被阻焊層覆蓋以使其不暴露時,稱為帳篷通孔。 與過孔填充不同,這裡只有環形圍被阻焊層覆蓋。 如果孔完全閉合,則稱為填充過孔或掩膜堵塞過孔,具體取決於用於閉合孔的方法。

帳篷通孔是一種用於保護PCB的流行工藝,出於成本考慮,它被選擇用於環氧樹脂填充或掩膜堵塞。 在通孔隆起的方法中,液體光成像(LPI)阻焊層隆起是最具成本效益的。

為了確保更好的帳篷通過,你還可以使用成本更高的樹脂填充。

過孔的目的是在PCB表面上留下更少的暴露導電焊盤,這將最大限度地减少組裝過程中焊料橋接期間發生的短路。 當過孔位於焊盤邊緣或標準BGA“狗骨”圖案中時,錫有從SMT焊盤的遷移也减少了,帳篷還可以最大限度地减少通孔因暴露於操作環境而損壞的可能性。


2、阻焊層間隙

阻焊層間隙是决定阻焊層與PCB表面特徵的接近程度的公差。 此公差間隙的目的是在接收焊料的表面特徵之間提供足够的間距,稱為焊料壩。 這防止了焊橋的形成。

阻焊層間隙

通常阻焊層間隙需要是導體間距寬度的一半。 當使用100 μ m以下的精細導電圖案時,阻焊層間隙可以低於50 μ m。


3、焊盤

阻焊層定義的焊盤是那些掩膜開口小於銅焊盤的焊盤,這樣阻焊層將定義BGA中使用的焊盤尺寸。

掩模間隙的變化將决定銅焊盤的尺寸。

非阻焊層定義的焊盤包括焊盤和掩模之間的間隙。

阻焊工藝需要考慮配合公差,以便掩膜間隙應始終大於焊盤。 這是保持整個焊盤沒有阻焊劑並確保最佳焊接所必需的。


4、阻焊開窗

沒有掩膜的PCB外層稱為阻焊開口,其目的是將電路暴露在錫(焊料)中。 這個開口必須準確,否則可能導致電路板上不必要的銅暴露,從而導致腐蝕和損壞。

通常,製造商選擇具有1∶1的阻焊層開口與可更改為適當制造技術的銅焊盤。 開口必須根據要求進行定制,否則可能會導致焊盤旁邊的接地層暴露出來。 這可能會導致短路,應予以防止。


5、阻焊層覆蓋或擴展

EDA軟件通常可以設定電路板表面特徵和阻焊層之間的間距。 該規範通常稱為阻焊層擴展,可以是正值、負值或零值。

正向阻焊擴展,當阻焊層的端部與未覆蓋的焊盤外圓周之間存在間距時,稱為正阻焊層膨脹。

零阻焊層膨脹,當阻焊層和焊盤之間沒有間距或間隙時,它是零值。

負阻焊擴展,當阻焊層與焊盤的一個區域重疊時,它是負值。


PCB阻焊設計對PCBA製造的影響

PCB兩面都是銅層,沒有做阻焊的PCB裸露在空氣中容易被氧化,而變成不良產品,也影響了PCB的電力效能。 囙此,PCB表面上必須要有一層能阻隔PCB與空氣發生氧化反應的保護塗層,而這層塗層就是用阻焊漆資料覆蓋的阻焊層。 阻焊層在控制PCBA焊接工藝期間的焊接缺陷中的角色是很重要的,PCB設計者應該儘量减小焊盤特徵周圍的間隔或空氣間隙。 不適當的PCB阻焊設計會導致如下PCBA缺陷。


1.阻焊膜過厚超過PCB銅箔焊盤厚度,再流焊時便形成吊橋與開路.

2.阻焊加工與焊盤配准不良,從而導致焊盤表面污染,造成焊點吃錫不良或產生大量的焊料球。

3.在兩個焊盤之間有導線通過時,應採取PCB阻焊設計,以防止焊接短路.

4.當有兩個以上靠得很近的SMD,其焊盤共用一條導線時,應用阻焊將其分開,以免焊料收縮時產生應力使SMD移位或者拉裂.


以上就是關於PCB阻焊層的介紹與PCB阻焊對PCBA製造的影響,希望能夠對大家有用。