Quelle valeur de débordement du vernis d'épargne utiliser ?

La couche de vernis d'épargne recouvre le circuit imprimé et forme un film protecteur sur le cuivre des couches de surface. Ce masque de soudure doit être retiré des pads sur la couche de surface afin d'obtenir un support sur lequel les composants peuvent être montés et soudés. La suppression de ce vernis d'épargne sur un pad de la couche supérieure doit s'étendre au delà des bords du pad, créant ainsi des pads NSMD ou SMD pour vos composants.

Jusqu'où devez-vous tirer le vernis d'épargne afin d'éviter les défauts d'assemblage et de garantir une surface disponible suffisante pour la soudure ? Il s'avère qu'avec des composants de plus en plus petits et les schémas de plus en plus denses, le débordement du masque de soudure peut créer de petites bandes de vernis d'épargne qui resteront sur la couche de surface. À un moment donné, la bande minimum admissible de vernis d'épargne et le débordement requis du masque de soudure deviennent des règles de conception concurrentielles qu'il n'est pas toujours possible de satisfaire simultanément.

Équilibrer le débordement et la bande de vernis d'épargne

Taille des pads périmétriques et tolérance d'erreur de positionnement

En pareil cas, un débordement positif du masque d'arrêt de soudure permet de créer un pad non défini par le vernis d'épargne (NSMD). Le processus de gravure sur cuivre est, en effet, un procédé chimique humide, qui s'avère plus précis que l'application d'un vernis d'épargne. Ainsi, pour garantir que l'ensemble de la surface du pad reste toujours exposé, nous appliquons un débordement de vernis d'épargne suffisamment important autour du pad.

L'application moins précise du vernis épargne peut entraîner des erreurs de positionnement s'il ne correspond pas parfaitement à l'emplacement défini dans le schéma de votre PCB. Toutefois, si le débordement du vernis épargne est suffisamment important, il compensera le mauvais positionnement et le pad restera entièrement visible au travers du masque de soudure. À ma connaissance, le débordement minimal du vernis d'épargne recommandé sur tous les côtés du pad est de 3 millièmes de pouce, ce qui permet de compenser un mauvais positionnement d'environ 2 millièmes de pouce.

Que faire si vos pads sont déjà suffisamment grands ? Dans ce cas, il est justifié de diminuer la valeur de débordement du vernis d'épargne. Si vous utilisez un débordement plus petit avec des pads plus grands, la surface de pads exposée sera forcément suffisante, et ce même en cas d'erreurs de positionnement. Dans tous les cas, vous devez également évaluer s'il est utile d'ajouter un barrage à soudure entre les pads/vias à proximité.

Taille minimale du barrage à soudure

La taille minimale de la bande de vernis d'épargne limite l'ouverture du débordement du vernis que vous pouvez appliquer pour un pas donné. Si le pas est suffisamment grand, vous pouvez toujours appliquer un débordement important de vernis d'épargne sans risquer d'atteindre la limite d'un barrage à soudure. Lorsque le pas est faible, ou lorsque les composants sont serrés les uns contre les autres, vous risquez de ne pas respecter la taille minimale de la bande de vernis d'épargne. Dans ce cas, vous devez décider si vous préférez compenser les erreurs de positionnement ou vous assurer de la présence systématique d'un barrage à soudure. Pour les composants à pas faible, je privilégie la deuxième solution.

Étant donné que la bande du vernis d'épargne doit avoir une épaisseur d'au moins 3 millièmes de pouce pour adhérer à la surface d'un substrat de PCB, le débordement du vernis d'épargne autour d'un pad peut généralement être minimal si le pas de celui-ci est d'au moins 20 millièmes de pouce. Pour des connecteurs internes (tels que des billes internes sur une empreinte BGA), l'utilisation de pastilles SMD et la pose de petites barrière à soudure entre les pads et les vias sont recommandées.

Devez-vous laisser votre atelier de fabrication décider ?

Si vous vous contentez de définir une règle de conception générale et d'appliquer un débordement de 0 ou 1 millième de pouce afin de répondre à vos exigences en matière de densité, votre fabricant peut décider d'appliquer une valeur de débordement supplémentaire. Vous ne serez pas forcément averti en pareil cas et devez vous attendre à ce qu'un atelier de fabrication le mette en place pour compenser tout problème de positionnement entre le pochoir du vernis d'épargne et les pads de la couche de surface.

Ma préférence est de régler le masque sur 0 millième de pouce sur la plupart des projets, et ce, pour deux raisons :

1. À moins d'avoir à gérer un schéma à très haute densité, les empreintes que nous utilisons pour la plupart des composants comportent des pads suffisamment grands pour que les erreurs de positionnement classiques ne réduisent pas de manière significative la zone de soudure sur le pad.
2. Je sais déjà que le fabricant augmentera le débordement du vernis d'épargne car je travaille avec un nombre limité d'entreprises de fabrication. Je connais leurs processus et j'aurai l'occasion de vérifier exactement ce qu'ils veulent modifier lorsqu'ils m'enverront leur rapport de DFM.

Le deuxième illustre la raison pour laquelle vous privilégiez la collaboration avec des entreprises de fabrication/d'assemblage dont vous comprenez les processus. Mon entreprise a plusieurs partenaires de fabrication que nous utilisons exclusivement pour des projets clients à faible et moyen volume. Nous savons ce qu'ils attendent et connaissons les commentaires que nous pourrions recevoir après une première vérification de DFM/DFA.

Si vous souhaitez vraiment communiquer vos intentions à votre fabricant, indiquez-les clairement sur votre dessin de fabrication. Ajoutez une note à votre dessin de fabrication indiquant que le fabricant est autorisé à modifier les ouvertures de la résistance à la soudure dans une certaine mesure (peut-être +/- 3 millièmes de pouce). L'autre option consiste à appliquer une tolérance précise au débordement de votre vernis d'épargne, puis à spécifier une largeur de bande minimale. Notez simplement qu'ils peuvent vous renvoyer la carte si votre tolérance est trop stricte, auquel cas vous devrez peut-être assouplir votre exigence de tolérance.

Une fois que vous avez déterminé le débordement minimal et la bande de vernis d'épargne dont vous avez besoin pour éviter les problèmes d'assemblage, vous pouvez utiliser les outils de CAO d'Altium Designer® pour définir vos motifs géométriques et vos empreintes. La plateforme Altium 365™ vous permettra de rester productif et de collaborer avec votre équipe sur des conceptions électroniques avancées. Tout ce dont vous avez besoin pour concevoir et produire des composants électroniques avancés se trouve dans une seule et même suite logicielle.

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