Quale valore di espansione della maschera di saldatura devi utilizzare?

Il layer della maschera di saldatura copre il PCB e fornisce una pellicola protettiva sul rame dei layer superficiali. La maschera di saldatura deve essere rimossa dalle piazzole di destinazione sul layer superficiale per ottenere una superficie su cui i componenti possono essere montati e saldati. La rimozione della maschera di saldatura da una piazzola sul layer superiore deve estendersi oltre i bordi della piazzola, creando pad NSMD o SMD per i componenti.

Quanto è opportuno arretrare l'espansione della maschera di arresto della saldatura per evitare un difetto di assemblaggio e garantire un'area sufficiente per la saldatura? Come si è visto, con componenti sempre più piccoli e layout ad alta densità che sono ormai la norma, l'espansione della maschera di saldatura (Solder mask expansion) può creare piccole strisce della maschera di saldatura che rimangono sul layer superficiale. A un certo punto, la striscia minima consentita della maschera di saldatura e la relativa espansione richiesta diventano regole di progettazione competitive, che potresti non essere in grado di soddisfare contemporaneamente.

Bilanciare l'espansione della maschera di saldatura e delle strisce

Dimensioni della piazzola perimetrale vs. Tolleranza di registrazione errata

Questo è il motivo principale per applicare un'espansione positiva della maschera di arresto della saldatura, creando una piazzola NSMD (Non-Solder Mask Defined). Questa giustificazione è legata al processo di incisione del rame che, essendo un processo chimico a umido, ha una precisione maggiore rispetto all'applicazione della maschera di saldatura. Pertanto, per garantire che l'intera area della piazzola sia sempre esposta, applichiamo un'espansione della maschera di saldatura sufficientemente grande attorno alla piazzola.

La minore precisione del processo di applicazione del "solder resist" può creare una registrazione errata, in cui la maschera di arresto della saldatura non corrisponde perfettamente alla posizione in cui è definita nel layout PCB. Tuttavia, se l'espansione della maschera di saldatura è abbastanza ampia, compensa l'errore di registrazione e la piazzola può comunque essere completamente visibile attraverso la maschera di saldatura. La raccomandazione sull'espansione della maschera di saldatura più piccola che ho visto è di 3 mil su tutti i lati della piazzola, che andrà a compensare l'errata registrazione di circa 2 mil.

E se le piazzole sono già sufficientemente grandi? In tal caso, potresti giustificare l'utilizzo di un valore di espansione della maschera di saldatura inferiore. Se utilizzi un'espansione più piccola con piazzole più grandi, hai comunque la certezza di avere un'area esposta sufficientemente ampia anche in caso di registrazione errata. In ogni caso, devi comunque considerare la necessità di barriere di saldatura tra piazzole/via adiacenti.

Dimensioni minime della barriera di saldatura

Le dimensioni minime della striscia di saldatura limitano l'apertura di espansione della maschera di arresto della saldatura applicabile per un determinato passo del terminale. Se il passo del terminale è sufficientemente ampio, si può sempre applicare un'espansione della maschera di saldatura senza preoccuparsi di raggiungere il limite della barriera di saldatura. Quando il passo del terminale si riduce, oppure quando i componenti vengono impacchettati l'uno vicino all'altro, è possibile violare la dimensione minima della barriera della maschera di saldatura. In questo caso, è necessario decidere se è meglio compensare una registrazione errata o assicurarsi che sia sempre presente una barriera di saldatura. Sui componenti a passo fine, preferisco quest'ultima opzione.

Poiché il reticolo della maschera di arresto della saldatura deve essere di almeno di 3 mil circa per aderire alla superficie di un substrato PCB, è generalmente possibile inserire un'espansione minima della maschera di saldatura intorno a una piazzola quando il relativo passo è di 20 mil o superiore. Se si tratta di terminali interni (come le sfere interne su un footprint BGA), è opportuno utilizzare delle piazzole SMD e posizionare piccole barriere tra piazzole e fori di via.

Dovresti lasciare le decisioni alla tua azienda produttrice?

Se si imposta semplicemente una regola di progettazione generale e si applica un'espansione di 0 mil o 1 mil in modo da soddisfare il requisito di densità, il produttore potrebbe applicare un valore di espansione aggiuntivo. Se lo fa, potrebbe non dirtelo; dovresti aspettarti che una fabbrica lo applichi per ovviare alla mancata registrazione tra lo stencil della maschera di arresto della saldatura e le piazzole sul layer superficiale.

La mia preferenza è stata quella di impostare la maschera a 0 mil sulla maggior parte dei progetti, per due motivi:

1. A meno che non si tratti di un layout ad alta densità, i footprint che utilizziamo per la maggior parte dei componenti hanno delle piazzole sufficientemente grandi da non ridurre in modo significativo l'area di saldatura.
2. So già che il costruttore aumenterà l'espansione della maschera di saldatura perché lavoro con un numero limitato di case produttrici; conosco il loro processo e avrò la possibilità di verificare esattamente cosa vogliono modificare quando mi invieranno il rapporto DFM.

Il punto 2 dovrebbe illustrare il motivo per cui dovresti avere una lista preferita di aziende di fabbricazione/assemblaggio che utilizzi e comprenderne il processo. La mia azienda ha diversi partner di produzione che utilizziamo esclusivamente per progetti di clienti a basso e medio volume. Sappiamo cosa si aspettano e il feedback che potremmo ricevere dopo una revisione iniziale di DFM/DFA.

Se vuoi davvero comunicare le tue intenzioni al costruttore, chiarisci le tue intenzioni nel disegno di fabbricazione. Aggiungi una nota al disegno di fabbricazione, in cui affermi che il costruttore ha il permesso di modificare le aperture di resistenza alla saldatura entro un determinato intervallo (magari +/- 3 mil). L'altra opzione consiste nell'inserire una tolleranza specifica sull'espansione della maschera di saldatura e quindi specificare una larghezza minima della barriera. Tieni presente che potrebbero rispedirti la scheda se la tolleranza è troppo stretta, e a quel punto potresti aver bisogno di allentare i requisiti di tolleranza.

Una volta determinata l'espansione minima della maschera di saldatura e delle strisce necessarie per prevenire i problemi di assemblaggio, è possibile utilizzare gli strumenti CAD in Altium Designer® per definire le sagome e i footprint delle piazzole. Tu e il tuo team potrete anche rimanere produttivi e collaborare in modo efficiente su progettazioni elettroniche avanzate attraverso la piattaforma Altium 365™. Tutto ciò di cui hai bisogno per progettare e produrre elettronica avanzata è disponibile in un unico pacchetto software.

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