어떤 솔더 마스크 팽창 값을 사용해야 할까요?

솔더 스톱 마스크 레이어는 PCB를 마감하며, 표면 레이어를 구리막으로 덮어 보호합니다. 컴포넌트를 장착 및 납땜할 표면을 확보하려면 솔더 마스크를 표면 레이어의 랜딩 패드에서 젖혀야 합니다. 이렇게 최상단 레이어의 패드에서 솔더 마스크를 제거하면 패드 주변에 약간의 거리가 생겨서 컴포넌트를 위한 NSMD 패드나 SMD 패드가 만들어집니다.

조립 결함을 방지하고 납땜 면적을 충분히 확보하려면 솔더 스톱 마스크를 얼마나 뒤로 젖혀야 할까요? 컴포넌트는 점점 더 작아지고 레이아웃의 밀도는 더 높아짐에 따라 솔더 마스크가 팽창되면 표면 레이어에 작은 솔더 마스크 조각이 남을 수 있습니다. 어느 시점에서는 허용 가능한 최소 솔더 마스크 조각과 필요한 솔더 마스크 팽창이 동시에 충족할 수 없는 규칙이 되기도 합니다.

솔더 마스크 팽창과 조각 사이의 균형 맞추기

경계 패드의 크기 vs 편심 공차

이것이 바로 NSMD(솔더 마스크에 의해 정의되지 않는) 패드를 형성하는 양성 솔더 스톱 마스크 팽창을 적용해야 하는 주된 이유입니다. 이는 구리 에칭 공정 때문인데, 구리 에칭은 습식 화학 공정이어서 솔더 마스크 응용 분야보다 정밀도가 높습니다. 따라서 패드 영역 전체가 항상 노출되도록 하려면 패드 주변에 충분히 큰 솔더 마스크 팽창을 적용해야 합니다.

솔더 레지스트 적용 공정의 정밀도가 낮으면 솔더 스톱 마스크가 PCB 레이아웃에 정의된 위치와 완벽하게 일치하지 않는 편심이 발생할 수 있습니다. 그러나 솔더 마스크 팽창이 충분히 크면 편심이 보상되며, 패드가 여전히 솔더 마스크를 통해 완전히 보일 수 있습니다. 경험에 의하면, 가장 작은 솔더 마스크 팽창 권장 사항은 패드의 모든 면에서 3mil이며, 이는 약 2mil의 편심을 보상합니다.

패드가 이미 충분히 크면 어떻게 해야 할까요? 이 경우에는 더 작은 솔더 마스크 팽창 값을 사용할 수 있습니다. 이때, 보다 작은 팽창을 더 큰 패드와 함께 사용하면 약간의 편심이 발생하더라도 충분히 큰 노출 패드 영역을 확보할 수 있습니다. 어떤 경우든 인접한 패드/비아 사이에 솔더 댐의 필요성도 고려해야 합니다.

최소 솔더 댐 크기

최소 솔더 레지스트 조각 크기는 특정 리드 피치에 적용 가능한 솔더 스톱 마스크 팽창 개구부를 제한합니다. 리드 피치가 충분히 크면 솔더 댐 한계에 도달할 염려 없이 항상 큰 솔더 마스크 팽창을 적용할 수 있습니다. 리드 피치가 작아지거나 컴포넌트가 서로 가까이 배치되면 최소 솔더 마스크 조각 크기 기준을 위반하게 될 수 있습니다. 이러한 경우에는 편심을 보상할지, 아니면 항상 솔더 댐이 존재하도록 보장할지 결정해야 합니다. 저는 미세 피치 컴포넌트의 경우 후자를 선호합니다.

솔더 스톱 마스크 웹이 PCB 기판 표면에 부착되려면 최소 약 3mil이 필요하므로, 일반적으로 패드 피치가 20mil 이상일 때 패드 주위에 최소한의 솔더 마스크 팽창을 적용할 수 있습니다. 내부 리드(BGA 풋프린트의 내부 볼 등)의 경우, SMD 패드를 사용하고 패드와 비아 사이에 작은 댐을 배치하는 것이 좋습니다.

제작업체의 결정에 맡겨야 할까요?

밀도 요건을 충족할 수 있도록 블랭킷 설계 규칙을 설정하고 0mil 또는 1mil 팽창을 적용하면, 제작업체가 추가 팽창 값을 적용할 수도 있습니다. 이 경우 제작업체는 해당 사실을 알리지 않을 수도 있습니다. 또한 제작업체가 솔더 스톱 마스크 스텐실과 표면 레이어의 패드 사이의 편심을 극복하기 위해 이 방법을 적용할 수도 있다는 점을 고려해야 합니다.

저는 다음의 두 가지 이유로 대부분의 프로젝트에서 마스크를 0mil로 설정하는 것을 선호했습니다.

1. 초고밀도의 레이아웃을 다루지 않는 한, 대부분의 컴포넌트에 사용되는 풋프린트에는 충분히 큰 패드가 사용되므로 일반적인 수준의 편심으로 인해 패드의 납땜 면적이 크게 줄어드는 일은 없습니다.
2. 저는 소수의 제작업체와 일하기 때문에 제작업체가 솔더 마스크 팽창을 늘릴 것이라는 점을 이미 알고 있습니다. 저는 제작업체의 프로세스를 숙지하고 있으며, 제게 DFM 보고서를 보내면 업체가 정확히 무엇을 수정하고 싶은지 확인할 수 있습니다.

특히 두 번째는 여러분이 선호하는 제작업체/조립업체 조합을 선정하고 이들 업체의 프로세스를 숙지해야 하는 이유이기도 합니다. 우리 회사는 중소 규모의 클라이언트 프로젝트에만 이용하는 제조 협력업체들을 두고 있습니다. 우리는 클라이언트가 기대하는 바가 무엇인지, 그리고 첫 번째 DFM/DFA 검토 후 어떤 피드백을 받을지 잘 알고 있습니다.

제작업체에 여러분의 의도를 제대로 전달하고 싶다면, 제작 도면에 의도를 명확하게 기재해야 합니다. 제작 도면에 제작자가 특정 범위(+/- 3mil) 내에서 솔더 레지스트 개구부를 수정할 수 있는 권한이 있음을 명시하는 메모를 추가하세요. 또 다른 방법은 솔더 마스크 팽창에 규정된 공차를 적용한 다음 최소 조각 폭을 지정하는 것입니다. 공차가 너무 엄격하면 업체 측에서 기판을 되돌려 보낼 수도 있으며, 이 경우 공차 요건을 완화해야 할 수도 있습니다.

조립 문제 방지를 위해 필요한 최소 솔더 마스크 팽창과 조각을 정한 후, Altium Designer®의 CAD 도구를 사용하여 랜드 패턴과 풋프린트를 정의할 수 있습니다. 여러분과 팀원들은 Altium 365™ 플랫폼을 통해 고급 전자 설계 시 생산성을 유지하고 효율적으로 협업할 수 있습니다. 하나의 소프트웨어 패키지에서 고급 전자 제품을 설계하고 생산하는 데 필요한 모든 것을 만나 보세요.

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