Co to jest ekspansja maski lutowniczej i jaką wartość należy stosować?

Warstwa maski lutowniczej zamyka PCB i zapewnia ochronną folię na miedzi na warstwach powierzchniowych. Maska lutownicza musi być cofnięta z padów lądowania na warstwie powierzchniowej, aby można było zamontować i przylutować komponenty. Usunięcie maski lutowniczej z pada na górnej warstwie powinno sięgać pewnego dystansu wokół krawędzi pada, tworząc pady NSMD lub SMD dla twoich komponentów.

Jak daleko należy cofnąć ekspansję maski lutowniczej, aby zapobiec wadzie montażu i zapewnić wystarczającą powierzchnię do lutowania? Okazuje się, że przy coraz mniejszych komponentach i wyższej gęstości układów, ekspansja maski lutowniczej może tworzyć małe strzępki maski lutowniczej, które zostaną na warstwie powierzchniowej. W pewnym momencie, minimalna dopuszczalna wielkość strzępka maski lutowniczej i wymagana ekspansja maski lutowniczej stają się konkurencyjnymi zasadami projektowania; może się okazać, że nie będziesz w stanie jednocześnie spełnić obu zasad.

Co to jest ekspansja maski lutowniczej?

Powiększenie maski lutowniczej to celowe zwiększenie otworu maski lutowniczej wokół pola lutowniczego PCB, aby zapewnić pełne odsłonięcie pola do lutowania, kompensując potencjalne niezgodności wyrównania podczas produkcji. Ta technika jest niezbędna do tworzenia pól nieokreślonych przez maskę lutowniczą (NSMD), które oferują lepszą niezawodność połączeń lutowniczych. Typowym zaleceniem jest minimalne powiększenie maski lutowniczej o 3 mils ze wszystkich stron, aby uwzględnić do 2 mils niezarejestrowania. Odpowiednie powiększenie maski lutowniczej zapobiega wadom montażu, zapewniając wystarczającą powierzchnię do lutowania i utrzymując niezbędną szerokość zapory lutowniczej między sąsiednimi polami.

Zrównoważenie powiększenia maski lutowniczej i strzępów

Rozmiar pola obwodowego a tolerancja niezarejestrowania

To jest główny powód stosowania dodatniego powiększenia maski zatrzymującej lut, które tworzy pole nieokreślone przez maskę lutowniczą (NSMD). Uzasadnienie tego ma związek z procesem trawienia miedzi; trawienie miedzi, będące mokrym procesem chemicznym, ma właściwie większą precyzję niż aplikacja maski lutowniczej. Dlatego, aby zapewnić, że cała powierzchnia pola jest zawsze odsłonięta, stosujemy odpowiednio duże powiększenie maski lutowniczej wokół pola.

Niższa precyzja procesu aplikacji maski lutowniczej może prowadzić do niezgodności rejestracji, gdzie maska zatrzymująca lut nie pokrywa się idealnie z miejscem, w którym jest zdefiniowana w układzie PCB. Jednakże, jeśli rozszerzenie maski lutowniczej jest wystarczająco duże, może to skompensować niezgodność rejestracji i pad może być nadal w pełni widoczny przez maskę lutowniczą. Najmniejsza rekomendacja dotycząca rozszerzenia maski lutowniczej, jaką widziałem, to 3 mils ze wszystkich stron pada, co skompensuje niezgodność rejestracji około 2 mils.

Ten pad ma małą ilość niezgodności rejestracji maski zatrzymującej lut

Co jeśli twoje pady są już wystarczająco duże? W takim przypadku, możesz uzasadnić wybór mniejszej wartości rozszerzenia maski lutowniczej. W tym przypadku, jeśli użyjesz mniejszego rozszerzenia z większymi padami, nadal masz pewność, że będziesz miał wystarczająco duży obszar odsłoniętego pada, nawet jeśli wystąpi pewna niezgodność rejestracji. W każdym przypadku, musisz również rozważyć potrzebę stosowania tam lutowniczych między pobliskimi padami/vias.

Minimalny rozmiar tamy lutowniczej vs. Minimalny rozmiar szczeliny maski lutowniczej

Minimalny rozmiar listka odporności na lutowanie ograniczy możliwość rozszerzenia maski zatrzymującej lut, którą możesz zastosować dla danej rozstawy wyprowadzeń. Jeśli rozstaw wyprowadzeń jest wystarczająco duży, zawsze możesz zastosować duże rozszerzenie maski lutowniczej, nie martwiąc się o osiągnięcie limitu zapory lutowniczej. Gdy rozstaw wyprowadzeń staje się mały lub gdy komponenty są umieszczane blisko siebie, możesz naruszyć minimalny rozmiar listka. W takim przypadku musisz zdecydować, czy wolisz kompensować niedopasowanie rejestracji, czy zapewnić zawsze obecność pewnej zapory lutowniczej. W przypadku komponentów o drobnych rozstawach wyprowadzeń preferuję to drugie.

Te lokalizacje naruszą ograniczenia producenta tkanin dotyczące minimalnego rozmiaru zapory lutowniczej. Defekty montażowe mogłyby być zapobiegane przez zastosowanie dodatkowego odstępu między padami dla różnych komponentów

Ponieważ sieć maski zatrzymującej lut musi mieć grubość co najmniej około 3 milów, aby przylegać do powierzchni podłoża PCB, ogólnie można dopasować minimalne rozszerzenie maski lutowniczej wokół pada, gdy rozstaw pada wynosi 20 milów lub więcej. Jeśli patrzysz na wewnętrzne wyprowadzenia (takie jak wewnętrzne kule na stopce BGA), odpowiednie jest użycie padów SMD i umieszczenie małych zapór między padami a przelotkami.

Czy powinieneś pozwolić Twojemu zakładowi produkcyjnemu decydować?

Jeśli ustawisz ogólną zasadę projektowania i zastosujesz rozszerzenie 0 mil lub 1 mil, aby osiągnąć wymagane zagęszczenie, twój producent może zastosować dodatkową wartość rozszerzenia. Jeśli to zrobi, może ci o tym nie powiedzieć; powinieneś się spodziewać, że fabryka może zastosować to rozwiązanie, aby pokonać niezgodność rejestracji między szablonem maski lutowniczej a padami na warstwie powierzchniowej.

Moim preferowanym rozwiązaniem było ustawienie maski na 0 mil w większości projektów z dwóch powodów:

1. Jeśli nie mam do czynienia z układem o bardzo wysokiej gęstości, obudowy, których używamy dla większości komponentów, będą miały wystarczająco duże pady, że typowa niezgodność rejestracji nie zmniejszy znacząco obszaru lutowania na padzie.

2. Wiem, że producent zwiększy rozszerzenie maski lutowniczej, ponieważ współpracuję z ograniczoną liczbą zakładów produkcyjnych; znam ich proces i będę miał okazję sprawdzić dokładnie, co chcą zmodyfikować, gdy wyślą mi ich raport DFM.

Punkt #2 powinien zilustrować, dlaczego powinieneś mieć preferowany zestaw firm produkcyjno-montażowych, z których korzystasz, i powinieneś rozumieć ich proces. Moja firma ma kilku partnerów produkcyjnych, z których korzystamy wyłącznie przy projektach klientów o niskim i średnim wolumenie. Wiemy, czego się spodziewać i jakie uwagi możemy otrzymać po wstępnej ocenie DFM/DFA.

Jeśli naprawdę chcesz przekazać swoje intencje swojemu producentowi, wyraź je jasno na swoim rysunku produkcyjnym. Dodaj notatkę do swojego rysunku produkcyjnego, która stwierdza, że producent ma pozwolenie na modyfikację otworów w masce lutowniczej w określonym zakresie (może +/- 3 mils). Inną opcją jest określenie tolerancji dla rozszerzenia maski lutowniczej, a następnie określenie minimalnej szerokości szczeliny. Zauważ jednak, że mogą odesłać płytę do Ciebie, jeśli Twoja tolerancja będzie zbyt ścisła, w którym to przypadku możesz potrzebować złagodzić wymagania dotyczące tolerancji.

Notatka 10 w tych uwagach produkcyjnych określa, jakiego poziomu rozszerzenia maski lutowniczej jestem skłonny zaakceptować w tej konstrukcji. W tym przypadku określiłem, że wolę, aby otwory w masce lutowniczej odpowiadały rozmiarowi padów

Po ustaleniu minimalnego rozszerzenia maski lutowniczej i slivera, które są potrzebne do uniknięcia problemów z montażem, możesz użyć narzędzi CAD w Altium Designer® do zdefiniowania wzorów lądowania i obrysów elementów. Ty i Twój zespół będziecie mogli pozostać produktywni i efektywnie współpracować nad zaawansowanymi projektami elektroniki za pomocą platformy Altium 365™. Wszystko, czego potrzebujesz do projektowania i produkcji zaawansowanej elektroniki, znajduje się w jednym pakiecie oprogramowania.

Dopiero zaczynamy odkrywać, co jest możliwe do zrobienia z Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.