O Que é Expansão da Máscara de Solda e Qual Valor Você Deve Usar?

A camada de máscara de solda finaliza a PCB e fornece um filme protetor sobre o cobre nas camadas superficiais. A máscara de solda precisa ser recuada dos pads de aterrissagem na camada superficial para que haja uma superfície onde os componentes possam ser montados e soldados. A remoção da máscara de solda de um pad na camada superior deve se estender por uma certa distância ao redor da borda do pad, criando pads NSMD ou SMD para seus componentes.

Até que ponto você deve recuar a expansão da máscara de solda para evitar um defeito de montagem e garantir que haja área suficiente para soldagem? Como se verifica, com componentes cada vez menores e layouts de maior densidade sendo a norma, a expansão da máscara de solda pode criar pequenas lascas de máscara de solda que ficarão remanescentes na camada superficial. Em algum momento, a lasca mínima permitida de máscara de solda e a expansão necessária da máscara de solda tornam-se regras de design competitivas; você pode não ser capaz de satisfazer ambas as regras simultaneamente.

O Que É Expansão da Máscara de Solda?

Expansão da máscara de solda é o aumento deliberado da abertura da máscara de solda ao redor de um pad de PCB para garantir que todo o pad esteja exposto para soldagem, compensando o possível desalinhamento durante a fabricação. Esta técnica é essencial para criar pads não definidos pela máscara de solda (NSMD), que oferecem melhor confiabilidade da junta de solda. Uma recomendação típica é uma expansão mínima da máscara de solda de 3 mils em todos os lados para compensar até 2 mils de desregistro. A expansão adequada da máscara de solda previne defeitos de montagem, garantindo superfície de soldagem suficiente e mantendo a largura necessária do dique de solda entre pads adjacentes.

Equilibrando a Expansão da Máscara de Solda e Slivers

Tamanho do Pad Perimetral vs. Tolerância de Desregistro

Esta é a principal razão para aplicar uma expansão positiva da máscara de parada de solda, que cria um pad não definido pela máscara de solda (NSMD). A justificativa para isso tem a ver com o processo de gravação do cobre; a gravação de cobre, sendo um processo químico úmido, na verdade tem maior precisão do que a aplicação da máscara de solda. Assim, para garantir que a área total do pad esteja sempre exposta, aplicamos uma expansão da máscara de solda suficientemente grande ao redor do pad.

A menor precisão no processo de aplicação da máscara de solda pode criar um desalinhamento, onde a máscara de parada de solda não corresponde perfeitamente ao local onde é definida no layout da sua PCB. No entanto, se a expansão da máscara de solda for grande o suficiente, ela compensará o desalinhamento e o pad ainda poderá ser totalmente visível através da máscara de solda. A menor recomendação de expansão da máscara de solda que eu vi é de 3 mils em todos os lados do pad, o que compensará um desalinhamento de aproximadamente 2 mils.

Este pad tem uma pequena quantidade de desalinhamento da máscara de parada de solda

E se seus pads já forem suficientemente grandes? Nesse caso, você poderia justificar a escolha de um valor de expansão da máscara de solda menor. Neste caso, se você usar uma expansão menor com pads maiores, ainda terá a garantia de ter uma área de pad exposta suficientemente grande, mesmo que haja algum desalinhamento. De qualquer forma, você também deve considerar a necessidade de barragens de solda entre pads/vias próximos.

Tamanho Mínimo da Barragem de Solda vs. Tamanho Mínimo da Lasca da Máscara de Solda

O tamanho mínimo da lasca de resistência à solda limitará a expansão da abertura da máscara de parada de solda que você pode aplicar para um determinado passo de pinos. Se o passo dos pinos for grande o suficiente, então você sempre pode aplicar uma grande expansão da máscara de solda sem se preocupar em atingir um limite de barragem de solda. Quando o passo dos pinos diminui, ou quando os componentes ficam próximos uns dos outros, você pode violar o tamanho mínimo da lasca. Nesse caso, você precisa decidir se prefere compensar o desalinhamento ou garantir que sempre haja alguma barragem de solda. Em componentes de passo fino, eu prefiro a última opção.

Esses locais violarão as limitações do fabricante sobre o tamanho mínimo da barragem de solda. Defeitos de montagem poderiam ser prevenidos aplicando um pouco mais de espaço entre os pads para diferentes componentes

Como a teia da máscara de parada de solda precisa ter pelo menos aproximadamente 3 mils para aderir à superfície de um substrato de PCB, você geralmente pode ajustar uma expansão mínima da máscara de solda ao redor de um pad quando o passo do pad é de 20 mils ou mais. Se você está olhando para leads internos (como bolas internas em um footprint BGA), é apropriado usar pads SMD e colocar pequenas barragens entre pads e vias.

Você Deveria Deixar Sua Casa de Fabricação Decidir?

Se você simplesmente definir uma regra de design geral e aplicar uma expansão de 0 mil ou 1 mil para que possa atender ao seu requisito de densidade, seu fabricante pode aplicar um valor de expansão adicional. Se eles fizerem isso, podem não te informar; você deve esperar que uma casa de fabricação possa aplicar isso para superar o desalinhamento entre o estêncil da máscara de parada de solda e os pads na camada superficial.

Minha preferência tem sido definir a máscara para 0 mil na maioria dos projetos por dois motivos:

1. A menos que eu esteja lidando com um layout de alta densidade, as pegadas que estamos usando para a maioria dos componentes terão pads grandes o suficiente para que a quantidade típica de desalinhamento não reduza significativamente a área de soldagem no pad.

2. Eu já sei que o fabricante vai aumentar a expansão da máscara de solda porque trabalho com um número limitado de casas de fabricação; conheço o processo deles e terei a chance de verificar exatamente o que eles querem modificar quando me enviarem o relatório DFM.

O ponto #2 deve ilustrar a razão pela qual você deve ter um conjunto preferencial de empresas de fabricação/montagem que utiliza, e você deve entender o processo delas. Minha empresa tem vários parceiros de fabricação que usamos exclusivamente para projetos de clientes de baixo e médio volume. Sabemos o que eles esperam e o feedback que podemos receber após uma revisão inicial de DFM/DFA.

Se você realmente quer comunicar suas intenções ao seu fabricante, torne suas intenções claras no seu desenho de fabricação. Adicione uma nota ao seu desenho de fabricação que afirma que o fabricante tem permissão para modificar as aberturas de resistência de solda dentro de um determinado intervalo (talvez +/- 3 mils). A outra opção é colocar uma tolerância especificada na expansão da máscara de solda e, em seguida, especificar uma largura mínima de filete. Apenas note que eles podem devolver a placa para você se sua tolerância for muito apertada, momento em que você pode precisar relaxar o requisito de tolerância.

A nota 10 nestas notas de fabricação especifica qual nível de expansão da máscara de solda estou disposto a tolerar neste design. Neste caso, especifiquei que prefiro que as aberturas da máscara de solda correspondam ao tamanho do pad

Depois de determinar a expansão mínima da máscara de solda e a espessura do filete necessários para evitar problemas de montagem, você pode usar as ferramentas CAD do Altium Designer para definir seus padrões de land e footprints. Você e sua equipe poderão permanecer produtivos e colaborar de forma eficiente em projetos avançados de eletrônicos através da plataforma Altium 365. Tudo o que você precisa para projetar e produzir eletrônicos avançados pode ser encontrado em um único pacote de software.

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