Какой коэффициент расширения паяльных масок будет оптимальным?<br />

Слой паяльной маски закрывает печатную плату и создает защитную пленку над медными компонентами на ее поверхности. При этом паяльная маска должна находиться на расстоянии от контактных площадок, необходимых для установки и припаивания различных компонентов. Между краем паяльной маски и краем контактной площадки следует оставить некоторый зазор, позволяющий создать контактные площадки, определяемые медью (NonSoldermark Defined Pad, NSMD) или определяемые маской (Soldermask Defined Pad, SMD).

Какое расстояние следует оставить между краем защитной паяльной маски и контактной площадкой, чтобы предотвратить ошибки сборки и оставить достаточно места для пайки? Как оказалось, за счет постепенного уменьшения размера компонентов и увеличения плотности компоновки печатных плат на поверхности платы стали оставаться лишь узкие полоски защитной паяльной маски. В какой-то момент минимально допустимые ширина полосок паяльной маски и величина необходимого зазора для расширения паяльной маски в процессе пайки превратились в обязательные требования к дизайну печатных плат, определяющие их конкурентные преимущества на рынке. Однако не всегда можно удовлетворить одновременно оба этих требования.

Оптимальный баланс коэффициента расширения и ширины перегородок паяльной маски

Размер контактной площадки и допустимая точность совмещения

Это основная причина, по которой следует отдать предпочтение паяльным маскам с положительным расширением, позволяющим создавать контактные площадки NSMD. Главным образом, это связано с процессом травления меди, который представляет собой влажный химический процесс, требующий еще более высокой точности, чем нанесение паяльной маски. В связи с этим мы оставляем достаточно большой зазор, чтобы предотвратить закрытие каких-либо участков контактной площадки паяльной маской.

Более низкая точность процесса нанесения паяльной маски может привести к неправильному совмещению, при котором защитная паяльная маска может быть смещена относительно ее проектного положения на печатной плате. Однако при достаточной ширине зазора, оставленного для расширения паяльной маски, дефекты совмещения могут быть компенсированы, а контактная площадка полностью открыта. Наименьший рекомендованный коэффициент расширения паяльной маски, известный мне, составляет 3 мил по периметру контактной площадки и позволяет компенсировать неточности совмещения приблизительно в 2 мил.

Что делать, если контактные площадки уже достаточно большие? В этом случае рекомендуется использовать паяльные маски с более низким коэффициентом расширения. Такие паяльные маски позволяют оставлять достаточно большие незакрытые области на поверхности печатной платы даже в случае некоторой неточности совмещения. Несмотря на это, также следует учитывать необходимость создания защитных паяльных перегородок между соседними контактными площадками и отверстиями.

Минимальный размер защитной паяльной перегородки

Зазор, предусматриваемый для расширения паяльной маски на печатной плате с заданным шагом выводов, ограничивается минимальной допустимой шириной паяльной перегородки. Если шаг достаточно большой, то вы можете использовать паяльную маску с достаточно высоким коэффициентом линейного расширения, совершенно не беспокоясь о соблюдении минимальной допустимой ширины паяльной перегородки. Однако в случае уменьшения этого шага или при большей компактности размещения компонентов на печатной плате требование о минимальной ширине полоски паяльной маски может быть нарушено. Тогда вам будет необходимо решить: отдать предпочтение компенсации ошибок совмещения или обеспечить наличие паяльной перегородки между компонентами. Для печатных плат с малым шагом размещения компонентов предпочтительнее последний вариант.

Поскольку для обеспечения адгезии сетки защитной паяльной маски к поверхности печатной платы ее ширина должна составлять не менее 3 мил, в большинстве случаев вы сможете соблюсти требования к минимальному зазору вокруг контактных площадок для расширения паяльной маски, если шаг размещения контактных компонентов составляет не менее 20 мил. Если вы рассматриваете внутренние выводы (такие как, например, внутренние шариковые выводы или компоненты BGA), будет уместно использовать контактные площадки SMD и предусматривать небольшие паяльные перегородки между контактными площадками и отверстиями.

Следует ли оставить решение этого вопроса производителю?

Если вы просто установите общие требования к дизайну печатной платы и предусмотрите расширение от 0 мил до 1 мил, соблюдая при этом требования к плотности размещения компонентов, производитель может использовать паяльные маски с большим коэффициентом расширения. Вряд ли он уведомит вас об этом. Вы должны заранее учитывать, что он может принять такое решение для компенсации неточностей совмещения паяльной маски и контактных площадок на поверхности печатной платы.

Я рекомендую для всех проектов устанавливать минимальное расширение маски, равное 0 мил, по следующим двум причинам.

1. При очень высокой плотности компоновки разъемы, которые мы используем для большинства компонентов, будут иметь достаточно большие контактные площадки, которые при стандартной точности совмещения не позволят значительно уменьшить зазор между контактной площадкой и краем паяльной маски.
2. Мне известно, что производитель будет использовать паяльную маску с более высоким коэффициентом расширения, поскольку я сотрудничаю с определенными производителями. Я понимаю весь технологический процесс и смогу узнать, что именно они хотят изменить, из присланного отчета DFM.

В пункте 2 объясняются причины, по которым вам следует ограничить круг компаний, с которыми вы сотрудничаете в области изготовления и сборки печатных плат, а также изучить их производственный процесс. Моя компания сотрудничает с несколькими производителями и выполняет только небольшие или средние по объему проекты заказчиков. Мы знаем, чего они ожидают и какие отзывы мы можем получить после первоначальной проверки DFM/DFA.

Если вы действительно хотите, чтобы производитель понял, какой цели вы хотите достичь, вам необходимо четко и ясно изложить ваши требования в сборочном чертеже. Добавьте к сборочному чертежу примечание с информацией о предоставлении производителю права вносить изменения в размеры открытых площадок на печатной плате в определенном диапазоне (например, +/-3 мил). Другой вариант — установить допустимое значение зазора для расширения паяльной маски и указать минимальную допустимую ширину защитной паяльной перегородки. Помните, что производители могут вернуть вам плату, в случае если установленное вами значение допустимого зазора будет слишком маленьким, тогда вам следует увеличить его.

После того, как вы определите минимальный допустимый коэффициент расширения паяльной маски и минимальную ширину перегородки, необходимой для предотвращения проблем при сборке, вы можете использовать инструменты САПР в Altium Designer® для определения рисунка платы и мест размещения компонентов. Благодаря платформе Altium 365™ ваша компания сможет поддерживать необходимую производительность и эффективно сотрудничать для выполнения сложных проектов в сфере электроники. Все, что необходимо для проектирования и производства передовой электроники, можно найти в одном программном пакете.

Мы лишь поверхностно рассмотрели некоторые возможности Altium Designer на Altium 365. Начните использование бесплатной пробной версии Altium Designer + Altium 365 сегодня .