Solder Mask Expansion là gì và Bạn nên sử dụng giá trị nào?

Lớp mặt nạ hàn cắm hoàn thiện bảng mạch in (PCB) và cung cấp một lớp phim bảo vệ trên đồng ở các lớp bề mặt. Mặt nạ hàn cần được lùi lại từ các pad hạ cánh trên lớp bề mặt để bạn có một bề mặt mà linh kiện có thể được lắp đặt và hàn. Việc loại bỏ mặt nạ hàn khỏi một pad trên lớp trên cùng nên mở rộng một khoảng cách xung quanh mép của pad, tạo ra các pad NSMD hoặc SMD cho các linh kiện của bạn.

Khoảng cách lùi mặt nạ hàn cắm nên kéo dài bao xa để bạn có thể ngăn chặn lỗi lắp ráp và đảm bảo có đủ diện tích cho việc hàn? Hóa ra, với các linh kiện ngày càng nhỏ hơn và bố cục mật độ cao hơn trở thành tiêu chuẩn, sự mở rộng mặt nạ hàn có thể tạo ra những mảnh vụn mặt nạ hàn nhỏ sẽ còn sót lại trên lớp bề mặt. Tại một thời điểm nào đó, mảnh vụn mặt nạ hàn tối thiểu cho phép và sự mở rộng mặt nạ hàn yêu cầu trở thành các quy tắc thiết kế cạnh tranh; bạn có thể không thể đồng thời thỏa mãn cả hai quy tắc.

Mở Rộng Mặt Nạ Hàn Là Gì?

Mở rộng mặt nạ hàn là việc tăng cố ý kích thước lỗ mặt nạ hàn xung quanh một pad trên PCB để đảm bảo toàn bộ pad được lộ ra cho việc hàn, bù đắp cho sự không chính xác có thể xảy ra trong quá trình sản xuất. Kỹ thuật này rất quan trọng để tạo ra các pad không được định nghĩa bởi mặt nạ hàn (NSMD), mang lại độ tin cậy mối hàn tốt hơn. Một khuyến nghị điển hình là mở rộng mặt nạ hàn tối thiểu 3 mils ở mọi phía để tính đến sự lệch đăng ký tới 2 mils. Việc mở rộng mặt nạ hàn đúng cách ngăn chặn lỗi lắp ráp bằng cách đảm bảo đủ bề mặt hàn và duy trì chiều rộng đập hàn cần thiết giữa các pad kề nhau.

Cân bằng Mở rộng Mặt Nạ Hàn và Slivers

Kích Thước Pad Chu Vi so với Khả Năng Chịu Lệch Đăng Ký

Đây là lý do chính để áp dụng mở rộng mặt nạ hàn tích cực, tạo ra một pad không được định nghĩa bởi mặt nạ hàn (NSMD). Lý do cho việc này liên quan đến quá trình ăn mòn đồng; ăn mòn đồng là một quá trình hóa học ướt, thực sự có độ chính xác cao hơn so với việc áp dụng mặt nạ hàn. Do đó, để đảm bảo toàn bộ diện tích pad luôn được lộ ra, chúng tôi áp dụng một sự mở rộng mặt nạ hàn đủ lớn xung quanh pad.

Độ chính xác thấp của quá trình ứng dụng lớp chống hàn có thể tạo ra sự không đăng ký chính xác, nơi mà lớp chống hàn không hoàn toàn khớp với vị trí được định nghĩa trong bố cục PCB của bạn. Tuy nhiên, nếu sự mở rộng của lớp chống hàn đủ lớn, nó sẽ bù đắp cho sự không đăng ký chính xác và pad vẫn có thể hoàn toàn nhìn thấy qua lớp chống hàn. Khuyến nghị nhỏ nhất về sự mở rộng lớp chống hàn mà tôi đã thấy là 3 mils ở tất cả các cạnh của pad, điều này sẽ bù đắp cho sự không đăng ký chính xác khoảng 2 mils.

Pad này có một lượng nhỏ sự không đăng ký chính xác của lớp chống hàn

Nếu pad của bạn đã đủ lớn? Trong trường hợp đó, bạn có thể biện minh cho việc chọn một giá trị mở rộng lớp chống hàn nhỏ hơn. Trong trường hợp này, nếu bạn sử dụng một sự mở rộng nhỏ hơn với pad lớn hơn, bạn vẫn đảm bảo có diện tích pad tiếp xúc đủ lớn ngay cả khi có một số sự không đăng ký chính xác. Dù trong trường hợp nào, bạn cũng phải xem xét nhu cầu về đập hàn giữa các pad/vias gần nhau.

Kích Thước Đập Hàn Tối Thiểu so với Kích Thước Mảnh Lớp Chống Hàn Tối Thiểu

Kích thước tối thiểu của miếng chắn hàn sẽ giới hạn việc mở rộng mặt nạ chống hàn mà bạn có thể áp dụng cho một khoảng cách chân dẫn nhất định. Nếu khoảng cách chân dẫn đủ lớn, bạn luôn có thể áp dụng một mặt nạ chống hàn mở rộng lớn mà không lo lắng về việc chạm đến giới hạn đập hàn. Khi khoảng cách chân dẫn nhỏ lại, hoặc khi các linh kiện được đặt gần nhau, bạn có thể vi phạm kích thước tối thiểu của miếng chắn. Trong trường hợp đó, bạn cần quyết định liệu bạn có ưu tiên bù đắp cho sự lệch đăng ký hay đảm bảo luôn có một số đập hàn. Đối với các linh kiện có khoảng cách chân dẫn nhỏ, tôi thích lựa chọn sau.

Những vị trí này sẽ vi phạm giới hạn của nhà sản xuất về kích thước tối thiểu của đập hàn. Các lỗi lắp ráp có thể được ngăn chặn bằng cách áp dụng một khoảng cách bổ sung giữa các pad cho các linh kiện khác nhau

Vì mạng lưới mặt nạ chống hàn cần phải có ít nhất khoảng 3 mils để bám vào bề mặt của một substrat PCB, bạn có thể nói chung là phù hợp với việc mở rộng mặt nạ chống hàn tối thiểu xung quanh một pad khi khoảng cách pad là 20 mils hoặc cao hơn. Nếu bạn đang xem xét các chân dẫn bên trong (như các bóng bên trong trên một bản in chân BGA), thì việc sử dụng pad SMD và đặt các đập nhỏ giữa pad và via là phù hợp.

Bạn Có Nên Để Nhà Sản Xuất Quyết Định?

Nếu bạn chỉ đặt một quy tắc thiết kế chung và áp dụng giãn nở 0 mil hoặc 1 mil để bạn có thể đáp ứng yêu cầu mật độ, nhà sản xuất của bạn có thể áp dụng một giá trị giãn nở bổ sung. Nếu họ làm điều này, họ có thể không thông báo cho bạn; bạn nên kỳ vọng rằng một nhà máy sản xuất có thể áp dụng điều này để khắc phục sự không đăng ký giữa khuôn mặt nạ hàn và các pad trên lớp bề mặt.

Sở thích của tôi đã là đặt mặt nạ ở 0 mil cho hầu hết các dự án vì hai lý do:

1. Trừ khi tôi đang xử lý một bố cục mật độ cao rất nhiều, các footprint mà chúng tôi sử dụng cho hầu hết các thành phần sẽ có các pad đủ lớn đến mức lượng không đăng ký thông thường sẽ không làm giảm đáng kể diện tích hàn trên pad.

2. Tôi đã biết nhà sản xuất sẽ tăng giãn nở mặt nạ hàn vì tôi làm việc với một số lượng hạn chế các nhà máy sản xuất; tôi biết quy trình của họ và tôi sẽ có cơ hội kiểm tra chính xác họ muốn chỉnh sửa gì khi họ gửi cho tôi báo cáo DFM của họ.

Điểm thứ 2 nên minh họa lý do bạn nên có một bộ sưu tập các công ty gia công/lắp ráp ưa thích mà bạn sử dụng, và bạn nên hiểu quy trình của họ. Công ty của tôi có một số đối tác sản xuất mà chúng tôi sử dụng độc quyền cho các dự án của khách hàng ở mức độ thấp và trung bình. Chúng tôi biết họ mong đợi điều gì và phản hồi mà chúng tôi có thể nhận được sau một lần xem xét DFM/DFA ban đầu.

Nếu bạn muốn thực sự truyền đạt ý định của mình cho nhà sản xuất của mình, hãy làm cho ý định của bạn rõ ràng trong bản vẽ gia công của bạn. Thêm một ghi chú vào bản vẽ gia công của bạn rằng nhà sản xuất có quyền chỉnh sửa các lỗ mở kháng hàn trong một phạm vi nhất định (có thể là +/- 3 mils). Lựa chọn khác là đặt một dung sai cụ thể cho sự mở rộng mặt nạ hàn của bạn, sau đó chỉ định một chiều rộng mảnh nhỏ nhất. Chỉ lưu ý rằng họ có thể gửi lại bảng mạch cho bạn nếu dung sai của bạn quá chặt, tại thời điểm đó bạn có thể cần phải nới lỏng yêu cầu về dung sai của mình.

Ghi chú 10 trong những ghi chú gia công này chỉ rõ mức độ mở rộng mặt nạ hàn mà tôi sẵn lòng chấp nhận trong thiết kế này. Trong trường hợp này, tôi đã chỉ định rằng tôi ưa thích các lỗ mở mặt nạ hàn phải khớp với kích thước pad

Sau khi bạn xác định được khoảng mở rộng mặt nạ hàn và sliver tối thiểu cần thiết để ngăn chặn các vấn đề lắp ráp, bạn có thể sử dụng các công cụ CAD trong Altium Designer® để định nghĩa các mẫu đất và bản in chân. Bạn và đội của mình sẽ có thể duy trì hiệu suất làm việc và hợp tác hiệu quả trên các thiết kế điện tử tiên tiến thông qua nền tảng Altium 365™. Mọi thứ bạn cần để thiết kế và sản xuất điện tử tiên tiến đều có thể tìm thấy trong một gói phần mềm.

Chúng tôi chỉ mới khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.