Definir reglas precisas de separación de la máscara de soldadura y de presas es la forma más efectiva de prevenir defectos de ensamblaje, como puentes de soldadura y desintegración en diseños de alta densidad. Para los ingenieros y los equipos de adquisiciones, la decisión implica equilibrar la necesidad de componentes con pasos estrechos con las limitaciones físicas del proceso de fabricación de PCB. Este manual proporciona las especificaciones técnicas, evaluaciones de riesgos y protocolos de validación necesarios para garantizar que el diseño de su placa se traduzca en una producción de alto rendimiento.

Conclusiones clave

• Regla de espacio libre estándar: Mantenga un espacio libre mínimo para la máscara de soldadura de 2 mil (50 µm) por lado (aumento del diámetro total de 4 mil) alrededor de las almohadillas de cobre para tener en cuenta las tolerancias de registro.
• Ancho mínimo del dique: El dique de la máscara de soldadura (el puente de la máscara entre las almohadillas) normalmente debe tener al menos 4 mil (100 µm) para la máscara verde y 5 mil (125 µm) para otros colores para adherirse correctamente al laminado.
• Impacto de color: La máscara de soldadura verde ofrece la resolución más alta y la capacidad de dique más pequeña; Las máscaras blancas o negras a menudo requieren espacios mayores debido a las diferentes propiedades de curado.
• NSMD frente a SMD: Las almohadillas sin definición de máscara de soldadura (NSMD) generalmente se prefieren para la confiabilidad de BGA, mientras que las almohadillas definidas con máscara de soldadura (SMD) se usan cuando el tamaño de la almohadilla es crítico o el paso es extremadamente fino.
• Prevención de astillas: Evite astillas de mascarilla más estrechas que 3 mil (75 µm); Estas piezas flotantes pueden desprenderse durante el montaje y contaminar la pasta de soldadura.
• Consejo de validación: Solicite siempre una "Verificación de máscara de soldadura" en su informe DFM para identificar áreas donde la casa fabulosa podría aliviarse en grupo (eliminar represas) debido a limitaciones del proceso.
• Tolerancia de registro: La tolerancia de fabricación estándar para la alineación de la mascarilla es de ±2 a ±3 mil; los diseños deben adaptarse a este cambio sin exponer el cobre adyacente.

Alcance, contexto de decisión y criterios de éxito

Al adquirir PCB, específicamente aquellos con componentes de paso fino como BGA, QFN o pasivos 0201, la estrategia de máscara de soldadura determina el rendimiento del ensamblaje. El alcance de esta decisión se extiende más allá de la simple estética; define la barrera física que impide que la soldadura fluya donde no debería.

El contexto de decisión suele surgir durante la transición del prototipo a la producción en masa. Un taller de prototipos podría utilizar imágenes directas por láser (LDI) para mantener tolerancias estrictas, pero un proveedor de volumen que utilice imágenes fotográficas tradicionales podría necesitar reglas más flexibles. Alinear estas expectativas tempranamente evita cambios de ingeniería (EQ) "sorpresos" que retrasan la fabricación.

Criterios de éxito:

1. Puentes sin soldadura: El dique de máscara de soldadura aísla eficazmente las almohadillas adyacentes durante el proceso de reflujo.
2. 100% de exposición de la almohadilla: Ninguna máscara de soldadura invade la superficie soldable de la almohadilla (a menos que esté diseñada como SMD).
3. Integridad de la adhesión: Los diques de máscara de soldadura no se desprenden ni se desprenden durante el ciclo térmico o la tensión mecánica.
4. Precisión de registro: La máscara está alineada dentro de ±2 mil de la capa de cobre, lo que garantiza anillos anulares uniformes alrededor de las almohadillas.
5. Gestión de casos de límites: Manejar con éxito áreas de "alivio de grupos" donde el paso es demasiado fino para una presa, sin causar puentes.

Especificaciones para definir por adelantado (antes de comprometerse)

Para garantizar que su fabricante de PCB pueda construir su placa sin consultas técnicas constantes, debe definir parámetros de máscara de soldadura específicos en sus notas de fabricación o en el dibujo maestro. Solicitudes vagas como "máscara estándar" a menudo llevan a que el fabricante aplique sus propios valores predeterminados, que pueden no adaptarse a su densidad de ensamblaje.

Lista de verificación de especificaciones principales:

• Tipo de máscara: Líquido fotoimagenable (LPI) es el estándar de la industria. Especifique IPC-SM-840 Clase T (telecomunicaciones/alta confiabilidad) o Clase H (alto rendimiento).
• Método de autorización: Indique explícitamente si las almohadillas están definidas sin máscara de soldadura (NSMD) o definidas con máscara de soldadura (SMD).
  • Regla: Para NSMD, espacio libre = Diámetro de la almohadilla + 4 mil (0,1 mm).
• Ancho mínimo de presa:
  • LPI verde: 4 mil (0,1 mm) mínimo.
  • Negro/Azul/Rojo/Blanco: 5 mil (0,125 mm) mínimo.
  • Por qué: Los pigmentos afectan la penetración de la luz ultravioleta durante el curado; Los colores más oscuros curan más lentamente y retienen menos detalles.
• Grosor de la máscara:
  • Sobre conductores: 0,5 mil (12,7 µm) mínimo.
  • Sobre laminado (entre conductores): 1,0 mil (25,4 µm) típico.
• Vías Tenting: Especifique si las vías deben estar tented, tapadas o abiertas.
  • Límite: El uso de tiendas de campaña generalmente es confiable solo para vías < 12 mil (0,3 mm) de diámetro.
• Tolerancia de registro: Defina la desalineación permitida.
  • Estándar: ±3 mil.
  • Avanzado (LDI): ±1 a ±2 mil.
• Eliminación de astillas: Indique a la fábrica que elimine cualquier astilla de máscara < 3 mil para evitar la descamación.
• Umbral de alivio de pandillas: Defina el paso por debajo del cual las represas deben eliminarse por completo.
  • Típico: Si el espacio entre las almohadillas es < 4 mil, alivie en grupo (abra un solo bloque de mascarilla alrededor de un grupo de almohadillas).
• Vía Plugging: Si usa Via-in-Pad, especifique IPC-4761 Tipo VII (lleno y tapado).
• Interacción con el acabado: Asegúrese de que la máscara sea compatible con el acabado de la superficie (p. ej., ENIG, HASL).
  • Nota: HASL requiere espacios mayores que ENIG para evitar puentes de soldadura en el borde de la máscara.
• Resolución: Especifique si se requiere imagen directa por láser (LDI) para funciones finas.
• Curado: Requisitos de horneado posterior al curado si se espera un ensamblaje a alta temperatura.

Tabla de parámetros clave:

Parámetro	Especificaciones estándar (verde)	Especificaciones avanzadas (verde/LDI)	Colores no verdes
Ancho mínimo de presa	4 mil (100 µm)	3 mil (75 µm)	5 mil (125 µm)
Liquidación (por lado)	2-3 mil (50-75 µm)	1,5-2 mil (38-50 µm)	3 mil (75 µm)
Tolerancia de registro	±3 mil	±1,5 mil	±3 mil
Ancho mínimo de astilla	4 millones	3 millones	5 millones
A través de Tenting Max Dia	12 millones	10 millones	12 millones
Lanzamiento de alivio de pandillas	< 0,5 mm	< 0,4 mm	< 0,65 mm
Grosor de la máscara	> 0,8 millones	> 0,5 mil	> 1,0 mil
Resolución	Foto-película	IDL	Foto-película

Riesgos clave (causas fundamentales, detección temprana, prevención)

El incumplimiento de las normas de autorización de la máscara de soldadura y de la presa crea importantes riesgos posteriores en el montaje. Comprender estos riesgos permite diseñar medidas preventivas.

1. Puente de soldadura (cortocircuitos)

• Causa principal: El dique de máscara de soldadura entre las almohadillas es demasiado estrecho (< 4 mil) o falta (relieve de grupo) sin la modificación adecuada de la plantilla. La pasta de soldadura fluye entre las almohadillas durante el reflujo.
• Detección temprana: Directrices DFM marque la casilla "ancho de presa insuficiente".
• Prevención: Asegúrese de que el ancho de la presa sea ≥ 4 mil. Si el paso es demasiado fino, utilice un alivio de grupo en la PCB pero reduzca el volumen de apertura de la plantilla para evitar el exceso de pasta.

2. Invasión de máscaras (problemas de soldabilidad)

• Causa principal: El espacio libre de la mascarilla es demasiado estrecho (< 2 mil) combinado con un registro erróneo normal de fabricación. La máscara se superpone a la almohadilla de cobre, evitando que la soldadura se humedezca.
• Detección temprana: Inspección visual de archivos Gerber; Busque aberturas de mascarilla idénticas a los tamaños de las almohadillas (1:1) sin expansión.
• Prevención: Espacio libre de diseño como almohadilla + 4 mil. Utilice LDI para un registro más estricto si el espacio es limitado.

3. Astillas de máscara de soldadura

• Causa raíz: Se dejan tiras finas de mascarilla (astillas) entre las almohadillas o los rastros. Estos no se adhieren bien y pueden desprenderse, contaminando el conjunto o bloqueando las aberturas de la plantilla.
• Detección temprana: Análisis del software CAM para características de la máscara < 3 mil.
• Prevención: Implemente una regla para eliminar cualquier característica de la máscara < 3-4 mil. Es mejor tener una abertura un poco más grande que una astilla flotante.

4. Desecho

• Causa raíz: La holgura desigual de la máscara de soldadura o el registro incorrecto provocan fuerzas desiguales durante el reflujo. Si la máscara cubre parte de una almohadilla pero no la otra, el componente se levanta.
• Detección temprana: Revisión de datos de diseño y registro de máscara de plantilla de PCB.
• Prevención: Utilice LDI de alta precisión para 0402 y componentes más pequeños. Asegure la expansión simétrica de la máscara.

5. A través del fracaso de la tienda de campaña

• Causa raíz: Intentar cubrir vías grandes (> 12 mil) con máscara líquida. La máscara se hunde o se rompe, atrapando productos químicos o permitiendo que la soldadura se absorba.
• Detección temprana: Análisis transversal que muestra tiendas de campaña rotas.
• Prevención: Tape las vías (Tipo VI o VII) si deben cubrirse, o manténgalas de menos de 12 mil para acampar.

6. Delaminación

• Causa raíz: Curado inadecuado o superficie de cobre sucia antes de la aplicación de la mascarilla. También causado por represas que son demasiado estrechas para que el material se adhiera.
• Detección temprana: Prueba de cinta (IPC-TM-650 2.4.28).
• Prevención: Respete las reglas de ancho mínimo de la presa según el color. Verifique la preparación de la superficie (por ejemplo, exfoliación con piedra pómez o limpieza química).

7. Rastros expuestos (Shiner)

• Causa principal: El espacio libre de la máscara alrededor de una almohadilla expone un rastro adyacente que corre demasiado cerca.
• Detección temprana: DRC (verificación de reglas de diseño) para la autorización de máscara a rastro.
• Prevención: Mantenga un espacio entre la máscara y el conductor de al menos 2-3 mil. Enrute los rastros lejos de los perímetros de la plataforma.

8. Rechazo cosmético

• Causa principal: Usar acabado mate o colores que no sean verdes sin ajustar los parámetros del proceso, lo que provoca rayones o textura desigual.
• Detección Temprana: Estándares de inspección visual.
• Prevención: Definir criterios de aceptación para imperfecciones cosméticas (IPC-A-600 Clase 2 vs 3).

Validación y aceptación (pruebas y criterios de aprobación)

Antes de aceptar un envío de PCB, se requiere validación para garantizar que la máscara de soldadura cumpla con las reglas especificadas. Esto evita que las placas defectuosas entren en la costosa fase de montaje.

Tabla de criterios de aceptación:

Prueba / Inspección	Método	Criterios de aceptación	Muestreo
Registro visual	Ampliación 10x	Desalineación < 2 mil (o según lo especificado). No invade las almohadillas.	100% o NCA 0,65
Prueba de adherencia	IPC-TM-650 2.4.28 (Prueba de cinta)	Sin quitar la máscara en la cinta. Calificación 5B.	2 paneles por lote
Resistencia a disolventes	IPC-TM-650 2.3.42	No se ablanda, forma ampollas ni se vuelve pegajoso después de la exposición al solvente.	1 panel por lote
Dureza	IPC-TM-650 2.4.27.2 (Lápiz)	Dureza mínima 6H (típicamente).	Periódico
Verificación del ancho de la presa	Medición óptica	Ancho de presa ≥ 4 mil (o especificación). No faltan represas a menos que se releve a las pandillas.	5 ubicaciones por panel
Cheque de astilla	Visual / AOI	No se desprenden astillas ni material suelto.	100%

Pasos de validación:

1. Revisión de Gerber: Antes de la fabricación, superponga la capa de máscara de soldadura sobre la capa de cobre. Verifique que la expansión sea 1:1 + tolerancia (generalmente 4 mil en total).
2. Inspección del primer artículo (FAI): Mida los anchos reales de la presa en el primer panel producido. Si el diseño requería 4 mil pero la fábrica lo redujo a 3 mil para arreglar el registro, verifique que la adhesión aún sea buena.
3. Sección transversal: Para tableros críticos de alto voltaje o alta confiabilidad, la sección transversal verifica el espesor de la máscara sobre la "rodilla" de las pistas de cobre, asegurando un aislamiento adecuado.
4. Prueba de soldabilidad: Asegúrese de que no queden residuos de máscara invisibles (escoria) en las almohadillas, lo que bloquearía la soldadura.

Lista de verificación de calificación de proveedores (RFQ, auditoría, trazabilidad)

Al seleccionar un fabricante de PCB, utilice esta lista de verificación para verificar su capacidad para manejar la autorización de la máscara de soldadura y las reglas de dique.* Capacidad del equipo: * [ ] ¿El proveedor utiliza imágenes directas por láser (LDI)? (Esencial para presas < 3 mil y registro ajustado). * [ ] ¿Cuál es su capacidad mínima de ancho de presa para máscara verde versus negra?

• Control de procesos:
  • ¿Realizan inspección óptica automatizada (AOI) en la capa de máscara de soldadura?
  • ¿Existe un procedimiento documentado para el "alivio de pandillas" (cuándo y cómo eliminan las represas)?
• Manejo de datos:
  • ¿Realizan una verificación DFM específicamente para fragmentos de máscara y los informan?
  • ¿Pueden aceptar datos ODB++ o IPC-2581 (reduce los errores de traducción en comparación con Gerbers)?
• Opciones de materiales:
  • ¿Disponen de tintas de máscara de alto rendimiento (por ejemplo, Taiyo PSR-4000) adecuadas para diseños HDI PCB?
  • ¿Pueden proporcionar opciones de acabado mate o brillante y explicar el impacto DFM de cada una?
• Garantía de Calidad:
  • ¿Realizan pruebas periódicas de adherencia de la cinta en cada lote?
  • ¿Existe trazabilidad que vincule el número de lote de la mascarilla con el lote de PCB?
• Certificaciones:
  • ¿Están certificados según IPC-6012 Clase 2 o 3?
  • ¿Cumplen con las clasificaciones de inflamabilidad UL 94V-0 para el material de la máscara?
• Capacidad:
  • ¿Pueden mantener estas tolerancias estrictas en Producción en masa, no solo en cantidades de prototipos?
• Comunicación:
  • ¿Proporcionan una lista detallada de EQ (consulta de ingeniería) si las reglas de su máscara violan sus capacidades?

Cómo elegir (compensaciones y reglas de decisión)

Tomar las decisiones correctas en cuanto a las reglas de la máscara de soldadura implica equilibrar la densidad, el costo y la confiabilidad. Utilice estas reglas de decisión para guiar su configuración.

1. Si el paso es ≥ 0,5 mm: Elija almohadillas NSMD con un dique de 4 mil. Esta es la opción estándar y más robusta para la confiabilidad BGA.
2. Si el paso es < 0,4 mm: Es posible que se vea obligado a utilizar Gang Relief (sin barrera). Asegúrese de que el diseño de su plantilla reduzca el tamaño de la apertura para evitar puentes.
3. Si usa máscara negra/blanca: Aumente el ancho mínimo de la barrera a 5-6 mil. Si la densidad no lo permite, cambie a verde o pague una prima por LDI y tintas especializadas.
4. Si el componente es un BGA de paso fino: Priorice NSMD para reducir la tensión en la unión de soldadura, pero asegúrese de que la fábrica pueda mantener el registro para evitar exponer rastros.
5. Si el componente es un pasivo 0201 o más pequeño: Considere las almohadillas SMD (definido por máscara de soldadura) si le preocupa levantar la almohadilla, pero tenga en cuenta que esto reduce el área soldable efectiva.
6. Si hay alto voltaje presente: Maximice el espacio libre y las barreras para evitar la formación de arcos. No realice descargas grupales en áreas de alto voltaje.
7. Si usa acabado HASL: Aumente el espacio libre de la máscara a 3 mil por lado si es posible. El proceso HASL es más complicado y la máscara puede atrapar bolas de soldadura si el espacio libre es reducido.
8. Si usa el acabado ENIG: Puede mantener espacios libres más estrechos (2 mil por lado) porque la superficie es plana y el proceso es químico, no mecánico.
9. Si se requiere via-in-pad: Debe enchufar y tapar la vía (IPC-4761 Tipo VII). Acampar no es suficiente para el via-in-pad.
10. Si el costo es el factor principal: Cíñete al LPI verde estándar, presas de 4 mil y espacio libre de 3 mil. Hacer más estrictas estas reglas obliga a las fábricas a utilizar equipos LDI más lentos y caros.

Preguntas frecuentes (costo, plazo de entrega, archivos DFM, materiales, pruebas)

1. ¿Puedo especificar espacio libre cero (apertura de mascarilla 1:1) para ahorrar espacio? Generalmente no. La mayoría de las fábricas expandirán automáticamente la apertura de la máscara entre 2 y 4 mil para tener en cuenta la tolerancia de registro. Si exige 1:1, corre el riesgo de que la máscara invada la plataforma (fallo de soldabilidad) a menos que pague por LDI de alta precisión y acepte rendimientos más bajos.

2. ¿Cuál es la diferencia entre NSMD y SMD? NSMD (Non-Solder Mask Defined) tiene una abertura de máscara más grande que la almohadilla de cobre, dejando un espacio de laminado desnudo. SMD (Máscara de Soldadura Definida) tiene una abertura de máscara más pequeña que la almohadilla de cobre, por lo que la máscara cubre el borde de la almohadilla. Se prefiere NSMD para Ensamblaje BGA ya que proporciona un mejor anclaje para la junta de soldadura.3. ¿Por qué la fábrica sigue quitando los diques de mi máscara de soldadura? Si su diseño viola el ancho mínimo de la presa (por ejemplo, diseñó una presa de 2 mil pero la fábrica requiere 4 mil), el ingeniero de CAM lo eliminará para evitar que se imprima una "astilla" que podría desprenderse. Esto se llama alivio de pandillas. Para evitar esto, verifique las Capacidades de su proveedor antes de diseñar.

4. ¿Cómo afecta el color de la máscara de soldadura a las reglas de la presa? La máscara verde está optimizada para el rendimiento y puede contener las presas más pequeñas (3-4 mil). Los pigmentos negros, blancos y azules absorben o reflejan la luz ultravioleta de manera diferente, lo que dificulta el curado del fondo de un dique grueso y estrecho. Por lo tanto, los colores que no son verdes generalmente requieren represas más anchas (5-6 mil).

5. ¿Cuál es la regla del "anillo anular" para la máscara de soldadura? Esto se refiere al anillo de holgura alrededor de una pastilla. Si su tolerancia de perforación es ±3 mil y el registro de su máscara es ±3 mil, necesita suficiente espacio para garantizar que la máscara no cubra el orificio o la almohadilla. Normalmente, un anillo anular de 2 mil de espacio libre (aumento de 4 mil de diámetro) es el mínimo seguro.

6. ¿Puedo cubrir las vías con una máscara de soldadura para protegerlas? Sí, pero sólo para vías pequeñas (normalmente < 12 mil o 0,3 mm). Las vías más grandes pueden hacer que la máscara líquida se hunda y se rompa, dejando un agujero que atrapa los químicos. Para una protección confiable en vías más grandes, utilice taponamiento o relleno.

7. ¿Importa el espesor de la máscara de soldadura? Sí. Si la máscara es demasiado gruesa (> 1,5 mil), puede interferir con la impresión de la plantilla para componentes de paso fino, evitando que la plantilla se forme junta contra la almohadilla. Si es demasiado delgado (< 0,5 mil), es posible que no proporcione un aislamiento eléctrico adecuado (rigidez dieléctrica).

8. ¿Cómo evito los puentes de soldadura en el diseño de la plantilla si no tengo represas? Si debe aliviar en grupo (eliminar barreras) debido al paso fino, debe reducir la apertura de la plantilla. Una regla común es reducir el área de apertura entre un 10% y un 20% o utilizar un diseño de panel de ventana para limitar el volumen de soldadura en pasta, evitando que cruce el espacio donde solía estar la presa.

Solicite una cotización/revisión de DFM para la autorización de la máscara de soldadura y las reglas de la presa (qué enviar)

Glosario (términos clave)

Término	Definición
Máscara de soldadura	Una capa protectora aplicada a la PCB para aislar los rastros de cobre y evitar puentes de soldadura.
Presa (Web)	La tira de material de máscara de soldadura que queda entre dos almohadillas de cobre adyacentes.
Liquidación	La distancia entre el borde de la almohadilla de cobre y el borde de la abertura de la máscara de soldadura.
NSMD	Máscara sin soldadura definida. La abertura de la mascarilla es más grande que la almohadilla de cobre.
SMD	Máscara de soldadura definida. La abertura de la máscara es más pequeña que la almohadilla de cobre y cubre los bordes de la almohadilla.
IDL	Imagen directa con láser. Un método de alta precisión para exponer una máscara de soldadura mediante láser, que permite tolerancias más estrictas que las películas fotográficas.
Alivio de pandillas	La práctica de eliminar barreras de máscara de soldadura entre un grupo de almohadillas de paso fino, creando una única abertura grande.
Astilla	Un trozo muy estrecho de máscara de soldadura o cobre. Las astillas de mascarilla < 3 mil son propensas a pelarse y descamarse.
Registro	La precisión de alineación de la capa de máscara de soldadura en relación con la capa de cobre.
Carpa	Cubrir un orificio vía con máscara de soldadura (sin llenarlo) para aislarlo.
Invasión	Cuando una máscara de soldadura mal registrada se superpone a una almohadilla de cobre destinada a soldarse.
IPL	Fotoimagen líquida. El tipo estándar de tinta para máscara de soldadura que se utiliza en la industria moderna.

Conclusión

solder mask clearance and dam rules es más fácil de lograr cuando se definen las especificaciones y el plan de verificación con anticipación, luego se confirman a través de DFM y se prueba la cobertura. Utilice las reglas, puntos de control y patrones de solución de problemas anteriores para reducir los ciclos de iteración y proteger el rendimiento a medida que aumentan los volúmenes. Si no está seguro acerca de una restricción, valídela con una pequeña compilación piloto antes de bloquear la versión de producción.

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