Определение точного зазора паяльной маски и правил плотины — это единственный наиболее эффективный способ предотвратить дефекты сборки, такие как перемычки припоя и надгробия в конструкциях с высокой плотностью размещения. Для групп закупок и инженеров решение предполагает баланс между необходимостью малого шага компонентов и физическими ограничениями процесса изготовления печатных плат. В этом сборнике представлены технические характеристики, оценки рисков и протоколы проверки, необходимые для того, чтобы ваша компоновка платы превратилась в высокопроизводительный производственный цикл.

Ключевые выводы

• Стандартное правило зазора: Поддерживайте минимальный зазор паяльной маски 2 мил (50 мкм) с каждой стороны (общее увеличение диаметра на 4 мила) вокруг медных площадок для учета допусков регистрации.
• Минимальная ширина перемычки: Перемычка паяльной маски (перемычка маски между контактными площадками) обычно должна быть не менее 4 мил (100 мкм) для зеленой маски и 5 мил (125 мкм) для других цветов, чтобы обеспечить правильное прилегание к ламинату.
• Влияние на цвет: Зеленая паяльная маска обеспечивает высочайшее разрешение и минимальные возможности пайки; черные или белые маски часто требуют больших зазоров из-за различных свойств отверждения.
• NSMD по сравнению с SMD: Контактные площадки без паяльной маски (NSMD) обычно предпочтительнее для надежности BGA, тогда как площадки с паяльной маской (SMD) используются, когда размер контактной площадки имеет решающее значение или шаг очень мал.
• Предотвращение образования осколков: Избегайте полосок маски уже 3 мил (75 мкм); эти плавающие части могут отслоиться во время сборки и загрязнить паяльную пасту.
• Совет по проверке: Всегда запрашивайте «Проверку паяльной маски» в своем отчете DFM, чтобы определить области, где на заводе может произойти разгрузка (удаление дамб) из-за технологических ограничений.
• Допуск регистрации: Стандартный производственный допуск на выравнивание маски составляет от ±2 до ±3 мил; конструкции должны учитывать это смещение, не обнажая прилегающую медь.

Объем, контекст принятия решения и критерии успеха

При закупке печатных плат, особенно с компонентами с мелким шагом, таких как BGA, QFN или пассивные компоненты 0201, стратегия паяльной маски определяет выход сборки. Сфера действия этого решения выходит за рамки простой эстетики; он определяет физический барьер, который предотвращает попадание припоя туда, куда не следует.

Контекст принятия решения обычно возникает при переходе от прототипа к массовому производству. Производство прототипов может использовать технологию Laser Direct Imaging (LDI) для соблюдения жестких допусков, но крупный поставщик, использующий традиционное фотоизображение, может потребовать более мягких правил. Заблаговременное согласование этих ожиданий предотвращает «неожиданные» инженерные изменения (EQ), которые задерживают производство.

Критерии успеха:

1. Нет мостов припоя: Перемычка паяльной маски эффективно изолирует соседние площадки во время процесса оплавления.
2. 100% открытость контактной площадки: паяльная маска не попадает на паяемую поверхность контактной площадки (если она не предназначена для поверхностного монтажа).
3. Целостность адгезии. Плотины паяльной маски не отслаиваются и не отслаиваются во время термоциклирования или механического воздействия.
4. Точность регистрации: Маска выравнивается в пределах ±2 мил от медного слоя, обеспечивая однородность кольцевых колец вокруг колодок.
5. Управление граничными случаями: Успешно обрабатываем участки «разгрузки банд», где уклон слишком мал для плотины, без образования мостов.

Спецификации для определения заранее (до того, как вы примете решение)

Чтобы производитель печатной платы мог изготовить вашу плату без постоянных технических вопросов, вы должны определить конкретные параметры паяльной маски в своих примечаниях к изготовлению или мастер-чертеже. Расплывчатые запросы вроде «стандартной маски» часто приводят к тому, что производитель применяет свои собственные настройки по умолчанию, которые могут не подходить вашей плотности сборки.

Контрольный список основных характеристик:

• Тип маски: Жидкая фотоизображение (LPI) является отраслевым стандартом. Укажите класс T IPC-SM-840 (телекоммуникации/высокая надежность) или класс H (высокая производительность).
• Метод очистки: Явно укажите, являются ли контактные площадки не определяемыми паяльной маской (NSMD) или определяемыми паяльной маской (SMD).
  • Правило: Для NSMD зазор = диаметр колодки + 4 мил (0,1 мм).
• Минимальная ширина плотины:
  • Зеленый LPI: минимум 4 мил (0,1 мм).
  • Черный/синий/красный/белый: минимум 5 мил (0,125 мм).
  • Почему: Пигменты влияют на проникновение ультрафиолета во время отверждения; более темные цвета отверждаются медленнее и сохраняют меньше деталей.
• Толщина маски:
  • Над проводниками: 0,5 мил (12,7 мкм) минимум.
  • Над ламинатом (между проводниками): типично 1,0 мил (25,4 мкм).
• Наклонные переходные отверстия: Укажите, должны ли переходные отверстия быть суженными, закрытыми или открытыми.
  • Ограничение: Натяжение обычно надежно только для переходных отверстий диаметром < 12 мил (0,3 мм).
• Допуск регистрации: Определите допустимое смещение.
  • Стандарт: ±3 мил.
  • Расширенный (LDI): от ±1 до ±2 мил.
• Удаление полосок: Попросите фабрику удалить все полосы маски < 3 мил, чтобы предотвратить отслаивание.
• Порог разгрузки банд: Определите уровень, ниже которого плотины должны быть полностью удалены.
  • Типично: Если расстояние между контактными площадками < 4 мил, выполните групповую разгрузку (откройте один блок маски вокруг группы контактных площадок).
• Через заглушку: При использовании Via-in-Pad укажите IPC-4761 Type VII (заполненный и с заглушкой).
• Взаимодействие с отделкой: Убедитесь, что маска совместима с отделкой поверхности (например, ENIG, HASL).
  • Примечание: HASL требует больших зазоров, чем ENIG, чтобы предотвратить образование перемычек припоя на краю маски.
• Разрешение: Укажите, требуется ли прямая лазерная визуализация (LDI) для тонких функций.
• Отверждение: Требования к послеотверждению, если ожидается сборка при высоких температурах.

Таблица ключевых параметров:

Параметр	Стандартная спецификация (зеленый)	Расширенные характеристики (зеленый/LDI)	Незеленые цвета
Минимальная ширина плотины	4 мил (100 мкм)	3 мил (75 мкм)	5 мил (125 мкм)
Зазор (на сторону)	2–3 мил (50–75 мкм)	1,5–2 мил (38–50 мкм)	3 мил (75 мкм)
Допуск регистрации	±3 мил	±1,5 мил	±3 мил
Минимальная ширина ленты	4 миллиона	3 миллиона	5 миллионов
Через максимальный диаметр палатки	12 миллионов	10 миллионов	12 миллионов
Представление помощи бандам	< 0,5 мм	< 0,4 мм	< 0,65 мм
Толщина маски	> 0,8 млн	> 0,5 млн	> 1,0 млн
Разрешение	Фото-фильм	ЛДИ	Фото-фильм

Ключевые риски (коренные причины, раннее выявление, предотвращение)

Несоблюдение правил зазора паяльной маски и плотины создает значительные риски на последующих этапах сборки. Понимание этих рисков позволяет разработать профилактические меры.

1. Перемыкание пайкой (короткие замыкания)

• Основная причина: Перегородка паяльной маски между контактными площадками слишком узкая (< 4 мил) или отсутствует (разгрузка бандажа) без надлежащей модификации трафарета. Во время оплавления паяльная паста растекается между контактными площадками.
• Раннее обнаружение: Рекомендации DFM установите флажок «недостаточная ширина плотины».
• Профилактика: Убедитесь, что ширина дамбы составляет ≥ 4 мил. Если шаг слишком мелкий, используйте рельеф на печатной плате, но уменьшите объем отверстия трафарета, чтобы предотвратить излишек пасты.

2. Посягательство на маску (проблемы с паяемостью)

• Основная причина: Зазор маски слишком мал (< 2 мил) в сочетании с обычным производственным рассогласованием. Маска перекрывает медную площадку, предотвращая намокание припоя.
• Раннее обнаружение: Визуальная проверка файлов Gerber; ищите отверстия маски, идентичные размерам колодки (1:1) без расширения.
• Профилактика: Расчетный зазор как у колодки + 4 мил. Используйте LDI для более точной регистрации, если пространство ограничено.

3. Осколки паяльной маски

• Основная причина: Между контактными площадками или дорожками остались тонкие полоски маски (полоски). Они плохо прилипают и могут отслаиваться, загрязняя сборку или блокируя отверстия трафарета.
• Раннее обнаружение: Программный анализ CAM для особенностей маски < 3 мил.
• Профилактика: Внедрите правило для удаления любого элемента маски < 3–4 мил. Лучше иметь отверстие немного большего размера, чем плавающую полоску.

4. Надгробие

• Основная причина: Неравномерный зазор паяльной маски или несовмещение приводят к неравномерности усилий во время оплавления. Если маска закрывает часть одной площадки, но не закрывает другую, компонент встает.
• Раннее обнаружение: Проверка конструкции PCB Stencil и данных регистрации маски.
• Профилактика: Используйте высокоточный LDI для компонентов 0402 и меньшего размера. Обеспечьте симметричное расширение маски.

5. Из-за отказа палатки

• Основная причина: Попытка закрыть большие переходные отверстия (> 12 мил) с помощью жидкой маски. Маска провисает или рвется, задерживая химикаты или позволяя припою впитываться.
• Раннее обнаружение: Анализ поперечного сечения показывает сломанные палатки.
• Профилактика: Заткните переходные отверстия (типа VI или VII), если их необходимо закрыть, или оставьте их толщиной менее 12 мил для предотвращения затенения.

6. Расслаивание

• Основная причина: Неправильная сушка или загрязнение медной поверхности перед нанесением маски. Также вызвано плотинами, которые слишком узки для сцепления материала.
• Раннее обнаружение: Проверка ленты (IPC-TM-650 2.4.28).
• Профилактика: Соблюдайте правила минимальной ширины плотины в зависимости от цвета. Проверьте подготовку поверхности (например, очистка пемзой или химическая очистка).

7. Обнаруженные следы (Шайнер)

• Основная причина: Зазор маски вокруг площадки обнажает соседнюю дорожку, проходящую слишком близко.
• Раннее обнаружение: DRC (проверка правил проектирования) для очистки маски от трассировки.
• Профилактика: Поддерживайте расстояние между маской и проводником не менее 2–3 мил. Прокладывайте трассы вдали от периметра площадки.

8. Косметический отказ

• Основная причина: Использование матового покрытия или незеленых цветов без настройки параметров процесса, что приводит к появлению царапин или неровной текстуры.
• Раннее обнаружение: Стандарты визуального осмотра.
• Профилактика: Определите критерии приемлемости косметических недостатков (IPC-A-600, класс 2 против 3).

Проверка и приемка (тесты и критерии прохождения)

Прежде чем принять партию печатных плат, необходимо провести проверку, чтобы убедиться, что паяльная маска соответствует указанным правилам. Это предотвращает попадание дефектных плат на дорогостоящий этап сборки.

Таблица критериев приемки:

Тестирование/Инспекция	Метод	Критерии приемки	Выборка
Визуальная регистрация	10-кратное увеличение	Смещение < 2 мил (или как указано). Никаких посягательств на колодки.	100% или AQL 0,65
Тест на адгезию	IPC-TM-650 2.4.28 (тест с ленты)	Никакого снятия маски на ленте. Рейтинг 5В.	2 панели за лот
Устойчивость к растворителям	МПК-ТМ-650 2.3.42	Отсутствие размягчения, образования пузырей или липкости после воздействия растворителя.	1 панель за лот
Твердость	IPC-TM-650 2.4.27.2 (Карандаш)	Минимальная твердость 6H (обычно).	Периодические
Проверка ширины плотины	Оптические измерения	Ширина плотины ≥ 4 мил (или спецификации). Никаких пропавших плотин, если только банда не будет освобождена.	5 мест на панели
Серебряная клетка	Визуальный / AOI	Никаких отслаивающихся кусочков или рыхлого материала.	100%

Этапы проверки:

1. Обзор Gerber: Перед изготовлением наложите слой паяльной маски на медный слой. Убедитесь, что расширение составляет 1:1 + допуск (обычно всего 4 мила).
2. Осмотр первого изделия (FAI): Измерьте фактическую ширину перекрытия на первой изготовленной панели. Если в конструкции указано значение 4 мил, но фабрика уменьшила его до 3 мил, чтобы исправить совмещение, убедитесь, что адгезия все еще хорошая.
3. Поперечное сечение: Для ответственных высоковольтных или высоконадежных плат поперечное сечение проверяет толщину маски над «коленом» медных дорожек, обеспечивая адекватную изоляцию.
4. Проверка на паяемость: Убедитесь, что на контактных площадках не осталось невидимых остатков маски (накипи), которые могли бы помешать пайке.

Контрольный список квалификации поставщика (запрос предложений, аудит, отслеживаемость)

При выборе производителя печатной платы используйте этот контрольный список, чтобы проверить его способность соблюдать правила зазора и заглушки вашей паяльной маски.* Возможности оборудования: * [ ] Использует ли поставщик лазерную прямую визуализацию (LDI)? (Необходимо для плотин толщиной < 3 млн и жесткой регистрации). * [ ] Какова их минимальная ширина дамбы для зеленой и черной маски?

• Управление процессом:
  • Выполняют ли они автоматический оптический контроль (AOI) слоя паяльной маски?
  • Существует ли документированная процедура «разгрузки банд» (когда и как они снимают плотины)?
• Обработка данных:
  • Проводят ли они проверку DFM специально на наличие обрывков маски и сообщают о них?
  • Могут ли они принимать данные ODB++ или IPC-2581 (уменьшает количество ошибок перевода по сравнению с Gerbers)?
• Варианты материалов:
  • Имеются ли в наличии высокоэффективные чернила для масок (например, Taiyo PSR-4000), подходящие для дизайна HDI PCB?
  • Могут ли они предложить варианты матового и глянцевого покрытия и объяснить влияние каждого из них на DFM?
• Гарантия качества:
  • Проводят ли они регулярные испытания на адгезию ленты для каждой партии?
  • Существует ли возможность отслеживания, связывающая номер партии маски с партией печатной платы?
• Сертификаты:
  • Сертифицированы ли они по IPC-6012 класса 2 или 3?
  • Соответствуют ли они требованиям воспламеняемости материала маски UL 94V-0?
• Вместимость:
  • Могут ли они поддерживать такие жесткие допуски при массовом производстве, а не только при производстве прототипов?
• Связь:
  • Предоставляют ли они подробный список EQ (инженерных запросов), если ваши правила маски нарушают их возможности?

Как выбирать (компромиссы и правила принятия решений)

Правильный выбор правил паяльной маски предполагает компромисс между плотностью, стоимостью и надежностью. Используйте эти правила принятия решений для управления вашей конфигурацией.

1. Если шаг ≥ 0,5 мм: Выбирайте колодки NSMD с толщиной 4 мил. Это стандартный и наиболее надежный вариант для обеспечения надежности BGA.
2. Если шаг < 0,4 мм: Возможно, вам придется использовать Gang Relief (без перемычки). Убедитесь, что ваш трафарет уменьшает размер апертуры, чтобы предотвратить образование мостов.
3. При использовании черно-белой маски: Увеличьте минимальную ширину перемычки до 5–6 мил. Если плотность не позволяет этого, переключитесь на зеленый цвет или заплатите больше за LDI и специализированные чернила.
4. Если компонент представляет собой BGA с мелким шагом: Отдайте приоритет NSMD, чтобы уменьшить нагрузку на паяное соединение, но убедитесь, что фабрика может удерживать совмещение, чтобы избежать обнажения следов.
5. Если компонент представляет собой пассивный компонент 0201 или меньше: Рассмотрите возможность использования площадок SMD (с определением паяльной маски), если подъем площадки вызывает беспокойство, но имейте в виду, что это уменьшает эффективную площадь пайки.
6. При наличии высокого напряжения: Увеличьте зазор и перегородки, чтобы предотвратить искрение. Не выполняйте групповую разгрузку в зонах высокого напряжения.
7. При использовании покрытия HASL: Увеличьте зазор маски до 3 мил на сторону, если это возможно. Процесс HASL сложнее, и маска может задерживать шарики припоя, если зазор мал.
8. При использовании покрытия ENIG: Вы можете соблюдать более узкие зазоры (2 мил на сторону), поскольку поверхность плоская, а процесс химический, а не механический.
9. Если требуется переходное отверстие: Вы должны заткнуть и заглушить переходное отверстие (IPC-4761, тип VII). Палатки недостаточно для виа-ин-площадки.
10. Если основным фактором является стоимость: Придерживайтесь стандартного зеленого LPI, плотин 4 млн и зазора 3 млн. Ужесточение этих правил вынуждает завод использовать более медленное и дорогое оборудование LDI.

Часто задаваемые вопросы (стоимость, время выполнения, файлы DFM, материалы, тестирование)

1. Могу ли я указать нулевой зазор (открытие маски 1:1) для экономии места? В общем, нет. Большинство фабрик автоматически расширяют отверстие маски на 2-4 мила, чтобы учесть допуск регистрации. Если вы требуете соотношение 1:1, вы рискуете посягать на контактную площадку маски (нарушение пайки), если только вы не заплатите за высокоточный LDI и не согласитесь на более низкий выход продукции.

2. В чем разница между НСМД и СМД? NSMD (Non-Solder Mask Defined) имеет отверстие маски больше, чем медная площадка, оставляя зазор в оголенном ламинате. SMD (определение паяльной маски) имеет отверстие маски меньше, чем медная площадка, поэтому маска закрывает край площадки. NSMD предпочтителен для сборки BGA, поскольку он обеспечивает лучшую фиксацию паяного соединения.3. Почему фабрика продолжает удалять заглушки моей паяльной маски? Если ваша конструкция нарушает минимальную ширину перемычки (например, вы спроектировали перемычку толщиной 2 мил, но для фабрики требуется 4 мил), инженер CAM удалит ее, чтобы предотвратить печать «полоски», которая может отслоиться. Это называется помощь банде. Чтобы предотвратить это, перед началом проектирования проверьте Возможности вашего поставщика.

4. Как цвет паяльной маски влияет на правила дамбы? Зеленая маска оптимизирована по производительности и может удерживать самые маленькие плотины (3-4 мила). Черные, белые и синие пигменты по-разному поглощают или отражают ультрафиолетовый свет, что затрудняет обработку дна толстой и узкой плотины. Поэтому незеленые цвета обычно требуют более широких плотин (5-6 мил).

5. Каково правило «кольцевого кольца» для паяльной маски? Это относится к зазорному кольцу вокруг колодки. Если допуск сверла составляет ±3 мил, а регистрация маски составляет ±3 мил, вам необходим достаточный зазор, чтобы маска не закрывала отверстие или площадку. Как правило, безопасным минимумом является зазор кольцевого кольца в 2 мила (увеличение диаметра на 4 мила).

6. Могу ли я защитить переходные отверстия паяльной маской? Да, но только для небольших отверстий (обычно < 12 мил или 0,3 мм). Отверстия большего размера могут привести к провисанию и разрушению жидкой маски, в результате чего образуется отверстие, в котором задерживаются химические вещества. Для надежной защиты больших переходных отверстий используйте закупоривание или заполнение.

7. Имеет ли значение толщина паяльной маски? Да. Если маска слишком толстая (> 1,5 мил), она может мешать трафаретной печати компонентов с мелким шагом, препятствуя прилеганию трафарета к подушке. Если он слишком тонкий (< 0,5 мил), он может не обеспечить достаточную электрическую изоляцию (диэлектрическую прочность).

8. Как предотвратить образование перемычек припоем в конструкции трафарета, если у меня нет перемычек? Если вам необходимо разгрузить (удалить перемычки) из-за мелкого шага, вы должны уменьшить апертуру трафарета. Общее правило — уменьшить площадь проема на 10-20% или использовать конструкцию оконного стекла, чтобы ограничить объем паяльной пасты и не допустить ее попадания через зазор на месте перемычки.

Запросить цену / Обзор DFM по правилам зазора для паяльной маски и плотины (что отправлять)

Глоссарий (ключевые термины)

Срок	Определение
Паяльная маска	Защитное покрытие, нанесенное на печатную плату для изоляции медных дорожек и предотвращения образования перемычек припоя.
Плотина (Интернет)	Полоса материала паяльной маски, остающаяся между двумя соседними медными контактными площадками.
Распродажа	Расстояние между краем медной площадки и краем отверстия паяльной маски.
НСМД	Определена не паяльная маска. Отверстие маски больше, чем медная прокладка.
СМД	Определение паяльной маски. Отверстие маски меньше медной площадки и закрывает края площадки.
ЛДИ	Лазерная прямая визуализация. Высокоточный метод экспонирования паяльной маски с помощью лазера, обеспечивающий более жесткие допуски, чем при использовании фотопленки.
Помощь бандам	Практика удаления перекрытий паяльной маски между группой площадок с мелким шагом, создавая одно большое отверстие.
Щепка	Очень узкий кусок паяльной маски или меди. Ломтики маски толщиной менее 3 мил склонны к отслаиванию и отслаиванию.
Регистрация	Точность выравнивания слоя паяльной маски относительно медного слоя.
Палатка	Закрытие переходного отверстия паяльной маской (не заполняя ее) для его изоляции.
Посягательство	При неправильной регистрации паяльная маска накладывается на медную площадку, предназначенную для пайки.
ЛПИ	Жидкость, фотоизображаемая. Стандартный тип чернил для паяльной маски, используемый в современных

Заключение

solder mask clearance and dam rules легче всего получить правильно, если заранее определить спецификации и план проверки, а затем подтвердить их с помощью DFM и тестового покрытия. Используйте приведенные выше правила, контрольные точки и шаблоны устранения неполадок, чтобы сократить циклы итераций и защитить доход по мере увеличения объемов. Если вы не уверены в ограничении, проверьте его с помощью небольшой пилотной сборки, прежде чем блокировать производственную версию.

Related links

• Рекомендации DFM
• PCB Stencil
• HDI PCB
• массовом производстве
• сборки BGA
• Возможности