Diseño básico de la máscara de soldadura

Las PCBs (Printed Circuit Boards, Placas de Circuito Impreso) comunes de doble cara constan de tres capas que se extienden desde la superficie del sustrato: la capa de cobre, la capa de máscara de soldadura y la capa de serigrafía. Estas capas están interconectadas mediante orificios metalizados (PTH) en la capa de taladrado para lograr la conectividad eléctrica entre las capas superior e inferior.

Propósito de la máscara de soldadura

1. Previene la humedad y la intrusión de diversos productos químicos y electrolitos, que pueden causar oxidación y corrosión de las pistas de cobre, comprometiendo el rendimiento eléctrico de la PCB.

2. Protege frente a arañazos mecánicos externos, manteniendo la aislación entre las pistas de cobre y evitando cortocircuitos.

3. Evita conexiones de soldadura no deseadas durante la soldadura de componentes, previniendo cortocircuitos.

4. Reduce el consumo de acabado superficial de pads (por ejemplo, ENIG, HASL) en áreas no soldables.

5. Mejora la estética de la PCB al ofrecer distintos colores.

Diseño de la máscara de soldadura

La máscara de soldadura, como su nombre indica, no consiste en impedir toda soldadura. Algunos ingenieros novatos pueden pensar erróneamente que los patrones dibujados en la capa de máscara de soldadura hacen que ciertas áreas no sean soldables, lo cual es incorrecto. La máscara de soldadura se refiere a las áreas de la PCB donde se aplica tinta de resina de soldadura. Al ser un patrón negativo, las áreas con patrones en la capa de máscara de soldadura no se recubren con tinta. Para facilitar su comprensión, utilicemos una analogía con un paisaje nevado:

Imagine un pabellón (A) como la capa de máscara de soldadura. Tras una fuerte nevada, el suelo debajo del pabellón (B) no tendrá nieve (tinta de resina de soldadura), mientras que el área no cubierta por el pabellón (C) estará completamente cubierta de nieve (tinta de resina de soldadura). Aplicando esta analogía al diseño de la PCB para máscara de soldadura:

1. Los patrones en la capa de cobre representan las pistas de cobre de la PCB.

2. Los patrones en la capa de máscara de soldadura eliminan la cobertura de tinta.

3. Las áreas donde la capa de cobre y la capa de máscara de soldadura se superponen en el mismo lado crean regiones de cobre expuesto (recubiertas de soldadura o chapadas en oro).

Fabricación de la máscara de soldadura

En el proceso de producción real, tras el taladrado y el chapado de cobre, se eliminan las áreas de cobre no deseadas, dejando solo las necesarias (las pistas). A continuación, comienza el proceso de producción de la máscara de soldadura de la PCB:

1. Las pistas de cobre grabadas se someten a procesos como limpieza de la PCB y lavado con ácido para eliminar óxidos e impurezas y rugosar la superficie de cobre, mejorando la adhesión de la tinta de resina de soldadura.

2. Toda la PCB se recubre con tinta de resina de soldadura, se seca y se coloca una película de máscara de soldadura sobre la placa. La exposición a luz ultravioleta (UV) hace que la tinta de resina se solidifique donde están presentes los patrones de máscara de soldadura, protegiendo las áreas designadas.

3. El posterior revelado y limpieza elimina la tinta no curada, dejando al descubierto la superficie de cobre original. Posteriormente se puede aplicar estañado o chapado en oro según sea necesario.

Las ventanas de máscara de soldadura deben ser ligeramente más grandes que los pads asociados para tolerar posibles errores de alineación (generalmente 0,1–0,2 mm más grandes en total, equivalente a 0,05–0,1 mm por lado). Esto puede provocar cambios en la forma de algunos pads de la PCB, principalmente de la siguiente manera:

1. Áreas donde el pad relevante es independiente y no tiene pistas conectadas: no hay cambios en la forma del pad.

2. Áreas donde el pad relevante está conectado a pistas: se expone un pequeño segmento de las pistas además del pad.

3. Áreas donde el pad relevante se forma mediante una apertura de máscara de soldadura en un plano de cobre grande: la forma del pad está definida por la apertura de máscara de soldadura, por lo que será ligeramente más grande que el diseño original debido a la expansión de la máscara.

Nota importante: Para requerimientos especiales que exijan "la misma forma y tamaño de pad tal como se diseñó", por favor diseñe el tamaño de la máscara de soldadura considerando nuestras capacidades de fabricación. Al realizar el pedido, asegúrese de especificar: "No modificar el tamaño original de la máscara de soldadura". Además, revise cuidadosamente los archivos de producción. Nos adherimos a los estándares IPC para controlar los tamaños de los pads dentro de un rango de ±20%.

Buenas noticias: Para satisfacer la demanda de nuestros clientes, hemos incorporado equipos avanzados para PCBs multicapa. Las ventanas de máscara de soldadura en PCBs multicapa ahora son 1:1 con los pads.

Diferencia entre capas de pasta de soldadura y máscara de soldadura

Capa de pasta de soldadura: utilizada por los fabricantes de stencils para crear plantillas que aseguren la aplicación precisa de pasta de soldadura sobre los pads de los componentes para el posterior ensamblaje SMT de la PCB.

Capa de máscara de soldadura: utilizada en la fabricación de PCBs; las áreas con patrones en la capa de máscara de soldadura permanecen sin recubrir por la resina de soldadura, mientras que las áreas sin patrones quedan cubiertas por la tinta de resina de soldadura.

Énfasis:

Para que pistas, áreas de cobre o pads específicos de la PCB permanezcan sin recubrir por la resina de soldadura y se recubran con soldadura (o chapado en oro), debe añadir un patrón de capa de máscara de soldadura. Solo las áreas de la geometría de cobre que se superpongan con este patrón tendrán cobre expuesto y recibirán el acabado superficial seleccionado (por ejemplo, HASL, ENIG).

En cambio, las capas de pasta son exclusivamente para la creación de stencils y no tienen relevancia en la producción de PCBs. Los ingenieros de revisión de PCBs no manejan ni proporcionan archivos de capa de pasta.

Fabricación de puentes de máscara de soldadura

Para pads IC densamente empaquetados de la PCB, y con el fin de reducir el riesgo de que la soldadura fluya a pines adyacentes y cause cortocircuitos durante la soldadura, se pueden diseñar puentes de máscara de soldadura (es decir, aplicar una capa de tinta de resina de soldadura entre dos pads IC). Según el proceso de fabricación de JLCPCB, los puentes de máscara de soldadura pueden aplicarse cuando se cumplen las siguientes condiciones:

Conclusión

La máscara de soldadura se aplica como un patrón negativo, lo que significa que las áreas con patrones en la capa de máscara no se recubren con tinta protectora. Esto permite que las pistas y pads de cobre deseados de la PCB queden expuestos para la soldadura.

Durante la fabricación de la PCB, la máscara de soldadura se aplica a la placa y se solidifica mediante luz UV. Ayuda a prevenir daños por humedad y productos químicos en las pistas de cobre, y proporciona aislamiento entre ellas para evitar cortocircuitos.

Es importante diseñar la máscara de soldadura considerando el tamaño de las ventanas, que deben ser ligeramente mayores que los pads asociados para compensar posibles errores de alineación. Esto puede modificar ligeramente la forma de algunos pads de la PCB.

En resumen, la máscara de soldadura es una capa protectora que evita que la soldadura se adhiera a áreas no deseadas de la PCB. Contribuye a mantener la integridad y fiabilidad del circuito, protegiendo las pistas de cobre y previniendo cortocircuitos.