Comprendre le rôle des matériaux de masque de soudure dans la fabrication des PCB

Le vernis épargne, également connu sous le nom de masque de soudure, oui, ce sont la même chose. Encore une fois, deux noms différents pour la même chose, mais le terme « masque de soudure » est adopté mondialement. Le revêtement protecteur utilisé sur les circuits imprimés (PCB) pour empêcher la soudure de créer des ponts entre des zones indésirables est désigné par les deux appellations. Bien que le terme « masque de soudure » soit fréquemment utilisé, « vernis épargne » est techniquement plus correct car le matériau résiste à la soudure pendant l'assemblage. Néanmoins, dans le secteur, les deux expressions sont souvent utilisées de manière interchangeable.

Les matériaux de vernis épargne sont essentiels pour prévenir les courts-circuits, bien qu'ils soient souvent négligés au profit des pistes de cuivre et des substrats. Il est situé sous les couches de sérigraphie et est considéré comme la deuxième couche supérieure des PCB. Généralement, il détermine la couleur du PCB, qui apparaît en vert, rouge, bleu et noir. Ces teintes sont précisément ce dont est faite cette couche de vernis épargne. Pendant le processus d'assemblage, cette couche garantit que la soudure n'adhère qu'aux endroits désignés. Les PCB peuvent présenter des connexions faibles, des courts-circuits et des problèmes de performance générale si le vernis épargne n'est pas utilisé. La définition, les types, les matériaux, la technique d'application et les raisons pour lesquelles le vernis épargne est essentiel à la fabrication moderne des PCB seront tous abordés dans cet article.

Qu'est-ce qu'un Vernis Épargne Exactement ?

À l'exception des pads ou vias où la soudure est nécessaire, une fine couche de revêtement polymère protecteur appelée vernis épargne est appliquée sur les pistes de cuivre du PCB. Pendant le processus de soudage, son objectif principal est d'empêcher la soudure fondue de créer des ponts entre les conducteurs voisins.

Fonctions Clés du Vernis Épargne :

● Empêche les courts-circuits

● Protège les motifs de circuit de la poussière, de la chaleur et de l'humidité

● Facilite la fabrication / Processus de fabrication fluide

● Maintient l'isolation électrique entre les motifs de circuit

Processus d'Application du Vernis Épargne :

1. Préparation de la Surface : Nettoyer le PCB nu, le PCB nu signifie celui qui a des pistes et des trous. Le nettoyage est nécessaire pour éliminer la poussière, l'oxydation ou d'autres contaminants.

2. Application du Masque de Soudure : C'est essentiellement un processus de sérigraphie. Dans lequel nous avons besoin d'un masque sur lequel la soudure est pulvérisée ou enduite par pression. En fonction du masque de soudure, l'application varie également, comme suit :

● Époxy : Sérigraphié.

● LPI : Pulvérisé ou enduit au rideau

● Film Sec : Laminé

3. Exposition UV (Pour LPI et Film Sec) : Pour durcir le vernis épargne, cette étape est réalisée, dans laquelle un film photographique (avec l'image du circuit) est superposé. L'exposition aux UV polymérise les zones exposées, définissant les ouvertures du masque de soudure.

4. Développement : Il consiste essentiellement en une solution de développement. Après l'exposition aux UV, la couche de vernis épargne durcit correctement. Mais dans certaines régions, qui ne sont pas exposées aux UV, sont éliminées par lavage, révélant les pads et les vias.

5. Cuisson Thermique : C'est l'étape finale de cuisson et de durcissement. Le PCB subit une cuisson pour durcir le masque. À cette étape, le PCB atteint un durcissement complet, le rendant prêt pour le marché.

Type de Matériaux Utilisés dans la Couche de Vernis Épargne :

Les matériaux de vernis épargne se présentent sous diverses formes, chacun avec des avantages uniques pour des procédures de fabrication spécifiques. Les types de vernis épargne :

Vernis Épargne Liquide : La forme la plus courante, elle est facile à appliquer et peut être appliquée par pulvérisation ou sérigraphie traditionnelle. Généralement, si les clients n'ont pas d'exigences spécifiques, ce type de vernis épargne est utilisé par défaut. Il n'est pas approprié pour le CMS à pas fin et a une résolution réduite.

Vernis Épargne en Film Sec : Avant que la carte ne soit exposée aux rayonnements ultraviolets (UV), une substance laminée appelée vernis épargne en film sec est placée. Les composants indésirables de la résine sont éliminés par lavage après exposition. Il est utilisé dans les PCB haute fréquence, ou RF, et offre une excellente définition des bords.

Vernis Épargne Photosensible : Ce type unique réagit à la lumière UV, ce qui le rend parfait pour les conceptions de PCB complexes et à petite échelle. La procédure comprend une exposition UV, une pulvérisation ou un enduction au rideau, et une solution de développement :

● Enduction au rideau ou pulvérisation

● Exposition UV

● Solution de développement

Exposition UV Négative et Positive :

Exposition UV Négative :La soudure exposée aux UV durcit lors d'une exposition UV négative. Après développement, ces zones durcies restent sur le PCB. Pendant le processus de développement, les parties non exposées sont éliminées. Parce qu'il fonctionne bien pour les petites pistes et les caractéristiques délicates, le vernis épargne de type négatif est le vernis épargne le plus souvent utilisé dans la fabrication de PCB.

Exposition UV PositiveLorsqu'elles sont exposées à la lumière UV positive, les parties exposées se développent et deviennent solubles. Cela signifie que les zones exposées sont décomposées par le rayonnement UV et sont éliminées par lavage. Les sections non exposées restent sur la carte. Au lieu d'être utilisés pour les masques de soudure, les vernis positifs sont souvent employés pour la photolithographie de haute précision, comme la formation de motifs de circuits.

Couleur pour le Bon Aspect ou la Performance :

Choisir la bonne couleur n'est pas seulement une question d'esthétique. Dans certaines situations, elle peut aider à la conductivité thermique, ce qui est crucial pour les applications de circuits à haute puissance. Certaines teintes réfléchissent mieux la lumière UV, ce qui facilite le processus photolithographique. Par exemple, le vernis épargne bleu a tendance à rendre le processus d'exposition à la lumière UV plus précis. Ce qui le rend utile pour les applications à haute résolution. Nous avons couvert les caractéristiques spécifiques des couleurs des PCB dans nos blogs précédents :

La disponibilité historique du vert en fait l'option préférée. Cependant, la grande visibilité du vert, en particulier sous la lumière ultraviolette (UV), est l'une des principales raisons pour lesquelles il continue de dominer. La photolithographie est utilisée dans le processus de fabrication des PCB pour exposer des zones spécifiques de la carte à la lumière ultraviolette. Les inspecteurs du CQF (contrôle qualité final) peuvent examiner la carte pour détecter des défauts ou des erreurs dans le processus de soudage, car le vernis épargne vert est très visible sous la lumière UV.

Épaisseur du Vernis Épargne ?

Est-ce une considération importante ? Mais comment l'épaisseur affecte-t-elle les performances du PCB ? La couche de vernis épargne a généralement une épaisseur comprise entre 16 et 30 micromètres. Le masque de soudure peut être aussi fin que 0,3 mil ou moins. Une couche de vernis épargne fine est nécessaire car nous ne voulons aucun désalignement des composants. Si elle est trop fine, elle se décollera facilement, de même si elle est trop épaisse. Nous avons alors un grand espace entre le pad et les composants, donc plus de pâte est nécessaire pour le soudage. Ce qui peut provoquer des erreurs de soudage. Souvent, elle est plus fine près des bords des pistes en raison des processus de fabrication.

Considérations Environnementales

● RoHS (Restriction des Substances Dangereuses) : Les masques de soudure modernes sont sans plomb et conçus pour fonctionner avec des techniques de soudage sans plomb. Ils doivent respecter des normes comme : RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

● Conformité REACH : Vérifie que les matériaux du masque de soudure ne contiennent pas de composés dangereux. Cela relève de la liste des matériaux interdits de l'Union européenne.

Conclusion :

En conclusion, les composés de vernis épargne sont bien plus que de simples embellissements décoratifs des PCB. Ils sont essentiels à la fonctionnalité et à la durabilité des appareils électroniques. Le rôle du vernis épargne dans la fabrication des PCB va de la protection contre les dommages environnementaux à la prévention des ponts de soudure pendant le refusion. De plus, nous avons vu une variété de types, de matériaux et bien plus encore. La perception de la couleur par une personne est toujours subjective. L'obtention d'une fiabilité élevée et de faibles taux de défaillance dans la production électronique dépendra du choix du vernis épargne approprié.