避免 PCB 組裝失敗：掌握防焊層擴張規則與最佳實務
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防焊層可在組裝過程中保護銅線與焊墊，防止氧化、橋接與污染。防焊擴張（即焊墊周圍被拉回之間隙）設定錯誤，會導致短路或銅裸露等缺陷。工程師必須精確設定擴張值，以確保焊接可靠與長期性能。
引言：為何防焊擴張對 PCB 可靠性至關重要
認識防焊層與擴張基礎
防焊層是覆蓋於 PCB 上的聚合物層，用於隔離銅面，僅在可焊接區域開口。擴張定義了防焊開口超出焊墊或導線邊緣的距離，通常每邊 0.05–0.1 mm，用以容納防焊對位時的公差，避免防焊蓋到焊墊。在專業製程常用的液態感光（LPI）防焊中，擴張可確保曝光與顯影後開口乾淨。
擴張不良如何導致組裝問題
擴張不足會使防焊蓋住焊墊，造成焊錫潤濕不良或空焊；擴張過大則使導線裸露，易氧化或形成焊錫橋接。在高密度設計中，這類問題會使返工成本與失效率增加 20–30%。適當擴張亦有助於波焊時控制焊錫流動，並降低回流焊時的立碑效應。
防焊擴張的標準值與核心概念
間隙、重疊與擴張定義
間隙指焊墊邊到防焊邊的距離，正值為擴張（防焊內縮），負值為重疊（防焊蓋住邊緣）。重疊可保護細導線免受蝕刻液影響，但過大會影響組裝。擴張值需權衡製程公差（對位精度 ±0.05 mm）與組裝需求，並預留至少 0.025 mm 的裸露銅環以利焊點成型。
產業標準與建議值
IPC-7351 建議 SMD 焊墊擴張 0.05–0.075 mm，插補焊墊 0.1 mm。對於 導通孔，若採覆蓋（tenting）或塞孔，則擴張設為零或負值。高可靠性板需依防焊類型調整——LPI 可做到 0.05 mm，乾膜則建議 0.075 mm。
| 特徵類型 | 建議擴張 (mm) | 公差考量 | 備註 |
| SMD 焊墊 | 0.05–0.075 | ±0.025 | 確保潤濕且無橋接 |
| 插補焊墊 | 0.1–0.15 | ±0.05 | 容納環形圈 |
| 導線 | 0.025–0.05 | ±0.025 | 防止細線裸露 |
| 導通孔（未覆蓋） | 0.05–0.1 | ±0.05 | 必要時可塞孔 |
| BGA 焊墊 | 0.025–0.05 | ±0.025 | 細間距需更緊 |
表 1：依特徵類型之標準防焊擴張值。
以上數值源自 IPC 標準與製程能力，更緊之公差需仰賴高階對位。
最佳防焊擴張的設計規則與實務
焊墊、導通孔、導線與高密度區規則
SMD 焊墊建議擴張 0.05 mm，可在 0.5 mm 間距下露出足夠銅面並避免橋接。導通孔若未覆蓋，需 0.1 mm 以防焊錫被吸入；若採覆蓋則擴張設為零。導線僅需最小 0.025 mm 以保護蝕刻側蝕，又不致有效線寬過窄。高密度區可縮小至 0.025 mm（0.4 mm 間距），但須透過 DFM 確認製程極限。
常見陷阱與避免方法（細片、橋接）
細片（slivers）係擴張後留下 <0.1 mm 的防焊細條，固化時易剝落——可加大間距或合併開口避免。橋接則因鄰近焊墊設負擴張所致——可在焊墊間加 0.1 mm 寬的防焊壩（dam）。檢查 Gerber 以評估對位偏移風險，並於導通孔使用淚滴增強附著。
特殊案例：SMD 焊墊、BGA 與高密度設計
BGA 焊墊需採 NSMD（非防焊定義）並擴張 0.05 mm，以提高對位容忍；SMD 焊墊則可用 SMD（防焊定義）並略重疊以保護銅面。高密度設計可在細間距焊墊間加壩，防止焊錫流動，壩寬至少 0.075 mm 以確保固化穩定。
防焊擴張的製程挑戰與專業解方
擴張對焊接良率與長期可靠度的影響
緊縮擴張可提高良率，確保 HASL 或 ENIG 表面之焊墊乾淨裸露，但過小易顯影不全，殘膠導致潤濕不良。長期而言，擴張不足會使銅面暴露於濕氣，加速腐蝕。最佳值可支援峰值 260°C 的回流曲線，並降低 15–25% 的空洞率。
專業製程之高階控制
專業製程採用 LPI 防焊，厚度 0.01–0.03 mm，可達高解析。曝光以雷射對位 ±0.025 mm，顯影精準去除未曝光區。150°C 固化使防焊硬化且不收縮。多色選擇（綠、黑、藍）影響熱特性，消光面可減少檢驗反光。
專業廠商如何掌控擴張公差與變異
製造商透過自動塗佈與雙面塗佈確保均勻，每片板以測試 coupon 驗證擴張。板厚或銅密度造成的變異，以自適應曝光補償。DFM 審核會針對 4 層與 多層 調整，確保高密度區最小 0.05 mm。
結論：借助專業技術，實現完美防焊效果
防焊擴張是避免短路、焊點不良與腐蝕的關鍵。多數焊墊可用 0.05–0.1 mm，依密度調整，並遵循 IPC 以確保消費或工業板之可靠度。
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常見問答：防焊擴張相關疑問
Q1：SMD 焊墊的理想防焊擴張是多少？
A：每邊 0.05–0.075 mm，可確保良好潤濕且無橋接；依間距與 IPC 指引微調。
Q2：負擴張對 PCB 可靠度有何影響？
A：負擴張可保護導線，但若過大（>0.05 mm）會造成潤濕不良；細焊墊慎用，以免組裝缺陷。
Q3：高密度設計為何使用防焊壩？
A：壩（寬 0.1 mm 的防焊條）可防止鄰近焊墊間焊錫橋接；最小寬度確保固化穩定。
Q4：防焊擴張會因顏色不同而變化嗎？
A：不會，但多色選擇影響可視性與熱特性；綠色為標準，黑色適合高對比檢驗。
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