了解 PCB 製造中防焊材料的角色
1 分鐘
防焊，也稱為 防焊油墨 (solder mask)，沒錯，它們是同一種東西。只是兩個不同名稱，但「solder mask」在全球更被廣泛採用。這兩個名稱都指的是用於 PCB 上的保護塗層，用來防止焊錫流到不該去的地方。雖然「solder mask」較常被使用，但「solder resist」在技術上更為正確，因為這種抗焊材料在組裝過程中會阻擋焊錫。儘管如此，業界通常將兩者視為同義詞。
防焊材料對於 防止短路 至關重要，但相較於銅走線與基材，它常被忽略。它位於絲印層下方，被視為 PCB 的第二層頂層。通常，它決定了 PCB 的顏色，常見的有綠色、紅色、藍色和黑色，而這些顏色正是防焊層本身。在組裝過程中，這層確保焊錫只附著在指定位置。若沒有防焊，PCB 可能會出現連接不良、短路以及整體性能問題。本文將涵蓋防焊的定義、種類、材料、製程，以及為何它在現代 PCB 製造中不可或缺。
什麼是防焊？
防焊是一層薄薄的保護性聚合物塗層，覆蓋在 PCB 的銅走線上，除了 焊墊或導通孔 等需要焊錫的部位外。其主要目的是在焊接過程中防止熔融焊錫在相鄰導體間形成橋接。
防焊的關鍵功能：
● 防止短路
● 保護線路圖形免受灰塵、熱與濕氣影響
● 支援製造流程 / 順暢的製造流程
● 維持線路圖形間的電氣絕緣
防焊製程：
1. 表面準備：清潔裸板（已有走線與孔洞），去除灰塵、氧化或其他污染物。
2. 塗佈防焊：基本上是網版印刷流程，需使用遮罩並透過擠壓將防焊油墨噴塗或塗佈。依防焊類型不同，塗佈方式也有所差異：
● 環氧樹脂：網版印刷。
● LPI：噴塗或簾幕塗佈
● 乾膜：熱壓貼合
3. UV 曝光（適用 LPI 與乾膜）：為固化防焊，將帶有線路影像的底片覆蓋後進行 UV 曝光。曝光區域聚合硬化，定義防焊開口。
4. 顯影：使用顯影液，將未受 UV 曝光的區域沖洗掉，露出焊墊與導通孔。
5. 熱固化：最後烘烤固化，使防焊完全硬化，PCB 即可上市。
防焊層使用的材料類型：
防焊材料有多種形式，每種都有其優勢，適用於不同製程：
液態防焊：最常見，易於塗佈，可透過噴塗或傳統網印。若客戶無特殊需求，通常預設使用此類。解析度較低，不適合細間距 SMT。
乾膜防焊：貼合前為層壓材料，經 UV 曝光後，未曝光區域會被洗掉。邊緣解析度極佳，常用於高頻或 RF PCB。
感光防焊：對 UV 光敏感，適合精細、小尺寸 PCB。流程包括：簾幕/噴塗 → UV 曝光 → 顯影液。
負片與正片 UV 曝光：
負片 UV 曝光：
曝光區域硬化，顯影後保留在 PCB 上。未曝光區域被移除。因適合細線與精密特徵，為 PCB 製造中最常見。
正片 UV 曝光
曝光區域受 UV 照射後變得可溶，被洗掉。未曝光區域保留。多用於高精度光刻，而非防焊。
顏色：美觀還是性能？
選色不僅關乎外觀。在某些情況下，它還有助於熱傳導，對高功率電路至關重要。某些顏色在 UV 光下反射性更佳，有利於光刻製程。例如藍色防焊可使 UV 曝光更精確，適用於高解析應用。我們在先前的文章已探討 PCB 顏色的特性：
綠色因歷史因素成為首選。其高可見度，尤其在 UV 光下，是持續主導的主因。PCB 製程使用光刻，曝光特定區域。綠色防焊在 UV 下清晰可見，方便 FQC（最終品檢）檢查焊接瑕疵。
防焊厚度？
這重要嗎？厚度 如何影響 PCB 性能？防焊層厚度通常介於 16 至 30 微米，可薄至 0.3 mil 或更薄。需保持薄層以避免元件偏移。過薄易剝落，過厚則墊與元件間隙過大，需更多焊膏，可能導致焊接錯誤。邊緣通常因製程而更薄。
環保考量
● RoHS（有害物質限制）：現代防焊為無鉛設計，相容無鉛製程，需符合 RoHS 標準。
● REACH 合規：確保防焊不含歐盟禁用有害物質。
結論：
總之，防焊材料遠不只是裝飾。它們對電子設備的功能與壽命至關重要。從防止回焊時焊錫橋接到保護環境損害，防焊在 PCB 製造中不可或缺。本文也涵蓋了多種類型、材料與更多內容。顏色選擇始終主觀，但選對防焊是實現高可靠度與低失效率的關鍵。
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