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。
持續學習
銅幣電路板:散熱解決方案
在快速發展的電子產業中,裝置變得越來越小、越來越快、越來越強大,同時也擁有緊湊的尺寸。電力不再是問題,但將裝置封裝到更小的外形尺寸中則帶來了嚴峻的挑戰。無論我們正在開發電源轉換器、 LED 照明模組、汽車 ECU 還是 5G 通訊裝置,過多的熱量都會降低效能。它會縮短元件壽命。這就是銅幣嵌入式 PCB 成為一種智慧、現代的散熱解決方案的原因。將固態銅塊直接嵌入 PCB 中,可作為散熱器,將熱通量從關鍵元件迅速轉移出去。在本次討論中,我們將探討什麼是銅幣外露板、它們的功能、製造流程,以及其優勢與應用。 什麼是嵌入式銅技術? 銅鑲嵌是一種冷卻 PCB 銅幣或晶片的方法,其中會構建一個凸起部分。大多數 PCB 材料,例如 FR4,都是散熱用的低導熱率材料。加入銅提供了一條短而低電阻的路徑,讓熱量傳遞到外層或散熱器。這降低了元件溫度並延長了產品生命週期。它非常適合緊湊、高功率和對熱敏感的電子設計。 什麼是銅幣 PCB? 銅幣嵌入式 PCB 是一種印刷線路板,其中在發熱元件處將一枚銅(幣或塊)整合到板中。這枚銅幣將實現與 PCB 另一側(或散熱器)的直接熱耦合,提供快速、低損耗的熱傳遞。 對於傳統的 PCB......
為什麼銅氧化在 PCB 設計中很重要以及如何防止它
核心要點 銅氧化是 PCB 設計中的一個關鍵問題,直接影響可焊性、接觸電阻和長期可靠性。透過了解氧化如何形成及損害銅表面,設計人員可以藉由適當的表面處理(如 HASL、ENIG 和 OSP)、策略性的防焊層應用,以及嚴格遵循 IPC-1601 指南的儲存和處理規範,來有效防止氧化。保護銅免受氧化可確保更好的組裝良率、卓越的電氣性能,以及產品在實際應用中的耐用性。 當我們談到 PCB 中的銅時,我們討論的是最關鍵的元件。它是承載我們訊號的載體。在涉及高功率和高速 PCB 設計時,對銅的考量變得更加關鍵。之所以使用銅,是因為它具有較高的 導熱性 和最低的整體電阻。由於銅可以轉換成稱為基板的薄片,因此可以輕鬆地整合到 PCB 中。現代 PCB 使用不同的芯板和半固化片。但導電走線始終是相同的材料——銅。銅適用於從低速類比電路板到 gigabit 射頻設計的所有領域。但如果銅未被妥善保存,它會透過環境變數而氧化。這就是為什麼我們要麼用焊料合金對銅焊盤進行鍍錫,要麼使用 錫膏 覆蓋它們。當銅氧化時,它會透過增加接觸電阻來間接影響焊接性能。因此,下次您設計自己的電路板時,了解為什麼銅氧化在 PCB 設計中很重......
金手指PCB硬金電鍍工藝與DFM設計
金手指PCB是高速板、背板、功能模組卡的關鍵互連結構,插拔穩定性、接觸可靠性直接決定整機運作品質。實際生產中,化鎳金(ENIG)與硬金電鍍常被混用,板邊加工、佈局設計細節也易被忽視,這些問題會導致插拔失效、接觸不良、訊號異常。以下從製程選用、機械加工、設計規範、高頻優化四方面,說明實操要點。 一、金手指表面處理:硬金電鍍的必要性 金手指需重複插拔,表面鍍層的硬度、耐磨性為核心指標,化鎳金與硬金電鍍差異顯著。 化鎳金(ENIG)為置換反應鍍層,表層純金厚度僅為0.025~0.05μm,硬度低於90HV。這種軟金鍍層耐磨性差,插拔3-5次就會磨損露鎳,鎳層易氧化鈍化,接觸電阻急劇升高,造成高速訊號畸變,不適合頻繁插拔場景。 硬金電鍍為電化學工藝,電鍍液中添加0.1%~0.3%鈷或鎳合金元素,鍍層硬度提升至130~200HV,厚度達0.76~1.27μm。緻密合金鍍層耐磨,可承受數百次插拔,接觸電阻穩定在20mΩ以內,是工業、航空、高階設備金手指的必選製程。 二、板邊倒角:機械加工關鍵控制 金手指PCB成型後需做板邊倒角,直角板邊會造成嚴重插拔損傷。90°直角板邊插拔時,鋒利邊緣會刮擦插槽鈹銅彈片,導致......
PCB電鍍工藝與品質管控規範
一、PCB電鍍核心工序:化學沉銅與圖形電鍍 PCB鑽孔後,基材為非導電FR-4材質,孔壁完全絕緣,無法直接實現金屬導通。PCB電鍍需先在絕緣孔壁及板面形成連續導電層,再通過電化學方式增厚銅層,核心工序分為化學沉銅與圖形電鍍,兩道工序銜接完成導電層構建與線路成型。 1. 化學沉銅(PTH通孔化) 化學沉銅是通孔導電的前置基礎工序,通過鈀鹽活化處理,在絕緣孔壁表面吸附催化核心,再經甲醛等還原劑引發銅離子還原反應,沉積形成均勻導電銅層。該銅層厚度控制在0.5μm~1.5μm,需保證孔壁全周覆蓋、無漏鍍、無針孔,為後續圖形電鍍提供連續導電回路。此層銅機械強度極低,僅起導電過渡作用,無結構承載能力,生產中需嚴格管控沉積速率與溶液濃度,避免銅層過薄斷裂或過厚疏鬆。 2. 圖形電鍍 化學沉銅完成全板導電後,進行幹膜貼合、曝光、顯影工序,保留線路與焊盤區域幹膜,裸露待鍍銅區域。將PCB置於電鍍槽,以板面為陰極、銅球為陽極,通入直流電流,電鍍液中銅離子(Cu²⁺)在電場作用下定向遷移,沉積於裸露區域,完成線路、焊盤及孔壁銅層增厚。電鍍過程需控制電流密度、溶液溫度與迴圈速率,確保鍍銅均勻,避免線路邊緣過鍍、孔內鍍覆不......
關於 PCB 金手指的一切須知
在當今高度互聯、技術驅動的世界中,設備之間的無縫通訊至關重要,而這一切都始於電路板層面。實現這種通訊的一個關鍵元件是使用金手指,即連接電路板與主機板的鍍金連接器,使訊號傳輸成為可能。雖然鍍金看起來美觀,但它不僅僅是為了裝飾目的,更具有對連接器效能至關重要的實用功能。沒有金手指,像顯示卡或音效卡等關鍵元件就無法與電腦及其他電子設備中的主處理單元進行互動。 金手指允許電路板之間進行即時通訊,從而在製造、汽車,甚至是智慧型手機等消費性電子產品等行業中實現自動化。黃金因其卓越的導電性和抗氧化性而備受青睞,確保了這些關鍵連接器的可靠效能和使用壽命。在本部落格中,我們將探討金手指在 PCB 設計中的作用、它們為何對現代技術至關重要,以及使其如此有效的材料選擇。 PCB 上鍍金的類型: 電鍍過程中涉及的標準也有助於確保每個電路板上的金手指與主機板上對應插槽之間的完美匹配。以下是兩種主要的可以進行鍍金工藝的 PCB 類型: 1. 化學鎳金 (ENIG): 這是電子工程師最常用的 PCB 表面處理方式,因為它比下方所示的電鍍金更經濟且相對容易焊接。ENIG 表面處理提供可靠的電氣連接和更好的抗腐蝕與抗氧化能力。但由......
印刷電路板表面處理技術全面探索指南
PCB 表面處理製程是 PCB 製造中的關鍵步驟。其目的是保護銅面免受氧化,並確保在焊接過程中能與焊料良好結合。以下是一些常見的 PCB 表面處理製程及其優缺點: HASL(熱風整平) 熱風整平(HASL)是處理 PCB 表面的傳統方法。該製程涉及將 PCB 浸入熔融的錫中,然後使用熱風去除多餘的錫,形成平坦的錫層。 優點 ● 良好的可焊性:HASL 製程產生的焊盤展現出良好的潤濕性,提高了焊接過程的可靠性。 ● 廣泛的適用性:HASL 製程適用於各種類型的 PCB,包括多層板、硬板和軟板。 ● 成本相對較低:與其他複雜的表面處理方法相比,HASL 製程相對便宜。 缺點 由於噴錫板的表面平整度較差,此方法不適合用於間距細小的焊接引腳和過小的元件,這可能導致在後續組裝過程中產生錫珠。細間距元件更容易造成短路。 無鉛噴錫 這是一種無鉛的 PCB 表面處理製程,是對傳統熱風整平(HASL)製程的改良。 優點 ● 無鉛且環保:無鉛噴錫製程不含鉛,符合環境保護和永續發展的要求。 ● 高表面平整度:噴錫製程涉及將熔融的錫噴塗到 PCB 表面,形成平坦且均勻的錫覆蓋層。這有助於實現良好的焊接性能和可靠的電氣連接......