As placas de circuito impresso (PCBs) comuns de dupla face consistem em três camadas que se estendem a partir da superfície do substrato: a camada de cobre, a camada de máscara de solda e a camada de silkscreen. Essas camadas estão interconectadas por furos metalizados (PTH) na camada de perfuração, permitindo a conectividade elétrica entre as camadas superior e inferior.

Objetivo da Máscara de Solda

1. Impede a umidade e a intrusão de vários produtos químicos e eletrólitos, que podem causar oxidação e corrosão das trilhas de cobre, comprometendo o desempenho elétrico.

2. Protege contra arranhões mecânicos externos, mantendo assim o isolamento entre as trilhas de cobre e evitando curtos-circuitos.

3. Evita conexões de solda não intencionais durante a soldagem de componentes, impedindo curtos-circuitos.

4. Reduz o consumo do acabamento superficial das almofadas (por exemplo, ENIG, HASL) em áreas não soldáveis.

5. Melhora a estética da placa, conferindo-lhe várias cores.

Design da Máscara de Solda

A máscara de solda, como o nome sugere, não visa impedir toda a soldagem. Alguns engenheiros iniciantes podem erroneamente acreditar que os padrões desenhados na camada de máscara de solda fazem com que essas áreas não sejam soldáveis. Essa compreensão está incorreta. A máscara de solda refere-se às áreas da placa onde a tinta de resistência à solda é aplicada. Como se trata de um padrão negativo, as áreas com padrões na camada de máscara de solda não são revestidas com tinta. Para facilitar a compreensão, vamos usar uma analogia com uma paisagem nevada:

Imagine um pavilhão (A) como a camada de máscara de solda. Após uma nevada intensa, o solo abaixo do pavilhão (B) não terá neve (tinta de resistência à solda), enquanto a área não coberta pelo pavilhão (C) estará totalmente coberta de neve (tinta de resistência à solda). Usando essa analogia, voltamos ao design de PCB para máscara de solda:

1. Os padrões na camada de cobre representam as trilhas de cobre.

2. Os padrões na camada de máscara de solda removem a cobertura de tinta.

3. Áreas onde a camada de cobre e a camada de máscara de solda se sobrepõem no mesmo lado criam regiões de cobre exposto (revestidas com solda ou ouro).

Fabricação da Máscara de Solda

No processo de produção real, após a perfuração e a metalização da placa, as áreas de cobre indesejadas são removidas, deixando apenas as áreas de cobre necessárias (as trilhas). Em seguida, inicia-se o processo de produção da máscara de solda:

1. As trilhas de cobre gravadas passam por processos como escovação da placa e lavagem com ácido para remover óxidos e impurezas, criando uma superfície rugosa no cobre para melhor aderência com a tinta de resistência à solda.

2. Toda a placa é revestida com tinta de resistência à solda, seca, e um filme de máscara de solda é colocado sobre a placa. A exposição à luz ultravioleta (UV) faz com que a tinta de resistência à solda se solidifique onde os padrões de máscara estão presentes, protegendo as áreas designadas.

3. O desenvolvimento e limpeza subsequentes removem qualquer tinta não curada, revelando a superfície original de cobre. Estanho ou ouro podem então ser aplicados em etapas posteriores.

As janelas da máscara de solda precisam ser maiores que os pads associados para tolerar possíveis erros de alinhamento (geralmente cerca de 0,1–0,2 mm maiores no total, equivalente a 0,05–0,1 mm de expansão em cada lado). Isso pode levar a uma mudança na forma de alguns pads devido ao posicionamento da janela da máscara de solda, principalmente das seguintes maneiras:

1. Áreas onde o pad relevante está isolado e não possui trilhas conectadas: nenhuma mudança na forma do pad.

2. Áreas onde o pad relevante está conectado a trilhas: um pequeno segmento das trilhas também é exposto além do pad.

3. Áreas onde o pad relevante é formado por uma abertura de máscara de solda em uma grande área de cobre: a forma do pad é definida pela abertura da máscara de solda e, portanto, será ligeiramente maior que o projetado devido à expansão da máscara.

Nota importante: Para requisitos especiais que exigem “exatamente a mesma forma e tamanho de pad que o projetado”, projete o tamanho da máscara de solda considerando nossas capacidades de fabricação. Ao fazer um pedido, certifique-se de especificar: “Não modificar o tamanho original da máscara de solda”. Além disso, revise cuidadosamente os arquivos de produção. Seguimos os padrões IPC para controlar os tamanhos dos pads dentro de uma faixa de ±20%.

Notícia emocionante: Para atender às demandas dos clientes, incorporamos equipamentos avançados para uso em placas multicamadas. As janelas da máscara de solda para placas multicamadas agora são 1:1 com os pads.

Diferença entre as Camadas de Pasta de Solda e Máscara de Solda

Camada de Pasta de Solda: Usada pelos fabricantes de estêncis para criar máscaras, garantindo a aplicação precisa da pasta de solda nos pads dos componentes para o subsequente processo SMT.

Camada de Máscara de Solda: Usada na fabricação de PCB, áreas com padrões na camada de máscara de solda permanecem sem cobertura de resistência à solda, enquanto áreas sem padrões são cobertas com tinta de resistência à solda.

Ênfase:

Para que trilhas, áreas de cobre ou pads específicos permaneçam sem cobertura de tinta de resistência à solda e sejam revestidos com solda (ou ouro), você deve adicionar um padrão na camada de máscara de solda. Apenas as áreas da geometria de cobre que se sobrepõem a esse padrão de máscara de solda terão cobre exposto e serão tratadas com o acabamento superficial selecionado (por exemplo, HASL, ENIG).

Em contraste, as camadas de pasta são exclusivamente para a criação de estêncis e não têm relevância para a produção de PCB. Os engenheiros de revisão de PCB não manipulam nem fornecem arquivos de camada de pasta.

Fabricação de Pontes de Máscara de Solda

Para pads de IC densamente agrupados, a fim de reduzir o risco de a solda fluir para pinos adjacentes do IC e causar curtos durante a soldagem, podem ser projetadas pontes de máscara de solda (ou seja, aplicar uma camada de tinta de máscara de solda entre os dois pads do IC). De acordo com o processo de fabricação da JLCPCB, pontes de máscara de solda podem ser aplicadas quando as seguintes condições forem atendidas:

Conclusão

A máscara de solda é aplicada como um padrão negativo, o que significa que as áreas com padrões na camada de máscara de solda não são revestidas com a tinta protetora. Isso permite que as trilhas de cobre e os pads desejados fiquem expostos para soldagem.

Durante a fabricação de PCB, a máscara de solda é aplicada à placa e solidificada usando luz UV. Ela ajuda a impedir que a umidade e produtos químicos danifiquem as trilhas de cobre e fornece isolamento entre elas para evitar curtos-circuitos.

É importante projetar a máscara de solda considerando o tamanho das janelas da máscara, que devem ser ligeiramente maiores que os pads associados para compensar possíveis erros de alinhamento. Isso pode alterar levemente a forma de alguns pads.

Resumindo, a máscara de solda é uma camada protetora que impede que a solda adira a áreas indesejadas na PCB. Ela ajuda a manter a integridade e confiabilidade do circuito, protegendo as trilhas de cobre e evitando curtos-circuitos.