PCB阻焊层的种类和制作工艺

今天是关于 PCB 阻焊层、PCB 阻焊层制作工艺。

PCB 制作完成后，板上的铜走线通常会因暴露在环境中而面临氧化和腐蚀的风险，防止这种情况并延长PCB 寿命的最可靠的方法是提供阻焊层的保护涂层。

一、PCB 阻焊层是什么层？

阻焊层是一层薄薄的聚合物，放置在电路板上以保护铜在操作过程中免受氧化和短路，它还可以保护 PCB 免受环境影响。

例如：灰尘和其他几种污染物，从长远来看，这些污染物可能会导致短路。

二、PCB 阻焊层种类

1、顶部和底部阻焊层

工程师通常使用这些来识别已经应用在PCB上的绿色阻焊层中的开口。这种特殊的阻焊层是通过环氧树脂或薄膜方法添加的。接下来，利用已使用掩模注册的开口将组件引脚焊接到板上。

电路板顶部的走线称为顶部走线，使用的相应阻焊层称为顶部掩模。与顶部掩模相同，底部掩模用于电路板的底部。

2、环氧液体阻焊层

阻焊层中最具成本效益的选择是环氧树脂。它是一种在PCB上丝印的聚合物。丝网印刷是指一种使用编织网来支持油墨阻挡图案的印刷技术。网格能够识别用于油墨转移过程的开放区域。该步骤之后是热固化

3、液体光成像（LPI）阻焊层

LPI 阻焊层实际上是两种不同液体的混合物。这些液体单独保存并在涂抹面膜层之前混合，以延长保质期。LPI 也是各种其他类型中更具成本效益的选择之一。

LPI 用于幕涂、丝网印刷和喷涂应用，是各种聚合物和溶剂的混合物。使用这种可以粘附在目标区域表面的掩模可以形成薄涂层。使用此掩膜后，PCB 通常不需要任何当前可用的最终表面处理。

与传统的环氧树脂油墨不同，LPI对紫外线很敏感。面板需要用掩模覆盖，并在短暂的“粘性固化周期”后，使用紫外激光或光刻工艺将PCB暴露在紫外光下。

液体光成像（LPI）阻焊层

在使用掩膜之前，对面板进行清洁并检查是否有任何氧化迹象。这是使用化学溶液、氧化铝溶液或使用悬浮浮石擦洗面板来完成的。

用于将面板表面暴露在紫外线下的最流行的技术之一是使用薄膜工具和接触式打印机。薄膜的顶部和底部片材使用乳液印刷，以阻挡需要焊接的区域。然后使用打印机上的工具将生产面板和胶片固定在适当的位置，并同时暴露在紫外线光源下。

一种方法利用利用激光的直接成像。这种技术不需要工具或薄膜，因为激光是通过使用放置在面板铜模板上的基准标记来控制的。

LPI掩模有多种颜色可供选择，例如绿色、黑色、红色、黄色、白色和蓝色。

4、干膜光成像阻焊层

使用干膜光成像阻焊层需要真空层压，该干膜经受曝光然后显影。开发后，识别开口以生成图案， 然后将组件焊接到铜焊盘上。高密度线路板受益于干膜阻焊层， 因为它不会淹没通孔。

5、表面处理

无论使用何种 PCB 阻焊层类型，最终的阻焊层都会在电路板上留下某些暴露的铜区域。这些暴露区域需要镀有合适的表面光洁度以防止氧化。最流行的表面处理之一是热风焊料整平（HASL）。

根据要求，也可以使用其他表面处理，例如化学镀镍钯浸金（ENEPIC）和化学镀镍浸金（ENIG）。需要时，在掩膜层中留下额外的孔用于粘贴掩膜。该糊状掩模用于根据所使用的制造工艺将焊盘或其他组件连接到板上。

三、PCB阻焊层制作工艺

以下是在PCB上应用阻焊层的过程∶

1、PCB清洁

清洁电路以去除污垢和其他污染物，然后干燥电路板表面。

2、阻焊油墨涂层

接下来，将电路板装入用于阻焊油墨涂层的垂直涂层机中。涂层厚度取决于诸如 PCB 所需的可靠性及其使用领域等因素。在电路板的不同部分（例如走线、铜箔或基板）上添加阻焊层时，其厚度会有所不同。该掩膜层厚度将取决于设备能力和PCB制造能力。

3、预硬化

这个阶段不同于完全硬化，因为预硬化看起来使涂层在板上相对坚固，这有助于去除不需要的涂层，而这些涂层又可以在开发阶段轻松地从PCB上去除。

4、成像和硬化

成像是使用激光绘制的照相胶片完成的，以定义阻焊层区域。该薄膜与已经涂有焊料油墨并粘干的面板对齐。在这个成像过程中，与面板对齐的胶片会受到紫外线照射。在接收到紫外光后，不透明区域允许紫外光穿过薄膜，从而使不透明区域下方的油墨发生聚合（硬化）。

在 LDI 成像的情况下，不需要照相胶片，因为紫外激光会直接硬化板上需要保留阻焊油墨的部分。

5、开发

然后将电路板浸入显影液中以清除不需要的阻焊层，以确保所需的铜箔准确暴露。

6、最终硬化和清洁

当安装在PCB表面时，需要最终硬化以使阻焊油墨可用。接下来，需要对已覆盖阻焊层的电路板进行清洁，然后再进行进一步的处理，例如进行表面处理。

四、阻焊层设计指南

1、帐篷通孔

当通孔被阻焊层覆盖以使其不暴露时，称为帐篷通孔。与过孔填充不同，这里只有环形围被阻焊层覆盖。如果孔完全闭合，则称为填充过孔或掩膜堵塞过孔，具体取决于用于闭合孔的方法。

帐篷通孔是一种用于保护 PCB 的流行工艺，出于成本考虑，它被选择用于环氧树脂填充或掩膜堵塞。在通孔隆起的方法中，液体光成像（LPI）阻焊层隆起是最具成本效益的。

为了确保更好的帐篷通过， 你还可以使用成本更高的树脂填充。

使用阻焊层创建的帐篷通孔

过孔的目的是在 PCB 表面上留下更少的暴露导电焊盘，这将最大限度地减少组装过程中焊料桥接期间发生的短路。当过孔位于焊盘边缘或标准BGA“狗骨”图案中时，锡有从SMT焊盘的迁移也减少了，帐篷还可以最大限度地减少通孔因暴露于操作环境而损坏的可能性。

2、阻焊层间隙

阻焊层间隙是决定阻焊层与PCB表面特征的接近程度的公差。此公差间隙的目的是在接收焊料的表面特征之间提供足够的间距，称为焊料坝。这防止了焊桥的形成。

阻焊层间隙

通常阻焊层间隙需要是导体间距宽度的一半。当使用100μm以下的精细导电图案时，阻焊层间隙可以低于50μm。

3、焊盘

阻焊层定义的焊盘是那些掩膜开口小于铜焊盘的焊盘，这样阻焊层将定义BGA中使用的焊盘尺寸。

掩模间隙的变化将决定铜焊盘的尺寸。

SMD和NSMD 焊盘

非阻焊层定义的焊盘包括焊盘和掩模之间的间隙。

阻焊工艺需要考虑配合公差，以便掩膜间隙应始终大于焊盘。这是保持整个焊盘没有阻焊剂并确保最佳焊接所必需的。

4、阻焊开窗

没有掩膜的PCB外层称为阻焊开口，其目的是将电路暴露在锡（焊料）中。这个开口必须准确，否则可能导致电路板上不必要的铜暴露，从而导致腐蚀和损坏。

阻焊层开口的CAM快照

通常，制造商选择具有1∶1的阻焊层开口与可更改为适当制造工艺的铜焊盘。开口必须根据要求进行定制，否则可能会导致焊盘旁边的接地层暴露出来。这可能会导致短路，应予以防止。

5、阻焊层覆盖或扩展

EDA 软件通常可以设置电路板表面特征和阻焊层之间的间距。该规范通常称为阻焊层扩展，可以是正值、负值或零值。

正向阻焊扩展

当阻焊层的端部与未覆盖的焊盘外圆周之间存在间距时，称为正阻焊层膨胀。

零阻焊层膨胀

当阻焊层和焊盘之间没有间距或间隙时，它是零值。

负阻焊扩展

当阻焊层与焊盘的一个区域重叠时，它是负值。

阻焊层覆盖率的cam快照

以上就是关于 PCB阻焊层的简单介绍。

审核编辑：汤梓红