KiCad中的阻焊层及其应用

“阻焊层俗称绿油，覆盖在铜箔表面上防止铜线的氧化；同时阻焊桥也可以防止焊接时临近焊盘之间焊锡的流动。了解阻焊的应用方式以及阻焊在KiCad中使用规则，可以帮助我们更好地实现设计目标。”

阻焊层是涂覆在PCB铜箔表面的聚合物。

在KiCad（以及其它EDA）中，阻焊层是“负片”。在该层上的图形对象，代表着该区域不会涂覆“绿油”，铜箔会直接暴露在空气中，即阻焊开窗。

在“电路板设置”中，与阻焊相关的规则有3个：

重要提示：大多数制造商会自行修改阻焊层间隙和阻焊桥宽度以适应他们的工艺。除非您非常清楚自己的需求并且知道制造商可以处理它们，否则请使用 “0”。

由于不同板厂的术语都略有不同以及中英文翻译的问题，上图中的三个阻焊设置不太容易理解，或者说容易混淆，比如很多小伙伴会觉得“阻焊层扩展”(Solder mask expansion)和“阻焊层到铜的间隙”(Solder mask to copper clearance)貌似表达的是一个意思。要想搞清楚其中的区别，首先要理解制造中需要考虑的3种场景：

Mask	场景
Mask Clearance(to nearby trace on different net)	阻焊到相邻布线(不同网络)的最小间隙。在KiCad中应用于DRC检查，即“阻焊层到铜的间隙”选项，用于检查是否存在“意外”的导线开窗(暴露在空气中)。
Mask relieve(spacing from pad)，same as mask expansion	焊盘开窗的设置项，即KiCad中的“阻焊层扩展”，当值为正时，焊盘周围的区域“开窗”，即不覆盖绿油。
Mask-to-mask(gap between mask openings used for solder dam)	阻焊到阻焊的间隙，常用于“阻焊桥”。即KiCad中的“阻焊桥最小宽度”。如果实际的阻焊间隙小于这个值，则不会存在“阻焊桥”。

在电路板设置中，由于是“负片”，阻焊层的 "阻焊桥最小宽度" 是指物理阻焊层，而不是图层中的图形对象。从图层的角度看，它意味着图形对象之间的最小允许间隙。阻焊桥最小宽度始终是全局的，它类似于区域最小宽度，尽管阻焊层是“负片”。这意味着，如果F.Mask或B.Mask层中两个图形对象之间的间隙小于设定的最小值，那么在生成Gerber时，这些对象会被融合在一起。如下图所示：

原因是板厂的工艺无法保证阻焊的聚合物细条留在电路板上，它可能会脱落。因此，该区域会不存在阻焊物质。对于 KiCad，这意味着当生成 Gerber 时，图层中图形对象之间太细的空间将被移除，并且图形对象形成更大的斑点。不幸的是，当我们使用 pcbnew 编辑布局时，我们看不到这一点。 下图可以看到“阻焊桥最小宽度”设置为 0.15 mm，但实际阻焊桥宽度< 0.15 mm 的结果：

如果您的设计中存在焊盘引脚pitch较小的情况，就应该与板厂沟通他们对“阻焊桥最小宽度”的建议。0.15 毫米或低至 0.10 毫米现在都很常见。

如果您使用板厂的推荐值，就不必担心芯片焊盘之间没有“阻焊桥”。

封装焊盘的阻焊设置 “电路板设置”中的“阻焊扩展”(soldermask expansion)是全局的，但可以被焊盘中的局部设置覆盖(override)。

通常情况下，封装的焊盘上应该有阻焊开窗。在 KiCad 中，每个焊盘都有启用或禁用的层，包括阻焊层。

每个层图形都与焊盘形状相同。间隙值的设置会应用于此形状。 大多数情况下，焊盘都是非阻焊层限定 (NSMD)。这意味着阻焊开窗大于焊盘，焊盘（铜）形状定义了焊接引脚的区域。有时会使用阻焊层限定 (SMD) 焊盘，为此可以使用负间隙。

如果阻焊开窗与铜相比有位移或形状不同，则负间隙是不够的。在这种情况下，您可以创建一个新的焊盘并将焊盘类型(Pad type) 设置为“SMD开窗”(Aperture)，且焊盘的层仅为阻焊层(Mask)。然后在铜焊盘中取消选择阻焊层。间隙值不适用于 Aperture 类型的焊盘。Aperture类型的焊盘也没有焊盘编号或网络，因为它们没有连接到任何东西。

PCB上的阻焊开窗 除了封装焊盘之外，您可以使用图形工具在阻焊层上绘制形成“阻焊开窗”。当然也可以在阻焊层上放置文本“开窗”。常见的用途如下：

边缘连接器（比如金手指）区域开窗。

在敷铜区域开窗并镀锡，用于大电流的场合。

没有封装的测试点。

添加文本，例如版权所有者和版本号（也可以在丝印层）。

添加Logo或其他图形（也可以在丝印层）。

在阻焊层上添加文本或图形，可能不如丝印层引人注目。露铜的文字或图形看起来是不是很酷，取决于铜的表面处理方式。与丝印层相比，阻焊层可以做到更高的分辨率，文本可以更小。

板厂关于阻焊的问题

首先，您应该始终生成两个阻焊层的Gerber，即使您的设计是单面板。无论如何，物理的电路板总是有两个面，即使背面没有焊盘或孔。如果没有两个阻焊层的Gerber，板厂会搞不清楚您是否想要阻焊层。其他图层的情况不同，如果没有相应的Gerber文件，其他图层会自动解释为“不存在”。

不需要阻焊层

如果希望底层不需要阻焊层，则应该在底层阻焊层中用图形覆盖整个电路板区域，因为阻焊层是“负片”。同时也不要忘记给板厂出注释。

一个小技巧是为整个PCB的绘制一个区域（不仅仅是图形多边形），并将宽度设置为0。当你填充区域时，它也会被填充，这样它就覆盖了整个电路板区域，像敷铜一样。

完全覆盖阻焊

当阻焊层的Gerber文件为空时，有些板厂会提出疑问。虽然Gerber文件为空是唯一合乎逻辑的方式来传达“没有阻焊开窗”，但板厂可能想知道您想要什么。所以记住必须给板厂提供一些额外的注释。

如果确定不会有问题，你可以在电路板区域的 B.Mask 层添加一些东西。比如以下内容：

图形或文字。

额外的 直插孔（或封装），例如缝合孔。

额外暴露的 SMD 焊盘，例如测试点。

生成 Gerber 时选择“Do not tent vias”选项（过孔不盖油）。

阻焊开窗融合的问题

上文已经解释了当实际阻焊小于“阻焊桥最小宽度”时的问题。

重要的是要检查GERBER，看它是否发生在错误的地方。如果IC焊盘之间的空间非常小，没有阻焊桥是可以预测的。然而，如果两个不同元件的焊盘太近，你应该三思而后行，无论它们属于同一个网络还是不同的网络。遵守板厂对阻焊值的建议，如果可能的话，最好将可能有问题的元件移得更远，以避免焊盘之间出现阻焊开窗。在有疑问的情况下，一定要尝试与你的板厂沟通。

审核编辑 黄宇