Diseño de máscara de soldadura: Consejos probados para fiabilidad y rendimiento de PCB

¿Qué es la máscara de soldadura?

La máscara de soldadura, también llamada resist de soldadura o máscara/recubrimiento stop de soldadura, es una capa delgada que cubre las pistas de cobre sin necesidad de soldadura en una placa de circuito impreso (PCB) en ambos lados, superior e inferior, para ayudar a asegurar la fiabilidad y alto rendimiento del PCB. La resina se suele seleccionar como material principal de la máscara de soldadura porque funciona excelente en términos de resistencia a la humedad, aislamiento, resistencia a la soldadura y resistencia a alta temperatura, además de estética.

Se cree que la mayoría de los PCBs se consideran de color verde, que es en realidad el color del aceite verde de la máscara de soldadura. Sin embargo, la máscara de soldadura puede presentarse en diferentes colores, incluyendo verde, blanco, azul, negro, rojo, amarillo, etc. Diferentes colores se aplican basándose en diferentes demandas. ej. algunos I+D tienden a elegir máscara de soldadura roja para prototipos en la etapa de NPI (Introducción de Nueva Producción) para hacerlos distintos de las placas producidas en masa. La máscara de soldadura negra se selecciona solo para ser compatible con el color de la carcasa del producto final cuando esas placas necesitan estar parcial o totalmente expuestas.

Incluso los dos lados de la misma pieza de placa posiblemente contengan máscara de soldadura con diferentes colores. Tome la placa Arduino Uno por ejemplo:

Funciones de la máscara de soldadura

La máscara de soldadura se vuelve cada vez más popular y significativa para las placas de circuito a medida que la densidad de las placas se dispara y el SMT (Tecnología de Montaje Superficial) empieza a convertirse en la selección principal debido a la demanda del mercado de volumen y eficiencia.

Como su nombre indica, la máscara de soldadura tiene como objetivo evitar que se produzcan puentes de soldadura en el área cubierta. La soldadura por reflujo juega un papel clave en el montaje SMT, ya que hace que los componentes electrónicos se monten total y precisamente en las placas de circuito a través de la pasta de soldadura. Si no se aplica la máscara de soldadura, las pistas de cobre tienden a conectarse con la pasta de soldadura, lo que probablemente causará cortocircuitos. Como resultado, la fiabilidad y el rendimiento de los PCBs montados se verán comprometidos.

Aparte de su responsabilidad principal, la máscara de soldadura también es capaz de prevenir las pistas de cobre de la oxidación, corrosión y suciedad.

Proceso de fabricación de la máscara de soldadura

Algunas personas piensan que no es una tecnología de vanguardia fabricar la máscara de soldadura y muchos ingenieros pueden hacerlo en casa (DIY). Nunca es tarde para darse cuenta de que es un mito completo. El DIY de máscara de soldadura solo funciona para placas de diseño simple y es un poco difícil asegurar la fiabilidad de los productos a menos que se aplique formalmente en el proyecto final.

Cuando se trata de fabricantes profesionales de PCB, la fabricación de la máscara de soldadura nunca es tan fácil. Por un lado, se deben cumplir estrictas regulaciones como ISO9001, UL o RoHS, etc. Por otro lado, la fabricación de la máscara de soldadura consiste en un par de etapas, cada una de las cuales requiere alta precisión derivada de tecnologías maduras, rica experiencia de fabricación y equipos actualizados.

El procedimiento ordinario de fabricación de la máscara de soldadura sigue de acuerdo con la representación en la siguiente figura.

Paso 1: Limpieza de la placa

Este paso tiene como objetivo limpiar la superficie de la placa para que el deslustre o la suciedad puedan eliminarse manteniendo la superficie seca.

Paso 2: Recubrimiento de tinta de máscara de soldadura

La placa limpia se carga entonces en un recubridor vertical para el recubrimiento de tinta de máscara de soldadura. El espesor del recubrimiento está determinado por elementos como la demanda de fiabilidad de las placas de circuito, los campos a los que sirven los PCBs y el espesor de la placa. Lo que es peor, la superficie de la placa no es tan suave como se imagina. El espesor de la tinta de máscara de soldadura difiere cuando se ubica en diferentes secciones de la placa, como en las pistas, en el sustrato o en la lámina de cobre. Los fabricantes de PCB experimentados suelen estipular un espesor de recubrimiento específico debido a consideraciones de capacidad de equipo y su experiencia de fabricación.

Paso 3: Pre-endurecimiento

Lejos del endurecimiento total, el pre-endurecimiento tiene como objetivo hacer que el recubrimiento sea relativamente sólido en la placa para que el recubrimiento no deseado pueda eliminarse fácilmente de la placa en la etapa de revelado.

Paso 4: Imagen y endurecimiento

En esta etapa, una película transparente con algunas imágenes de circuito se monta en la placa y luego pasa por exposición UV. Este proceso hace que la máscara de soldadura cubierta por la sección transparente de la película se endurezca, mientras que la sección de la película cubierta con imágenes de circuito mantiene el pre-endurecimiento. Como resultado, se debe asegurar la alineación correcta cuando se lleva a cabo el endurecimiento para evitar la exposición de lámina de cobre no designada que genere cortocircuitos o afecte aún más el rendimiento final de la placa de circuito.

Paso 5: Revelado

Después de eso, el PCB se pone en el revelador para limpiar la máscara de soldadura no deseada, de modo que la lámina de cobre designada pueda exponerse correctamente.

Paso 6: Endurecimiento final y limpieza

Implementar el endurecimiento final para hacer que la tinta de máscara de soldadura disponible se monte completamente en la superficie del PCB. Luego, las placas cubiertas con máscara de soldadura deben limpiarse antes de procesamientos adicionales como acabado superficial, montaje, etc.

Consejos de diseño de máscara de soldadura

De hecho, la máscara de soldadura es opcional sin importar qué tipo de software de diseño de PCB prefiera usar. La máscara de soldadura puede diseñarse fácilmente completando el relleno de algunos parámetros. Algunos software incluso pueden proporcionar una máscara de soldadura automatizada.

Antes del diseño real, es de mucha necesidad contactar con el fabricante de PCB contratado para conocer correctamente su capacidad en términos de espesor de máscara de soldadura y espaciado minimizado entre pads de cobre, ninguno de los cuales es cura para cada pieza de placa.

La placa de circuito fallará debido a problemas tontos relacionados con la máscara de soldadura, como apertura insuficiente de la máscara de soldadura, aperturas excesivas, desajuste entre el número de aperturas y el de pads de cobre en el plano de circuito. Esos problemas posiblemente derivan de descuido o modificación de archivo de diseño, pero consumen mucho tiempo para confirmación. E incluso algunos provocan catástrofes. Por tanto, sus archivos de diseño merecen dramáticamente sus cuidadosos exámenes.

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