ماسک لحیم

ماسک لحیم چیست؟

ماسک لحیم (که به آن ماسک لحیم نیز گفته می‌شود) لایه‌ای نازک از ماده پلیمری است که روی سطح برد مدار چاپی (PCB) اعمال می‌شود. عملکرد اصلی آن حفاظت از مس‌های مدار و جلوگیری از رفتن لحیم به مناطقی است که در حین لحیم‌کاری نیازی به آن نیست. به منظور اینکه لحیم‌کاری کامل‌تر انجام شود، تمام برد مدار به جز نواحی پد (Pad) با ماسک لحیم پوشانده می‌شود.

ماسک لحیم روی هر دو طرف برد مدار چاپی اعمال می‌شود. رزین اصلی‌ترین مولفه ماسک لحیم است چرا که دارای مقاومت خوب در برابر رطوبت و دمای بالا بوده و نیز نارساناست. در ابتدا اکثر برد مدارهای چاپی از ماسک لحیم سبز استفاده می‌کردند، به همین دلیل اغلب به آن «روغن سبز» گفته می‌شود. با این حال ماسک لحیم رنگ‌های زیادی نیز دارد، مانند سبز، سفید، زرد، قرمز، آبی، مشکی و غیره. رنگ خاصی که باید استفاده شود به نیازهای مختلف مشتریان بستگی دارد.

وظیفه لایه ماسک لحیم

لایه ماسک لحیم روی برد مدار چاپی دارای وظایف زیر است:

• جلوگیری از اکسید شدن لایه مسی؛
  
• جلوگیری از اتصال کوتاه ناشی از پل‌های ایجاد شده در حین لحیم‌کاری؛
  
• جلوگیری از شکستگی‌های فیزیکی در خطوط هادی؛
  
• لایه ماسک لحیم خاصیت عایل بودن بالایی دارد که امکان طراحی برد مدارهای با چگالی بالا را فراهم می‌کند.
  
• جلوگیری از اتصال کوتاه بین خطوط هادی و اتصالات لحیمی در حین لحیم‌کاری با روش‌های ریفلاکس (Reflow)، موجی (Wave) و دستی؛

انواع ماسک لحیم

انواع مختلفی از ماسک لحیم روی برد مدار چاپی وجود دارد. مستقل از نوع آن، پس از مشخص شدن الگو، باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرد. رایج‌ترین انواع ماسک لحیم به شرح زیر هستند:

• ماسک لحیم حساس به نور فیلم خشک:

  DFSM به صورت خلاء به برد مدار چاپی (PCB) متصل می‌شود، سپس برجسته و توسعه داده می‌شود.
  

• اپوکسی مایع:

  با توجه به نیازهای کاربردی، ماسک لحیم می‌تواند از مواد مختلفی ساخته شود. ارزان‌ترین نوع، نوع اپوکسی مایع است که الگوی ماسک لحیم را با استفاده از چاپ اسکرین روی برد مدار چاپی (PCB) چاپ می‌کند.
  

• ماسک لحیم فوتوسنسیتیو مایع:

  LPSM را می‌توان با چاپ اسکرین یا اسپری روی برد مدار چاپی (PCB) پوشاند، سپس برجسته و توسعه داد تا بازشوهایی ایجاد شود که امکان لحیم کردن قطعات به پدهای مسی را فراهم کند.

ماسک لحیم در مقابل فویل لحیم

ماسک لحیم یک فرآیند کلیدی در ساخت برد مدار چاپی (PCB) است. لایه سطحی رنگی روی برد مدار چاپی همان ماسک لحیم است. ماسک لحیم یک "خروجی منفی" محسوب می‌شود، بنابراین وقتی الگوی ماسک لحیم روی برد اعمال می‌شود، مس در بازشوی الگو دیده می‌شود و به جای پوشاندن آن با جوهر ماسک لحیم، در معرض قرار می‌گیرد.

لایه مش فولادی در واقع یک الگو برای بسته‌بندی دستگاه SMD است که با پدهای قطعات SMD مطابقت دارد. می‌توان آن را به‌صورت مستقیم به‌عنوان یک قالب ورق فولادی طراحی‌شده و ساخته‌شده مطابق لایه مش فولادی درک کرد. در فرآیند نصب SMT، معمولاً از یک مش فولادی برای ایجاد سوراخ‌هایی در موقعیت‌های مربوطه روی پدهای PCB استفاده می‌شود و خمیر لحیم روی مش فولادی کشیده می‌شود. هنگامی که PCB زیر مش فولادی قرار می‌گیرد، خمیر لحیم از طریق سوراخ‌ها پایین می‌ریزد و به‌صورت یکنواخت پدها را می‌پوشاند. بنابراین، بازشوهای لایه مش فولادی نباید از اندازه واقعی پدها بزرگ‌تر باشند و بهتر است کمی کوچک‌تر یا مساوی پدها باشند.

تفاوت‌های اصلی بین لایه ماسک لحیم و لایه مش فولادی به شرح زیر است:

محدودیت لایه

معمولاً ما فقط می‌توانیم زیرلایه‌های آلومینیومی تک‌لایه و زیرلایه‌های آلومینیومی دو لایه تولید کنیم. به دلیل محدودیت‌های فرآیند تولید، تولید زیرلایه‌های آلومینیومی چندلایه دشوار است، بنابراین نمی‌تواند نیازهای طراحی‌های پیچیده چندلایه را برآورده کند.

انعطاف‌پذیری ضعیف

مواد فلزی آلومینیوم دارای سفتی بالا و نرمی پایین هستند و به اندازه زیرلایه‌های پلی‌ایماید یا پلی‌استر انعطاف‌پذیر نیستند. بنابراین در کاربردهایی که نیاز به خمش مکرر دارند، مناسب نیستند.

ضریب انبساط حرارتی نامناسب

ضریب انبساط حرارتی زیرلایه‌های آلومینیومی نسبتاً بالا است و با برخی از اجزا و مواد لحیم‌کاری متفاوت است. عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی دو ماده می‌تواند به راحتی باعث آسیب به اتصالات لحیم‌کاری یا لایه‌لایه شدن شود و قابلیت اطمینان کلی را تحت تأثیر قرار دهد.

زیرلایه‌های آلومینیومی نیازمندی‌های فرآیندی اضافی را به همراه دارند

در مقایسه با زیرلایه‌های معمولی، خواص فلزی زیرلایه‌های آلومینیومی نیازمند زمان بیشتری برای در نظر گرفتن در مراحل ساخت و مونتاژ هستند که این امر باعث افزایش پیچیدگی فرآیند و هزینه‌ها می‌شود.

هزینه بالا

اگرچه زیرلایه‌های آلومینیومی در مدیریت حرارتی مزایای قابل توجهی دارند، اما در مقایسه با مواد سنتی FR4، برد مدارهای آلومینیومی هزینه‌های بیشتری برای مواد، فرآیندهای ساخت خاص و نیازهای پردازش سطحی دارند، بنابراین هزینه کلی ساخت افزایش می‌یابد.

زمینه‌های کاربردی برد مدارهای آلومینیومی

• سوراخ‌های لایه قارچ‌گیری از جنس جوهر قارچ‌گیری نیستند، در حالی که سوراخ‌های لایه مش فولادی برای رسوب دادن خمیر قلع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
  
• لایه قارچ‌گیری برای اعمال جوهر قارچ‌گیری و لایه مش فولادی برای اعمال خمیر قلع به کار می‌رود.
  
• لایه قارچ‌گیری مربوط به مرحله تولید مدار چاپی و لایه مش فولادی مربوط به مرحله مونتاژ مدار چاپی است.
  
• لایه ماسک لحیم دارای رنگ‌های متنوعی برای انتخاب است، در حالی که لایه مش فولادی معمولاً خاکستری است.
  
• لایه ماسک لحیم بخشی از برد مدار چاپی (PCB) محسوب می‌شود، در حالی که لایه مش فولادی بخشی از آن نیست و تنها یک الگو برای قطعات SMD است؛