Juotosmaski

Mikä on juotosuojamaali?

Juotosuojamaali (myös nimeltä solder mask) on ohut polymeerikerros, joka levitetään PCB: n (painetun piirilevyn) pinnalle. Sen pääasiallinen tehtävä on suojata kupariradat ja estää juotteen virtaamasta alueille, joita ei tarvitse juottaa juotettaessa. Jotta juotteen saisi täydelliseksi, koko piirilevy, paitsi liitännän alue, päällystetään juotosuojamaalilla.

Juotosuojamaalia levitetään piirilevyn molemmille puolille. Pääasiallinen ainesosa juotosuojamaalissa on harjamaali, sillä on hyvä kosteuden- ja korkean lämpötilan kestävyys sekä sähköeristysominaisuudet. Alun perin suurin osa PCB:istä käytti vihreää juotosuojamaalia, joten sitä kutsuttiin usein nimellä "vihreä öljy". Juotosuojamaalilla on kuitenkin olemassa useita värivaihtoehtoja, kuten vihreä, valkoinen, keltainen, punainen, sininen, musta jne. Käytettävä väri riippuu asiakkaan erityistarpeista.

Juotosuojan tehtävä

Printattu piirilevyllä olevalla juotosuojalla on seuraavat tehtävät:

• Estää kuparikerroksen hapettumista;
  
• Estää oikosulun, joka johtuu juotettaessa muodostuvista sillan muodostumisesta;
  
• Estää johtavan linjan fyysisiä katkoksia;
  
• Juotosuojalla on korkea eristysominaisuus, mikä mahdollistaa tiheästi sijoitettujen piirilevyjen suunnittelun.
  
• Estää johtavien linjojen ja juoteliitosten välistä oikosulua reflow-juotossa, aaltojuotossa ja manuaalijuotossa;

Juotosuojan tyypit

Printatussa piirilevyssä on erilaisia juotosuojatyyppejä. Tyypistä riippumatta se vaatii lämpökarkaisun, kun kuvio on valittu. Yleisiä juotosuojatyyppejä ovat seuraavat:

• Kuivakalvoinen valoherkkä juotosuoja:

  DFSM on tyhjiöliitetty PCB:hen, jonka jälkeen se altistetaan ja kehitetään.
  

• Nestemäinen epoksi:

  Sovelluksen vaatimusten mukaan juotosmassa voidaan valmistaa eri materiaaleista. Edullisin vaihtoehto on nestemäinen epoksityyppi, jolla juotosmassan kuviointi painetaan PCB:lle silkkipainolla.
  

• Nestemäinen valokovu juotosmassa:

  LPSM voidaan silkkipainaa tai suihkuttaa PCB:lle, jonka jälkeen sitä altistetaan ja kehitetään muodostamaan avauksia, joiden kautta komponentit voidaan juottaa kuparipadareihin.

Juotosmassa ja stensili

Juotosmassa on tärkeä prosessi PCB-valmistuksessa. PCB:n värjätty pinta on juotosmassa. Juotosmassa on "negatiivinen tulostus", joten kun juotosmassan kuviointi kohdistetaan kantaan, kupari paljastuu kuviointiavauksessa sen sijaan, että se pinnoitettaisiin juotosmassalla.

Teräshila-kerros on itse asiassa SMD-laitteiden pakkausta varten oleva malli, joka vastaa SMD-komponenttien liitännöksiä. Sitä voidaan pitää suoraan teräslaattamallina, joka on suunniteltu ja valmistettu teräshila-kerroksen mukaan. SMT-asennusprosessissa teräshilaa käytetään yleensä rei'ittämään vastaaviin kohtiin PCB-liitännöissä, ja juotosmassa levitetään teräshilan päälle. Kun PCB on asetettu teräshilan alle, juotosmassa valuu reikien läpi ja peittää tasaisesti liitännöt. Näin ollen teräshila-kerroksen aukon koon ei tulisi olla suurempi kuin itse liitännön koko, ja on parempi, että se on hieman pienempi tai yhtä suuri kuin liitännön koko.

Juotosmassakerroksen ja teräshila-kerroksen välillä on seuraavat keskeiset erot:

Kerrosraja

Yleensä voimme valmistaa vain yksikerroksisia ja kaksikerroksisia alumiinikantoja. Valmistusprosessin rajoitusten vuoksi monikerroksisten alumiinikantojen valmistus on vaikeaa, joten ne eivät sovellu monimutkaisten monikerrosrakenteiden tarpeisiin.

Huono taipuvuus

Metallinen alumiinimateriaali on kovaa ja jäykkää eikä ole läpinäkyvää kuten polyimidin tai polyesterikantojen. Siksi sitä ei voida käyttää sovelluksissa, joissa vaaditaan toistuvaa taivuttamista.

Epäsopiva lämpölaajenemiskerroin

Alumiinikantojen lämpölaajenemiskerroin on suhteellisen korkea, mikä eroaa joissakin komponenteissa ja juotosmateriaaleissa käytettävistä arvoista. Lämpölaajenemiskertoimien epäsopivuus voi helposti johtaa juotoksien vaurioitumiseen tai kerrostumiseen, mikä vaikuttaa koko tuotteen luotettavuuteen.

Alumiinikannat lisäävät prosessivaatimuksia

Verrattuna tavallisiin kantamateriaaleihin, alumiinikantojen metalliset ominaisuudet vaativat enemmän huomiota valmistuksen ja kokoamisen aikana, mikä lisää valmistusprosessin monimutkaisuutta ja kustannuksia.

Korkeat kustannukset

Vaikka alumiinikantojen lämmönjohtavuus on huomattavan hyvä verrattuna perinteisiin FR4-materiaaleihin, alumiinipohjaiset PCB:t ovat kalliimpia materiaaliltaan, vaativat erityisiä valmistusmenetelmiä ja pinnoituskäsittelyä, mikä nostaa kokonaisvalmistuskustannuksia.

Alumiinipohjaisten PCB:iden käyttöalueet

• Juotosmassakerroksen aukot ovat ilman juotosmassaväriä, kun taas teräsmuottikerroksen aukkoja käytetään juotetun massan jauhamiseen;
  
• Juotosmassakerroksella on tarkoitus levittää juotosmassaväriä, kun taas teräsmuottikerroksella levitetään juotemassaa;
  
• Juotosmassakerros kuuluu osaksi PCB-valmistusvaiheeseen, kun taas teräsmuottikerros kuuluu PCB-asennusvaiheeseen;
  
• Juotosuojakerroksella on useita väri vaihtoehtoja, kun taas teräsmuottikerros on yleensä harmaa.
  
• Juotosuojakerros on osa PCB:ta, kun taas teräsmuottikerros ei ole, se on vain pohjamalli korjaamiseen;