Maschera di saldatura

Cos'è la maschera di saldatura?

La maschera di saldatura (chiamata anche solder mask) è uno strato sottile di materiale polimerico applicato sulla superficie del PCB (printed circuit board). La sua funzione principale è proteggere le tracce di rame e impedire alla saldatura di fluire in aree dove non è richiesta durante il processo di saldatura. Per rendere la saldatura più precisa, l'intera scheda del circuito, ad eccezione dell'area dei pad, viene ricoperta con una maschera di saldatura.

La maschera di saldatura viene applicata su entrambi i lati del PCB. La resina è il componente principale della maschera di saldatura poiché presenta un'elevata resistenza all'umidità e alle alte temperature ed è non conduttiva. Inizialmente, la maggior parte dei PCB utilizzava la maschera di saldatura verde, motivo per cui è spesso chiamata "vernice verde". Tuttavia, la maschera di saldatura è disponibile in molti colori, come verde, bianco, giallo, rosso, blu, nero, ecc. Il colore specifico da utilizzare dipende dalle diverse esigenze del cliente.

Funzione della maschera di saldatura

La maschera di saldatura sulla scheda PCB svolge le seguenti funzioni:

• Evitare l'ossidazione dello strato di rame;
  
• Evitare cortocircuiti causati da ponti durante la saldatura;
  
• Evitare interruzioni fisiche nella linea conduttiva;
  
• La maschera di saldatura ha elevate proprietà isolanti, rendendo possibile progettare schede PCB ad alta densità.
  
• Evitare cortocircuiti tra le linee conduttive e le saldature durante la saldatura a riflusso, saldatura ad onda e saldatura manuale;

Tipi di maschera di saldatura

Esistono diversi tipi di maschera di saldatura per PCB. Indipendentemente dal tipo, deve essere indurita termicamente una volta definito il pattern. I tipi più comuni di maschera di saldatura sono i seguenti:

• Maschera di saldatura fotosensibile a film secco:

  DFSM è incollato a vuoto sulla PCB, quindi esposto e sviluppato.
  

• Epossidico Liquido:

  A seconda dei requisiti applicativi, la maschera di saldatura può essere realizzata con diversi materiali. La soluzione più economica è quella di tipo epossidico liquido, che stampa il pattern della maschera di saldatura sulla PCB mediante serigrafia.
  

• Maschera di Saldatura Liquida Fotoreattiva:

  LPSM può essere applicata alla PCB mediante serigrafia o spruzzatura, quindi esposta e sviluppata per creare aperture, in modo che i componenti possano essere saldati sui pad di rame.

Maschera di Saldatura vs. Telaio di Saldatura

La maschera di saldatura rappresenta un processo fondamentale nella produzione delle PCB. Lo strato superficiale colorato sulla PCB è la maschera di saldatura. La maschera di saldatura è un'uscita "negativa", quindi quando il pattern della maschera di saldatura viene applicato alla scheda, il rame rimane esposto nell'apertura del pattern, invece di essere ricoperto con l'inchiostro della maschera di saldatura.

Lo strato della trama metallica è in realtà un modello per il confezionamento dei dispositivi SMD, corrispondente ai pad dei componenti SMD. Si può comprendere direttamente come uno stampo in lamiera progettato e realizzato in base allo strato della trama metallica. Nel processo di montaggio SMT, una trama metallica viene generalmente utilizzata per praticare dei fori nelle posizioni corrispondenti ai pad della PCB e la pasta saldante viene spalmata sulla trama metallica. Quando la PCB viene posizionata sotto la trama metallica, la pasta saldante scenderà attraverso i fori e coprirà uniformemente i pad. Pertanto, l'apertura dello strato della trama metallica non dovrebbe essere più grande delle dimensioni reali dei pad e sarebbe meglio che fosse leggermente più piccola o uguale al pad.

Le differenze principali tra lo strato della maschera saldante e lo strato della trama metallica sono le seguenti:

Limite dello strato

Normalmente possiamo produrre solo substrati in alluminio monolayer e substrati in alluminio doppio strato. A causa delle limitazioni del processo produttivo, è difficile realizzare substrati in alluminio multistrato, quindi non riescono a soddisfare le esigenze di progetti complessi multistrato.

Flessibilità ridotta

I materiali in alluminio metallico hanno un'elevata rigidità e una bassa morbidezza e non sono flessibili come i substrati in poliimide o poliestere. Per questo motivo, non sono adatti per applicazioni che richiedono piegature ripetute.

Coefficiente di espansione termica non compatibile

Il coefficiente di espansione termica dei substrati in alluminio è relativamente elevato e differisce da alcuni componenti e materiali di saldatura. La mancata corrispondenza dei coefficienti di espansione termica dei due materiali può facilmente causare danni alle saldature o delaminazione, influenzando la affidabilità complessiva.

I substrati in alluminio richiedono requisiti tecnologici aggiuntivi

Rispetto ai substrati ordinari, le proprietà metalliche dei substrati in alluminio richiedono più tempo per essere valutate durante la produzione e l'assemblaggio, il che aumenta la complessità del processo e i costi.

Alto costo

Sebbene i substrati in alluminio offrano significativi vantaggi nella gestione termica, rispetto ai materiali tradizionali FR4, le PCB su base alluminio presentano costi di materiale più elevati, processi di produzione specializzati e requisiti specifici per il trattamento superficiale, quindi il costo complessivo di produzione aumenta.

Settori applicativi delle PCB su base alluminio

• Le aperture dello strato della maschera saldante sono prive di inchiostro per maschera saldante, mentre le aperture dello strato della stencil sono utilizzate per la deposizione della pasta saldante;
  
• Lo strato della maschera saldante viene utilizzato per applicare l'inchiostro per maschera saldante, mentre lo strato della stencil viene utilizzato per applicare la pasta saldante;
  
• Lo strato della maschera saldante appartiene alla fase di produzione della PCB, mentre lo strato della stencil appartiene alla fase di assemblaggio della PCB;
  
• Lo strato di solder mask offre una varietà di colori tra cui scegliere, mentre lo strato della rete metallica è generalmente grigio.
  
• Lo strato di solder mask è parte integrante del PCB, mentre lo strato della rete metallica non lo è, è semplicemente un template utilizzato per il patching;