Conception du masque de soudure : conseils éprouvés pour la fiabilité et la performance des PCB

Qu'est-ce que le masque de soudure ?

Le masque de soudure, également appelé résistance de soudure ou masque/recouvrement d'arrêt de soudure, est une fine couche recouvrant les pistes en cuivre sans nécessité de soudage sur un circuit imprimé (PCB) des deux côtés, supérieur et inférieur, pour aider à assurer la fiabilité et la haute performance du PCB. La résine est généralement sélectionnée comme matériau principal du masque de soudure car elle fonctionne excellemment en termes de résistance à l'humidité, d'isolement, de résistance au soudage et de résistance à haute température, ainsi que pour l'esthétique.

On croit que la plupart des PCB sont considérés comme étant de couleur verte, qui est en fait la couleur de l'huile verte du masque de soudure. Cependant, le masque de soudure peut être affiché dans différentes couleurs, y compris vert, blanc, bleu, noir, rouge, jaune, etc. Différentes couleurs sont appliquées selon différentes demandes. Par exemple, certains services R&D ont tendance à choisir le masque de soudure rouge pour les prototypes à l'étape de NPI (Nouvelle Introduction de Produit) afin de les distinguer des cartes produites en série. Le masque de soudure noir est sélectionné juste pour être compatible avec la couleur du boîtier du produit final lorsque ces cartes doivent être partiellement ou totalement exposées.

Même les deux côtés de la même carte peuvent contenir un masque de soudure avec des couleurs différentes. Prenez la carte Arduino Uno par exemple :

Fonctions du masque de soudure

Le masque de soudure devient de plus en plus populaire et significatif pour les cartes de circuit à mesure que la densité des cartes augmente et que le CMS (Surface Mount Technology) commence à devenir la sélection principale en raison de la demande du marché en volume et en efficacité.

Comme son nom l'indique, le masque de soudure vise à arrêter les ponts de soudure sur la zone couverte. Le brasage par refusion joue un rôle clé dans l'assemblage CMS car il permet aux composants électroniques d'être totalement et précisément montés sur les circuits imprimés à travers la pâte à souder. Si le masque de soudure n'est pas appliqué, les pistes en cuivre ont tendance à être connectées avec la pâte à souder, ce qui causera probablement des courts-circuits. En résultat, la fiabilité et la performance des PCB assemblés seront compromises.

En plus de sa responsabilité principale, le masque de soudure est également capable d'empêcher les pistes en cuivre de l'oxydation, de la corrosion et de la saleté.

Processus de fabrication du masque de soudure

Certaines personnes pensent qu'il n'est pas une technologie de pointe de fabriquer le masque de soudure et que beaucoup d'ingénieurs sont capables de le faire eux-mêmes à la maison. Il n'est jamais trop tard pour réaliser que c'est un mythe complet. Le masque de soudure DIY ne fonctionne que pour des cartes simplement conçues et il est un peu difficile d'assurer la fiabilité des produits à moins qu'il ne soit formellement appliqué dans le projet final.

Quand il s'agit de fabricants de PCB professionnels, la fabrication du masque de soudure n'est jamais si facile. D'une part, des réglementations strictes telles que ISO 9001, UL ou RoHS, etc. doivent être respectées. D'autre part, la fabrication du masque de soudure consiste en plusieurs étapes, chacune exigeant une haute précision dérivant de technologies matures, d'une riche expérience de fabrication et d'équipements à jour.

La procédure ordinaire de fabrication du masque de soudure se déroule conformément à la description dans la figure suivante.

Étape 1 : Nettoyage de la carte. Cette étape vise à nettoyer la surface de la carte pour que le ternissement ou la saleté puisse être éliminé avec une surface restant sèche.

Étape 2 : Revêtement d'encre de masque de soudure. La carte propre est ensuite chargée dans un revêtement vertical pour le revêtement d'encre de masque de soudure. L'épaisseur du revêtement est déterminée par des éléments tels que l'exigence de fiabilité des cartes de circuit, les domaines que les PCB servent et l'épaisseur de la carte. Pire encore, la surface de la carte n'est pas aussi lisse qu'imaginée. L'épaisseur de l'encre de masque de soudure diffère lorsqu'elle est située dans différentes sections de la carte, comme sur les pistes, sur le substrat ou sur le cuivre. Les fabricants de PCB expérimentés stipulent généralement une épaisseur de revêtement spécifique en raison des considérations de capacité d'équipement et de leur expérience de fabrication.

Étape 3 : Pré-durcissement. Loin du durcissement total, le pré-durcissement vise à rendre le revêtement relativement solide sur la carte afin que le revêtement indésirable puisse être facilement éliminé de la carte à l'étape de développement.

Étape 4 : Imagerie et durcissement. À cette étape, un film transparent avec quelques images de circuit est monté sur la carte et passe ensuite par une exposition UV. Ce processus fait durcir le masque de soudure couvert par la section transparente du film, tandis que la section du film couverte avec les images de circuit maintient le pré-durcissement. Par conséquent, un alignement correct doit être assuré lorsque le durcissement est effectué pour arrêter l'exposition du cuivre non désigné de générer des courts-circuits ou d'affecter davantage la performance finale du circuit imprimé.

Étape 5 : Développement. Après cela, le PCB est ensuite mis dans le révélateur pour nettoyer le masque de soudure indésirable afin que le cuivre désigné puisse être correctement exposé.

Étape 6 : Durcissement final et nettoyage. Mettre en œuvre le durcissement final pour rendre l'encre de masque de soudure disponible complètement montée sur la surface du PCB. Ensuite, les cartes couvertes avec masque de soudure doivent être nettoyées avant tout traitement ultérieur tel que la finition de surface, l'assemblage, etc.

Conseils de conception du masque de soudure

En fait, le masque de soudure est optionnel quel que soit le type de logiciel de conception PCB que vous préférez utiliser. Le masque de soudure peut être facilement conçu en complétant le remplissage de certains paramètres. Certains logiciels peuvent même fournir un masque de soudure automatisé.

Avant la conception réelle, il est très nécessaire de contacter le fabricant PCB contracté pour être correctement au courant de leur capacité en termes d'épaisseur de masque de soudure et d'espacement minimisé entre les plots de cuivre, aucun desquels n'est une panacée pour chaque pièce de carte.

La carte de circuit échouera en raison de problèmes stupides concernant le masque de soudure tels qu'une ouverture de masque de soudure insuffisante, des ouvertures excessives, une inadéquation entre le nombre d'ouvertures et celui des plots de cuivre dans le plan de circuit. Ces problèmes dérivent éventuellement de la négligence ou de la modification du fichier de conception, mais prennent beaucoup de temps pour confirmation. Et certains suscitent même des catastrophes. Par conséquent, vos fichiers de conception valent dramatiquement votre examen attentif.

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