ПЕЧАТНАЯ PCB - Когда и почему использовать ПХД без паевой маски

В мире изготовления печатных плат (ПХД) пайковая маска часто считается функцией по умолчанию. Он обеспечивает защиту, улучшает эстетику и помогает в автоматизированной пачке. Однако в конкретных технических сценариях ПХД без пачной маски, часто называемых "голыми медными досками", не только приемлемы, но и на самом деле предпочтительны. В этой статье мы глубоко углубляемся в обоснование, случаи использования и технические соображения выбора ПХД без паевой маски.

1. Что такое ПХД без паевой маски?

ПХД без пачной маски - это просто плата, где медные следы подвергаются воздействию без какого-либо накладывания типичного зеленого (или другого цветного) полимерного покрытия. Маска для пайки обычно действует как изолирующий и защитный слой. Без него все медные схемы остаются видимыми и незащищенными.

2. Ключевые сценарии, когда пайная маска удалена или пропущена

a. Высокочастотные и радиочастотные приложения

В высокочастотных радиочастотных или микроволновых ПХБ пайковая маска может повлиять на производительность сигнала. Диэлектрическая константа (Dk) паевой маски обычно выше воздуха и может привести к изменению импеданса или потере сигнала, особенно в жестко контролируемых полосках или микрополосах. Инженеры, работающие с ламинатами на основе ПТФЭ или керамическими подложками, часто исключают паевую маску для поддержания контроля импеданса.

b. Требования к покрытию края и кастелляции

Когда плата включает в себя покрытие края или кастелляционные отверстия (обычные в модулях РФ или модулях соединения платы с платой), процесс покрытия часто требует, чтобы медь на краю была полностью подвергнута воздействию. Применение паевой маски в этих областях помешает непрерывности покрытия и поверхностной отделке.

c. Связка провода

В микроэлектронике или упаковке полупроводников часто используется соединение золотой проволоки. Маска для пайки мешает процессу слияния, поэтому эти области должны быть свободны от любого полимерного покрытия. ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) обычно наносят непосредственно на обнаруженные медные подложки.

d. Избирательная пайка или горячая пайка

Некоторые специализированные процессы пайки, такие как переток горячей штанги или селективная пачка, требуют полностью открытых медных подушек для равномерной передачи тепла. Пайковая маска может выступать в качестве теплоизолятора и нарушать этот процесс.

e. Прототипирование с учетом затрат или проекты быстрого поворота

На ранней стадии прототипирования или внутренних испытаний инженеры иногда не выбирают паевой маски，чтобы сократить время или затраты на изготовление. Многие малообъемные, быстро поворачиваемые дома PCB предлагают голые медные варианты, которые позволяют инженерам быстро итерировать.

3. Материальные и поверхностные соображения

Выбор без паевой маски имеет последствия для потока, особенно с точки зрения поверхностной отделки и предотвращения окисления:

Поверхностная обработка: Поскольку медь подвергается воздействию, она должна быть защищена с помощью поверхностной обработки. Общие отделки для голых досок включают ENIG, серебро погружения, OSP (консервант органической пайки) или жесткое золото. Они предотвращают окисление и поддерживают запайку.

Риск окисления: голая медь быстро окисляется, что может серьезно повлиять на запайку и долгосрочную надежность. Поэтому выбор соответствующей отделки еще более важен, когда пайковая маска отсутствует.

Совместимость материала: высокочастотные ламинаты, такие как Rogers, Taconic или Arlon, могут вести себя иначе, когда не покрыты паевой маской. Инженеры должны проверять тепловое и механическое поведение в ускоренных испытаниях.

4. Проблемы проектирования и производства

a. Риск преодоления пайки

Одной из главных функций паевой маски является предотвращение паевого моста во время повторного потока. Без него дизайнеры должны обеспечить достаточное расстояние между подушками и тщательную конструкцию шаблона, чтобы избежать непреднамеренных шортов.

b. Загрязнение и обработка

Открытая медь уязвима к загрязнению маслами, отпечатками пальцев и пылью. Производство должно осуществляться в чистой среде с строгими протоколами ESD и обработки.

c. Сложность визуальной инспекции

Отсутствие цветового контраста может затруднить автоматизированную оптическую инспекцию (AOI) и ручную инспекцию. Инспекторы полагаются на дифференциацию цвета между подушками и маской, чтобы быстро выявить дефекты.

5. Когда это плохая идея?

В то время как конструкции без паевой маски служат одной цели, есть много случаев, когда исключение паевой маски является плохим решением:

Массовое производство с тонкими компонентами

Потребительская электроника, требующая защиты окружающей среды

Платы с высокоплотными взаимосоединениями (HDI)

В таких случаях надежность, производительность и преимущества инспекции паевой маски перевешивают ее недостатки.

6. Советы для инженеров, указывающих ПХД без паевой маски

Всегда указывайте точную отделку (например, ENIG, OSP), когда пропускается пайная маска.

Включите примечание в чертеж изготовления, объясняющее причину исключения паевой маски.

Работать в тесном сотрудничестве с вашим производителем ПХД, чтобы гарантировать, что протоколы обработки и защиты поверхности на месте.

Используйте щедрые интервалы в конструкции подложки, чтобы уменьшить риск моста.

Избегайте БГА и мелких компонентов, если это не абсолютно необходимо.

Вывод

ПХД без паевой маски не являются ошибкой - они являются преднамеренным инженерным выбором в конкретных технических контекстах. Будь то для целостности сигнала, производственных ограничений или скорости прототипирования, переход без маски может быть правильным выбором при правильном проектировании и выполнении. Понимание компромиссов и четкое общение с вашим производителем являются ключом к тому, чтобы этот выбор работал для вашего дизайна.