Ba chi tiết bề mặt được quy định trên hầu hết mọi bo mạch và thường bị hiểu sai: mặt nạ hàn, in lụa và cách xử lý lỗ via. Mỗi chi tiết trông như trang trí. Mỗi chi tiết đều có giới hạn sản xuất có thể khiến bo mạch không đạt.
Mặt nạ hàn
Mặt nạ hàn là lớp phủ polymer, màu xanh lá trên hầu hết bo mạch, bao phủ đồng trừ những vị trí cần hàn. Lớp phủ này làm ba việc: ngăn thiếc hàn chảy đến nơi không cần, bảo vệ đồng khỏi không khí và bụi bẩn, và cách điện đường mạch khỏi tiếp xúc ngẫu nhiên.
Mặt nạ hàn được phủ lên toàn bộ bo mạch, sau đó chiếu sáng qua lớp mặt nạ và hiện hình, để các khe hở xuất hiện trên pad. File Gerber mặt nạ hàn cho thấy các khe hở, không phải lớp phủ.
- Mặt nạ hàn: lớp phủ trên bo mạch.
- Khe hở tại pad: đồng để trần, với lớp xử lý bề mặt, để thiếc hàn có thể thấm ướt.
- Mực in lụa, được in trên mặt nạ hàn và tránh xa pad.
- Đường mạch dưới mặt nạ hàn: được bảo vệ và cách điện.
- Mặt nạ hàn giữa hai pad, một cầu nối. Nếu cầu quá mỏng sẽ mất đi và thiếc hàn có thể nối các pad.
Màu sắc
Màu xanh lá là màu tiêu chuẩn và được mọi nhà máy hỗ trợ. Các màu khác (đỏ, xanh dương, đen, trắng, vàng và các màu khác) cũng phổ biến. Mục đích tương tự, nhưng nhà máy có thể hỗ trợ với các giới hạn khác nhau:
- Một số màu có thể có cầu mặt nạ hàn tối thiểu khác nhau hoặc thời gian sản xuất dài hơn.
- Mặt nạ hàn tối màu và mờ khiến đường mạch khó nhìn, làm cho kiểm tra bằng mắt và sửa chữa khó hơn.
Cần hỏi nhà máy hỗ trợ màu nào cho các đặc điểm cần dùng; màu tiêu chuẩn là lựa chọn an toàn cho bo mạch mật độ cao.
Khe hở mặt nạ hàn và cầu mặt nạ
Khe hở quanh pad được gọi là độ mở rộng mặt nạ hàn hoặc khoảng hở. Hai loại pad được mô tả:
- Non-solder-mask-defined (NSMD). Khe hở mặt nạ hàn lớn hơn pad đồng, nên mép pad được để hở. Được ưu tiên cho hầu hết linh kiện.
- Solder-mask-defined (SMD). Mặt nạ hàn chồng lên mép đồng và định hình pad. Đôi khi được dùng dưới BGA để giới hạn kích thước pad.
Giữa hai pad có một dải mặt nạ hàn: cầu mặt nạ hàn (còn gọi là web hoặc dam). Cầu này ngăn thiếc hàn nối các pad kề nhau. Nếu cầu mỏng hơn khả năng in của quy trình, cầu sẽ bong ra hoặc bị bỏ qua, và cầu thiếc hàn sẽ hình thành trong quá trình lắp ráp. Điều này xảy ra trên linh kiện bước chân nhỏ. Thực tế phổ biến là cầu khoảng 0,1 mm có thể thực hiện được trong quy trình tiêu chuẩn của nhiều nhà máy, và dưới mức đó sẽ không đạt hoặc cần xử lý đặc biệt; cần kiểm tra con số của nhà máy. Cách khắc phục là giảm khe hở pad, hoặc bỏ mặt nạ hàn giữa các pad và thiết kế chấp nhận điều đó.
Mặt nạ hàn trên pad và lệch vị trí
Mặt nạ hàn được căn chỉnh với đồng với dung sai nhỏ. Nếu khe hở mặt nạ hàn chỉ vừa đủ hở trên pad, một độ lệch nhỏ sẽ che một phần pad. Cần chừa lề. Không để mặt nạ hàn che pad cần hàn.
In lụa (chú thích)
In lụa là chữ và ký hiệu in trên bo mạch, thường màu trắng trên nền xanh lá, được in bằng máy in phun hoặc in lưới. Lớp in mang mã tham chiếu, dấu cực tính, dấu chân 1, logo và số phiên bản. Đối với lắp ráp và sửa chữa, đây thường là hướng dẫn duy nhất có sẵn.
Các quy tắc tránh sự cố:
- Tránh xa pad. Mực trên pad cản trở thiếc hàn. Nhà máy thường loại bỏ in lụa khỏi pad, điều này có thể xóa một phần chữ hoặc dấu cực tính.
- Làm cho đường nét và chữ đủ dày và đủ cao. Độ rộng đường khoảng 0,15 mm và chiều cao chữ khoảng 0,8 mm đến 1 mm thường dễ đọc; chữ nhỏ hơn sẽ bị mờ. Cần kiểm tra mức tối thiểu của nhà máy.
- Không đặt dấu quan trọng dưới linh kiện. Đánh dấu chân 1 và cực tính ở vị trí có thể nhìn thấy sau khi đặt linh kiện.
- Dùng cùng phía với linh kiện, trừ khi không được phép.
- Không dựa vào chữ nhỏ cho thông tin an toàn. Nên dùng chữ lớn hơn hoặc nhãn dán.
Lỗ via và xử lý khe hở mặt nạ hàn
Lỗ via là lỗ mạ nối các lớp. Theo mặc định, lỗ via được phủ hay không tùy thuộc vào file mặt nạ hàn: khe hở trên mặt nạ hàn trên lỗ via để lỗ via hở (lỗ via "không được phủ"), trong khi lớp mặt nạ hàn không có khe hở sẽ phủ lỗ via. Vấn đề là điều gì xảy ra với chính lỗ. Tiêu chuẩn IPC-4761 mô tả bảy cách xử lý, từ I đến VII. Nói đơn giản:
| Cách xử lý | Ý nghĩa | Lý do điển hình |
|---|---|---|
| Được phủ (loại I) | Mặt nạ hàn phủ lỗ via từ một hoặc cả hai phía, không lấp lỗ | Cách xử lý thông thường, chi phí thấp; phủ và cách điện lỗ via |
| Được phủ và phủ thêm (II) | Lớp mặt nạ hàn thứ hai phủ lên lớp phủ | Bảo vệ thêm |
| Bịt (III) | Lỗ được lấp một phần bằng mực hoặc nhựa từ một phía | Ngăn thiếc hàn hoặc chất trợ dung vào lỗ |
| Bịt và phủ (IV) | Bịt, sau đó phủ mặt nạ hàn | Tương tự, với bề mặt được phủ |
| Lấp đầy (V) | Lỗ được lấp đầy hoàn toàn bằng nhựa hoặc keo | Cần thiết trước khi đặt lỗ via trong pad |
| Lấp đầy và phủ (VI) | Lấp đầy, sau đó phủ mặt nạ hàn | Bề mặt lỗ via kín và phẳng |
| Lấp đầy và mạ phẳng (VII) | Lấp đầy, sau đó mạ phẳng lên trên | Via trong pad: bề mặt đồng phẳng có thể hàn được |
Sự khác biệt giữa bịt và lấp đầy là mức độ lấp đầy. Nhà máy có thể hỗ trợ một số loại và không hỗ trợ loại khác.
- Được phủ: mặt nạ hàn phủ lỗ via, lỗ vẫn rỗng.
- Không được phủ: mặt nạ hàn hở quanh lỗ via.
- Bịt: nhựa trong lỗ, mặt nạ hàn ở trên.
- Lấp đầy và mạ phẳng: nhựa xuyên suốt lỗ, đồng mạ phẳng trên cả hai đầu. Mặt nạ hàn hở tại pad này.
Vì sao điều này quan trọng
- Via trong pad. Nếu lỗ via nằm trong pad hàn và để hở, thiếc hàn sẽ chảy xuống lỗ trong quá trình hàn chảy và mối hàn bị thiếu thiếc. Trường hợp này cần lỗ via lấp đầy và mạ phẳng, chi phí cao hơn. Nếu có thể di chuyển lỗ via sang bên cạnh pad, nên làm như vậy.
- Lỗ via dưới BGA. Ở phía BGA, lỗ via hở gần pad có thể mang thiếc hàn đi. Phủ hoặc bịt các lỗ via này là lựa chọn phổ biến.
- Điểm kiểm tra. Lỗ via dùng làm điểm kiểm tra nên để hở ở phía đó.
Via được phủ và file mặt nạ hàn
Via được phủ cần lớp mặt nạ hàn khép kín trên lỗ via ở phía được phủ. Nếu lỗ via có khe hở trong file mặt nạ hàn, lỗ via sẽ không được phủ, bất kể biểu mẫu đặt hàng ghi gì. Nhiều công cụ có cài đặt phủ via. Cần kiểm tra file mặt nạ hàn trong trình xem.
Cách thể hiện khi đặt hàng tại đây
Một số trong 25 kiểm tra xem xét các chi tiết này: kiểm tra phát hiện mặt nạ hàn giữa các pad quá mỏng không giữ được, và in lụa trên pad hoặc quá mỏng để in, và báo cáo lỗ via trong pad là một đặc điểm tìm thấy trong file, sau đó cần khớp với cách xử lý via đã đặt hàng. Kiểm tra hiển thị các vị trí và giá trị đo được so với giới hạn. Các màu và cách xử lý via có sẵn nằm trên trang năng lực sản xuất. Kiểm tra không thể đánh giá in lụa có hữu ích hay không, chỉ có thể đánh giá có in được hay không. Xem thêm Thiết kế để sản xuất: các lỗi thường gặp.