幾乎每一塊電路板都會指定三項表面細節,但許多人對這三項仍有誤解:防焊層、網印圖例,以及導通孔的處理方式。這三項看起來都像外觀細節,但每一項都有製造上的限制,處理不當會讓電路板無法使用。
防焊層
防焊層是覆蓋在板上的聚合物塗層,多數電路板為綠色,覆蓋銅面,只在需要焊接的位置露出。它有三項作用:防止焊錫流到不該流的位置、保護銅免於空氣和髒污、讓走線與外界意外接觸時保持絕緣。
防焊層先塗佈在整塊板上,再透過您的防焊層圖形以光照曝光並顯影,讓焊墊上方出現開口。您的防焊 Gerber 檔案顯示的是開口的位置,不是塗層本身。
- **防焊層:**覆蓋在板上的塗層。
- **焊墊處的開口:**銅面裸露,帶有表面處理,讓焊錫能潤濕。
- **網印油墨,**印在防焊層上,不落在焊墊上。
- **防焊層下方的走線:**受到保護並保持絕緣。
- **兩個焊墊之間的防焊層,**即防焊橋。防焊橋太薄時會脫落,焊錫就可能連接兩個焊墊。
顏色
綠色是標準顏色,也是每一家工廠都支援的顏色。其他顏色(紅色、藍色、黑色、白色、黃色等)也很常見。用途相似,但不同工廠對這些顏色的支援限制可能不同:
- 有些顏色的最小防焊橋可能不同,或交期較長。
- 深色和霧面防焊層會讓走線難以看清,讓目視檢查和返修更困難。
請先確認您所用的功能支援哪些顏色;密集的板子選用標準顏色較為穩妥。
防焊開口與防焊橋
焊墊周圍的開口稱為防焊擴孔或防焊間隙。焊墊分為兩種:
- **非防焊定義(NSMD)。**防焊開口大於銅焊墊,焊墊邊緣裸露。多數零件優先選用這種方式。
- **防焊定義(SMD)。**防焊層覆蓋銅面邊緣,由防焊層定義焊墊。有時用在 BGA 下方,用來限制焊墊尺寸。
兩個焊墊之間有一條防焊層,稱為防焊橋(也稱為壩或隔牆)。它防止焊錫連接相鄰的焊墊。如果防焊橋比製程能印出的寬度還薄,就會剝落或直接被省略,組裝時焊錫便會形成橋接。這種情況常發生在細間距零件上。一般做法是,許多工廠的標準製程可做到約 0.1 mm 的防焊橋,低於這個數值就容易失敗或需要特殊製程;請向您的工廠確認數值。改善方法是縮小焊墊開口,或是焊墊之間不保留防焊層,並採用能接受這種做法的設計。
焊墊上的防焊層與對位偏移
防焊層與銅面對位時有少量公差。如果您的防焊開口只剛好避開焊墊,少量偏移就會遮住焊墊的一部分。請預留餘量。不要讓防焊層覆蓋需要焊接的焊墊。
網印(圖例)
網印是印在板上的文字和符號,通常是綠底白字,採用噴墨或網版印刷。它包含元件編號、極性記號、第 1 腳記號、標誌和版本編號。組裝和返修時,網印往往是人員唯一的參考。
避免問題的規則:
- **不要讓網印落在焊墊上。**油墨落在焊墊上會阻擋焊錫。工廠通常會把焊墊上的圖例移除,這可能擦掉您的一部分文字或極性記號。
- **線條和文字要夠粗、夠高。**線寬約 0.15 mm、文字高度約 0.8 mm 到 1 mm 通常可以清楚辨識;更小的文字會模糊。請確認您的工廠的最小值。
- **重要記號不要放在零件下方。**第 1 腳和極性記號要放在零件放置後仍能看見的位置。
- 使用與零件相同的一面,除非該處不可使用。
- **不要用極小的文字標示安全資訊。**請使用較大的文字,或改用標籤。
導通孔及其防焊開口的處理
導通孔是連接各層的電鍍孔。預設情況下,導通孔是否被覆蓋取決於防焊檔案:防焊層在導通孔上方有開口時,導通孔保持開放(稱為「不蓋孔」導通孔);防焊層沒有開口時,導通孔被覆蓋。問題在於孔本身如何處理。IPC-4761 標準描述了七種處理方式,從 I 到 VII。用簡單的話說:
| 處理方式 | 意義 | 常見原因 |
|---|---|---|
| 蓋孔(I 型) | 防焊層從一面或兩面覆蓋導通孔,但不填孔 | 最常見且成本較低的處理方式;覆蓋導通孔並保持絕緣 |
| 蓋孔再加覆蓋(II 型) | 再以一層防焊層覆蓋蓋孔處 | 額外的保護 |
| 塞孔(III 型) | 孔內從一面部分填入油墨或樹脂 | 防止焊錫或助焊劑進入孔內 |
| 塞孔再加覆蓋(IV 型) | 先塞孔,再以防焊層覆蓋 | 目的相同,但表面被覆蓋 |
| 填孔(V 型) | 孔內完全填滿樹脂或填料 | 導通孔要放在焊墊內之前需要填孔 |
| 填孔再加覆蓋(VI 型) | 先填孔,再以防焊層覆蓋 | 封閉且平坦的導通孔表面 |
| 填孔再加蓋(VII 型) | 先填孔,再在上方電鍍至平整 | 焊墊內導通孔:平坦的銅面,可以焊接 |
塞孔和填孔的差別在於填充是否完整。工廠可能支援其中某幾種,不一定全部支援。
- **蓋孔:**防焊層覆蓋導通孔,孔內保持中空。
- **不蓋孔:**防焊層在導通孔周圍保持開放。
- **塞孔:**孔內有樹脂,上方有防焊層。
- **填孔再加蓋:**樹脂填滿整個孔,兩端以銅電鍍至平整。這個焊墊處的防焊層保持開放。
為何重要
- **焊墊內的導通孔。**如果導通孔位於焊墊內且保持開放,回焊時焊錫會沿著孔流下去,焊點會缺錫。這種情況需要填孔再加蓋的導通孔,成本較高。如果可以把導通孔移到焊墊旁邊,請這樣做。
- **BGA 下方的導通孔。**在 BGA 所在的一面,焊墊附近開放的導通孔可能把焊錫帶走。常見的做法是蓋孔或塞孔。
- **測試點。**作為測試點的導通孔,應在該面保持開放。
蓋孔導通孔與防焊檔案
蓋孔導通孔需要在要蓋孔的那一面的防焊層保持封閉。如果導通孔在防焊檔案中有開口,無論訂單表單如何填寫,都不會被蓋孔。許多工具提供蓋孔導通孔的設定。請在檢視器中檢查防焊檔案。
在這裡下單時會如何呈現
25 項檢查中有幾項會查看這些細節:檢查會找出焊墊之間的防焊層太薄而無法保留的情況、網印落在焊墊上或太細而印不出的情況,並將焊墊內的導通孔回報為在檔案中發現的功能,之後必須與所訂購的導通孔處理方式相符。檢查會顯示位置,以及實測值與限值的對照。可用的顏色和導通孔處理方式列在製程能力頁面。檢查無法判斷您的圖例是否有用,只能判斷是否能印出。另請參閱可製造性設計:我們常見的錯誤。