PCB阻焊设计的实用指南
24c01硬件电子 2024-11-26


在PCB下单时,大家会看到与阻焊有关的两个选项:阻焊颜色和阻焊覆盖。如下图所示。

顾名思义,这两个选项与阻焊关系密切。作为PCB设计和制造中的关键步骤之一,阻焊起着重要的作用。

它不仅可以防止湿气和化学物质的侵蚀,避免线路氧化腐蚀,而且能保护电路免受物理损坏,维持板面的良好绝缘性能。同时,阻焊还可以防止不应焊接的区域被焊锡连接,避免短路。此外,美化外观,改善PCB的视觉效果,也是阻焊的作用之一。

今天,我们就来聊聊阻焊颜色、阻焊桥和阻焊覆盖,帮你在PCB设计时避坑。

阻焊颜色任君选,慎重考虑莫乱配

大家最常见的PCB外观是绿色,长这样:

为什么最常见的是绿色,不是红色、白色、蓝色或黄色?

这要说到PCB发展历史。早期PCB制造常用的阻焊材料含有溴化环氧树脂。这种材料的特点是固化后自然呈现绿色。外观如下:

溴化环氧树脂

另一方面,绿色油墨性能好,在紫外线曝光中有良好的反应,可以更均匀地固化。并且,在生产制造中,绿色油墨不仅视觉对比度高,便于检查电路和焊点,识别缺陷,而且表现稳定。此外,它可以保护操作员的视力,对眼睛的刺激小。

因此,随着时间的推移,绿色凭借优异的性能和可靠性逐渐成为行业中最常见的PCB颜色。

如今,PCB外观颜色越来越多样。以嘉立创为例,提供七种阻焊油墨颜色,分别是绿色、红色、黄色、蓝色、白色、哑黑色和嘉立创紫色。

虽然可选颜色变多,但是选择起来要慎重。这是因为不同颜色的油墨对光的反应是不同的。

想象一下,黑色T恤在阳光下比白色T恤更热,这是因为黑色吸收了更多光线,而白色反射了更多。同样,不同颜色的阻焊油墨对紫外光(用来固化油墨的光源)的吸收和反射也不同。

如果没特殊要求,基本上还是选择绿色。

有过来人的建议是,不要在油墨颜色上瞎折腾,日常选绿色,常用,便宜,稳定,交期快。

当然,如果是led灯板、铝基板,一般采用白色油墨,达到最亮的反射光;如果为了防止PCB反光,会使用哑光黑色。

尤其值得注意的是,打样阶段,尽量别做黑色,因为黑油的板子对硬件工程师调试很不友好。

如果大家在不同PCB制造商选择同一颜色(如绿色)打板,可能会发现,虽然都是绿色,但看着不是一模一样。这是因为色差的缘故。

色差的出现受多种因素影响,包括采用的油墨、生产方式、烘烤时长和丝印速度等。

阻焊色差因素

因此,如果对PCB没有特殊要求,建议选择最常用的绿色。如果需要某一种油墨颜色,务必注明油墨厂家和油墨型号。

告别焊接短路,掌握阻焊桥设计的要点

阻焊油墨不仅决定了PCB的外观颜色,而且与阻焊桥关系密切。

阻焊桥

阻焊桥指PCB上相邻焊盘之间由阻焊油墨构成的连接部分。它的主要作用是防止焊锡在焊盘间非正常流动,从而避免短路。

在间隙较小的IC封装中,阻焊桥的重要性尤为突出。它能有效阻止SMT过程中的焊锡粘连,显著提高焊接的直通率。这对PCB的正常功能实现和可靠运行至关重要。

设计阻焊桥时,了解PCB制造商的工艺参数很重要。下图是嘉立创阻焊桥最小工艺参数。

在设计阻焊桥的过程中,需要注意以下几点:

  • IC封装设计中,阻焊开窗若采用开通窗设计,则无法实现阻焊桥。

  • 若焊盘间距过小,强行要求制造阻焊桥可能导致脱落风险。

  • 避免在接触按键类封装或带插拔金手指的PCB阻焊开窗处设计阻焊桥

如果采用更先进的生产技术可以规避部分阻焊桥问题。像嘉立创在高多层PCB生产时采用先进的LDI曝光技术,通过激光扫描直接将CAM资料成像在PCB上。这种方法减少了因底片涨缩引发的偏差,提高了对位精度,同时大幅提升了阻焊桥的生产能力。

四种阻焊覆盖,哪种才适合你

阻焊覆盖工艺是PCB制造中的重要环节之一,不同的覆盖方式适用于不同的应用场景。以嘉立创为例,提供四种阻焊覆盖方式,分别为过孔盖油、过孔开窗、过孔塞油和盘中孔工艺。

过孔盖油

如果你正在设计对过孔填塞需求不高的双面板,过孔盖油是一个经济高效的选择。这种方式生产成本较低,操作也相对简单,但是部分过孔可能出现盖油不饱满,导致孔口发黄,且喷锡工艺下容易出现孔内藏锡珠现象。

过孔开窗

过孔开窗的优点是有利于大电流的传输和过孔散热,生产也相对方便,但缺点在于可靠性降低,可能存在漏锡、连锡短路等隐患。这种工艺适合功能比较简单、需要传输大电流或使用插接元器件的PCB。

过孔塞油

针对高密度布线或对过孔填塞要求高的高频PCB,过孔塞油更适合。其优点包括减少孔口发黄、增强电气绝缘性能、减少信号干扰,以及提升PCB整体的外观一致性和可靠性。然而,该工艺相对复杂,成本也较高,且在焊盘上的过孔处理不当时,油墨可能渗透到另一面,影响焊接质量。

盘中孔工艺

当你设计的PCB空间有限、布线难度大时,特别是高多层板,适合选择盘中孔工艺。

它不仅可以提高PCB设计工程师的效率,进一步提升PCB的良率,还能提供更多布线空间,特别是在BGA布线时,这种工艺能够显著提升电气性能。

以前,这种工艺因高成本被广泛认为是“奢侈品”,但随着嘉立创对6-32层高多层PCB免收盘中孔工艺费(树脂塞孔+电镀盖帽),更多的产品能够使用这一工艺。

此外,使用盘中孔工艺时,有一些设计规则需要注意。例如,0.3mm的BGA适配0.2mm的孔,而0.45mm的BGA焊盘适配0.3mm的孔,最大孔径不宜超过0.5mm,最小孔径则建议不低于0.2mm。

最后需要特别指出,阻焊油墨对PCB外层线路信号传输也有较大的影响。在设计高速PCB时,微带线表面覆盖阻焊油墨后,信号损耗会增大。当阻焊油墨越厚,信号损耗越大。

因此,高速PCB设计建议选用介电常数(ε)和介质损耗因子(DF)较小的阻焊油墨,且阻焊油墨印刷的厚度要尽可能小,以保证更好的信号传输效果。


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