Паяльная маска — это тонкое полимерное покрытие, наносимое на внешние слои платы. На вид — цветной лак, на деле — важнейший элемент, без которого современный монтаж был бы невозможен. Она защищает дорожки от окисления, предотвращает образование перемычек припоя и задаёт геометрию контактных площадок. Но непродуманная маска способна угробить даже идеально разведённую плату.
Защита и изоляция
Без маски дорожки на внешних слоях быстро окисляются, а при пайке волной или оплавлением припой растекается по проводникам, создавая короткие замыкания между соседними контактами. Маска формирует окна строго над площадками, куда должен лечь припой. Остальная поверхность остаётся закрытой. Попутно покрытие защищает медь от царапин при транспортировке и ручном монтаже — не самая очевидная, но важная функция.
Вскрытия и зазоры
Окно в маске над контактной площадкой называют вскрытием (solder mask opening). Производители рекомендуют зазор между краем вскрытия и краем медной площадки — обычно 50–75 мкм на сторону. Это компенсирует неточность совмещения слоёв при экспонировании маски. Если зазор сделать нулевым, часть площадки окажется закрытой маской, уменьшая полезную площадь пайки. При зазоре больше 100 мкм оголяются участки дорожек рядом с площадкой, что ведёт к риску замыканий.
Для компонентов с малым шагом (0,5 мм и менее) производители часто предлагают уменьшенный зазор — 30–40 мкм, но при этом возрастают требования к точности совмещения. Стоит уточнить у завода, какие допуски они гарантируют для конкретной технологии.
Tenting и plugging переходных отверстий
Переходные отверстия можно либо вскрыть (оставить без маски), либо закрыть маской (тентинг, tenting). Тентинг обычно применяют к via, не участвующим в тестировании: маска затекает в отверстие и герметизирует его. Это предотвращает захват флюса и влаги, а также исключает случайное закорачивание через неизолированное via. Но у тентинга есть ограничение: если диаметр отверстия больше 0,3–0,4 мм, маска может не полностью перекрыть его и образуется «ямка», где скапливаются загрязнения. Для крупных отверстий применяют plugging — заполнение специальной пастой.
Влияние на DFM
С точки зрения технологичности производства маска должна быть спроектирована с учётом возможностей конкретного завода. Минимальная ширина перемычки маски между двумя соседними вскрытиями — один из ключевых параметров. Если заложить меньше 75 мкм, перемычка может разрушиться при проявке, и припой зальёт обе площадки одновременно. Для QFN-корпусов с центральной тепловой площадкой рекомендуют разбивать маску на сегменты, чтобы уменьшить объём паяльной пасты и предотвратить всплытие компонента.
Цвет маски — не только косметика. Зелёная маска остаётся стандартом благодаря наилучшему соотношению контрастности и разрешающей способности. Чёрная маска хуже пропускает УФ при экспонировании, что увеличивает минимальный размер перемычек. Белая — бликует при автоматической оптической инспекции. Если дизайн требует нестандартного цвета, убедитесь, что производитель может обеспечить нужные зазоры.