Solder Mask(S/M)是什麼?對PCB有什麼用處?只有綠色嗎?

Solder Mask(S/M)是什麼?對PCB有什麼用處?只有綠色嗎?

有關電路板的文章及討論中經常可以聽到【Solder Mask,S/M】這個名詞,到底【Solder Mask】 是什麼?在電路板中又擔任了什麼角色?也有人稱之為【Solder resist】。

何謂「Solder Mask」?

【Solder Mask】的正確中文名稱應該叫做「阻焊」或「防焊」,因為幾乎99%以上的電路板都採用綠色的阻焊層,所以一般才會俗稱其為「綠漆」或「綠油(大陸用語)」,防焊當然還有其他顏色,比如紅漆、黑漆、藍漆…等為了迎合不同場合的顏色外觀,比如說在NPI階段有些RD會特異選用「紅漆」來與量產板做區隔,某些會外露的板子選擇用黑色來與機殼顏色做配合。

隨著時代的演進與雷射條碼的導入,為了可以用光學掃描判讀電路板上的雷射條碼,一般不建議使用綠色以外的防焊,否則容易讀取不良。其實【Solder Mask】還有個比較傳神的英文名稱叫做【Solder Resist】,但在台灣及大陸用的人似乎比較少。

(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)

「Solder Mask」的目的與作用

【Solder Mask】位於電路板的最上層(Top layer)與最底層(Bottom layer)銅箔線路之上,用來保護銅箔免於直接暴露於大氣環境中被氧化與不小心被焊錫沾到而影響電路板的功能,所以【Solder Mask】一般都會以樹脂當主要材料,使用絲網印刷(silkscreen printing)技術將【Solder Mask】來覆蓋於電路板的最上及最下表面不需要焊接的位置上,以起到防潮、絕緣、防焊、耐高溫及美觀的需求。現在有少部份要求比較精密的防焊可能使用噴墨印刷(Inkjet printing)技術。

「Solder Mask」中的「Mask」其實代表著「光罩」的含意

一般PCB板廠在製作【Solder Mask】時都是將整片PCB板子全部先印刷上防焊漆的,接著放進烘烤箱做預烘烤作業(只烤乾防焊漆的表面),然後使用底片(Film)做接觸式曝光,將底片上的影像轉移到防焊漆的表面,其實就跟影印機的原理差不多。

請注意:底片上的影像為「負片」,也就是底片上有黑影的部份是不想被保留下來的,而底片上透明的地方綠漆則會被保留下來,它就是個「光罩」的作用,所以英文裡才會使用mask(遮罩)這個名詞。

接著用UV(紫外)光將沒有被光罩遮住的防焊漆烘乾,這時候的防焊漆才是真正固化並絕對附著於電路板上,才會說前面的烘乾只「預烘乾」。最後再將板子放入化學槽,將有光罩的區域清洗掉,一般防焊漆清洗後露出來的部份就是可以焊接的銅面。

請注意:印刷防焊漆製程後所顯現的只是銅面,在電路板的後續製程中還得再做表面處理(Finished),如化金、化銀、化錫等,以防止銅面在EMS廠的SMT或波焊製程前就氧化了。

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「Solder Mask」印刷會影響SMT焊錫品質?

防焊漆製程雖然看似簡單,而且對於電路板的最大作用也只是起到絕緣、防焊的功能,但防焊漆如果作業不良也可能造成嚴重的品質問題,除了板廠本身防焊漆印刷可能出現的清潔不良、孔洞、漏印、露銅、印刷不均勻、塞孔不良等缺失外,有時候防焊漆的印刷偏移量與厚度也是左右SMT焊錫的品質因素之一,尤其是零件及焊點越來越小的手機板,工作熊之前就曾經有過文章介紹。

因為【Solder Mask】使用底片轉印來決定保留與不保留防焊漆的位置,所以【Solder Mask】防焊層與PCB之間的對位就變得非常重要,因為一旦對位偏移太多,防焊漆(油墨)就可能覆蓋並影響原本應該要暴露出來的銅箔焊墊大小。

至於防焊漆印刷的高度則會影響到錫膏印刷量,因為防焊漆越厚,其與焊墊的高度差就越大,鋼板印刷出來的錫膏量就會越多,大焊墊沒有問題,但是小焊墊的錫膏量如果太多就很容易發生焊錫短路的問題。

「Solder Mask」印刷的製程能力

因為大多數的板廠都使用刮刀及網版將防焊綠漆印刷於電路板上,但如果你仔細看電路板,會發現電路板的表面可不是你想像的那麼平整,電路板的表面會有銅箔線路(trace),也會有大面積的銅面,這些浮出電路板表面的銅箔實際上或多或少會影響綠漆印刷的厚度,而且因為刮刀的影響,在線路轉角(Trace corner, A)的位置有時候會特別薄。

PCB_Soldermask_thickness 因為大多數的板廠都使用刮刀及網版將防焊綠漆印刷於電路板上,但如果你仔細看電路板,會發現電路板的表面可不是你想像的那麼平整,電路板的表面會有銅箔線路(trace),也會有大面積的銅面,這些浮出電路板表面的銅箔實際上或多或少會影響綠漆印刷的厚度,而且因為刮刀的影響,在線路轉角(Trace corner, B)的位置有時候會特別薄。

一般來說PCB板廠會針對上圖四個位置的防焊綠漆厚度(solder mask thickness)做一些簡單的尺寸與公差管控,但這個公差範圍其實每間PCB板廠的內規都不太一樣,好像也沒有工業標準。PCB板廠一般不會將防焊綠漆印得太薄,因為怕露銅,也怕導通孔填不滿,而且網版厚度、刮刀種類與壓力、刮刀次數(一般都是來回各一次)…等條件都會影響其厚度。

下面是工作熊調查幾家板廠後得到的大致公差範圍,請注意這個尺寸範圍僅供參考,而且各家板廠尺寸的規範也不盡相同:

另外,防焊綠漆的印刷除了厚度需要注意之外,其實其印刷位置的精準度更是重要,限於現今的科技與性價比,一般PCB板廠對於防焊綠漆的印刷大多只使用低成本的影像複印技術,所以其對位上老實說並不精準,這對一些有高精密度需求的系統業者來說確實會造成了一些小麻煩,但是一分錢一分貨,以目前的價格取向,能力就是這樣,除非加價使用更高端的影像技術。

下面列出大部分PCB板廠對於防焊綠漆印刷偏移的能力與防焊綠漆最小可以印刷的寬度:

Soldermark_clearance_definition 列出大部分PCB板廠對於防焊綠漆印刷偏移的能力與防焊綠漆最小可以印刷的寬度

後記:    

工作熊並不是PCB板廠的從業與相關人員,純粹是因為產品設計生產時經常與板廠打交道,軟磨硬泡著板廠問東問西,就順便把這些資訊彙整一下給自己日後參考用。如果你有任何PCB的製程問題,建議還是直接請教PCB板廠的專家,會比來問工作熊厲害喔!而且工作熊也不敢說以上的資訊全部正確,還是哪句話,服用前請三思!


延伸閱讀:
快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射
整理SMT回流焊接缺點、可能原因及其對策
[影片]電路板生產線製程簡介(PCB Production Process)

 
 
訪客留言內容(Comments)

你好,我看到段英文,说是no solder mask inside this area
请问这片area里面到底有没有阻焊呢?

badcr,
你要看這段英文是不是老美寫的,有些人寫英文就是怪怪的。
從字面解釋應該沒有阻焊,如果有疑問就跟原作確認。

你好,工作熊,非常感谢你的文章的分享,我想通过我的方式把你的文章分享给更多的人,如果你不介意,我会把你的名字去掉。如果介意去掉你的名字,那么我会标注:文章出自“工作熊”。
我相信你整理出来的这些文章也是想让更多不懂行业的人对此有更多的了解。

Eva,
為什麼你覺得我寫文章就是要讓人無償的使用我的內容?文章是有版權的。也請不要用自己覺得理所當然來度量他人。
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有需要轉載部落格文章者請參考【文章轉載原則

分享別人的文章,還說要把原作者的名字去掉,真是滑天下之大稽!

感謝工作熊,很棒的文章(對於我工作上的幫助很大)

工作熊大大您好, 敝司最近代理引進一款韓廠製的solder mask cleaner, 不知您是否有興趣測試, 我們可以無償提供樣品, 如有興趣請郵件聯絡, 祝耶誕快樂, 謝謝!

Thomas,
我已經離開公司,沒有在工廠工作了。


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