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PCB阻焊膜和絲印

來源:CLTPHP     時(shí)間:2020/04/10

       在設(shè)計(jì)和訂購印刷電路板時(shí),需要確定是否需要額外支付阻焊層和絲網(wǎng)印刷費(fèi)用。這些層的目的是什么?它們看起來像什么?

閱讀本文后,我希望您會(huì)欣賞在PCB上使用阻焊膜和絲網(wǎng)印刷的好處,即使對(duì)于原型也是如此。

普通銅

讓我們從一個(gè)普通的裸電路板開始。選擇頂部的銅層并繪制文本,填充和跡線。

本文中的某些說明與Copper Connection軟件有關(guān)。但是,無論使用哪種PCB布局軟件,電路板信息和圖像都是相關(guān)的。

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要查看本文中的示例,請(qǐng)單擊文件并保存。
下載PCB布局軟件Copper Connection。
免費(fèi)在家顯示,編輯和蝕刻。

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有關(guān)示例軟件的說明。左:選擇頂部銅層。中:繪制元素的工具。右:在頂部銅層上繪制的跡線,填充和文本元素

如果您在家蝕刻電路板,則這些元素的外觀與下圖類似。請(qǐng)注意,文本,填充和跡線均由相同的材料(銅)制成。它們都具有紅棕色的金屬色。

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在家僅蝕刻銅制的印刷電路板(我承認(rèn)這很差)

可接受清潔銅焊料,但隨著時(shí)間的推移會(huì)清除銅氧化物。在這種情況下,您需要在焊接前擦洗或化學(xué)處理氧化的銅墊,否則焊料將無法可靠地粘住。

鍍錫

當(dāng)您訂購專業(yè)制造的電路板時(shí),他們會(huì)用錫,鉛,銀和/或其他金屬的混合物鍍銅。這種涂層更容易焊接,減慢了氧化速度。下圖顯示了銅質(zhì)文字,走線和鍍有無鉛涂層的焊盤。請(qǐng)注意,金屬比普通銅更白。

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無鉛電鍍電路板

沒有阻焊層或絲網(wǎng)印刷的鍍錫板是最便宜的。如果您想省錢,可以接受。您無需在PCB布局軟件中進(jìn)行任何操作即可啟用錫涂層,因?yàn)檫@只是制造過程中的基本步驟。

絲印

不幸的是,在銅層上繪制零件輪廓和文字時(shí),它們是導(dǎo)電的。您不能將走線或零件放在同一位置,因?yàn)殂~制文字會(huì)干擾并改變電路。

在布局程序中,可以將文本和零件輪廓放置在絲印層上,而不是銅上。例如,在“銅線連接”中,只需在放置文本之前選擇絲網(wǎng)印刷圖層,或選擇現(xiàn)有文本并將圖層切換到絲網(wǎng)印刷。

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左:選擇“頂部絲印”。右:絲印層上的文字

Copper Connection包含批量選擇功能,以方便您使用。如果您已經(jīng)在銅板上制作了帶有文字的電路板,則不必一次移動(dòng)每個(gè)文字元素。相反,右鍵單擊任何銅層文本,選擇“選擇該層上的所有文本”,然后選擇新層(頂部或底部絲網(wǎng)印刷)。


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通過選擇“選擇此層上的所有文本”,將文本快速移至絲印層

現(xiàn)在,當(dāng)您從自己喜歡的制造商處訂購電路板時(shí),請(qǐng)確保選擇包括絲網(wǎng)印刷在內(nèi)的制造方法之一。對(duì)于原型運(yùn)行,絲網(wǎng)印刷通常限于板的頂部,但某些制造商會(huì)同時(shí)提供雙面。

在下面的照片中,查看文本和零件輪廓現(xiàn)在與跡線和填充板相比是如何不同的顏色。絲印層只是墨水。墨水是非導(dǎo)電的,可以放置在跡線的頂部而不會(huì)受到干擾。

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印刷電路板,帶鍍錫防焊膜和絲網(wǎng)印刷

除了更好地利用電路板空間之外,絲網(wǎng)印刷層還更亮,提供了更好的對(duì)比度,可以更快地進(jìn)行手工組裝。零件輪廓指示零件方向,并在您忘記插入零件時(shí)使其清晰可見。下面是由不同制造商生產(chǎn)的零件輪廓的不同絲印外觀的示例。

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二極管絲印

阻焊膜

訂購絲網(wǎng)印刷時(shí),幾乎總是在兩面都得到阻焊膜。阻焊層(或阻焊層)是保護(hù)電路免受腐蝕和短路的涂層。它還提供了電絕緣,可以使較高電壓的走線彼此靠近放置。

最重要的是,阻焊層將焊料保持在焊盤上,而不是流到走線,平面或空的電路板上。這降低了焊料形成從一個(gè)元件到另一個(gè)元件的橋(意外連接)的可能性。阻焊劑對(duì)于波峰焊至關(guān)重要,波峰焊是一種批量生產(chǎn)技術(shù)。但是,阻焊層也使手工焊接更快,更容易且更準(zhǔn)確。

在下面的照片中,綠色涂層是阻焊劑。查看除面膜外,阻焊膜如何覆蓋整個(gè)電路板。焊盤裸露,可讓您將零件焊接到它們上。


阻焊膜和阻焊膜膨脹

通常,您無需在PCB軟件中執(zhí)行任何操作即可啟用阻焊層。該軟件會(huì)自動(dòng)在面罩上打孔,與焊盤相對(duì)應(yīng)。此外,默認(rèn)情況下,Copper Connection應(yīng)用程序會(huì)略微增加這些孔,以使中等的制造失準(zhǔn)(配準(zhǔn)誤差)不會(huì)與焊盤重疊。


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導(dǎo)出窗口中的阻焊膜膨脹量

自定義阻焊膜

在大多數(shù)情況下,您不會(huì)編輯或更改阻焊層。實(shí)際上,您通常甚至不會(huì)在布局軟件中看到它。如果需要,可以在“銅線連接”中通過在“視圖”菜單中選擇“層顏色和可見性”并選中所需阻焊層旁邊的框來查看阻焊層。(確保在“視圖”菜單中選中“顯示傾倒”和“顯示自動(dòng)傾倒”。)


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檢查一層或兩層阻焊層以查看阻焊層

看那個(gè)!您會(huì)看到綠色的面罩覆蓋了除護(hù)墊以外的所有東西。


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PCB布局程序中查看阻焊層

只是為了好玩,請(qǐng)嘗試在頂部銅層上放置一個(gè)矩形或橢圓形。注意,它被阻焊劑覆蓋。

如果您希望該矩形或橢圓形成為電觸點(diǎn),可焊接或連接到散熱器,該怎么辦?正確的方法是創(chuàng)建所需大小的矩形或圓形焊盤,因?yàn)檫@些焊盤要暴露在外。


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或者,您可以在銅層上使用常規(guī)形狀,然后在阻焊層上添加一個(gè)保留區(qū)域。

1. 選擇一個(gè)形狀工具(橢圓,矩形或多邊形)

2. 選擇所需的阻焊層(它必須已經(jīng)可見-參見前面)

3. 選擇“保持填充”(因?yàn)槲覀兿M韬改みh(yuǎn)離該區(qū)域)

4. 繪制形狀。


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暴露部分阻焊層的步驟

此技術(shù)對(duì)于進(jìn)行按鈕接觸(例如鍵盤)很有用。用走線畫出接觸手指,然后在阻焊層上切出一個(gè)空間,使走線上的金屬露出(不被阻焊層覆蓋)。


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帶有痕跡的按鈕觸點(diǎn)通過阻焊層暴露

相反也可能。如果要覆蓋部分或全部裸露的焊盤(例如通孔),則可以使用“填充”(而不是“保留填充”)在阻焊層上繪制元素。您還需要右鍵單擊填充形狀,然后將澆注間隙更改為“無(連接澆筑)”。

部分阻焊膜

有時(shí),您需要阻焊膜覆蓋焊盤的一部分,而不是暴露整個(gè)焊盤。這樣的一個(gè)例子是在芯片下面有一個(gè)焊盤(通常用于冷卻),該焊盤離其他引腳足夠近而使其完全暴露在外可能會(huì)導(dǎo)致意外的焊橋。

從設(shè)計(jì)芯片開始,就好像它具有較小的內(nèi)部焊盤一樣,僅是裸露區(qū)域的大小。下圖顯示了New Land Patten窗口(在“零件”工具右側(cè)的下拉菜單中),其值是從Texas Instruments DDA(R-PDSO-G8)PowerPad塑料小輪廓數(shù)據(jù)表輸入的。數(shù)據(jù)手冊(cè)要求總的中心焊盤為2.94毫米乘4.89毫米,但是您只想輸入2.49毫米乘3毫米的較小的裸露尺寸。

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使用焊盤圖案窗口和數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)芯片

單擊確定按鈕接受設(shè)計(jì),然后在板上單擊以放置零件。

切換到矩形工具,然后從功能區(qū)的“形狀”部分選擇“頂層銅層并填充”。在PowerPad部件附近粗略地繪制矩形,然后通過在功能區(qū)的“大小和位置”部分的“寬度和高度”中鍵入這些值,將其調(diào)整為2.94毫米乘4.89毫米的確切大小。


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將覆蓋的矩形添加到中心墊

選擇零件和矩形,然后選擇“居中對(duì)齊”,然后從“排列”菜單中選擇“居中對(duì)齊”。這會(huì)將矩形放置在零件中間與焊盤相同的位置。不必?fù)?dān)心矩形是在零件的中心焊盤上方還是下方,因?yàn)楹副P始終優(yōu)先于矩形。該墊將切穿阻焊層,即使矩形位于其頂部也將接受走線連接。

正式地,TI零件在中心包括一組六個(gè)微小的通孔。通孔可將熱量傳遞給其他層。我創(chuàng)建了一個(gè)帶有和不帶有通孔的版本,用于演示。

下面是顯示頂部焊料掩膜的視圖(“視圖”->“層顏色和可見性:檢查頂部焊料掩膜”),顯示的所有澆鑄物(“視圖”->“澆筑”->“全部”)以及位于板上的零件。請(qǐng)注意,該部件的所有引腳和中心焊盤都裸露在外,但中心較大的銅段受阻焊劑保護(hù)。


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PowerPad阻焊膜

帶有通孔的零件在邊緣周圍有一些額外的焊料痕跡,但仍可能被接受。但是,請(qǐng)注意,焊錫膜會(huì)膨脹(變大)以補(bǔ)償制造過程中的不對(duì)準(zhǔn)。如果面罩膨脹到足以再次碰到外部銷,則可以省去所有的辛苦工作。如果發(fā)生這種情況,您可以使中心墊更小。

啟用X射線視覺(“查看”->“ X射線視覺”->“全部”)以查看焊盤周圍較大的銅矩形。


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X射線的PowerPad阻焊膜

將純銅形狀(圓形,弧形,直線形,矩形或多邊形)與焊盤組合在一起是創(chuàng)建僅通過阻焊劑部分暴露的虛擬焊盤的好方法。

帳篷過孔

通孔是將一層連接到另一層的孔,但并非要插入任何零件。通常,您需要露出通孔,以便測(cè)試電路板,或者如果您在電路板上弄錯(cuò)了,則可以有一個(gè)可選的位置插入導(dǎo)線或孔。這是默認(rèn)設(shè)置。

如果您真的確定您的電路板是完美的,并且制造/焊接方法允許使用過孔,那么您可以在所有過孔中使用阻焊膜和絲網(wǎng)印刷。這樣可以防止腐蝕和意外短路,并為文本和零件輪廓提供更多的表面積。

“銅線連接”中,可以在“文件”菜單中的“板屬性”中選擇“張口通孔”。請(qǐng)注意,此窗口也控制其他層,例如絲網(wǎng)印刷和阻焊層。


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板屬性控制絲網(wǎng)印刷阻焊層和帳篷通孔

單擊確定后,結(jié)果將反映在屏幕上。如果選擇帳篷式過孔,則仍可以根據(jù)需要手動(dòng)編輯阻焊層并調(diào)整文本位置以暴露特定的過孔。

原型選擇

剛開始制造印刷電路板時(shí),由于成本較低,我選擇了兩層沒有阻焊層或絲印板的電路板。這迫使我在銅層上放置零件標(biāo)簽,或者放棄沒有足夠空間的標(biāo)簽。

隨著 數(shù)量的增長(zhǎng),我意識(shí)到這是一筆虛假的積蓄。找出缺少足夠標(biāo)簽的電路板上零件的位置花費(fèi)大量時(shí)間,尤其是如果電路板是前一段時(shí)間設(shè)計(jì)的。缺少標(biāo)簽可能會(huì)導(dǎo)致零件在錯(cuò)誤的位置焊接或完全遺忘。

 深圳小銘打樣SMT貼片:缺少防焊層并不是什么大問題,但是防焊層可以通過將焊料引導(dǎo)至焊盤來減少焊接時(shí)間。(無論如何,我從來沒有遇到過提供沒有阻焊層的絲網(wǎng)印刷的制造商。)

 

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