Los orificios de vía desempeñan un papel en la contribución a la conexión eléctrica entre las capas en una PCB (placa de circuito impreso). La producción de máscara de soldadura para los orificios de vía no necesitaba recibir un énfasis especial. Sin embargo, junto con la tendencia de desarrollo hacia la ligereza, la delgadez y la miniaturización de los productos electrónicos, la PCB ha comenzado a avanzar hacia una densidad cada vez mayor. Además, el rápido progreso de tecnologías de encapsulado como SMT (tecnología de montaje superficial), BGA (matriz de bolas) y QFP (paquete plano cuadrado), etc., ha llevado a que los clientes planteen requisitos más altos para las vías tapadas con máscara de soldadura.
El enmascarado de soldadura que rellena los orificios pasantes cumple las siguientes funciones:
a. Es capaz de evitar que el estaño en la placa PCB atraviese los orificios pasantes y quede expuesto en la superficie de los componentes durante la soldadura por ola después de que los componentes se hayan montado en la placa de circuito.
b. Es capaz de eliminar eficazmente el problema del fundente que suele quedar como residuo dentro de los orificios pasantes y mejorar aún más la seguridad de los productos.
c. Se forma un estado de presión negativa de vacío en el probador después del montaje de los componentes.
d. Es capaz de impedir que la pasta de soldadura en la superficie fluya hacia el orificio pasante, creando una soldadura vacía.
e. Es capaz de evitar que se generen bolas de soldadura dentro de los orificios pasantes y, además, de evitar que se produzcan cortocircuitos por la eyección de bolas de estaño durante la soldadura por refusión.
Introducción a la tecnología de fabricación de vías tapadas con máscara de soldadura
El proceso de fabricación del enmascarado de soldadura con taponado de vías para orificios pasantes generalmente incluye el taponado de vías, la aplicación de la máscara de soldadura en la PCB, el prehorneado, la exposición, el revelado y el curado. El proceso de fabricación es tan largo y difícil de controlar que la calidad del producto rara vez puede garantizarse.
En comparación con la tecnología de aplicación de máscara de soldadura ordinaria, la fabricación de vías rellenadas con máscara de soldadura comparte procedimientos equivalentes, excepto la serigrafía y el poscurado. Por lo tanto, el punto esencial para optimizar el proceso de fabricación de vías rellenadas con máscara de soldadura radica en una supervisión y gestión razonables en términos de serigrafía y poscurado.
La serigrafía para el enmascarado de vías rellenas se presenta principalmente de dos maneras: mediante lámina de aluminio y mediante serigrafía. Las ventajas de la lámina de aluminio incluyen: pequeña deformación y alineación precisa en la impresión serigráfica, aunque se caracteriza por un proceso más largo y una eficiencia de fabricación relativamente baja. La serigrafía se refiere al proceso durante el cual la tinta de máscara de soldadura fluye hacia el orificio de la vía a través de la impresión serigráfica. La ventaja esencial de este método radica en la alta eficiencia de fabricación debido a la implementación sincrónica de la aplicación de la máscara de soldadura de la placa y el relleno de máscara de soldadura para los orificios de las vías. Sin embargo, la malla serigráfica sufre una gran deformación y la alineación es difícil de controlar. Cuando la cantidad de compensación se controla mal o los operadores no logran aplicar un control adecuado durante la impresión serigráfica, se produce un problema de relleno insuficiente de la máscara de soldadura.
El poscurado se asocia principalmente con la temperatura y el tiempo de curado. Las placas con orificios pasantes rellenados dependen del curado por segmentos, mientras que las que no los tienen dependen de un curado de un solo período.
Tecnología de fabricación actual
• Impresión serigráfica
a. Hoja de aluminio. Se utiliza un taladro del mismo tamaño que la herramienta de perforación para hacer los agujeros.
b. Serigrafía. No se especifica ningún requisito concreto y los operarios no tienen directrices.
• Postcurado
Parámetros para el poscurado: 80°C durante 30 minutos, 120°C durante 30 minutos y 150°C durante 60 minutos.
Problemas más comunes observados en el proceso de fabricación de vías tapadas con máscara de soldadura
Los problemas más comúnmente observados en el proceso de fabricación de vías tapadas con máscara de soldadura incluyen:
a. Las características de taponado de la máscara de soldadura presentan un mal llenado, con cobre expuesto en el borde de la vía.
b. No se logra la planitud en los orificios pasantes con máscara de soldadura rellenada y el aceite de máscara de soldadura es desigual en el encapsulado BGA.
c. El aceite de máscara de soldadura de los orificios presenta burbujas y desprendimiento después de la aplicación de HASL (nivelación de soldadura por aire caliente)acabado superficial.
Razones de los problemas y medidas de mejora
Problema n.º 1: El enmascarado de soldadura presenta un relleno deficiente con cobre expuesto en la abertura.
• Análisis de motivos.
Se utiliza una cantidad insuficiente de tinta de máscara de soldadura para el taponado de los orificios pasantes, lo que provoca que algunas partes de los orificios queden sin cubrir por la máscara de soldadura y que el cobre quede expuesto en ciertas zonas del orificio. Durante el proceso de impresión de la serigrafía, se presentan orificios pasantes en las siguientes dos situaciones: diámetros de orificios iguales o cercanos y diámetros marcadamente diferentes. Cuanto más pequeños son los orificios pasantes, mayor es la resistencia que debe soportar la tinta de máscara de soldadura y más difícil resulta el taponado con máscara de soldadura.
• Medidas de mejora.
Se debe optimizar la abertura de la lámina de aluminio y regular las operaciones de taponado de vías con máscara de soldadura durante la fabricación.
Problema n.º 2: No se logra la planitud en los orificios de las vías con máscara de soldadura rellenada y la tinta de la máscara de soldadura es desigual en el encapsulado BGA.
• Análisis de motivos.
El siguiente proceso de fabricación nos permite darnos cuenta de que la falta de planitud no se produce en el borde del orificio pasante después de la imagen en la PCB con vía rellenada de máscara de soldadura, mientras que sí ocurre después del poscurado. Investigaciones posteriores indican que la razón esencial de la falta de planitud radica en que las sustancias volátiles se expanden en el aceite de máscara de soldadura y empujan el aceite de máscara de soldadura hacia afuera. Para facilitar más la impresión, cuando los fabricantes producen el aceite de máscara de soldadura, se le añade disolvente, por lo que el disolvente debe volatilizarse tanto como sea posible antes del curado a alta temperatura del aceite de máscara de soldadura.
• Medidas de mejora.
Los parámetros para el poscurado deben modificarse prolongando adecuadamente el tiempo de curado. Las sustancias volátiles en el aceite de la máscara de soldadura deben reducirse tanto como sea posible antes del curado a alta temperatura.
Problema n.º 3: El aceite de máscara de soldadura en los orificios presenta burbujas y desprendimiento después de la aplicación del acabado de superficie HASL.
• Análisis de motivos.
Sin tener en cuenta los elementos relacionados con la tinta de máscara de soldadura, las burbujas de aceite y el desprendimiento suelen producirse en dos situaciones. Una es que el cobre recibe un pretratamiento deficiente y la capacidad de adhesión entre el cobre y la tinta de máscara de soldadura es mala. La otra es un curado insuficiente de la tinta de máscara de soldadura, lo que provoca una disminución de su resistencia al calor. La primera razón puede descartarse porque las placas se fabrican con las mismas condiciones de pretratamiento.
• Medidas de mejora.
De acuerdo con las características de la tecnología de fabricación de vías rellenadas con máscara de soldadura, se deben modificar los parámetros para la fase de alta temperatura en la etapa de poscurado, de modo que la tinta de máscara de soldadura quede completamente curada en la abertura de los orificios de las vías.
En conclusión, las medidas eficaces para mejorar la tecnología de fabricación de vías tapadas con máscara de soldadura pueden resumirse de la siguiente manera:
a. La clave para controlar la fabricación de vías tapadas con máscara de soldadura radica en el ajuste de los parámetros para la serigrafía y el poscurado.
b. La fabricación de aberturas del esténcil en la lámina de aluminio desempeña un papel significativo en la serigrafía y el diámetro de la abertura del esténcil debe estar en el rango de 0,4 mm a 0,45 mm.
c. Durante el taponado de la máscara de soldadura mediante serigrafía, los orificios pasantes deben rellenarse una vez para evitar que entre aire en el taponado de la máscara de soldadura.
d. Durante el poscurado, el tiempo de curado a baja temperatura debe mantenerse suficiente para que las sustancias volátiles en la máscara de soldadura se volatilicen completamente.
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