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Masque de soudure et conseils de conception
Le vernis épargne, également appelé vernis de soudure ou couche/masque stop-soudure, est une fine couche recouvrant les pistes en cuivre ne nécessitant pas de soudure sur un circuit imprimé (PCB), aussi bien sur la face supérieure que sur la face inférieure, afin de contribuer à garantir la fiabilité et les hautes performances du PCB. La résine est généralement choisie comme principal matériau du vernis épargne, car elle offre d’excellentes performances en termes de résistance à l’humidité, d’isolation, de résistance à la soudure et de résistance aux hautes températures, tout en apportant un aspect esthétique.
On pense que la plupart des PCB sont de couleur verte, qui est en réalité la couleur du vernis épargne vert. Cependant, le vernis épargne peut être décliné en différentes couleurs, notamment vert, blanc, bleu, noir, rouge, jaune, etc. Des couleurs différentes sont utilisées en fonction de besoins différents. Par exemple, certains ingénieurs R&D ont tendance à choisir un vernis épargne rouge pour les prototypes au stade de la NPI (New Product Introduction, nouvelle introduction de produit) afin de les distinguer des cartes produites en série. Le vernis épargne noir est choisi simplement pour être compatible avec la couleur du boîtier du produit final lorsque ces cartes doivent être partiellement ou totalement exposées.
Même les deux faces d’une même carte peuvent éventuellement avoir un vernis épargne de couleurs différentes. Prenons la carte Arduino Uno comme exemple :
Fonctions du vernis épargne
Le vernis épargne devient de plus en plus populaire et important pour les circuits imprimés à mesure que leur densité explose et que la technologie de montage en surface (SMT, Surface Mount Technology) commence à devenir le choix principal en raison de la demande du marché en matière de volume et d’efficacité.
Comme son nom l’indique, le vernis épargne a pour but d’empêcher la formation de ponts de soudure sur les zones couvertes. La refusion joue un rôle clé dansAssemblage SMTcar il permet de monter des composants électroniques de manière totalement précise sur les circuits imprimés grâce à la pâte à braser. Si le vernis épargne n’est pas appliqué, les pistes en cuivre ont tendance à être reliées par la pâte à braser, ce qui risque de provoquer des courts-circuits. Par conséquent, la fiabilité et les performances des circuits imprimés assemblés seront compromises.
Outre sa responsabilité principale, le vernis épargne est également capable de protéger les pistes en cuivre de l’oxydation, de la corrosion et de la saleté.
Processus de fabrication du vernis épargne
Certaines personnes pensent que la fabrication du vernis épargne n’est pas une technologie de pointe et que de nombreux ingénieurs peuvent le faire eux-mêmes à la maison. Il n’est jamais trop tard pour se rendre compte qu’il s’agit d’un mythe complet. Le vernis épargne en DIY ne fonctionne que pour des circuits imprimés au design simple et il est assez difficile de garantir la fiabilité des produits, à moins qu’il ne soit appliqué officiellement dans le projet final.
En ce qui concerne les fabricants professionnels de circuits imprimés, la fabrication du vernis épargne n’est jamais chose aisée. D’une part, il est nécessaire de se conformer à des réglementations strictes telles que l’ISO 9001, l’UL ou la RoHS, etc. D’autre part, la fabrication du vernis épargne se compose de plusieurs étapes, chacune exigeant une grande précision reposant sur des technologies éprouvées, une riche expérience de fabrication et des équipements à la pointe.
La procédure ordinaire defabrication de vernis épargnese poursuit conformément à la représentation dans la figure suivante.
Étape 1 : Nettoyage de la carteCette étape vise à nettoyer la surface de la carte afin que la ternissure ou la saleté puissent être éliminées tout en maintenant la surface sèche.
Étape 2 : Revêtement d’encre de vernis épargne. La carte propre est ensuite chargée dans un enrobeur vertical pour l’application de l’encre de vernis épargne. L’épaisseur du revêtement est déterminée par des éléments tels que les exigences de fiabilité des circuits imprimés, les domaines d’application des PCB et l’épaisseur de la carte. De plus, la surface de la carte n’est pas aussi lisse qu’on pourrait l’imaginer. L’épaisseur de l’encre de vernis épargne varie selon les zones de la carte, comme sur les pistes, sur le substrat ou sur le cuivre. Les fabricants de PCB expérimentés définissent généralement une épaisseur de revêtement spécifique en fonction des capacités de leurs équipements et de leur expérience de fabrication.
Étape 3 : Pré-durcissementLoin d’un durcissement total, le pré-durcissement vise à rendre le revêtement relativement solide sur la plaque afin que le revêtement indésirable puisse être facilement éliminé de la plaque lors de l’étape de développement.
Étape 4 : Imagerie et RenforcementÀ cette étape, un film transparent portant certaines images de circuits est monté sur la carte puis soumis à une exposition aux UV. Ce procédé durcit le vernis épargne recouvert par les parties transparentes du film, tandis que les zones du film portant les images de circuits restent à l’état pré-durci. Par conséquent, il est nécessaire d’assurer un alignement correct lors du durcissement afin d’éviter que le cuivre non désigné ne soit exposé, ce qui pourrait provoquer des courts-circuits ou affecter davantage les performances finales de la carte de circuit.
Étape 5 : Développement. Après cela, le PCB est placé dans le révélateur pour éliminer le vernis épargne indésirable afin que le cuivre désigné puisse être correctement exposé.
Étape 6 : Durcissement final et nettoyage. Mettre en œuvre le durcissement final pour que l’encre du vernis épargne disponible soit entièrement déposée sur la surface du PCB. Ensuite, les cartes recouvertes de vernis épargne doivent être nettoyées avant les étapes de traitement ultérieures telles que la finition de surface, l’assemblage, etc.
Conseils de conception pour le vernis épargne
En fait, le vernis épargne est facultatif, quel que soit le type de logiciel de conception de PCB que vous préférez utiliser. Le vernis épargne peut être facilement conçu en remplissant simplement certains paramètres. Certains logiciels peuvent même fournir un vernis épargne automatisé.
Avant la conception réelle, il est tout à fait nécessaire de prendre contact avec les contractantsFabricant de circuits imprimésêtre correctement conscients de leurs capacités en termes d’épaisseur de vernis épargne et d’espacement minimal entre pastilles de cuivre, dont aucun n’est une solution universelle pour chaque carte.
La carte de circuit imprimé peut tomber en panne en raison de problèmes anodins liés au vernis épargne, tels qu’une ouverture de vernis insuffisante, des ouvertures excessives, ou une discordance entre le nombre d’ouvertures et celui des pastilles de cuivre dans le plan de circuit. Ces problèmes peuvent provenir d’une négligence ou de la modification des fichiers de conception, mais ils exigent beaucoup de temps de vérification. Certains provoquent même des catastrophes. Par conséquent, vos fichiers de conception méritent grandement un examen attentif de votre part.
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