PCB 中的阻焊层：初学者指南

什么是阻焊层？

阻焊层，也称为阻焊剂或阻焊剂，是涂在印刷电路板 (PCB) 铜线和焊盘上的一层薄薄的保护层。它主要用于防止铜线氧化，并防止在组装过程中出现焊桥。阻焊层通常由聚合物树脂制成，以液态形式涂抹，然后固化形成固体保护层。

阻焊层的主要作用是防止焊料流到不该流到的地方，例如间距很近的铜线之间或 PCB 表面。这有助于确保 PCB 上的电气连接只在规定位置进行，从而提高电路的可靠性和性能。

除了保护功能外，阻焊层还能提供均匀一致的表面光洁度，从而改善 PCB 的整体外观。此外，它还能提供清洁光滑的表面，方便焊料粘附，从而提高 PCB 的可焊性。

阻焊层的用途

阻焊层在 PCB 制造中起着几个重要作用：

1. 防腐蚀保护： 阻焊层的主要作用是保护PCB上裸露的铜线免受湿气、灰尘和氧化等环境因素的影响。这种保护有助于防止腐蚀，并确保PCB的长期可靠性。
2. 绝缘： 阻焊层在铜线和 PCB 上的其他导电元件（例如元器件和 PCB基板.这种绝缘可防止意外的电连接和短路。
3. 焊桥预防： 在焊接过程中，需要使用焊料来连接元器件和 PCB。如果没有阻焊层，相邻的铜线或焊盘之间可能会出现焊锡桥接，从而导致短路。阻焊层通过覆盖和隔离铜线和焊盘来防止这种情况发生。
4. 识别和美学： 阻焊层有多种颜色可供选择，其中最常见的是绿色。阻焊层的颜色可用于识别目的，例如区分不同的 PCB 或指示特定的元件或功能。此外，阻焊层还能提供统一且专业的外观，从而提升 PCB 的美观度。
5. 可焊性： 阻焊层有助于控制焊接过程中焊料的流动，确保焊料粘附在目标区域并形成可靠的连接。这对于表面贴装元件尤其重要，因为精确的焊接对于元件的正常功能至关重要。

总体而言，阻焊层是PCB制造的关键组成部分，为PCB提供必要的保护、绝缘和可焊性，最终有助于电子设备的整体可靠性和性能。

我应该使用哪种阻焊层？

在为 PCB 选择阻焊层时，应考虑几个关键因素。首先，考虑电路板的物理尺寸和表面布局。对于具有复杂特征的电路板，液态感光阻焊层 (LPSM) 可能更合适，因为它可以更好地与铜线和层压板接触。另一方面，对于表面平坦的电路板，干膜阻焊层可能是更好的选择，因为它可以使整个电路板的厚度更均匀。

其次，要考虑适用于您的PCB预期应用的行业标准。航空航天、电信或医疗等行业有特定的可靠性要求，这可能会决定您应该使用的阻焊层类型。遵守这些标准可确保您的PCB符合必要的质量和安全法规。

最后，考虑阻焊层的应用方法和表面处理。无论是液体还是干膜，应用方法都会影响阻焊层的厚度均匀性和与电路板表面的附着力。此外，阻焊层的表面处理（例如哑光或光泽）也会影响 PCB 在回流焊等工艺过程中的性能。

总的来说，通过仔细评估这些因素并咨询您的 PCB 制造商，您可以选择符合您的 PCB 要求并确保最佳性能和可靠性的阻焊层。

阻焊层的类型

阻焊层在保护 PCB 免受环境因素影响并确保其长期可靠性方面起着至关重要的作用。市面上有多种类型的阻焊层，每种类型都具有独特的优势，适用于不同的应用。了解这些类型可以帮助您根据 PCB 制造需求选择合适的阻焊层。

• 环氧液体阻焊层： 这是最常见的阻焊层类型，以液态环氧树脂的形式通过丝网印刷机涂抹在PCB上。液态环氧树脂在热处理过程中固化，在铜线上形成保护层。环氧液态阻焊层经济高效，在业界得到广泛应用。
• 干膜感光阻焊膜 (DFSM)： DFSM 以干膜形式通过真空层压工艺应用于 PCB 上。薄膜通过光掩模暴露于紫外线下，光掩模定义了需要去除阻焊层的区域。曝光后，未曝光的区域被冲洗掉，留下所需的阻焊层图案。DFSM 可精确控制掩模开口，适用于高密度 PCB设计.
• 液体感光成像阻焊膜 (LPSM)： LPSM 以液态形式涂覆，并使用紫外线固化。它具有高分辨率，非常适合需要复杂设计和精确掩模开口的应用。LPSM 通常用于需要高质量 PCB 的行业，例如航空航天和医疗设备。
• 顶部和底部面罩： 指的是分别应用于 PCB 上下两面的阻焊层。它们并非指代任何特定的制造方法或材料，但对于保护 PCB 的两面至关重要。
• 热固化液体阻焊层： 这些阻焊层采用热固化工艺，有助于在PCB上形成持久可靠的保护层。热固化液体阻焊层以其卓越的性能和可靠性而闻名。
• 紫外线固化液体阻焊层： UV固化阻焊膜使用紫外线固化，是一种快速有效的PCB保护方法。它适用于需要快速固化的应用。

选择合适的阻焊层取决于多种因素，例如成本、应用要求和所需的性能特征。必须仔细考虑这些因素，以确保您的 PCB 获得最佳效果。

阻焊层设计技巧

虽然阻焊层似乎不是PCB制造的关键方面，但缺少它可能会导致严重问题，从而大大缩短PCB的使用寿命。因此，作为一名勤奋的设计师，必须考虑PCB服务提供商将使用的阻焊层。

考虑阻焊层的类型和厚度

合适的阻焊层选择取决于多种因素，包括PCB尺寸、表面布局、元件、导体以及预期应用。如果您的PCB用于医疗保健、电信或航空航天等受监管行业，行业标准也会影响您的选择。

液体感光成像阻焊层因其成本效益、可靠性以及在质量检查期间易于检测 PCB 故障而成为电子行业中最常见的阻焊层。

阻焊层的厚度通常在铜走线上约为0.5密耳，主要取决于铜走线的宽度。液体阻焊层的厚度各不相同，从复杂结构上的0.3密耳到空白层压区域上的1.2密耳不等。

始终在设计中包含阻焊层

PCB设计规则要求阻焊层在Gerber文件中必须位于其对应的图层上。由于Gerber文件中的阻焊层是负片图像，因此彩色区域不会被阻焊层覆盖。您应该用阻焊层覆盖整个PCB，但要避开元件安装区域以及可能用作测试点的区域。

掩模版开孔应调整为比铜焊盘宽 4 mil。如果将掩模版印刷到与焊盘相同的尺寸，可能会导致其居中错误，从而可能覆盖部分铜焊盘。

有时，项目可能需要一个定义的焊盘，当阻焊层浮雕（未被遮蔽的 PCB 区域，以便于检测 PCB 缺陷）的尺寸与裸露焊盘相同或更小时，就会出现这种情况。

当焊盘之间需要遮蔽坝，但又没有足够的空间容纳它们，同时又要满足 2 mil 的边界标准时，窄遮蔽开口会很有用。如果您需要遮蔽坝，但又不想修改某些孔，您的 PCB 服务提供商会要求您在 Gerber 文档中添加制造说明。

抑制阻焊层浮雕问题

在PCB制造过程中，焊锡掩膜的释放区域通常围绕着表面贴装焊盘、通孔焊盘、测试点和过孔，作为误差裕量。两个相邻释放区域之间的空间称为掩膜挡板。

阻焊坝的正确尺寸取决于阻焊层的分辨率，分辨率也取决于颜色类型。黑色、白色和黄色等低分辨率色调可能无法在小面积区域内粘附在表面，导致与高分辨率阻焊层相比，PCB 上可见的焊盘数量更少。

对于任何尺寸的PCB，焊锡掩膜凸起越大，焊锡掩膜坝就越小。然而，过大的凸起会使掩膜坝压缩到超出推荐范围，从而暴露出大面积的焊锡，虽然这些区域尚可接受，但在制造过程中却可能形成焊桥。相反，过小的凸起则可能导致焊盘被掩膜污染，形成不平整的表面，增加焊接难度。

通过将浮雕保持在建议的 2 mil 边界内，可以避免阻焊层浮雕问题。此外，从设计伊始就必须考虑阻焊层的颜色。绿色、红色、蓝色和透明色等高分辨率色调即使在密集的图案中也能实现较小的坝体浮雕。

阻焊层制造工艺

虽然有些人可能认为制作阻焊层需要尖端技术，但对于简单的PCB项目来说，DIY阻焊层并非难事。然而，确保产品可靠性可能颇具挑战性。在工业PCB制造中，制作阻焊层的过程远非易事。制造商必须遵守ISO9001、UL和RoHS等严格法规。

阻焊层制造工艺涉及多个阶段，需要高精度、先进的技术、丰富的制造经验和最先进的设备。以下是阻焊层基本制造工艺的概述：

步骤1：电路板清洁

彻底清洁电路板，去除表面的灰尘和其他污染物。清洁和冲洗后，请将电路板彻底擦干，然后再进行下一步。

步骤2：阻焊油墨涂层

将清洁干燥的电路板放入立式涂布机中，涂布阻焊油墨。涂层厚度取决于 PCB 可靠性要求、应用场合和电路板厚度等因素。PCB 表面可能不如预期光滑，因此在不同的 PCB 部件（例如走线、基板和铜箔）上，涂层厚度会有所不同。制造商通常会根据设备容量和制造经验，提供具体的涂层厚度指导。

步骤3：预硬化

预硬化涂层，使其相对牢固。这有助于在显影阶段去除不需要的涂层。

步骤4：成像和硬化

将一张印有电路图的透明薄膜贴到PCB上，并用紫外线照射。此过程会使薄膜覆盖的阻焊层硬化，并使薄膜上印有图的部分预硬化。硬化过程中的正确对准至关重要，以防止非指定位置的铜箔暴露，从而造成短路。

第三步：开发

将电路板放入显影剂中，去除所有不需要的阻焊层，露出指定的铜箔。

步骤6：最终硬化和清洁

进行最终固化，以确保阻焊油墨正确安装到电路板上。在组装产品之前，请清洁所有涂有阻焊油墨的PCB部分。

结语

阻焊层是PCB制造的关键组成部分，为PCB提供必要的保护、绝缘和可焊性。它通过防止焊桥、防止腐蚀、提供绝缘以及提升PCB的整体外观，在确保电子设备的可靠性和性能方面发挥着至关重要的作用。

选择阻焊层时，需要考虑电路板的物理尺寸、行业标准和应用要求等因素。液体感光阻焊层因其成本效益和可靠性而广受使用，但液体阻焊层和干膜阻焊层之间的选择取决于电路板的表面形貌。

总体而言，选择合适的阻焊层并遵循阻焊层设计和制造的最佳实践，对于创建适用于各种应用的高质量、可靠的 PCB 至关重要。通过了解阻焊层的重要性并遵循这些指导原则，您可以确保 PCB 符合必要的标准并在预期应用中发挥最佳性能。