在電路板的文章及討論中經(jīng)常聽到【Solder Mask，S/M】這個(gè)名詞，到底【Solder Mask】 是什么？在電路板中又是擔(dān)任了什么角色？

何謂「Solder Mask」？

【Solder Mask】的正確中文名稱應(yīng)該叫做「阻焊」或「防焊」，因?yàn)?9%以上的電路板都才用綠色的阻焊層，所以一般俗稱其為「綠漆」或「綠油（大陸用語）」，其他還有紅漆、黑漆、藍(lán)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(huì)特異選用「紅漆」來與量產(chǎn)板做區(qū)隔，某些會(huì)外露的板子選擇用黑色來與機(jī)殼顏色做配合。隨著時(shí)代的演進(jìn)與雷射條碼的導(dǎo)入，為了可以用光學(xué)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。其實(shí)【Solder Mask】還有個(gè)比較傳神的英文名稱叫做【Solder Resist】，但用的人比較少。

 

「Solder Mask」的目的與作用

【Solder Mask】位于電路板的最上層(Top layer)與最底層(Bottom layer)銅箔線路之上，用來保護(hù)銅箔免于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】一般都以樹脂當(dāng)主要材料，使用印刷技術(shù)將【Solder Mask】覆蓋于電路板上、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。少部份可能使用噴墨印刷。
 

「Solder Mask」中的「Mask」其實(shí)代表著「光罩」的含意

一般PCB板廠在制作【Solder Mask】時(shí)都是先將整片PCB板子全部印刷上防焊漆，接著放進(jìn)烘烤做預(yù)烘烤作業(yè)，然后使用底片(Film)做接觸式曝光，將底片上的影像轉(zhuǎn)移到防焊漆的表面，其實(shí)就跟影印機(jī)的原理差不多。

請注意：底片上的影像為「負(fù)片」，也就是底片上有黑影的部份是不想被保留下來的，而透明的地方綠漆則會(huì)被保留下來，它就是個(gè)「光罩」的作用，所以英文里才會(huì)使用mask(遮罩)這個(gè)名詞。

接著用UV(紫外)光將沒有被光罩遮住的防焊漆烘干，這時(shí)候防焊漆才真正固化并絕對附著于電路板上，也才說前面的烘干只「預(yù)烘干」，最后再進(jìn)入化學(xué)槽，將有光罩的區(qū)域清洗掉，一般防焊漆清洗后露出來的都是可以焊接的銅面。

請注意：印刷防焊漆制程后所顯現(xiàn)的只是銅面，在電路板的后續(xù)制程中還得再做表面處理(Finished)，如化金、化銀、化錫等，以防止銅面在焊錫前就氧化了。
 

「Solder Mask」印刷會(huì)影響SMT焊錫品質(zhì)

防焊漆制程雖然看似簡單，而且對于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(yè)不良也可能造成嚴(yán)重的品質(zhì)問題，除了PCB板廠本身防焊漆印刷可能出現(xiàn)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(shí)候防焊漆的印刷偏移量與厚度也是左右SMT焊錫的品質(zhì)因素之一，尤其是零件及焊點(diǎn)越來越小的手機(jī)板，深圳宏力捷之前就曾經(jīng)有過文章介紹。

  ?　電路板的防焊層印刷偏移會(huì)造成BGA短路嗎？

  ?　原來PCB的綠漆及絲印層厚度會(huì)影響錫膏量造成BGA短路？

因?yàn)椤維older Mask】使用底片轉(zhuǎn)印來決定保留與不保留防焊漆的地方，所以【Solder Mask】防焊層與PCB之間的對位就變得非常重要，因?yàn)橐坏ξ黄铺?，防焊?油墨)就可能覆蓋并影響原本應(yīng)該要暴露出來的銅箔焊墊大小。

至于防焊漆印刷的高度則會(huì)影響到錫膏量，因?yàn)榉篮钙嵩胶?，其與焊墊的高度差就越大，鋼板印刷出來的錫膏量就會(huì)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(fā)生焊錫短路的問題。
 

「Solder Mask」印刷的制程能力

因?yàn)榇蠖鄶?shù)的PCB板廠都使用刮刀及網(wǎng)版將防焊綠漆印刷于電路板上，但如果你仔細(xì)看電路板，會(huì)發(fā)現(xiàn)電路板的表面可不是你想像的那么平整，電路板的表面會(huì)有銅箔線路(trace)，也會(huì)有大面積的銅面，這些浮出電路板表面的銅箔實(shí)際上或多或少會(huì)影響綠漆印刷的厚度，而且因?yàn)楣蔚兜挠绊?，在線路轉(zhuǎn)角（Trace corner, B）的位置有時(shí)候會(huì)特別薄。

一般來說PCB板廠會(huì)針對上圖四個(gè)位置的防焊綠漆厚度(soldermask thickness)做一些簡單的尺寸與公差管控，但這個(gè)公差范圍其實(shí)每間PCB板廠的內(nèi)規(guī)都不太一樣，好像也沒有工業(yè)標(biāo)淮。PCB板廠一般不會(huì)將防焊綠漆印得太薄，怕露銅，也怕導(dǎo)通孔填不滿，而且網(wǎng)版厚度、刮刀種類與壓力、刮刀次數(shù)（一般都是來回各一次）…等條件都會(huì)影響其厚度。

下面是深圳宏力捷調(diào)查幾家PCB板廠后大致的公差范圍，請注意這個(gè)尺寸范圍僅供參考，而且各家PCB板廠尺寸也都不同：

  ?　A：Line corner（線路轉(zhuǎn)角）：0.2~0.8mil

  ?　B：Line area（線路區(qū)域）：0.4~0.8mil

  ?　C：Copper surface area（銅面上防焊厚度）：0.6~1.4mil

  ?　D：Base material area（基材上防焊厚度）：0.8~1.8mil

另外，防焊綠漆印刷除了厚度需要注意之外，其實(shí)其印刷位置的精淮度更重要，限于現(xiàn)今的科技，一般PCB板廠對于防焊綠漆的印刷只使用低成本的影像復(fù)印技術(shù)，所以其對位老實(shí)說并不精淮，這對一些有高精密度需求的系統(tǒng)業(yè)者來說造成了一些小麻煩，但是一分錢一分貨，以目前的價(jià)格取向，能力就是這樣，除非加價(jià)使用更高端的影像技術(shù)。
 

下面列出大部分PCB板廠對于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：

  ?　E：Minimum soldermask dam/bridge（防焊綠漆最小下墨區(qū)）： 4 mil（有些廠商可以做到3mil）。防錫霸（Solder dam）為防焊綠漆印刷于兩個(gè)相鄰焊墊之間，最主要目的在防止焊錫短路，之所以稱為【壩(dam)】并不是防焊綠漆的高度足以隔絕焊錫溢流產(chǎn)生短路，而是防焊綠漆相對于熔融錫膏的表面張力比較小，既使錫膏原本的印刷會(huì)印在綠漆，但是焊錫的內(nèi)聚力較大，錫膏熔融后一般不是距離很遠(yuǎn)的焊錫都會(huì)自己縮回焊墊內(nèi)，就像水總是往下流，熔融的錫膏則會(huì)往可以吃錫的地方流動(dòng)。所以在相鄰焊墊間印刷防焊綠漆可以起到防止焊錫短路的問題。

  ?　F：The tolerance of soldermask exposure registration（防焊綠漆印刷精淮度）：+/-2mil（部份廠商宣稱可以做到+/-1mil）。 

如果是「Non-Solder Mask Defined」布線，這個(gè)尺寸經(jīng)精度關(guān)系到防焊開窗與焊墊之間的單邊距離。

  ?　G：這個(gè)尺寸應(yīng)該與E相同。

后記： 

深圳宏力捷并不是PCB板廠的相關(guān)人員，純粹是因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常與PCB板廠打交道，常常磨著PCB板廠問東問西，順便把這些資訊整理一下給自己日后參考用。如果你有任何PCB的制程問題，建議還是請教專家，會(huì)比深圳宏力捷厲害喔！而且深圳宏力捷也不敢說以上的信息全部正確，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