La pasta de soldadura puede causar cortocircuitos. ¿Cansado de fallos eléctricos inesperados? La máscara de soldadura protege sus circuitos de estos problemas, asegurando un rendimiento fiable.

Una máscara de soldadura¹, también llamada "solder resist", es una capa protectora aplicada a las placas de circuito impreso² (PCB). Aísla las pistas de cobre y previene los puentes de soldadura³ durante el ensamblaje, lo que evita cortocircuitos y mejora la durabilidad de la placa.

Quizás se pregunte cómo esta fina capa marca una diferencia tan grande en la electrónica. Comprender su función es clave para construir dispositivos robustos. Exploremos por qué la máscara de soldadura es esencial.

¿Cuáles son las 4 Pautas DFM para el Diseño de Máscara de Soldadura?

¿Tiene problemas con fallos de fabricación de PCB⁴? Un mal diseño de máscara de soldadura suele ser el culpable. Un diseño adecuado previene costosos retrabajos y asegura una producción exitosa.

Cuatro pautas clave de Diseño para la Fabricación (DFM) para la máscara de soldadura son asegurar un espaciado adecuado, un tamaño de presa de máscara de soldadura suficiente, una definición de pad⁵ correcta y la consideración de las propiedades del material⁶. Seguir estas pautas ayuda a evitar problemas de fabricación.

Cuando comencé a diseñar PCB, pasé por alto la importancia del diseño de la máscara de soldadura. Esto provocó problemas frustrantes como puentes de soldadura y componentes que no encajaban correctamente. Ahora, siempre sigo estas pautas para asegurarme de que mis placas sean fiables.

Espaciado de Máscara de Soldadura

El espaciado de la máscara de soldadura es el espacio entre la abertura de la máscara de soldadura y el pad de cobre.

• Demasiado pequeño: La máscara de soldadura puede invadir el pad, causando problemas como el efecto lápida o juntas de soldadura deficientes.
• Demasiado grande: Las pistas de cobre expuestas pueden provocar puentes de soldadura.
• Estándar: Típicamente de 2-4 mil (0.05-0.1 mm) alrededor del pad.

Presa de Máscara de Soldadura

Una presa de máscara de soldadura es la tira de material de máscara de soldadura entre pads adyacentes.

• Propósito: Evita que la soldadura fluya entre pads, especialmente en componentes de paso fino.
• Ancho Mínimo: Generalmente 4 mil (0.1 mm) o más. Las presas más pequeñas pueden levantarse o romperse durante la fabricación.

Definición de Pad

Esto se refiere a cómo la abertura de la máscara de soldadura se relaciona con el pad de cobre.

• No Definido por Máscara de Soldadura (NSMD): La abertura de la máscara de soldadura es más grande que el pad de cobre. Esto expone un anillo de cobre, lo que lleva a una mejor fiabilidad de la junta de soldadura⁷ para algunos componentes.
• Definido por Máscara de Soldadura (SMD): La abertura de la máscara de soldadura es más pequeña que el pad de cobre. La máscara de soldadura define el área del pad. Esto puede ser útil para componentes de paso muy fino para evitar la migración de soldadura.

Propiedades del Material

Los diferentes materiales de máscara de soldadura tienen diferentes resistencias térmicas y químicas.

• Considerar: Temperatura de funcionamiento, exposición química y durabilidad deseada.
• Impacto: Afecta la adhesión, la fiabilidad y la vida útil de la PCB.

¿Cuáles son los Tipos de Máscara de Soldadura?

¿Confundido por los diferentes colores y texturas de la máscara de soldadura? Cada tipo tiene un propósito específico. Conocer las opciones le ayuda a elegir la mejor para su proyecto.

Las máscaras de soldadura se presentan en varios tipos, incluyendo la Máscara de Soldadura Líquida Fotoimagenable⁸ (LPI), la Máscara de Soldadura de Película Seca⁹ (DFSM) y la Máscara de Soldadura de Epoxi Líquido¹⁰. Cada tipo ofrece características distintas en cuanto a aplicación, resolución y coste, adecuadas para diferentes necesidades de fabricación de PCB.

Cuando empecé a aprender sobre la fabricación de PCB, pensé que la máscara de soldadura era simplemente "algo verde". Pero pronto me di cuenta de que existe un mundo entero de opciones, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Comprenderlas me ayuda a tomar mejores decisiones de diseño.

Máscara de Soldadura Líquida Fotoimagenable (LPI)

LPI es el tipo de máscara de soldadura más común hoy en día.

• Aplicación: Se aplica como un líquido, luego se expone a luz UV a través de una fotomascarilla. Las áreas no expuestas se eliminan.
• Resolución: Ofrece alta resolución, lo que la hace adecuada para diseños de paso fino.
• Colores: Disponible en muchos colores como verde, rojo, azul, blanco, negro y amarillo.
• Costo: Rentable para producción de gran volumen.
• Durabilidad: Buena adhesión y resistencia química.

Máscara de Soldadura de Película Seca (DFSM)

DFSM es una lámina preformada de material de máscara de soldadura.

• Aplicación: Se lamina sobre la PCB utilizando calor y presión, luego se expone y se revela.
• Resolución: Menor resolución en comparación con LPI, generalmente utilizada para placas menos densas.
• Espesor: Proporciona un espesor más uniforme, lo que puede ser una ventaja para algunos diseños.
• Costo: A menudo más cara que LPI para producción a gran escala.

Máscara de Soldadura de Epoxi Líquido

Esta es una máscara de soldadura serigrafiada.

• Aplicación: Se aplica mediante un proceso de serigrafía.
• Resolución: Menor resolución, utilizada principalmente para PCB básicas y menos densas.
• Durabilidad: Buen aislamiento eléctrico y resistencia química.
• Costo: Generalmente económica.

¿Cuál es el Espesor Estándar de una Capa de Máscara de Soldadura?

¿Preocupado por que su máscara de soldadura sea demasiado delgada o gruesa? Un espesor incorrecto puede provocar problemas de fabricación y fiabilidad. Conocer el estándar ayuda a garantizar la calidad.

El espesor estándar de una capa de máscara de soldadura suele oscilar entre 0.5 mil y 1.5 mil (12.7 a 38.1 micrómetros) sobre las pistas y pads de cobre. Este espesor proporciona un aislamiento y una protección adecuados sin impedir la colocación de componentes ni la formación de juntas de soldadura.

Recuerdo un proyecto en el que la máscara de soldadura se aplicó demasiado delgada. Esto causó cobre expuesto y, posteriormente, cortocircuitos. Tuvimos que retrabajar muchas placas. Ahora, siempre confirmo las especificaciones de espesor con el fabricante para evitar tales quebraderos de cabeza.

Factores que Influyen en el Espesor

Varios factores determinan el espesor óptimo de la máscara de soldadura.

• Peso del Cobre: Las pistas de cobre más gruesas a menudo requieren una máscara de soldadura ligeramente más gruesa para asegurar una cobertura completa.
• Densidad de Componentes: Las placas más densas con componentes de paso fino podrían necesitar un control preciso del espesor para evitar puentes.
• Tipo de Máscara de Soldadura: Las máscaras LPI generalmente ofrecen un control de espesor más consistente que las máscaras de epoxi serigrafiadas.
• Método de Aplicación: El método utilizado para aplicar la máscara (p. ej., pulverización, recubrimiento por cortina, serigrafía) afecta la uniformidad.

Medición y Control

Asegurar el espesor correcto es una parte crítica del control de calidad.

• Microsección: Las placas se cortan y pulen para inspeccionar visualmente el espesor bajo un microscopio.
• Métodos sin Contacto: Las herramientas de medición óptica pueden proporcionar lecturas precisas del espesor sin dañar la placa.
• Importancia: Un espesor consistente asegura un aislamiento adecuado, previene la migración de soldadura y mantiene la integridad de la PCB.

¿Cómo se Aplica una Máscara de Soldadura?

¿Tiene curiosidad sobre cómo esa capa protectora verde llega a su PCB? El proceso de aplicación es preciso y crucial para la fiabilidad de la placa. Desglosemoslo.

La máscara de soldadura se aplica mediante varios métodos, los más comunes son los procesos líquidos fotoimagenables (LPI) que implican limpieza, recubrimiento, pre-horneado, exposición UV, revelado y curado final. Cada paso se controla cuidadosamente para asegurar una cobertura y adhesión precisas, protegiendo las pistas de cobre subyacentes.

He visto muchas veces cómo las PCB pasan por el proceso de aplicación de la máscara de soldadura. Es una secuencia fascinante de pasos que transforma una placa de cobre desnuda en un circuito protegido. La precisión involucrada es realmente impresionante.

Proceso LPI Paso a Paso

El proceso LPI es ampliamente utilizado debido a su alta resolución y eficiencia.

• Limpieza: La superficie de la PCB se limpia a fondo para eliminar contaminantes, asegurando una buena adhesión de la máscara de soldadura. Esto a menudo implica limpieza química y frotado.
• Recubrimiento: La resina fotoimagenable líquida se aplica a toda la superficie de la PCB. Esto se puede hacer mediante recubrimiento por cortina, pulverización o serigrafía.
• Pre-Horneado: Un horneado corto elimina los disolventes de la resina líquida, haciéndola pegajosa pero lo suficientemente sólida para el siguiente paso.
• Exposición UV: La PCB se expone a luz UV a través de una fotomascarilla (una máscara de película con el patrón deseado). Las áreas expuestas a la luz UV polimerizan y se endurecen.
• Revelado: Las áreas no expuestas (no endurecidas) de la máscara de soldadura se eliminan utilizando un revelador químico, revelando los pads de cobre donde se soldarán los componentes.
• Curado Final: La PCB se somete a un curado térmico final, típicamente en un horno, para endurecer y reticular completamente la máscara de soldadura, proporcionando la máxima durabilidad y resistencia química.

Otros Métodos de Aplicación

Aunque el LPI es dominante, existen otros métodos.

• Serigrafía: Utilizado para máscaras de epoxi líquido, implica empujar el líquido a través de una malla fina para crear el patrón. Menor resolución.
• Laminación de Película Seca: Las láminas de película seca se laminan sobre la placa con calor y presión, luego se exponen y se revelan como en el LPI.

Conclusión

La máscara de soldadura es una capa protectora vital para las PCB. Previene cortocircuitos y mejora la fiabilidad, haciéndola indispensable para la electrónica funcional.