阻焊層(Solder Mask也稱(chēng)為防焊層)是在PCB表面上的一層保護(hù)性涂層,阻焊層主要用于防止焊接過(guò)程中焊錫短路、保護(hù)電路免受環(huán)境因素(如濕氣、灰塵等)的侵蝕,并提供電氣絕緣。并可防止PCB在制造、焊接及搬運(yùn)過(guò)程中各種人為因素造成的擦花、劃傷而引起電氣開(kāi)路。
不同顏色的阻焊
阻焊層對(duì)PCB的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 阻焊層的介電常數(shù)和損耗因子(Df)會(huì)影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。低介電常數(shù)和低損耗因子的阻焊層有助于減少信號(hào)衰減和反射。在高頻電路中,阻焊層的介電常數(shù)(Dk)越高,信號(hào)傳播速度越慢,可能導(dǎo)致信號(hào)延遲。阻焊層的損耗因子(Df)越高,信號(hào)傳輸中的能量損耗越大,信號(hào)衰減越大。 在高頻或高速信號(hào)傳輸中,阻焊層的介電常數(shù)會(huì)影響信號(hào)的傳播速度。如果阻焊層的介電常數(shù)與基板材料不匹配,可能導(dǎo)致信號(hào)反射和失真。阻焊層的厚度和均勻性也會(huì)影響阻抗控制的精度,進(jìn)而影響信號(hào)完整性。 阻焊層具有一定的熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù),如果阻焊層的熱膨脹系數(shù)與基板材料不匹配,那么在溫度變化過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力,會(huì)導(dǎo)致阻焊層開(kāi)裂或脫落,影響電氣連接的可靠性。 阻焊層的絕緣性能直接影響PCB的可靠性。如果阻焊層質(zhì)量差,如厚度不均勻或存在缺陷,可能導(dǎo)致絕緣失效,引起短路或漏電。 阻焊層通過(guò)定義焊接區(qū)域,防止焊錫在非目標(biāo)區(qū)域流動(dòng),從而保證焊接質(zhì)量。如果阻焊層設(shè)計(jì)不合理,如開(kāi)窗過(guò)大或過(guò)小或者使用阻焊定義pad的時(shí)候油墨厚度過(guò)厚,可能導(dǎo)致焊接不良,阻焊層的表面光滑度和附著力也會(huì)影響焊接質(zhì)量,進(jìn)而影響電氣性能。 銅皮定義pad與阻焊定義pad 如果阻焊層質(zhì)量差或覆蓋不完整,環(huán)境中的濕氣或污染物可能滲入PCB,導(dǎo)致如絕緣電阻降低、漏電流增加等問(wèn)題。在高濕度或腐蝕性環(huán)境中,阻焊層的完整性對(duì)PCB的長(zhǎng)期可靠性至關(guān)重要。介電常數(shù)(Dk)和損耗因子(Df)
信號(hào)完整性
熱性能
絕緣性能
焊接質(zhì)量
環(huán)境防護(hù)
高速PCB的傳輸線(xiàn)損耗可分為介質(zhì)損耗、導(dǎo)體損耗和輻射損耗,介質(zhì)損耗主要取決于PCB板材的玻纖和樹(shù)脂等,導(dǎo)體損耗主要受“趨膚效應(yīng)”和銅箔表面粗糙度影響。
對(duì)于信號(hào)傳輸而言,信號(hào)的傳輸速度是由光速和絕緣層的介電常數(shù)所決定的,介電常數(shù)越大則信號(hào)傳輸速度越慢。損耗因子是介質(zhì)電能損耗或絕緣材料信號(hào)衰減能力的表征物理量,Df越高,介質(zhì)電導(dǎo)和極化的滯后效應(yīng)越厲害,電能或信號(hào)的損失就越多。
對(duì)高速PCB材料關(guān)注的重點(diǎn)在PCB板材,主要包括低損耗因子的樹(shù)脂體系、低損耗的玻纖布(開(kāi)纖布)、低粗糙度銅箔等。阻焊油墨的選用對(duì)外層高速線(xiàn)路也有較大的影響,常規(guī)阻焊油墨的損耗因子遠(yuǎn)大于高速板材。
常規(guī)阻焊油墨的Dk和Df
常規(guī)阻焊油墨的介電常數(shù)和損耗因子分別為3.9和0.03左右,空氣的介電常數(shù)為1.0005。與裸露的外層線(xiàn)路相比,覆蓋阻焊層后線(xiàn)路的傳輸環(huán)境發(fā)生了較大的變化。 阻焊層的存在對(duì)外層線(xiàn)路電性能的影響主要有: 降低外層線(xiàn)路的阻抗值 信號(hào)線(xiàn)的特性阻抗,當(dāng)線(xiàn)路上覆蓋阻焊油墨后電容C值增大,從而會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路的阻抗值降低。 增大外層線(xiàn)路傳輸損耗 當(dāng)采用阻焊油墨覆蓋時(shí),油墨的損耗因子較大,從而會(huì)增大線(xiàn)路傳輸損耗。 降低外層線(xiàn)路傳輸速度 由于阻焊層的介電常數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的介電常數(shù),因此覆蓋阻焊油墨后會(huì)降低信號(hào)線(xiàn)的傳輸速度。