PCB 阻焊层：成分、功能和应用综合指南

PCB阻焊层是PCB制造过程中最关键的元件之一。对阻焊材料、工艺和应用的深入了解有助于工程师设计出具有卓越性能、可靠性和效率的 PCB。

PCB阻焊层的组成

PCB 阻焊油墨的配方是其有效性的基础。它通常由以下组件组成：

1. 树脂

• 树脂是PCB阻焊层的基本成分，决定了油墨的基本性能。

• 常见的树脂类型包括环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂等。

2. 颜料

- 颜料赋予 PCB 阻焊层特定的颜色。常见的颜色有绿色、蓝色、黑色、白色等。

- 颜料的选择不仅影响PCB的外观，还关系到阻焊层的光反射率和热稳定性。同时，也会在一定程度上影响制造成本。

- 绿色是最常见的阻焊层颜色，因为它视觉舒适，并且光线反射适中，有助于减少光干扰。

- 绿色墨水可以实现更小的误差、更小的面积和更高的精度。绿色、红色和蓝色比其他颜色具有更高的设计精度。

-绿色墨水比其他颜色具有更好的特性。绿色比其他颜色具有更好的特性，尤其是绿色的堵塞特性。

-绿色墨水相对便宜。由于绿色是生产过程中的主流，工艺最为成熟、最简单，绿色墨水的采购量自然会更大，因此其采购成本会低于其他颜色。

-PCB颜色对电路板的功能没有影响。

3. 溶剂

- 溶剂在调节PCB阻焊层的粘度和流动性方面起到调节作用，以促进油墨的涂布和印刷。

- 溶剂的挥发性对油墨的干燥速度和固化效果有重要影响。

4. 添加剂

- 为了提高PCB阻焊层的性能，通常会添加各种添加剂，如消泡剂、流平剂、干燥剂、紫外线吸收剂等。

这些用于提高附着力、表面光滑度和抗环境破坏能力。

PCB阻焊层厚度标准

阻焊层厚度根据IPC-SM-840C规范进行标准化：

• 第 1 类（一般电子产品）：无最小厚度要求

• 第 2 类（专用服务电子产品）：最小 10μm

• 第3类（高可靠性电子产品）：最小 18μm

通常，阻焊层厚度为：

• ≥10μm 的迹线

• ≥5μm 在迹线边缘

此外，阻焊材料必须符合UL94V-0可燃性标准，以确保阻燃性。

PCB阻焊层的作用

1、防止短路和漏电

- PCB上的线条密集，间距小。如果阻焊层没有保护，相邻线路可能会因意外接触而造成短路或漏电。阻焊层覆盖了不需要焊接的区域，形成绝缘屏障，有效避免了这种情况。

2.提供绝缘保护

- 电子设备在运行过程中会受到各种电磁干扰和电压波动。良好的绝缘性能对于保证电路的正常运行至关重要。PCB阻焊层可以将电路与外部环境隔离，防止湿气、灰尘、腐蚀性气体等进入，从而提高PCB的绝缘电阻和耐压性，保证电子设备的稳定性和可靠性。

3. 保护电路免受机械损坏

- PCB在制造、组装和使用过程中，不可避免地会受到各种机械应力，如元件的插拔、运输过程中的碰撞等。阻焊层可以为电路提供坚韧的保护膜，减少机械损伤对电路的影响，延长PCB的使用寿命。

4.提高焊接质量

- 阻焊层明确定义了焊接区域，使焊接过程更加准确和高效。它可以防止焊料在不必要的区域流动，减少冷焊、桥接等焊接缺陷的发生，提高PCB的组装质量和生产效率。

5、增强耐腐蚀性

- 电子设备在使用环境中可能会接触到酸、碱、盐等各种腐蚀性物质。阻焊层可以防止这些腐蚀性物质直接接触PCB表面的金属电路，从而延缓电路的腐蚀和氧化，提高PCB的耐腐蚀性和使用寿命。

6. 优化散热性能

- 某些类型的PCB阻焊层具有一定的导热性，可以帮助PCB上的元件散热，提高电子设备的工作稳定性和可靠性。

7.美化外观

- 除了功能作用外，PCB阻焊层还可以为PCB提供美观的外观。不同颜色和图案的阻焊层可以使PCB看起来更加整洁和专业，增强产品的市场竞争力。

PCB阻焊层的类型

液体光成像 （LPI） 阻焊层

LPI 是现代 PCB 采用最广泛的方法。它以液体形式应用，用紫外线进行光成像，并以化学方式显影。

干膜阻焊层

干膜掩模层压到电路板上并暴露在紫外线下。虽然今天不太常见，但它们仍然用于高精度应用。

可剥离阻焊层

用于临时焊接或保护区，特别是在波峰焊期间。

阻焊层的应用流程

标准应用步骤包括：

1. PCB清洗

2. 涂覆阻焊层（通过喷涂、窗帘或丝网印刷）

3. 预烘烤（可选）

4. 光成像（用于 LPI）

5. 显影（蚀刻掉未曝光的掩膜）

6. 最终固化（热固化或紫外线）

设计注意事项：阻焊桥

阻焊桥是一条薄薄的阻焊材料，有意留在 PCB 上的两个裸露焊盘之间。它充当绝缘屏障，防止多余的焊料流动并在相邻焊盘之间形成桥梁——这对于 IC 等细间距组件尤其重要。

然而，设计阻焊桥需要仔细考虑以下几个因素：

• 焊盘间距：如果焊盘太近，可能无法形成有效的桥接，从而增加焊锡短路的风险。

• 最小掩模卷材宽度：PCB 制造工艺对阻焊层卷材的宽度有限制，而不会剥落或断裂。

• 对准公差：光刻工艺必须足够精确，以确保桥与焊盘之间的空间对齐。

太宽的电桥可能会遮盖焊盘的一部分，影响可焊性，而太窄的电桥可能会在组装过程中剥落。

高频PCB和阻焊材料

在高频应用（例如射频、微波或 5G PCB）中，阻焊材料的选择因其对信号完整性的影响而变得至关重要。传统的阻焊层通常针对机械和化学保护进行了优化，但不针对高速信号性能进行了优化。

为什么阻焊层在高频 PCB 中很重要：

• 介电常数 （Dk）：标准阻焊层具有相对较高的 Dk （~4.0），这可能会在 GHz 频率下引入阻抗失配。

• 损耗角正切 （Df）：高Df会导致信号衰减，尤其是在边沿耦合差分对中。

• 厚度可变性：阻焊层厚度不均匀会改变受控走线几何形状的阻抗。

推荐阻焊材料：

• 低 Dk 液体光成像 （LPI） 掩模：这些模板专为高频板设计，可减少信号损失和阻抗变化。

• 液晶聚合物 （LCP）：提供极低的 Dk 和 Df，非常适合毫米波频率。

• 聚酰亚胺基阻焊层：由于优异的热和电性能，通常用于柔性或射频电路。