阻焊層(Solder Mask也稱為防焊層)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)過程中各種人為因素造成的擦花、劃傷而引起電氣開路。
不同顏色的阻焊
阻焊層對PCB的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面: 阻焊層的介電常數(shù)和損耗因子(Df)會影響信號傳輸質(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,信號傳播速度越慢,可能導(dǎo)致信號延遲。阻焊層的損耗因子(Df)越高,信號傳輸中的能量損耗越大,信號衰減越大。 在高頻或高速信號傳輸中,阻焊層的介電常數(shù)會影響信號的傳播速度。如果阻焊層的介電常數(shù)與基板材料不匹配,可能導(dǎo)致信號反射和失真。阻焊層的厚度和均勻性也會影響阻抗控制的精度,進(jìn)而影響信號完整性。 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,那么在溫度變化過程中產(chǎn)生的應(yīng)力,會導(dǎo)致阻焊層開裂或脫落,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。 阻焊層通過定義焊接區(qū)域,防止焊錫在非目標(biāo)區(qū)域流動,從而保證焊接質(zhì)量。如果阻焊層設(shè)計不合理,如開窗過大或過小或者使用阻焊定義pad的時候油墨厚度過厚,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、漏電流增加等問題。在高濕度或腐蝕性環(huán)境中,阻焊層的完整性對PCB的長期可靠性至關(guān)重要。介電常數(shù)(Dk)和損耗因子(Df)
信號完整性
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。
對于信號傳輸而言,信號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,電能或信號的損失就越多。
對高速PCB材料關(guān)注的重點在PCB板材,主要包括低損耗因子的樹脂體系、低損耗的玻纖布(開纖布)、低粗糙度銅箔等。阻焊油墨的選用對外層高速線路也有較大的影響,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。與裸露的外層線路相比,覆蓋阻焊層后線路的傳輸環(huán)境發(fā)生了較大的變化。 阻焊層的存在對外層線路電性能的影響主要有: 降低外層線路的阻抗值 信號線的特性阻抗,當(dāng)線路上覆蓋阻焊油墨后電容C值增大,從而會導(dǎo)致線路的阻抗值降低。 增大外層線路傳輸損耗 當(dāng)采用阻焊油墨覆蓋時,油墨的損耗因子較大,從而會增大線路傳輸損耗。 降低外層線路傳輸速度 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降低信號線的傳輸速度。