By Cadence

本文要點

	PCB 阻焊層的基礎知識
	瞭解焊膏在 PCB 上的作用
	針對阻焊層和助焊層設置 PCB CAD 系統

一塊標準的印刷電路板 (PCB) 通常需要兩種不同類型的層，即「罩層 (mask)」。儘管阻焊層 (solder mask) 和助焊層 (paste mask) 都是「罩層」，但在 PCB 製造過程中，它們分別用於兩個完全不同的部分。本文將探討助焊層與助焊層之間的區別，並詳細介紹 PCB 設計師在 PCB layout 中使用這些層時需要瞭解的內容。

阻焊層和電路板製造

為了製造雙面電路板，電介質核心材料被夾在兩層由器件焊墊 (solder pads)、區域填滿物和連接走線組成的銅連接之間。這種基本結構也用於多層電路板的層對，只是銅和電介質材料更薄，且不包括內層的焊墊。最終，所有這些層對合在一起，構成一個多層電路板，之後進行鑽孔，然後成品電路板就可以交給組裝人員安裝電子器件了。然而，在將電路板送到組裝人員那裡之前，必須完成另一個步驟來保護電路板：塗抹阻焊層。

阻焊層 (或被一些製造商稱之為阻焊劑) 是一種應用於電路板外表面的保護材料。阻焊層將覆蓋整個電路板的表面，包括金屬和電介質材料，除了將被焊接的焊盤和過孔。該覆蓋層將保護電路板不受金屬氧化、腐蝕、灰塵、甚至人類接觸所污染。兩個暴露的金屬區域之間的阻焊層也將有助於防止焊料在裸露區域之間出現橋接，並在金屬表面堆積。

阻焊材料可以透過兩種不同的工藝塗到電路板上。

	液體：
	使用絲網印刷工藝，可將阻焊材料直接塗在電路板上，然後材料會硬化，使焊盤和鑽孔暴露在外。
	感光材料：
	感光阻焊材料可以作為液體塗抹，也可以作為一片幹膜鋪在電路板上。然後將電路板暴露在紫外光下，要焊接的焊盤和過孔除外。曝光會使整個電路板上的阻焊材料硬化，然後清洗掉過孔和焊盤上未曝光的材料。

樹脂是一種常用的阻焊材料，因為它對高溫、潮濕和焊料有耐受性。阻焊層通常是綠色的，但如果 OEM 希望用不同顏色的電路板來區分不同的生產步驟，也可以採用其他顏色。例如，原型電路板可能是紅色的，而綠色則表示常規生產的電路板。同樣重要的是，阻焊材料塗抹的厚度要合適，以確保均勻塗抹，實現最佳固化效果。接下來，我們來瞭解一下助焊層以及它在 PCB 組裝中的作用，並看看它與阻焊層有什麼不同。

助焊層和電路板組裝

波峰焊 (Wave Soldering)

將器件焊接到製造的電路板上有兩種主要方法，第一種是波峰焊。這種工藝要求將通孔元件插入鑽孔中，並將表面黏著元件粘貼在電路板的焊墊上。然後，電路板在傳送帶上穿過一台機器，機器上有一道道波浪狀熔化的焊料，電路板必須透過這些波浪。波浪會穿過鑽孔，焊接通孔部件，並在表面黏著元件的焊盤和引線之間形成一個焊點。

回流焊 (Solder Reflow)

第二種工藝稱為回流焊，此工藝會使用到助焊層。回流焊工藝從一層焊膏開始，焊膏附著在要焊接的表面黏著焊盤上。焊膏是一種由金屬焊料顆粒和粘性焊劑組成的材料，像補土一樣具有粘性。焊劑不僅能清潔電路板和待焊元件的焊接表面，而且還能作為粘合劑將元件固定在原位，直至焊接完成。在通過回流焊爐時，焊膏熔化，然後為粘住的元件形成一個牢固的焊點。

可透過三種主要方法在電路板上塗抹焊膏：

	人工塗抹：
	對於 PCB 返工或產量有限的情況，如原型電路板，可以使用注射器手動塗抹焊膏。不過，這個過程既費時又費力，對於量產來說並不實用。
	噴射列印：
	利用 PCB CAD 系統的助焊層資料，可以使用一台噴射印表機在電路板的每個表面黏著焊盤上塗抹錫膏。這種操作方法非常精確，但速度不一定最快。
	鋼網：
	對於大批量生產的電路板，製造商會使用來自 PCB CAD 系統的同一助焊層資料創建一個鋼網，作為噴墨印表機使用。鋼網通常是用雷射製作而成，並且用不同的材料進行處理，以保證焊膏塗抹的精確性，並確保鋼網具有較長的使用壽命。使用刮刀可以在一分鐘內將焊膏塗在電路板上，對於大批量生產來說，這是最快的塗抹方法。

阻焊層和助焊層之間的主要區別是，阻焊層是塗在電路板上用於保護電路板的材料，而助焊層是用來塗抹焊膏的圖案。接下來，我們來瞭解一下如何使用 PCB CAD 系統來創建阻焊層和助焊層。

PCB 設計層：阻焊層和助焊層

PCB CAD 系統將使用不同的內部層來表示頂部和底部的阻焊層以及頂部和底部的助焊層。CAD 系統中的每個層都可以顯示相應的資料，用於製作阻焊層和助焊層、範本或用於在電路板上塗抹阻焊層和焊膏的圖案。

在上面的兩張圖片中，我們可以看到 PCB CAD 系統中綠色的阻焊層和紅色的助焊層。請注意，阻焊層圖像中包含的元素比助焊層多。這是因為阻焊層圖像中顯示了所有將要焊接的鑽孔、過孔和表面黏著焊盤，而助焊層圖像只顯示了表面黏著焊盤。阻焊層元素定義了不塗抹阻焊劑的位置，而助焊層元素定義了塗抹錫膏的位置。

在大多數情況下，在 PCB CAD 系統中，阻焊層和助焊層的創建都是自動進行的。儘管 PCB 設計師可以控制阻焊層和助焊層元素的尺寸和形狀，但大多數人會將其設置為與 PCB footprint 中的焊盤或過孔的尺寸相同。如此一來，電路板製造和裝配車間需要負責改變這些元素的尺寸和形狀，以實現 PCB 可製造性。不過，如果設計師希望控制阻焊層和助焊層元素，可以編輯 PCB footprint 或透過後處理常式來運行相應的資料。現在，我們來瞭解一下如何在 Cadence^® Allegro^® PCB Editor 中創建阻焊層和助焊層。

使用 PCB CAD 層

在 Cadence Allegro PCB Editor 中，用戶可以使用 Padstack Editor 全面控制阻焊層和助焊層的形狀和尺寸。這允許設計師添加、刪除或編輯設計中使用的任何焊盤元素。同時，還可以在 Constraint Manager 中設置管理這些元素的規則。透過檢查製造和裝配規則，系統會顯示可製造性問題警告，如細間距焊盤之間的阻焊層不足，以防止焊料橋接。

在 Cross Section Editor 中，可以用合適的阻焊層和助焊層來配置設計。在上圖中，編輯器中顯示了設計各層的堆疊，包括不同的阻焊層。這些層可以透過寬度和材料資訊進行配置，以便規劃各層的堆疊，實現成功製造。

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原文出處

	Exploring the Differences Between PCB Solder Mask vs. Paste Mask