7 Mejores Consejos Que Debes Escuchar Antes De Estudiar La Máscara De Soldadura

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La utilización de una máscara de soldadura de alta calidad es crucial en el proceso de fabricación de placas de circuito impreso. Si una PCB carece de una máscara de soldadura confiable, su durabilidad se reducirá significativamente. La creación de una máscara de soldadura efectiva involucra varios factores y es un componente crítico de la composición de tu PCB.

¿Qué es una Máscara de Soldadura?

La máscara de soldadura es un barniz líquido fotoimprimible utilizado para proteger el cobre en la placa de circuito mediante la creación de una capa protectora. Se aplica en ambos lados de la PCB para proteger el cobre de diversos problemas que podrían causar malfuncionamiento, como oxidación, influencias conductivas externas, soldadura, picos de alto voltaje, elementos ambientales y otros.

Tipos de máscara de soldadura

Las PCBs tienen diferentes tipos de máscara de soldadura. Independientemente del tipo, todos pasan por un proceso de termoendurecimiento después de que se determina el patrón. Los tipos de máscara de soldadura son los siguientes:

Epoxy líquido

La máscara de soldadura viene en diferentes medios dependiendo de las demandas de la aplicación. La máscara de soldadura de epoxy líquido es la más económica y se aplica a través de serigrafiado en el patrón sobre la PCB.

LPSM (Máscara de Soldadura Líquida Fotoimprimible)

La LPSM se puede serigrafiar o pulverizar sobre la PCB, luego se expone al patrón y se desarrolla para proporcionar aberturas en el patrón para que las piezas se suelden a las almohadillas de cobre.

DFSM (Máscara de Soldadura Fotoimprimible de Película Seca)

La DFSM se lamina al vacío sobre la PCB y luego se expone y desarrolla.

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Durante el proceso de fabricación de placas de circuito impreso, la máscara de soldadura se rocía sobre el panel de producción y luego se aplica la exposición UV con el patrón de máscara de soldadura apropiado. Posteriormente, la máscara se desarrolla y se seca. Aunque el verde es un color común para la máscara de soldadura en las PCB, también está disponible en otros colores y la máscara de soldadura transparente también es una opción.

Definición de Capas de Máscara de Soldadura en Datos Gerber

Al trabajar con datos Gerber, es importante entender cómo definir las capas de máscara de soldadura. Las capas de máscara de soldadura en los datos Gerber deben considerarse como una imagen negativa. Esto significa que donde se ve color en la capa de máscara, no debe haber cobertura de máscara de soldadura. En todos los demás lugares de la placa, se cubrirá con máscara de soldadura. Piensa en la máscara de soldadura como cubriendo completamente tu placa de circuito impreso, y los archivos de máscara de soldadura indican las áreas donde no se debe aplicar máscara de soldadura.

En los datos Gerber para placas rígidas, GTS representa la capa superior de máscara de soldadura, mientras que GBS representa la capa inferior de máscara de soldadura. Para PCB flexibles o rígidas-flexibles, tanto GTS como GBS se pueden utilizar para las capas de máscara de soldadura y coverlay.

Durante el proceso de emisión de archivos Gerber (ingeniería CAM), SprintPCB ajustará automáticamente las aberturas de máscara de soldadura según sea necesario para la producción de PCB. Típicamente, una abertura de máscara de soldadura se ajusta para ser 4 milésimas de pulgada más grande que la almohadilla de cobre que está exponiendo (2 milésimas de pulgada más grande en cada lado). Este ajuste asegura que la máscara esté centrada en la almohadilla y evita que la máscara de soldadura cubra la almohadilla de cobre. La tolerancia para el registro de la máscara de soldadura es típicamente de +/- 2 milésimas de pulgada, por lo que las aberturas se ajustan para ser 2 milésimas de pulgada más grandes alrededor de la característica de cobre, asegurando que toda la almohadilla pueda ser soldada.

Hay situaciones en las que se requiere una almohadilla definida por la máscara de soldadura (SMD). Una almohadilla SMD es cuando el alivio de la máscara de soldadura es del mismo tamaño o más pequeño que la almohadilla de cobre que está exponiendo. Estas almohadillas se utilizan comúnmente cuando se necesitan diques de máscara de soldadura entre las almohadillas de dispositivos de montaje superficial, pero no hay suficiente espacio para imprimir un dique y seguir el hinchamiento estándar de la máscara de soldadura. Si requieres una almohadilla definida por la máscara de soldadura y no deseas que se modifiquen los espacios claros de la máscara de soldadura, es importante incluir una nota de fabricación que indique qué almohadillas no deben ajustarse.

Cómo Aplicar la Máscara de Soldadura LPI en Placas Impresas

La máscara de soldadura LPI se puede aplicar a una PCB mediante un proceso de serigrafiado. Luego se expone al patrón deseado y se desarrolla, creando aberturas en el patrón para que los componentes se suelden a las almohadillas de cobre. Por otro lado, la Máscara de Soldadura de Película Seca (DFSM) se lamina al vacío en la PCB y luego se expone y desarrolla. Ambos procesos generalmente pasan por un curado térmico para finalizar el patrón. Sin embargo, las máscaras de soldadura LPI también están disponibles en variantes de curado ultravioleta (UV).

En el pasado, las máscaras de soldadura solían aplicarse comúnmente mediante hojas de película seca. Sin embargo, con los avances en las máscaras de soldadura LPI y las técnicas relacionadas, la Máscara de Soldadura de Película Seca (DFSM) rara vez se usa hoy en día. SprintPCB utiliza principalmente máscaras de soldadura LPI (Imagen líquida fotoimprimible), que se han convertido en la elección predominante. Las máscaras LPI ofrecen una confiabilidad mejorada, capacidades de impresión precisas y un mejor contacto con la superficie de la placa y las características de cobre, lo que proporciona una protección superior. Estas máscaras de soldadura están hechas de materiales a base de epoxy, lo que las hace excepcionalmente duraderas y casi imposibles de eliminar una vez que se curan completamente.

A continuación, se presenta un proceso paso a paso para aplicar la máscara de soldadura LPI en placas impresas:

Limpieza completa: El panel de producción de PCB se somete a un meticuloso proceso de limpieza para eliminar cualquier partícula de polvo o contaminante que pueda comprometer la aplicación de la máscara de soldadura. Este paso garantiza una superficie limpia para una adhesión óptima. Cobertura completa: Los paneles se recubren por completo, ya sea en un solo lado o en ambos lados, con la máscara de soldadura LPI. Esto asegura una cobertura integral de la superficie de la placa. Secado parcial: Los paneles recubiertos se colocan luego en un horno para un secado parcial. Este proceso cura parcialmente la máscara de soldadura, permitiendo que alcance un estado pegajoso que facilita el procesamiento posterior. Preparación de la película: Se prepara una película en base a los archivos Gerber de la máscara de soldadura, con películas separadas para cada lado de la placa. Las áreas de la película que corresponden a donde debe adherirse la máscara de soldadura son transparentes, mientras que las áreas que deben eliminarse se representan en negro. Exposición UV y Desarrollo: Los paneles secados parcialmente se insertan en un revelador UV. La película se alinea con precisión sobre la placa, asegurando una colocación precisa. Las secciones en negro en la película evitan que la luz UV cure la máscara de soldadura en esas áreas, lo que permite una eliminación precisa del material no deseado de la máscara.

Es importante tener en cuenta que las máscaras de soldadura LPI ofrecen una confiabilidad y durabilidad excepcionales, lo que las convierte en una opción preferida en la fabricación moderna de PCBs.

Máscara de Soldadura vs. Máscara de Pasta

Las máscaras de soldadura y las máscaras de pasta se mencionan a menudo en el mismo contexto, lo que dificulta que los principiantes establezcan una línea entre ellas.

Si alguna vez has visto una PCB, seguramente estás familiarizado con su color predominantemente verde. Esta delgada capa verde protectora en las superficies superior e inferior de una placa es la máscara de soldadura. A pesar de su importancia, las máscaras de soldadura no son una necesidad crítica para todas las PCBs.

También puede haber circunstancias en las que desees una máscara en la capa superior pero no en la capa inferior, o viceversa. La máscara de soldadura cubre básicamente toda la superficie superior o inferior, dejando solo las áreas donde los componentes harían contacto con las pistas de la placa de circuito; varias cosas pueden confundirte. Ya sea que te decantes por una PCB de un solo lado, una PCB de doble lado o cualquier otro tipo de PCB, puedes contactar las pistas de cobre de la placa.

La máscara de pasta, por otro lado, es un material que se aplica en las áreas que han quedado descubiertas por la máscara de soldadura para facilitar el proceso de soldadura. La pasta se utiliza comúnmente para conectar componentes de montaje superficial a las almohadillas de una PCB durante la soldadura. También puede utilizarse con detalles de agujeros pasantes «pin-in-paste» utilizando una plantilla, una jeringa o impresión por chorro para aplicar la máscara en o sobre los agujeros.

Las propiedades adhesivas de la pasta de soldadura permiten que un componente se adhiera en su lugar, después de lo cual se calienta la placa, derritiendo la máscara y creando un enlace tanto eléctrico como mecánico entre la parte y la superficie.

Por lo tanto, mientras que la máscara de soldadura se utiliza durante la fabricación para evitar la oxidación de las pistas de cobre y la formación de puentes de soldadura, la máscara de pasta se aplica durante el ensamblaje en los puntos donde los pines del componente hacen contacto con la PCB para facilitar un enlace firme y confiable entre ellos.

Las plantillas hechas para la aplicación de la máscara de soldadura son diferentes de las hechas para máscaras de pasta, ya que la primera deja sin cubrir las áreas de una placa que la segunda cubre, y viceversa.

La máscara de pasta suele ser de color gris, pero como puedes aprender en el próximo capítulo, la máscara de soldadura está disponible en muchos colores.

Colores de la Máscara de Soldadura

Aunque la máscara de soldadura ha sido exclusivamente verde durante un tiempo, están surgiendo más tonos para satisfacer diseños con requisitos de color específicos. Para hacer que las ejecuciones de prototipos y los cambios de revisión sean más identificables, simplemente hace que una PCB se vea elegante en una carcasa transparente.

Con los OEM adoptando cada vez más la electrónica y electrodomésticos transparentes, los fabricantes de placas de circuito están adoptando máscaras de soldadura de colores como una forma de dar a sus placas un poco de personalidad.

Colores de Máscara de Soldadura Comúnmente Utilizados

Hoy en día, los colores más utilizados son el rojo, azul, negro, blanco y amarillo. Transparente, que no es técnicamente un color, también es una opción para los diseñadores. Y los fabricantes también pueden sintetizar otras opciones, como el morado, naranja o incluso el rosa, a partir de los tres colores primarios: rojo, azul y amarillo.

Verde

Aunque el espectro de colores para las máscaras de soldadura ha crecido significativamente en los últimos años, la mayoría de las PCB aún vienen cubiertas de máscara verde. Una de las razones principales por las que el verde es el color preferido para muchos diseñadores es que ayuda en la inspección. Según investigaciones, los ojos son más sensibles al verde que a colores como el amarillo, blanco o negro, lo que facilita ver el contraste entre las almohadillas de cobre, las pistas y los espacios vacíos.

Además, la máscara verde se adhiere de manera relativamente uniforme, se cura adecuadamente y tiene una mayor resolución que la mayoría de los colores. Esto significa que puede crear diques de máscara más pequeños para un circuito más eficiente en cuanto al espacio.

Rojo

Los diseñadores, especialmente aquellos en nichos modernos como la Inteligencia Artificial y el Internet de las cosas, adoptan cada vez más las máscaras de soldadura rojas por motivos estéticos. En algunos circuitos, el rojo también puede dar un contraste de color más llamativo entre los componentes y pistas y la serigrafía de la placa.

Azul

La máscara de soldadura azul y verde son muy similares en cuanto a funcionalidad, pero para algunos usuarios de PCB, el azul gana debido a su singularidad. Las placas cubiertas en la parte frontal de azul son bastante raras en el mercado. Pero si las quieres para tu proyecto, puedes conseguirlas de un fabricante como SprintPCB.

Negro

Aunque no es precisamente el más llamativo, la máscara de soldadura negra puede ser ventajosa en aplicaciones que requieren reflexión de la luz. También absorbe el calor más rápidamente que otros colores, lo que significa que necesita menos calor durante el proceso de soldadura.

Blanco

El blanco es el color menos popular para la máscara de soldadura de PCB porque proporciona la visibilidad más insignificante. Además, algunas máscaras de baja calidad comienzan a ponerse amarillas después de un tiempo, especialmente cuando están expuestas constantemente al calor.

No obstante, las máscaras blancas son a menudo la primera opción para los sistemas de LED porque son más brillantes que otros colores de PCB.

Otros colores
Si ninguno de los colores mencionados anteriormente te convence, puedes considerar colores de máscara de soldadura más raros pero más atractivos, como amarillo, naranja y morado. Estos colores son populares entre las empresas que fabrican productos electrónicos de nicho y diseñadores que buscan que sus nuevos productos destaquen en el mercado.

Si deseas un circuito excepcionalmente compacto, una máscara transparente te dará los diques y alivios de máscara más pequeños en comparación con otros colores.

Elegir el Color Adecuado

Aunque experimentar con diferentes tonos puede hacer que tu proyecto luzca mucho más interesante que con el estándar verde, es importante saber que el color que elijas impactará, hasta cierto punto, en el rendimiento de tu máscara de soldadura.

Por un lado, el negro, el blanco y el amarillo son conocidos por su baja resolución debido a que la luz UV no siempre penetra completamente el recubrimiento. Una PCB cubierta con estos colores tendrá menos pistas que una placa de tamaño similar con una máscara verde, roja o azul.

Por otro lado, aunque las máscaras de soldadura transparentes ofrecen la mayor resolución, son susceptibles a cambios de color durante las múltiples exposiciones térmicas y tratamientos químicos a los que se somete una PCB.

El rendimiento de un tipo de color también está determinado por la calidad de la máscara de soldadura en sí. Los principales proveedores suelen tener tonos personalizados que ofrecen alta resolución, así como resistencia a la temperatura y a productos químicos.

Los diseñadores a menudo utilizan máscaras de soldadura de diferentes colores solo por razones estéticas. Sin embargo, si no tienes consideraciones específicas de color, diversos tonos pueden ayudarte a identificar tus placas durante el ensamblaje y más allá.

Puedes usar el rojo, el azul y el negro para marcar diferentes etapas de prototipos del diseño y luego optar por el verde o el blanco para el producto final.

PCB production

Cómo Medir el Grosor de la Máscara de Soldadura

Si bien es necesario un grosor suficiente de la máscara de soldadura para proteger los circuitos, es crucial medir el grosor de la máscara de soldadura para asegurarse de que no sea excesivo. Se prefiere un grosor mayor a 7 micrómetros para los bordes superior y lateral del conductor. El grosor máximo para las máscaras de soldadura en piezas de cobre acabadas de hasta 35 micrómetros es de 40 micrómetros, mientras que para cobre más grueso, puede ser de hasta 80 micrómetros.

Para asegurar la efectividad de la máscara de soldadura, se recomienda seguir las siguientes pautas:

Cumplir con los requisitos mínimos del anillo anular si la máscara de soldadura entra en contacto con las pistas.
Evitar dejar expuestas las almohadillas aisladas.
Permitir la máscara de soldadura solo en agujeros metalizados que no estén destinados a estar llenos de soldadura.
Evitar aplicar la máscara de soldadura en puntos de prueba o dedos de conectores.

Lograr el grosor adecuado al aplicar la máscara de soldadura es un proceso delicado y es uno de los muchos desafíos que enfrentan los fabricantes al producir placas de circuito impreso de alta calidad. En Sprintpcb, tenemos una amplia experiencia en todos los aspectos de la fabricación de PCB bien diseñados, y nos complace compartir nuestro conocimiento contigo.

Si necesitas más información sobre los requisitos de grosor de la máscara de soldadura, los métodos para medir el grosor de la máscara de soldadura o cualquier otro tema relacionado con la fabricación, distribución o evaluación de la calidad de las placas de circuito impreso, estamos aquí para ayudarte. Ponte en contacto con Sprintpcb hoy mismo para hablar con uno de nuestros profesionales expertos en PCB.

Lo que permitimos y lo que no

La máscara de soldadura puede extenderse sobre las pistas siempre que se cumplan los requisitos mínimos del anillo anular.
Se permite la máscara de soldadura en aquellos agujeros pasantes que no estén destinados a estar llenos de soldadura.
No se exponen almohadillas aisladas.
No se permite que la máscara de soldadura invada los dedos de conectores o los puntos de prueba de la placa.
En las almohadillas SMT con paso de 1,25 mm, se permite que la máscara de soldadura invada un lado de la pista y no exceda los 50 micrones (2 milésimas de pulgada).
En las almohadillas SMT con paso < 1,25 mm, se permite que la máscara de soldadura invada un lado de la pista y no exceda los 25 micrones (1 milésima de pulgada).

IPC-SM-840D | Especificación de Calificación y Rendimiento de Máscara de Soldadura Permanente

Esta especificación establece los requisitos de calificación y rendimiento para las máscaras de soldadura permanentes. Introduce dos clases distintas, denominadas T y H, que representan diferentes requisitos funcionales de rendimiento y severidad de pruebas. La clasificación de una máscara de soldadura en una clase específica no debe extenderse para cubrir ninguna otra clase.

T – Telecomunicaciones: Esta clase abarca diversas aplicaciones, como computadoras, equipos de telecomunicaciones, máquinas comerciales sofisticadas, instrumentos y ciertas aplicaciones militares no críticas. Las máscaras de soldadura de esta clase son adecuadas para productos comerciales e industriales de alto rendimiento que requieren una vida útil prolongada. Aunque puede ocurrir un servicio interrumpido, no es mortal.

H – Alta fiabilidad / Militar: Esta clase incluye equipos donde el rendimiento continuo es crítico, donde el tiempo de inactividad del equipo no es aceptable y/o donde el equipo sirve como un elemento de soporte vital. Las máscaras de soldadura de esta clase son adecuadas para aplicaciones que requieren un alto nivel de seguridad y un servicio ininterrumpido es esencial.

PCB Design

Notas:

Designaciones de Clase: Las versiones anteriores de esta especificación IPC y otras especificaciones relacionadas hacen referencia a las clases de producto final «Clase 1», «Clase 2» y «Clase 3». Sin embargo, para fines prácticos, no hay una máscara de soldadura Clase 1. Los requisitos establecidos en esta especificación no se aplican a las máscaras de soldadura utilizadas en productos finales Clase 1. La Clase 2 es equivalente a la Clase T (Telecomunicaciones), mientras que la Clase 3 es equivalente a la Clase H (Alta Fiabilidad / Militar).

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