多くの人はPCBを構成する部品や銅配線に注目しますが、しばしば見過ごされがちな縁の下の力持ちがいます。それがPCBソルダーマスクです。このブログでは、PCBソルダーマスクの役割、ソルダーマスクの種類、PCBソルダーマスクの色の違い、そしてそれらが基板にどのように適用されるかについて解説します。
PCB ソルダーマスクとは何ですか?
プリント回路基板のはんだマスクは、プリント回路基板の表面に塗布される保護コーティングです。 PCB製造プロセスプリント基板で目にする色は、実はこのソルダーレジスト層です。この層の主な機能は、埃、湿気、酸化などの外部汚染物質からプリント基板を保護することと、 はんだブリッジ はんだ付け工程中、はんだマスクはバリアとして機能し、はんだが指定された領域にのみ付着することを保証するため、部品の配置と電気接続が適切に行われます。
はんだマスクの目的
- 湿気だけでなく、基板上の銅トレースの酸化や腐食を引き起こし、基板の電気的性能に影響を及ぼす可能性のある汚染からも PCB を保護します。
- 外部からの力からボードを保護するだけでなく、銅配線を絶縁することで短絡を防ぐのにも役立ちます。
- コンポーネントのはんだ付け中に誤ってはんだ接続が発生するのを防ぎ、短絡を防止します。
- パッド表面仕上げの摩耗を最小限に抑えます（例： ENIG と HASL）をはんだ付けする必要のない部分に取り付けます。
- これにより、PCB に美観が与えられ、デザインに応じてさまざまな色を利用できるようになります。
さまざまな種類のPCBはんだマスク
PCB 製造には、主に 4 種類のはんだマスクがあり、それぞれに異なる特性と利点があります。
液体エポキシはんだマスク
伝統的かつ費用対効果の高い選択肢である液状エポキシはんだマスクは、スクリーン印刷で塗布されます。液状マスクをPCB全体に塗布した後、加熱硬化させることで、表面への強力な接着力を実現します。このマスキングは、過酷な環境下でもPCBを化学薬品や熱から非常に優れた保護を提供します。
液体フォトイメージング（LPI）ソルダーマスク
LPIソルダーマスクは、紫外線（UV）に反応する液状エポキシ樹脂の形で提供されます。物理マスクをPCBに貼り付け、UV光を照射すると、 フォトマスクマスクは硬化し、露光されていない部分が洗い流されると、精密で均一な層が残ります。
ドライフィルムソルダーマスク (DFSM)
ドライフィルムソルダーマスクは、ラミネート加工によってPCB表面を覆うシートです。この方法は厚さの均一性に優れているため、 フレキシブル回路 その他、特殊な用途にも使用できます。DFSMは液体マスクよりも高価ですが、液体溶剤を必要としないため、より環境に配慮した素材です。
上面マスクと下面マスク
このタイプのはんだマスクは、特殊な材料を使用せずに、PCBの各面にマスクを塗布することを指します。各面に特定の要件がある複雑な多層PCBに適しています。
使用されるはんだマスク材料
ソルダーマスクの形成には、一般的にエポキシ、ポリイミド、またはアクリルが使用されます。最も一般的なエポキシベースのソルダーマスクは、強度、耐薬品性、耐熱性に優れ、接着性も優れているため、一般的な用途に適しています。高温環境ではポリイミドマスクが優れており、航空宇宙および軍事用途で広く使用されています。アクリルマスクは耐久性に劣りますが、安価です。選択する材料は、特定の回路要件と、想定される製造および動作条件によって異なります。
人気のはんだマスク5色
緑のソルダーマスク
緑色のソルダーマスクは、視認性に優れ、白いシルクスクリーン文字とのコントラストも優れているため、現在でも広く使用されています。マット仕上げと光沢仕上げの2種類があり、特に検査工程や、トレースの鮮明な視認性による品質管理に役立ちます。
青いはんだマスク
青色のソルダーマスクはシルクスクリーン印刷に最適ですが、トレース検査には特殊な照明が必要になる場合があります。特にLCDディスプレイと組み合わせると見栄えが良いため、よく選ばれますが、汚れが目立ちやすくなります。
黒いソルダーマスク
黒色のソルダーマスクは、適度な視認性を備え、美観に優れています。影で配線が隠れる可能性はありますが、部品やラベルは問題なく確認できます。一方で、熱管理の問題に直面する可能性があります。
白いはんだマスク
白いマスクは視覚的に印象的な基板を実現しますが、特に直射日光下ではトレースが見えにくくなり、検査が困難になる場合があります。しかし、黒いシルクスクリーン印刷とのコントラストは抜群です。
赤いソルダーマスク
優れた視認性とコントラストから、赤色のはんだマスクは非常に人気があります。緑色の基板よりもコントラストは低いですが、より新鮮でモダンな印象を与えます。赤色の基板はシルクスクリーン印刷にも適しています。
はんだマスクは PCB にどのように適用されますか?
ステップ 1: 表面処理
PCB は、汚れや汚染物質を除去するために徹底的に洗浄され、適切なはんだマスクの接着を確保するために乾燥されます。
ステップ2：はんだマスクコーティング
基板を垂直コーターにセットし、ソルダーレジストインクを塗布します。塗布厚は、主に用途と信頼性要件に応じて決定されます。
ステップ3：初期硬化
このプロセスでは、ソルダーマスクの部分的な硬化が行われ、コーティングが強固に保たれます。そのため、開発段階で不要なマスク領域を容易に除去できます。
ステップ4：イメージングと強化
マスク領域は、レーザーエッチングされたフォトフィルムによって定義されます。このフィルムは、塗布され、部分的に乾燥した基板と同じ角度に配置されます。フィルム上のマスク領域のインクを硬化させるために、紫外線が照射されます。この工程は、LDIイメージングではフォトフィルムを使用せず、UV光をはんだマスクに直接照射することで行われます。
ステップ5：現像と洗浄
PCB を現像液に浸して余分なはんだマスクを洗い流し、露出したままにしておく必要のある銅領域を露出させます。
ステップ6：最終硬化と洗浄
PCB は残留物を除去するために徹底的に洗浄され、はんだマスクは最終状態まで完全に硬化され、表面仕上げプロセスの準備が整います。
はんだマスクとペーストマスク：主な違いの説明
ソルダーマスクは、はんだ付けする領域を除くPCB全体に塗布されます。これは主にPCBの保護と、はんだブリッジの形成を防ぐために使用されます。一方、ペーストマスクはPCB組み立て工程で使用されます。これは、基板内のどこにはんだペーストを使用するかを決定するのに役立ちます。通常は、部品が配置される領域のみを覆います。
主な違いは次のとおりです。
- はんだマスクはPCBの製造時に使用され、ペーストマスクはSMDの製造時に使用されます。
- はんだマスクは PCB をはんだ付けミスから保護し、ペーストマスクはペーストの堆積に役立ちます。
- はんだ付けマスクには多くの色がありますが、ペーストマスクには灰色しかありません。
結論
PCBソルダーマスクは、プリント基板の設計と製造において重要な役割を果たします。また、短絡を防ぐシールドとしての役割も果たし、耐久性も向上させます。従来の緑色のソルダーマスクは依然として人気がありますが、現在では青、白、赤など、メーカー各社から様々な選択肢が提供されており、それぞれに独自の利点があります。しかし、どのような色のソルダーマスクを選ぶにしても、どのような種類のソルダーマスクを使用するにしても、高性能なPCBを製造するためには、ソルダーマスクの品質に細心の注意を払う必要があります。
