Lötmaske
Englisch: solder mask
Eine dünne lackähnliche Polymerschicht, die normalerweise auf die Kupferleiterbahnen einer Leiterplatte aufgetragen wird, um diese vor Oxidation zu schützen und um die Bildung von Lötbrücken zwischen dicht beieinander liegenden Lötpads zu verhindern.
Lötmaske: Polymerschicht, die PCB-Leiterbahnen schützt und Kurzschlüsse verhindert
Eine Lötmaske ist eine dünne Polymerschicht, die selektiv auf Leiterplatten (PCBs) aufgetragen wird, um Kupferleiterbahnen, Durchkontaktierungen und den größten Teil der Plattenoberfläche zu bedecken und nur die Lötpads freizulegen. Sie erfüllt zwei kritische Funktionen: Sie verhindert die Oxidation des darunter liegenden Kupfers, das die elektrische Leitfähigkeit und Lötbarkeit im Laufe der Zeit verschlechtert, und sie wirkt als physische Barriere beim Löten, um zu verhindern, dass Lot dorthin fließt, wo es nicht sollte, ein Fehlerfall namens Lötbrückung.
Das Material ist typischerweise ein Epoxid- oder Acryl-Photoresist-Polymer, das als Flüssigkeit aufgetragen und dann durch eine Fotolithografie-Maske UV-gehärtet wird, die definiert, welche Bereiche freigelegt bleiben. Die Maske ist normalerweise grün, aber rote, blaue, weiße und schwarze Varianten werden zur Kennzeichnung oder aus ästhetischen Gründen verwendet. Die Dicke liegt zwischen 15 und 50 Mikrometer. Einige Hersteller verwenden flüssig fotoimaginierbare (LPI) Masken, andere verwenden Trockenfilm-Photoresiste oder nutzen ein Siebdruckverfahren mit kleineren Chargen.
Beim Wellenlöten oder Reflow-Löten schmelzen die freiliegenden Lötpads und bilden Verbindungen zu Komponentenanschlüssen oder Pads, während das darunter liegende maskierte Kupfer trocken und geschützt bleibt. Ohne Maske würde geschmolzenes Lot über unmaskierte Kupferleiterbahnen wandern und Kurzschlüsse zwischen Signalleitungen und Stromebenen erzeugen. Die Maske verringert auch das Risiko von dendritischem Kupferwachstum, einem Ausfallmechanismus in feuchten Umgebungen, bei dem sich metallische Whisker bilden und angrenzende Leiterbahnen überbrücken.
Häufige Ausfallmechanismen und Materialgrenzen
Maskierungsfehler, wie Pinholes oder unvollständige Kanten, hinterlassen Kupfer anfällig für Korrosion oder Lötbrückung. Thermische Spannungen beim Löten können dazu führen, dass die Maske blättert oder reißt, wenn die Haftung auf dem Substrat schlecht ist. Die Maske muss auch Reinigungsprozesse überstehen, ob wässrig oder lösemittelbasiert. Die IPC-A-600 definiert Akzeptanzkriterien für Maskierungsabdeckung, Oberflächenreinheit und Maßtoleranzen; die meisten Produktionsplatten werden bei 2x bis 10x Vergrößerung auf Maskenfehler überprüft.
Die Lötmaske sitzt zwischen dem Basislaminat und dem endgültigen Lötpaste- oder Wellenlötprozess. Bei mehrschichtigen Platten bedeckt sie alle Außenflächen; innere Ebenen bleiben unmaskiert, da sie niemals gelötet werden. Die Wahl des Maskentyps und der Aushärtungsmethode beeinflusst die Durchlaufzeit, die Kosten und die Präzision von feinpitchigen Designs, bei denen der Abstand zwischen Pads 0,15 mm oder enger sein kann und die Maskenkantendefinition kritisch für die Ausbeute wird.