LDI для сварных масок: устранение мелких мостов в современном производстве ПКБ

В быстро развивающемся мире производства печатных пластин, где ширина компонентов уменьшается до 0,4 мм, а ширина следов опускается ниже 0,1 мм, даже малейший недостаток в применении сварной маски может означать катастрофу.Сплавные мосты нежелательные соединения между соседними блоками являются главным виновникомТрадиционные методы обработки изображений с помощью сварных масок, основанные на фотомасках и ручном выравнивании, изо всех сил пытаются идти в ногу с современными конструкциями с высокой плотностью..Введите лазерное прямое изображение (LDI) для сварной маски: точная технология, которая уменьшает дефекты моста до 70% при одновременном обеспечении более строгих правил проектирования.

В данном руководстве рассматривается, как работает LDI для сварных масок, его преобразующее влияние на сокращение небольших мостов и почему он становится незаменимым для высоконадежных ПКБ в таких отраслях, как 5G, медицинские устройства,и аэрокосмическиеНезависимо от того, производите ли вы 100 прототипов или 100 000 единиц, понимание роли LDI в применении сварных масок поможет вам достичь более чистых и надежных пластин.

Ключевые выводы
1LDI использует лазерную точность для изображения маски сварки, достигая размеров функций, таких как 25μm ≈ половина размеров, возможных с традиционными методами фотомаски.
2Это уменьшает дефекты сварного моста на 50~70% на высокоплотных ПХБ (0,4 мм продольного расстояния BGA), сокращая затраты на переработку на (0,50~) 2,00 на доску.
3.LDI устраняет ошибки выравнивания фотомаски, улучшая точность регистрации до ± 5 мкм по сравнению с ± 25 мкм с традиционными методами.
4Технология поддерживает передовые конструкции, такие как HDI-PCB, гибкие схемы и 5G-мм-волновые платы, где небольшие мосты могут ослабить производительность.

Что такое LDI для сварной маски?
Лазерная прямая визуализация (LDI) - это процесс цифровой визуализации, который использует ультрафиолетовые лазеры (UV) для определения шаблона маски сварки на печатных панелях.В отличие от традиционных методов, которые опираются на физические фотомаски (стенцилы с узором маски), LDI записывает рисунок непосредственно на слой сварной маски с помощью компьютеризированных лазеров.

Как LDI с помощью паяльной маски отличается от традиционных методов

Процесс LDI для сварной маски
1Применение маски для сварки: ПКБ покрывается жидкой фотообразуемой маской для сварки (LPSM) с помощью роликового покрытия или занавесного покрытия, обеспечивающего равномерную толщину (10 30 мкм).
2Предварительная выпечка: покрытая доска нагревается (70 ≈ 90 °C в течение 20 ≈ 30 минут) для удаления растворителей, оставляя сухую пленку, не имеющую клейкости.
3.Лазерное изображение: ПКБ загружается в LDI-машину, где УФ-лазер (обычно 355 нм) сканирует поверхность.Закаливание остающихся участков (заграждения маски между подкладками) и оставление нераскрытых участков (открытия подкладки), которые должны быть удалены позже.
4Разработка: на доску распыляют разрабатывающий раствор (щелочный), который растворяет нераскрытую сварную маску, показывая медные подкладки, оставляя открытую маску нетронутой.
5.После отверждения: доска выпекается при температуре 150-160 °C в течение 60-90 минут, чтобы полностью отвердить сварную маску, повышая ее химическую и тепловую устойчивость.

Почему LDI с помощью паяльной маски уменьшает небольшие мосты
Сплавные мосты возникают, когда расплавленная сплавная вода течет между соседними блочками, создавая нежелательные соединения.Сплавная маска LDI предотвращает это через три ключевых преимущества:

1. более тесные маски плотины между подушками
Массовая плотина - это полоса сварной маски, которая отделяет соседние подушки, действуя как физический барьер для расплавленной сварки.по сравнению с 50 ‰ 75 мкм традиционными методамиЭто:
Создает меньшие, более последовательные пробелы между подушками.
Предотвращает распространение сварки по краям подложки во время повторного потока.
Пример: В BGA с диаметром 0,4 мм (подкладки шириной 0,2 мм, расстояние между ними 0,2 мм), LDI может создать 25μm маски дамбы, оставляя 175μm подкладки подвержены достаточно для надежной сварки без моста.ограничивается плотинами 50 мкм, уменьшит площадь открытой подложки до 150 мкм, рискуя ослаблением суставов.

2Высокая точность регистрации
Регистрация относится к тому, насколько хорошо сварная маска выровняется с базовыми медными подушками.
Оставьте медь под воздействием (увеличение краткосрочного риска).
Покрыть часть подкладки (ослабление сварных соединений).
LDI достигает ±5μm регистрации с использованием отверстий для инструментов PCB и фидуциалов для выравнивания, по сравнению с ±25μm с фотомасками (которые страдают от ошибок растяжения пленки и ручного выравнивания).
Влияние: Исследование, проведенное с использованием 10 000 ПХБ с высокой плотностью, показало, что LDI уменьшает количество мостов, связанных с регистрацией, на 62% по сравнению с традиционной визуализацией.

3- Открытия для чистящей подставки.
Традиционные фотомаски могут страдать от размытия краев (размытых краев маски) из-за дифракции света, что приводит к неравномерным отверстиям подложки.обеспечение:
Последовательное смачивание по всей площадке.
Никаких остатков маски на краях подкладки (что может вызвать увлажнение и мостообразование).
Данные микроскопа: отверстия LDI имеют шероховатость края < 5μm, по сравнению с 15 ‰ 20 ‰ с фотомасками, критически важными для 0201 пассивных и тонкозвуковых BGA.

Дополнительные преимущества LDI для сварной маски
Помимо сокращения мостов, LDI улучшает общее качество ПКБ и эффективность производства:
1Быстрее выполнение прототипов и малых партий
Традиционное изображение фотомаски требует изготовления физической маски ((100) 500 на дизайн) и выровнения ее с печатным платочным листом (1 ‰ 2 часа на работу).сокращение сроков создания прототипа на 1-2 дняДля небольших партий (10-100 досок) это сокращает общее время производства на 30%.

2Гибкость для итераций проектирования
При разработке продукта изменения дизайна являются обычным явлением. При LDI обновление шаблона сварной маски занимает несколько минут (через цифровые редактирования файлов) вместо нескольких дней (в ожидании новой фотомаски).Это бесценно для таких отраслей, как потребительская электроника., где время выхода на рынок имеет решающее значение.

3. Поддержка сложных конструкций
LDI отличается нетрадиционными формами ПКБ и передовыми структурами:
Гибкие печатные платы: лазерная визуализация лучше подходит для изогнутых поверхностей, чем жесткие фотомаски, уменьшая дефекты маски в складываемых петлях телефонов.
HDI-PCB: поддерживает микровиа (50 ‰ 100 мкм) и сложенные виа, обеспечивая покрытие маски вокруг крошечных элементов.
Нерегулярные формы: легко сжимать изображения с помощью сварной маски на круговых или индивидуальных печатных пластинках (например, корпусах датчиков), где для фотомасок требуется дорогостоящее специальное оборудование.

4Улучшенная долговечность сварной маски
Точное управление воздействием LDI® обеспечивает равномерное отверждение паяльной маски, повышая ее устойчивость к:
Химические вещества (течение, очистные растворители).
Тепловой цикл (от -40°C до 125°C).
Механическая абразия (во время сборки).
Испытания: сварные маски с LDI-изображением выживают более 1000 тепловых циклов без трещин, по сравнению с 700 циклами для фотомасок с изображением.

Влияние на реальный мир: тематические исследования
1. ПКБ базовой станции 5G
Ведущий производитель телекоммуникаций перешёл на LDI для сварочной маски для своих 5G-мм-волновых печатных плат (28 ГГц), которые имеют 0,4 мм BGA и 0,1 мм следов.
С 12 на доску снизились до 3 на доску.
Расходы на переработку снижены на 1,80 на единицу (100 000 единиц/год =) 180 000 сбережений.
Улучшенная целостность сигнала: более жесткие маски снижают EMI на 15% в высокочастотных путях.

2ПХБ для медицинских изделий
Производитель медицинского оборудования использует LDI для PCB в портативных ультразвуковых машинах, для которых требуются стерильные, надежные соединения.
Нулевые дефекты моста в 5000+ единиц (по сравнению с 8% при традиционной визуализации).
Соответствие стандарту ISO 13485: прослеживаемость LDI (цифровые журналы лазерных параметров) упрощенные нормативные аудиты.
Уменьшенные размеры: более плотные плотины для масок позволили на 10% меньше размеров ПХБ, что сделало устройства более портативными.

3. ПКБ для автомобилей ADAS
Автомобильный поставщик принял LDI для пластин ПК радиолокации в системах ADAS, которые работают в суровых условиях под капотом.
Мосты в 0,5 мм питч соединителей упали на 70%.
Улучшилась адгезия сварной маски, выдержав 2000 часов испытаний соляным спреем (ASTM B117).
Снижение гарантийных требований: 98% устройств прошли 5-летние полевые испытания, по сравнению с 92% с фотомасками.

Ограничения LDI для сварных масок и способы их смягчения
В то время как LDI предлагает значительные преимущества, она не без проблем:
1Более высокие затраты на оборудование
Машины LDI стоят (300 000 ‰) 1 млн, по сравнению с (50 000 ‰) 150 000 для традиционных систем экспозиции фотомаски.
Снижение затрат: для производителей малого объема партнерство с контрактными производителями, предлагающими услуги LDI, позволяет избежать первоначальных капитальных затрат.

2. Более медленный пропуск для больших партий
Для больших партий (10,000+ единиц) фотомаска (которая выставляет несколько плат в час) может быть быстрее.
Уменьшение: высокопроизводительные системы LDI с многоголовыми лазерами могут изображать 20-30 плат в час, сокращая разрыв для партий среднего размера.

3Чувствительность к нарушениям поверхности
ЛДИ-лазеры борются с очень неровными поверхностями ПКБ (например, толстыми медными элементами или встроенными компонентами), что приводит к непоследовательной экспозиции.
Уменьшение риска: предварительная проверка досок для деформации (> 50 мкм) и использование LDI-машин с автоматической фокусировкой (настройка на изменение поверхности) сводит к минимуму этот риск.

Наилучшая практика внедрения LDI для сварных масок
Чтобы получить максимальную пользу от LDI, следуйте следующим рекомендациям:
1. Оптимизировать правила проектирования сварных масок
Работайте с производителем, чтобы установить LDI-дружественные правила проектирования:
a.Минимальная преграда маски: 25μm (против 50μm для фотомасок).
b.Минимальное открытие подложки: 50μm (обеспечить полное покрытие сварки).
c. Держите маску на расстоянии 5-10 мкм от края, чтобы избежать проблем с покрытием.

2. Подтвердить толщину паяльной маски
Экспозиция LDI зависит от постоянной толщины сварной маски (10-30μm). Слишком толстая, и лазер может не полностью вылечить маску; слишком тонкая, и маска может быть подорвана во время разработки.
Действие: Укажите допустимую допустимость толщины ±3μm и запросите измерения после нанесения.

3Используйте высококачественные материалы для сварки масок
Не все сварные маски совместимы с LDI. Выбирайте LPSM, разработанные для воздействия ультрафиолетового лазера (например, DuPont PM-3300, Taiyo PSR-4000 серии), чтобы обеспечить четкое изображение и хорошую адгезию.

4. Осуществление пост-изображения инспекции
a. Использование автоматизированной оптической инспекции (AOI) для проверки:
b.Подрезание (чрезмерное удаление маски вокруг подушек).
c. Перерезать (маска остается на подкладках).
Разрывы плотины (пробелы в плотинах маски между подкладками).
Порог: стремиться к <0,1 дефекта на квадратный дюйм, чтобы обеспечить сборку без моста.

Часто задаваемые вопросы
Q: Может ли LDI использоваться как для сварки маски, так и для обработки изображений с сопротивлением (для следового офорта)?
О: Да, многие машины LDI имеют двойное назначение, обрабатывая как сварную маску, так и фоторезистентную визуализацию.

Вопрос: Подходит ли LDI для безсвинцовых процессов сварки?
Ответ: Абсолютно. Маски с LDI-изображением лучше выдерживают более высокие температуры безсвинцового оттока (250-260°C) по сравнению с традиционными масками, благодаря равномерному отверждению.

Вопрос: Как LDI обрабатывает цветные паяльные маски (например, красные, синие)?
О: Большинство цветовых сварных масок совместимы с LDI, хотя более темные цвета (черный) могут потребовать более длительного времени экспозиции.

Вопрос: Какой минимальный размер ПКБ может выполнить LDI?
A: LDI-машины могут изображать небольшие печатные платы (например, 10 мм × 10 мм для носимых устройств) и большие панели (например, 600 мм × 600 мм для большого объема производства), что делает их универсальными для всех размеров.

Вопрос: Увеличивает ли LDI стоимость на каждый стол?
О: Для прототипов и небольших партий LDI часто снижает затраты (без платы за фотомаски).но более низкие показатели дефектов LDI часто компенсируют разницу.

Заключение
LDI-маска для сварки стала переломным моментом в современном производстве печатных плат, где небольшие мосты и строгие правила проектирования требуют беспрецедентной точности.LDI уменьшает дефекты моста на 50−70%, сокращает затраты на переработку и позволяет создавать конструкции, которые раньше были непроизводимыми.

В то время как LDI требует более высоких первоначальных инвестиций, его преимущества - более быстрые результаты, лучшее качество и поддержка сложных проектов - делают его незаменимым для таких отраслей, как 5G, медицинские устройства,и автомобильнойПоскольку ПХБ продолжают сокращаться, а требования к производительности растут, LDI для сварных масок останется критической технологией, обеспечивающей, чтобы самые мелкие детали не угрожали самым большим инновациям.

Для инженеров и производителей принятие LDI - это не только сокращение мостов, но и раскрытие полного потенциала проектирования ПКБ с высокой плотностью.