ماسک لحیم PCB لایهی نازک عایق و پلیمری روی مس برد است که تمام سطح را میپوشاند، مگر محل پدها و سوراخهایی که باید لحیم شوند. وظیفهی آن محافظت از مس در برابر اکسید شدن و کثیفی، جلوگیری از پل لحیم بین هادیهای مجاور و ایجاد عایقی میان خطوط نزدیک به هم است. در این راهنما میآموزید کدام نوع ماسک برای برد شما مناسب است، فاصلهی دهانه (Clearance)، عرض دیواره (Dam) و تعریف پد (SMD/NSMD) را برای قابلیت واقعی کارخانه تنظیم کنید، دربارهی Tent Via درست تصمیم بگیرید و رنگ دلخواه را با آگاهی از اثر آن بر هزینه و فرآیند انتخاب کنید.
ماسک لحیم PCB چیست و چرا انتخاب آن مهم است؟
ماسک لحیم (Solder Mask یا Solder Resist) یک پوشش پلیمری است که پس از حکاکی مس روی برد اعمال و با لیتوگرافی الگوبرداری میشود: دهانهها درست روی پدهایی باز میشوند که قرار است لحیم بخورند و بقیهی مس زیر لایه باقی میماند. بدون این لایه، مس در معرض هوا اکسید میشود، امکان پل لحیم ناخواسته بین دو هادی بالا میرود و عایقی بین خطوط باریک وجود ندارد. برای بردهای متراکم و قطعات ریز، کیفیت ماسک لحیم مستقیماً روی بازدهی لحیمکاری و ایستگاه مونتاژ اثر میگذارد؛ پس این یک تصمیم طراحی است، نه فقط یک انتخاب رنگ ظاهری.
اگر با پایههای ساخت و ارزیابی Gerber آشنایی ندارید، پیش از خواندن ادامه، آشنایی با چکلیست بررسی فایل Gerber پیش از سفارش کمک میکند بدانید کدام لایهها برای شروع لازم است.
سه نوع اصلی ماسک لحیم بر اساس روش اعمال
ماسکها از نظر روش اعمال و حساسیت نوری به چند دسته تقسیم میشوند که هرکدام برای گروهی از بردها بهترند:
- ماسک اپوکسی مایع (Epoxy Liquid / Screen-Printed): با روش چیستان (Silkscreen) اعمال و با حرارت پخت میشود. ارزانترین گزینه است ولی دقت الگوی آن برای پدهای بسیار ریز کافی نیست.
- ماسک عکسپذیر مایع (LPI – Liquid Photoimageable): رایجترین نوع برای بردهای امروز است. بهصورت مایع اعمال، با اشعهی UV الگوبرداری و سپس توسعه داده میشود؛ دقت بالاتری نسبت به نوع اپوکسی دارد و مناسب اکثر طراحیهای SMT است.
- ماسک فیلم خشک (Dry Film): بهصورت فیلم با خلأ لمینت میشود و در همهی نقاط ضخامت یکسانتری دارد. همین یکنواختی، آن را برای لایههایی که ضخامت عایق در امپدانس کنترلشده مؤثر است ارزشمند میکند، هرچند هزینهاش بیشتر است.
اگر برد شما مونتاژ SMT دارد، با متن جداگانهی راهنمای استنسیل PCB برای مونتاژ SMT اشتباه نگیرید: استنسیل قالب چاپ خمیر لحیم است، در حالی که ماسک لحیم همان لایهی محافظ نهایی روی برد است.
قواعد طراحی ماسک لحیم: Clearance، Dam و تعریف پد
بخش بزرگی از کیفیت ماسک به سه پارامتر بستگی دارد که باید با تلورانس واقعی کارخانه هماهنگ شوند:
فاصلهی دهانه (Clearance) و دیواره (Dam)
Clearance مقدار ماسکی است که دور هر پد از لبهی مس کنار زده میشود تا پد کاملاً در معرض لحیم قرار گیرد. مقدار رایج صنعت حدود ۲ میل (۰٫۰۵ میلیمتر) در هر طرف است که تلورانس رجیستر (معمولاً ۲ تا ۳ میل) کارخانه را جذب میکند. اگر فاصله کمتر شود، ماسک روی لبهی پد کشیده و اتصال لحیم ضعیف میشود؛ اگر بیشتر شود، مس ناخواسته در معرض هوا قرار میگیرد.
Dam (دیواره): نوار ماسکی است که بین دو دهانهی مجاور باقی میماند و مانع پل لحیم بین دو پد در حین ریفلو میشود. حداقل عرض رایج حدود ۴ میل (۰٫۱ میلیمتر) است؛ اگر پچ بین دو پد بهقدری کم باشد که دیواره از حد کارخانه پایینتر بیاید، راهحل استاندارد این است که دو دهانه را در یک دهانهی بزرگتر ادغام (Gang) کنید بهجای اینکه دیوارهی غیرقابل ساخت را مجبور کنید.
این اعداد را پیشفرض صنعت در نظر بگیرید، نه قانون عمومی: همیشه باید مقادیر دقیق (حداقل دهانه، حداقل Dam، تلورانس رجیستر) را از کارخانهی هدف یا توانمندی تأییدشده بگیرید. در قواعد عملی DFM نیز به همین اصل اشاره شده است: قواعد DFM در PCB: Clearance، Track و Drill پیش از Routing.
تعریف پد SMD در برابر NSMD
- SMD (Solder Mask Defined): دهانهی ماسک کوچکتر از پد است و ماسک بخشی از لبهی پد را میپوشاند. برای قطعاتی که به تسکین تنش مکانیکی نیاز دارند مزیت دارد.
- NSMD (Non-Solder Mask Defined): دهانهی ماسک بزرگتر از پد است و پد کاملاً آزاد است. این حالت برای قابلیت اطمینان اتصال در BGA و پدهای fine-pitch ترجیح داده میشود.
برای پدهای BGA و QFN ریز معمولاً NSMD انتخاب درست است؛ استفادهی سراسری از SMD برای همهی بردها توصیه نمیشود مگر کارخانه یا قطعه دلیل روشنی داشته باشد.
Tent Via و پر شدن Via چیست؟
Tent Via یعنی پوشاندن کامل سوراخ و پد یک Via با ماسک لحیم. این کار سطح فلزی سوراخ را از هوا میگیرد و مانع پل لحیم در حین مونتاژ میشود. اما اجرای درست آن به فرآیند کارخانه وابسته است: در فرآیند پاششی (Spray) که ماسک نازکتر و یکنواختتر است، همیشه یک دهانهی کوچک روی پول Via باقی میماند و ممکن است جوهر داخل بشکهی سوراخ گیر کند. برخی کارخانهها برای Tent مطمئن، Via Filling (پر کردن سوراخ) را همراه با آن الزامی میدانند.
چند نکته:
- اگر به Tent Via نیاز دارید، از همان ابتدا در مشخصات سفارش اعلام کنید و بپرسید آیا پر شدن Via لازم است.
- برای سوراخهایی که ماسک باز بماند، اندازهی دهانه را روی تلورانس کارخانه تنظیم کنید تا لبهی پد کامل دیده شود.
- روی بردهای دوطرفه، تصمیم Tent برای هر لایه را جداگانه و با انطباق با لایهی ماسک Gerber تعیین کنید تا در بازبینی فایل، تناقض پیدا نکنید.
رنگ ماسک لحیم و اثر آن بر هزینه و فرآیند
رنگ ماسک تأثیر فنی واقعی دارد، نه فقط ظاهری. سبز رایجترین و پایهترین گزینه است و بهترین کنتراست را برای بازرسی نوری خودکار (AOI) دارد. برخی کارخانهها بابت رنگهای غیراستاندارد هزینهی اضافه میگیرند. اینها برآوردهای کلی برخی تأمینکنندگان است و نباید بهعنوان قیمت بردیفای یا عدد ثابت بازار در نظر گرفته شود؛ قبل از تصمیم، دقیقاً از کارخانهی هدف استعلام کنید:
| رنگ | اثر تقریبی بر هزینه (برآورد برخی کارخانهها) | نکتهی فنی |
|---|---|---|
| سبز (Green) | پایه، کمهزینهترین | بالاترین کنتراست برای AOI، مناسب پیشفرض |
| آبی / قرمز | حدود ۱۰ تا ۲۰٪ افزایش احتمالی | کنتراست کمتر از سبز |
| مشکی (Black) | حدود ۱۵ تا ۲۵٪ افزایش احتمالی و گاه یک روز زمان بیشتر | جذب حرارت بیشتر و کنتراست AOI بسیار کم |
| سفید (White) | افزایش احتمالی | بازتاب برای بردهای LED پرکاربرد است |
رنگهای تیره کنتراست ماسک روی مس را بهشدت کم میکنند و در برخی کارخانهها بازرسی خودکار به دستی تبدیل میشود؛ همچنین ممکن است حداقل عرض Dam بزرگتری لازم باشد. اگر دلیلی فنی ندارید، برای تولید و سرعت، سبز را در نظر بگیرید و برای انتخاب خاص، مشخصات دقیق کارخانه را بپرسید.
ضخامت ماسک و عایقبندی (IPC-SM-840)
ضخامت ماسک همهجا یکسان نیست: روی لبهی تراکها و سطح ناصاف، ضخامت کمتر از روی مس صاف است. مرجع IPC-SM-840 ضخامت ثابتی را الزام نمیکند بلکه عایقبندی کمی مشخص میکند: ماسک باید بهازای هر ۲۵ میکرون ضخامت، مقاومت دیالکتریک حداقل ۵۰۰ ولت DC را نگه دارد. ضخامت نهایی معمول بین ۱۲ تا ۷۵ میکرون است که ۲۰ تا ۳۰ میکرون برای بردهای استاندارد رایجتر است.
اگر برد شما طراحی امپدانس کنترلشده دارد، به خاطر داشته باشید که ضخامت ماسک روی توپوگرافی تراک در امپدانس اثر میگذارد؛ در این حالت ماسک فیلم خشک با ضخامت یکنواختتر میتواند انتخاب بهتری باشد. برای جزئیات بیشتر، راهنمای امپدانس کنترلشده PCB را ببینید. اثر رنگ ماسک و پوشش نهایی نیز گاهی در هم تنیده میشوند؛ دربارهی گزینههای پوشش سطح، راهنمای مقایسهی پوشش سطحی ENIG و HASL را مطالعه کنید.
چکلیست ماسک لحیم پیش از ارسال Gerber
۱. نوع ماسک (LPI پیشفرض) و رنگ موردنظر را مشخص کنید. ۲. مقدار Clearance را بر اساس تلورانس رجیستر کارخانه تنظیم کنید (شروع از ۲ میل در هر طرف و تأیید با کارخانه). ۳. حداقل عرض Dam را بررسی کنید و برای پچهای خیلی کم، دهانه را ادغام کنید. ۴. برای BGA و پدهای ریز از تعریف NSMD استفاده کنید. ۵. تصمیم Tent Via را با استعلام نیاز به Via Filling بگیرید. ۶. پدهای قطعات تحت تنش مکانیکی (کانکتور، کریستال، رله) را با Clearance بزرگتر بازبینی کنید. ۷. مطمئن شوید لایهی ماسک در فایل Gerber با دهانههایی که فکر میکنید همخوان است.
جمعبندی
انتخاب درست ماسک لحیم PCB ترکیبی از تصمیم فنی و مشخصات کارخانه است: نوع ماسک (LPI یا Dry Film) را بر اساس دقت و الزام امپدانس انتخاب کنید، Clearance و Dam را با تلورانس واقعی هماهنگ کنید، تعریف پد را برای BGA/فاینپچ NSMD بگذارید، دربارهی Tent Via با استعلام Via Filling تصمیم بگیرید و رنگ را بر اساس نیاز فنی (نه فقط ظاهر) و با آگاهی از اثر آن بر هزینه و فرآیند برگزینید. همهی این موارد باید پیش از ارسال نهایی Gerber در فایل و مشخصات سفارش ثبت شوند تا از دردسرهای ساخت و مونتاژ جلوگیری شود. برای نهاییکردن مشخصات و استعلام، از مسیر ثبت سفارش PCB و صفحهی قیمتگذاری PCB استفاده کنید.
منابع
- Eurocircuits — Soldermask (راهنمای فنی ماسک لحیم؛ دهانهی حداقل، Tent Via و رنگها) — https://www.eurocircuits.com/technical-guidelines/pcb-design-guidelines/soldermask/ — دسترسی ۲۰۲۶-۰۸-۲۸
- PCBSync — Solder Mask Design: Openings, Dams, and Tolerances (Clearance، Dam، SMD/NSMD و IPC-SM-840) — https://pcbsync.com/solder-mask-design-guide/ — دسترسی ۲۰۲۶-۰۸-۲۸
- Sierra Circuits (Protoexpress) — Solder Mask Layer (انواع ماسک، SMD/NSMD و دهانه) — https://www.protoexpress.com/kb/solder-mask-layer/ — دسترسی ۲۰۲۶-۰۸-۲۸
- Queen EMS — PCB Solder Mask Color: Why Green Saves You Time & Money (برآورد ارائهدهنده دربارهی رنگ، هزینه و Dam) — https://www.queenems.com/blog/pcb-solder-mask-color-cost-lead-time/ — دسترسی ۲۰۲۶-۰۸-۲۸