ソルダーマスクLDI：最新のPCB製造におけるより小さなブリッジの排除

PCBの製造が急速に進んでいる世界では 部品のピッチが0.4mmに縮小し 痕跡幅が0.1mmを下回ります 溶接マスクの適用における 最小の欠陥でさえ 災厄をもたらす可能性があります隣接するパッドの間の望ましくない接続は 主な罪犯です伝統的な溶接マスク画像処理方法は,写真マスクと手動の調整に依存しており,今日の高密度の設計に追いつくのに苦労しています..溶接マスクのレーザーダイレクトイメージング (LDI) を入力します. 厳格な設計規則を可能にしながら,橋の欠陥を最大70%削減する精密技術です.

このガイドでは,溶接マスク LDI がどのように機能し,小さなブリッジを削減するための変革的な影響,そしてなぜ5G,医療機器,航空宇宙溶接マスクの適用における LDI の役割を理解することで,より清潔で信頼性の高いボードを生産できます.

主要 な 教訓
1.ソルダーマスク LDIは,レーザー精度でソルダーマスクをイメージし,伝統的なフォトマスク方法で可能なサイズの半分に25μmのサイズを達成します.
2高密度PCB (0.4mmピッチ BGA) で溶接橋の欠陥を50~70%削減し,各板の再加工コストを0.50~2.00削減します.
3.LDIはフォトマスクのアライナメントエラーをなくし,従来の方法では25μm対 ±5μmの記録精度を向上させる.
4この技術は HDI PCB,フレックス回路,5G mmWaveボードなどの高度な設計をサポートします 小さなブリッジが性能を損なう場合です

溶接マスクのLDIとは?
溶接マスクレーザーダイレクトイメージング (LDI) は,PCB上の溶接マスクパターンを定義するために紫外線 (UV) レーザーを使用するデジタルイメージングプロセスです.物理的なフォトマスク (マスクのパターンのステンシル) に依存する伝統的な方法とは異なりLDIはコンピュータ制御レーザーを使って 溶接マスク層に直接パターンを書き込む.

溶接マスク LDI は 従来の方法とどう違いますか?

溶接マスク LDI プロセス
1.ソルダーマスクの適用:PCBは,ローラーコーティングまたはカーテンコーティングを通じて液体写真可ソルダーマスク (LPSM) でコーティングされ,均一厚さ (10μ30μm) を確保します.
2調理前: 塗装板は溶媒を除去するために熱される (70°C~90°C~20°C~30分),乾燥した,粘着のないフィルムが残ります.
3.レーザー画像:PCBはLDIマシンにロードされ,UVレーザー (通常355nm) が表面をスキャンします.レーザーは溶接マスクを選択的に露出します.残る領域を硬化 (パッド間のマスクダム) し,後に取り除くために露出していない領域 (パッド開口) を残す.
4開発: 開発溶液 (アルカリ性) で板を噴射し,露出していない溶接マスクを溶解し,露出したマスクを不傷のままにして銅パッドを露出します.
5硬化後: 溶接マスクを完全に固めるために,板は150~160°Cで60~90分焼いて,化学および熱耐性を高めます.

なぜ溶接マスクのLDIは小さな橋を減らすのか
溶接橋は,溶融した溶接が隣接するパッドの間に流れ,望ましくない接続を生むときに発生する.高密度のPCB (例えば,ピッチ0.4mmのBGA) では,パッド間の25μmのギャップでさえ橋を成す可能性があります.溶接マスク LDI は 3 つの主要な利点によってこれを防止します:

1マスクのパッドの間を締めくくる
マスクダムは,隣接するパッドを分離する溶接マスクのストライプであり,溶融溶接に物理的障壁として作用する. LDIの精度は,マスクダムは25μmまで狭く,伝統的な方法と比較して 50 〜 75μmこれは:
パッドの間には より小さく より一貫したギャップが生成されます
リフロー中にパッドの縁に溶接が広がらないようにします
例: 0.4mm のピッチ BGA (パッド 0.2mm の幅,0.2mm の間隔) で,LDI は 25μm のマスクダムを作成し,ブリッジなしで信頼性の高い溶接のために 175μm のパッドを露出させることができます.50μm ダムに限定される弱い関節を危険にさらすため,暴露されたパッド面積を150μmに減らします.

2. 優れた登録精度
登録は,溶接マスクが底部にある銅パッドとどの程度一致するかを指します.不一致は:
銅を露出させてください (短期間のリスクが増加します)
パッドの一部を覆う (溶接接の結合を弱める).
LDIは,PCBのツールの穴とフィデュシアルを使用して ±5μmの記録を達成し,光面膜 (フィルムストレッチと手動の調整エラーに苦しんでいる) で ±25μmと比較します.
影響: 高密度PCBを10,000個対象とした研究では,LDIは従来の画像処理と比較して登録関連のブリッジを 62%削減することが示されました.

3クリーンパッド オープニング
伝統的なフォトマスクは,光 difr クションによりエッジ・ブラー (ぼんやりしたマスクのエッジ) を患うことがあり,パッド開口が不均等になる. LDIの集中レーザービームは,パッド開口に鋭い,クリーンなエッジを作成し,確保する:
溶接器がパッドを濡らしている
パッドの縁に残ったマスクがない (これは露水や橋を覆う原因になる).
顕微鏡データ:LDIパッドの開口は辺の粗さ <5μmで,光面膜では1520μmで0201パシーブと細音BGAには極めて重要です.

溶接マスク LDI の 追加の 利点
LDIは,橋を削減するだけでなく,PCBの質と製造効率を向上させます.
1プロトタイプと小批量で迅速な回転
伝統的なフォトマスクイメージングでは,物理的なマスク ((100 円) 500 円/設計) を生産し,PCBに調整する必要があります.プロトタイプの生産時間を1~2日短縮小批量 (10~100枚の板) の場合,生産時間が30%短縮されます.

2設計の繰り返しの柔軟性
製品開発では,デザイン変更が一般的です. LDIでは,溶接マスクパターンを更新するには,数日 (新しいフォトマスクを待つ) ではなく数分 (デジタルファイル編集を通じて) かかります.消費電子機器のような産業にとって 価値があります市場投入のタイミングが決定的だ

3. 複雑なデザインのサポート
LDIは非伝統的なPCB形状と高度な構造で優れています
柔軟なPCB:レーザー画像は,硬いフォトマスクよりも曲がった表面に適合し,折りたたむ電話のヒンジのマスクの欠陥を軽減します.
HDI PCB: マイクロバイアス (50×100μm) と積み重ねられたバイアスをサポートし,小さな機能の周りのマスクカバーを保証します.
不規則な形状: 円形またはカスタム形PCB (例えばセンサーハウジング) に簡単に画像溶接マスクを付け,この場合は高額なカスタムツールが必要です.

4溶接マスクの耐久性が向上
LDIの精密な露出制御により,溶接マスクの均質な固化が保証され,
化学物質 (流体,清掃溶媒)
熱循環 (-40°Cから125°C)
機械的磨損 (組み立て中に)
試験: LDI画像付き溶接マスクは,写真画像付きマスクの700サイクルと比較して, 1,000回以上の熱サイクルを断裂せずに耐える.

現実 世界 の 影響:事例 研究
1. 5GベースステーションPCB
通信業界をリードするメーカーが,5G mmWave PCB (28GHz) の溶接マスク LDIに切り替わりました.このPCBは0.4mmピッチのBGAと0.1mmの痕跡を持っています. 結果:
ソーダーブリッジは 板1本あたり12本から3本に減りました
改造コストは1台あたり1.80減 (100,000台/年 =) 180,000節約)
信号の整合性が向上しました 密度の高いマスクダムは高周波路線で EMI を 15% 削減しました

2医療機器のPCB
医療 機器 の 製造 者 は,無菌 で 信頼 できる 接続 を 要求 する 携帯 超音波 機器 の 中 で の PCB の ため に LDI を 用いる.
ブリッジの欠陥は5,000個以上 (従来の画像処理では8%だった) でゼロです.
ISO 13485: LDIの追跡性 (レーザーパラメータのデジタルログ) 規制監査を簡素化
サイズが小さく: 密度の高いマスクダムは PCB を10%小さくし,デバイスをより携帯可能にした.

3自動車用ADASPCB
自動車サプライヤーは,ハードなハブ下環境で動作するADASシステムにおけるレーダーPCBのためのLDIを採用しました. 結果:
0.5mmのピッチコネクタのブリッジは 70%減少しました
溶接マスクの粘着性が向上し,塩噴霧試験 (ASTM B117) の2,000時間耐える.
保証額が減った ユニットの98%が5年間のフィールドテストに合格しました フォトマスク画像の92%から

溶接マスクのLDIの限界とそれを軽減する方法
LDI は大きな利点をもたらすが,課題も伴う.
1設備コストの上昇
LDI機器のコストは (300万円) 1百万円で,従来の写真マスク照射システムでは (5万円) 15万円.これは小規模メーカーにとって障壁となる可能性があります.
減量:少量生産者の場合,LDIサービスを提供する契約メーカー (CM) と提携することで,初期資本コストを回避できます.

2. 大批量でスロー・スループット
LDIマシンは,各ボードに2〜5分のサイクル時間で,一度に1枚のボードをイメージする.大批量 (10,000個以上) の場合,フォトマスクイメージング (1時間あたり複数のボードを暴露する) がより速くなります.
緩和:マルチヘッドレーザーを持つ高級LDIシステムは1時間あたり20~30枚のボードを画像化することができ,中程度のバッチのギャップを縮小します.

3表面の不規則性に対する敏感性
LDIレーザーは,非常に不均等なPCB表面 (例えば,厚い銅の特徴または組み込み部品) と闘い,不一致な曝露につながる.
緩和: 曲面 (>50μm) のプレインスペクションボードと,自動フォーカス (表面変動の調整) を有するLDIマシンを使用することで,このリスクは最小限に抑えられます.

溶接マスクのLDIの実施に関するベストプラクティス
LDI の 最大 の 益 を 得る ため に は,以下 の ガイドライン に 従い ます.
1. 溶接マスク設計規則を最適化
LDI に適した設計規則を製造者と協働して設定します
a.マスクの最小ダムは: 25μm (写真マスクの場合は50μm).
b.パッドの最小開口: 50μm (溶接器の完全な覆いを確保する).
c. 遮断問題が発生しないように,マスクを痕跡の縁から5~10μm離れた場所に置く.

2. 溶接マスクの厚さを検証する
LDI曝露は一貫した溶接マスク厚さ (10 〜 30μm) に依存する.太りすぎると,レーザーはマスクを完全に固めることができない.太りすぎると,開発中にマスクが削られることがあります.
動作: ±3μm の厚さ許容量を指定し,適用後の測定を要求する.

3. 高品質の溶接マスク材料を使用
すべての溶接マスクはLDIに対応しているわけではありません.鋭い画像と良い粘着性を確保するために,UVレーザー曝露 (例えば,DuPont PM-3300,Taiyo PSR-4000シリーズ) に対して策定されたLPSMを選択してください.

4画像検査後検査を実施する
a.Automated Optical Inspection (AOI) を用いて,次のことを確認する.
(マスクをパッドの周りに過剰に外す)
c.オーバーカット (マスクはパッドに残っている).
ダム断裂 (マスクダムのパッド間の隙間)
制限値: 橋のない組み立てを保証するために,1平方インチあたり<0.1の欠陥を目標とする.

よくある質問
Q: LDI は溶接マスクと抵抗画像 (痕跡エッチング) の両方に使用できますか?
A:はい,多くのLDIマシンは二重目的で,溶接マスクと光抵抗画像の両方を処理します.これは生産を簡素化し,層間の一貫した登録を保証します.

Q: LDI は鉛のない溶接プロセスに適していますか?
A: はい. LDI 画像付きの溶接マスクは,均質な固化により,従来のマスクよりも鉛のない再流の高温 (250~260°C) に耐える.

Q: LDI は色付きの溶接マスク (赤,青など) をどのように処理するのですか?
A: ほとんどのカラー溶接マスクはLDIと互換性がありますが,暗い色 (黒) はより長い曝露時間が必要かもしれません.低固化を避けるために,色オプションをメーカーと議論してください.

Q:LDIが処理できる最小PCBサイズは?
A: LDI マシンは小さなPCB (例えばウェアラブルでは10mm×10mm) と大きなパネル (例えば大量生産では600mm×600mm) をイメージすることができ,あらゆるサイズに適しています.

Q:LDIは1板あたりコストを上げますか?
A: プロトタイプや小批量では,LDIはコストを削減することが多い (フォトマスク料金がかからない).大批量 (>10,000台) では,フォトマスク画像は安くなります.しかし,LDIの低欠陥率は,多くの場合,この差を補正します..

結論
溶接マスク LDIは,現代のPCB生産におけるゲームチェンジャーとして登場しました. 小さな橋と厳格な設計規則は,前例のない精度を要求しています.LDIは橋の欠陥を50~70%減らすかつては製造不可能だったデザインを可能にします.

LDI は,より高い初期投資を必要としますが,その利点―より速いターンアウト,より良い品質,複雑な設計へのサポート―は,5G,医療機器,自動車PCBが縮小し,性能要求が増加するにつれて,溶接マスクLDIは重要な技術であり続け,最小の詳細が最大の革新を損なわないことを保証します.

エンジニアやメーカーにとって LDIの採用は 橋を縮めるだけでなく 高密度のPCB設計の潜在能力を発揮することです