Смещение защитной паяльной маски. Когда не стоит волноваться?

Вводные данные

Печатная плата: многослойная структура, III класс надежности, 4-й класс точности.
Причина исследования:  На платах выявлено смещение защитной паяльной маски на контактных площадках микросхем. Смещение составляет 50 - 100мкм в сторону.

Исследование

Цель: Проанализировать соответствие параметров печатной платы и в частности величину смещения защитной паяльной маски на соответствие допускам для III класса надежности в соответствии с  п. 2.9.  стандарта  IPC-А-600G.

Мы проанализировали платы, которые были предоставлены нам для изучения. На снимке представлен фрагмент одной из плат.

Как видно, смещение окон защитной паяльной маски по отношению к соответствующим площадкам планарных компонентов действительно имеет место. Однако следует учесть, что смещение слоя паяльной маски по отношению к другим слоям есть всегда. Это связано с технологическими ограничениями при нанесении жидкой маски, совмещении фотошаблонов, экспонировании и проявлении.

Чаще всего смещение окон защитной паяльной маски по отношению к площадкам планарных компонентов незначительно и визуально практически незаметно. Однако, на практике встречаются случаи, когда смещение видно невооруженным глазом. Величина смещения, точнее, точность совмещения слоев и изготовления элементов дизайна, как в сигнальных слоях, так и в слое паяльной маски, зависит в первую очередь от класса точности печатной платы. Чем выше класс точности – тем меньше смещение. В нашем случае печатные платы изготовлены по 4-му классу точности. При этом зазор от края площадки до края окна в маске заложен равным 100мкм.  Фактически на предоставленных платах минимальное расстояние от края площадки до края окна в маске составляет не менее 10мкм. Нет "наползания" паяльной маски на площадки компонентов, нет вскрытия изоляционного промежутка между двумя электрически не связанными площадками (кроме мест, которые были изначально заложены в проект), нет вскрытия из-под маски проводников, которые находятся близко от площадок и не связаны с ними.

Теория

Стандарт IPC-А-600G регламентирует допустимую величину смещения. Ниже приведена выдержка из пункта 2.9.3. стандарта. 

Комментарии к изображениям гласят следующее:

1) Идеальный случай – маска не имеет смещений.

2) Допускается, для всех классов точности:

• не полное совмещение, при котором окно защитной паяльной маски не вскрывает соседнюю площадку или проводник, гальванически несвязанные с целевой площадкой;
• нет нарушений совмещения на площадках или тестовых точках, расположенных на краях платы;
• для площадок, предназначенных для поверхностного монтажа и имеющих шаг 1,25мм и более, допустимо "наползание" защитной паяльной маски на площадку на величину не более 0,050мм и только с одной стороны;
• для площадок, предназначенных для поверхностного монтажа и имеющих шаг менее 1,25мм, допустимо "наползание" защитной паяльной маски на площадку на величину не более 0,025мм и только с одной стороны.

3) Недопустимым, для всех классов точности, является:

• защитная паяльная маска нарушает сочленение контактов с площадками или тестовыми точками, расположенными на краях платы;
• для площадок, предназначенных для поверхностного монтажа и имеющих шаг 1,25мм и более, "наползание" защитной паяльной маски на площадку превышает величину 0,05мм или происходит с двух сторон;
• для площадок, предназначенных для поверхностного монтажа и имеющих шаг менее 1,25мм, "наползание" защитной паяльной маски на площадку составляет величину более 0,025мм или происходит с двух сторон.

Заключение

В результате сравнения требований стандарта IPC-А-600G, в частности пункта 2.9.3., с реальной величиной смещения защитной паяльной маски, приходим к заключению: платы полностью отвечают требованиям указанного стандарта.