在電路板的文章及討論中經常聽到【Solder Mask，S/M】這個名詞，到底【Solder Mask】 是什么？在電路板中又是擔任了什么角色？

何謂「Solder Mask」？

【Solder Mask】的正確中文名稱應該叫做「阻焊」或「防焊」，因為99%以上的電路板都才用綠色的阻焊層，所以一般俗稱其為「綠漆」或「綠油（大陸用語）」，其他還有紅漆、黑漆、藍漆…等為了迎合不同場合的顏色外觀，比如說在NPI階段有些RD會特異選用「紅漆」來與量產板做區隔，某些會外露的板子選擇用黑色來與機殼顏色做配合。隨著時代的演進與雷射條碼的導入，為了可以用光學掃描判讀電路板上的雷射條碼，一般不建議使用綠色以外的防焊。其實【Solder Mask】還有個比較傳神的英文名稱叫做【Solder Resist】，但用的人比較少。

 

「Solder Mask」的目的與作用

【Solder Mask】位于電路板的最上層(Top layer)與最底層(Bottom layer)銅箔線路之上，用來保護銅箔免于被氧化與不小心被焊錫沾到而影響電路板的功能，所以【Solder Mask】一般都以樹脂當主要材料，使用印刷技術將【Solder Mask】覆蓋于電路板上、下表面不需要焊接的位置上，以起到防潮、絕緣、防焊、耐高溫及美觀的需求。少部份可能使用噴墨印刷。
 

「Solder Mask」中的「Mask」其實代表著「光罩」的含意

一般PCB板廠在制作【Solder Mask】時都是先將整片PCB板子全部印刷上防焊漆，接著放進烘烤做預烘烤作業，然后使用底片(Film)做接觸式曝光，將底片上的影像轉移到防焊漆的表面，其實就跟影印機的原理差不多。

請注意：底片上的影像為「負片」，也就是底片上有黑影的部份是不想被保留下來的，而透明的地方綠漆則會被保留下來，它就是個「光罩」的作用，所以英文里才會使用mask(遮罩)這個名詞。

接著用UV(紫外)光將沒有被光罩遮住的防焊漆烘干，這時候防焊漆才真正固化并絕對附著于電路板上，也才說前面的烘干只「預烘干」，最后再進入化學槽，將有光罩的區域清洗掉，一般防焊漆清洗后露出來的都是可以焊接的銅面。

請注意：印刷防焊漆制程后所顯現的只是銅面，在電路板的后續制程中還得再做表面處理(Finished)，如化金、化銀、化錫等，以防止銅面在焊錫前就氧化了。
 

「Solder Mask」印刷會影響SMT焊錫品質

防焊漆制程雖然看似簡單，而且對于電路板的最大作用也只是起到絕緣、防焊的功能，但防焊漆如果作業不良也可能造成嚴重的品質問題，除了PCB板廠本身防焊漆印刷可能出現的清潔不良、孔洞、漏印、露銅、印刷不均勻、塞孔不良等缺失外，有時候防焊漆的印刷偏移量與厚度也是左右SMT焊錫的品質因素之一，尤其是零件及焊點越來越小的手機板，深圳宏力捷之前就曾經有過文章介紹。

  ?　電路板的防焊層印刷偏移會造成BGA短路嗎？

  ?　原來PCB的綠漆及絲印層厚度會影響錫膏量造成BGA短路？

因為【Solder Mask】使用底片轉印來決定保留與不保留防焊漆的地方，所以【Solder Mask】防焊層與PCB之間的對位就變得非常重要，因為一旦對位偏移太多，防焊漆(油墨)就可能覆蓋并影響原本應該要暴露出來的銅箔焊墊大小。

至于防焊漆印刷的高度則會影響到錫膏量，因為防焊漆越厚，其與焊墊的高度差就越大，鋼板印刷出來的錫膏量就會越多，大焊墊沒有問題，但是小焊墊的錫膏量如果太多就很容易發生焊錫短路的問題。
 

「Solder Mask」印刷的制程能力

因為大多數的PCB板廠都使用刮刀及網版將防焊綠漆印刷于電路板上，但如果你仔細看電路板，會發現電路板的表面可不是你想像的那么平整，電路板的表面會有銅箔線路(trace)，也會有大面積的銅面，這些浮出電路板表面的銅箔實際上或多或少會影響綠漆印刷的厚度，而且因為刮刀的影響，在線路轉角（Trace corner, B）的位置有時候會特別薄。

一般來說PCB板廠會針對上圖四個位置的防焊綠漆厚度(soldermask thickness)做一些簡單的尺寸與公差管控，但這個公差范圍其實每間PCB板廠的內規都不太一樣，好像也沒有工業標淮。PCB板廠一般不會將防焊綠漆印得太薄，怕露銅，也怕導通孔填不滿，而且網版厚度、刮刀種類與壓力、刮刀次數（一般都是來回各一次）…等條件都會影響其厚度。

下面是深圳宏力捷調查幾家PCB板廠后大致的公差范圍，請注意這個尺寸范圍僅供參考，而且各家PCB板廠尺寸也都不同：

  ?　A：Line corner（線路轉角）：0.2~0.8mil

  ?　B：Line area（線路區域）：0.4~0.8mil

  ?　C：Copper surface area（銅面上防焊厚度）：0.6~1.4mil

  ?　D：Base material area（基材上防焊厚度）：0.8~1.8mil

另外，防焊綠漆印刷除了厚度需要注意之外，其實其印刷位置的精淮度更重要，限于現今的科技，一般PCB板廠對于防焊綠漆的印刷只使用低成本的影像復印技術，所以其對位老實說并不精淮，這對一些有高精密度需求的系統業者來說造成了一些小麻煩，但是一分錢一分貨，以目前的價格取向，能力就是這樣，除非加價使用更高端的影像技術。
 

下面列出大部分PCB板廠對于防焊綠漆印刷偏移的能力與防焊綠漆最小可以印刷的寬度：

  ?　E：Minimum soldermask dam/bridge（防焊綠漆最小下墨區）： 4 mil（有些廠商可以做到3mil）。防錫霸（Solder dam）為防焊綠漆印刷于兩個相鄰焊墊之間，最主要目的在防止焊錫短路，之所以稱為【壩(dam)】并不是防焊綠漆的高度足以隔絕焊錫溢流產生短路，而是防焊綠漆相對于熔融錫膏的表面張力比較小，既使錫膏原本的印刷會印在綠漆，但是焊錫的內聚力較大，錫膏熔融后一般不是距離很遠的焊錫都會自己縮回焊墊內，就像水總是往下流，熔融的錫膏則會往可以吃錫的地方流動。所以在相鄰焊墊間印刷防焊綠漆可以起到防止焊錫短路的問題。

  ?　F：The tolerance of soldermask exposure registration（防焊綠漆印刷精淮度）：+/-2mil（部份廠商宣稱可以做到+/-1mil）。 

如果是「Non-Solder Mask Defined」布線，這個尺寸經精度關系到防焊開窗與焊墊之間的單邊距離。

  ?　G：這個尺寸應該與E相同。

后記： 

深圳宏力捷并不是PCB板廠的相關人員，純粹是因為產品設計生產時經常與PCB板廠打交道，常常磨著PCB板廠問東問西，順便把這些資訊整理一下給自己日后參考用。如果你有任何PCB的制程問題，建議還是請教專家，會比深圳宏力捷厲害喔！而且深圳宏力捷也不敢說以上的信息全部正確，還是哪句話，服用前請三思！
 

延伸閱讀： 

快速移除PCB防焊(綠漆)的方法-雷射