ソルダーマスク 101:PCB を酸化から保護して組み立てを最適化する

PCB の製造後、銅のトレースは湿気、ほこり、化学物質にさらされ、表面が急速に酸化して腐食する可能性があります。これらの問題を防ぐための業界標準は、はんだマスクとして知られる薄いポリマー コーティングです。この記事では、ソルダー マスクとは何か、さまざまな材料と塗布方法、ペースト マスクとの違い、色のオプション、デザインのベスト プラクティス、愛好家向けの DIY ガイドについて説明します。

ソルダーマスクとは何ですか?

ソルダーレジストまたはソルダーストップとも呼ばれるソルダーマスクは、銅のトレースとパッドの上に塗布される保護ポリマー層です。その主な役割は、酸化を防止し、基板上に汚染物質が沈着するのを防ぐことです。また、密集したパッド間のはんだブリッジのリスクを最小限に抑え、はんだの流れを改善します。

手作業で組み立てられた基板ではマスクが省略される場合がありますが、リフローまたはウェーブはんだ付けが自動的に行われる基板にはマスクを含める必要があります。 PCB スタックアップでは、マスクが銅層の上、シルクスクリーンの下に配置され、信頼性の高い製造と長期的なパフォーマンスが保証されます。

材料と塗布方法

一般的なはんだマスク メディアは 3 つあります。

• エポキシ液 – 最も経済的なオプション。基板上にスクリーン印刷され、熱硬化されます。微細な解像度が重要ではない、低コストの大量生産に適しています。
• 液体フォトイメージャブルはんだマスク (LPSM) – スクリーン印刷またはスプレー塗布できるインクとして提供されます。タックドライベーク後、基板はマスクが不要な部分の光を遮断する透明なフィルムを通して UV にさらされます。この方法は良好な解像度を実現し、複雑な機能を持つボードに最適です。
• ドライフィルムフォトイメージャブルソルダーマスク (DPSM) – 露光前に基板に真空ラミネートされるプレラミネートフィルム。平面上で均一な厚さを実現し、非常に均一なマスクが必要な場合によく使用されます。

液体フィルムとドライフィルムのどちらを選択するかは、基板の形状、必要な解像度、およびコストによって異なります。通常、LPSM は不規則な銅表面との接触が良好ですが、DPSM は完全に平らな基板上でより安定した厚さを実現します。

はんだマスクとペーストマスク

どちらのマスクも保護コーティングですが、製造の異なる段階で使用されます。はんだマスクは製造中に基板表面全体を覆いますが、ペーストマスクは組み立て中にはんだペーストを所定の位置に保つためにパッド領域にのみ適用されます。ペースト マスクは多くの場合灰色で、ステンシルまたは注射器を使用して適用されますが、はんだマスクにはさまざまな色があります。

色のオプションとその影響

緑はその高コントラストと優れた UV 硬化により伝統的に市場を独占してきましたが、現在では多くのメーカーが赤、青、黒、白、黄色、さらには透明のマスクを提供しています。各色にはトレードオフがあります。

• 緑 – 最高の解像度、簡単な検査、ほとんどの設計に一般的な選択肢
• 赤と青 – 美的魅力、シルクスクリーンとのコントラストが高く、家電製品に適している
• ブラック – 熱を吸収し、必要なリフロー エネルギーが少なく、高温のアプリケーションに役立ちます。
• 白 – 視認性が低いため、LED ボードによく使用されます。ただし、時間の経過とともに黄ばむ可能性があります。
• 透明 – 最も薄いマスクダムを提供しますが、熱サイクル下では色が変化する可能性があります。

色の選択は解像度にも影響します。黒、白、黄色のマスクでは UV の透過が低いため、マスク ダムがわずかに大きくなりますが、緑、赤、青、透明ではより細かいディテールが得られます。

信頼性の高いマスクを設計するためのヒント

種類と厚さ

ほとんどのアプリケーションでは、厚さ 0.5 ミルの LPSM で十分です。銅配線の幅に基づいて厚さを調整します。一般的な経験則は、機能の複雑さに応じて 0.3 ～ 1.2 ミルです。

マスクの救済とダム

パッドとビアの周囲に 2 ミルの逃げマージンを維持してください。高解像度カラーにより、より小さなダム (約 1.5 ミル) が可能になり、高密度基板に最適です。

規格への準拠

規制分野（医療、航空宇宙、電気通信）では、トレーサビリティと信頼性の要件を満たすために、マスクの組成と厚さに関する業界仕様に従ってください。

DIY ソルダー マスク アプリケーション

プロトタイプの場合、UV 硬化樹脂を適用するのがコスト効率の高いアプローチとなります。以下は簡潔なワークフローです。

材料

• UV 硬化型ソルダーマスク樹脂 (希望の色を選択してください)
• 透明フィルム（速乾性透明紙）
• イソプロピル アルコール、ニトリル手袋、X-Acto ナイフ、定規、カッティング マット
• UV 光源 (LED 懐中電灯またはランプ)

手順

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テンプレートの作成 – PCB レイアウトを透明フィルムに印刷するか、先端の細いマーカーで手動でパッドをトレースします。余白を残してテンプレートを切り取ります。

PCB の準備 – イソプロピル アルコールで洗浄し、Scotch‑Brite パッドで酸化を除去します。

樹脂の塗布 – 基板全体にレジンを均等に広げ、2 枚目のフィルムを置き、プレスして気泡を取り除きます。

テンプレートの配置 – レジン上でテンプレートを位置合わせし、接着力を高めるためにアルコールを 1 滴使用します。

紫外線への曝露 – 樹脂が硬化するまで、基板全体に UV 光源を当てます（メーカーの露光時間を確認してください）

フィルムの除去 – フィルムを剥がし、未硬化の樹脂をイソプロピル アルコールで洗い流します。

DIY マスクは単一のプロトタイプには機能しますが、専門メーカーはより高い精度、優れた解像度、バッチ間での一貫性を提供します。

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