Tipps zur richtigen Auswahl der Lötstoppmaske für Ihre Leiterplatte

October 19, 2019 Altium Designer

Two people in costume for an All Souls Procession.

Editorial credit: CREATISTA / Shutterstock.com

Jetzt, wo wieder Halloween ansteht, habe ich so viel Zeit damit verbracht, über Kostüme nachzudenken, dass ich schon fast ein schlechtes Gewissen habe. Dieses Jahr werde ich ziemlich viel Gesichtsfarbe benötigen, und ich habe mich umfangreich darüber informiert, wie man sie richtig aufträgt. Verschiedene Schichten, Farben und Arten von Farbe bedürfen unterschiedlicher Hilfsmittel und unterliegen unterschiedlichen Zeitvorgaben, wenn man das optimale Ergebnis erzielen will. Zuerst probierte ich es ohne Anleitung und stellte fest, das einige Bereiche meiner Gesichtsfarbe abblätterten, während andere Bereiche perfekt intakt blieben. Auch wenn ich wahrscheinlich keine Kurzschlüsse aufgrund von schrecklicher Gesichtsfarbe erleiden werde, habe ich festgestellt, dass die Situation bei Lötstoppmasken ähnlich ist - die sind jetzt übrigens auch in mehreren Farben erhältlich! Wie bei einer guten Gesichtsfarbe ist die Wahl der Art und Dicke der Lötstoppmaske für ein erfolgreiches Produkt wichtig, allerdings sind Fehler im Falle der Lötstoppmaske viel teurer.

Was ist eine Lötstoppmaske?

Eine Lötstoppmaske wird verwendet, um Metallelemente auf einer Leiterplatte vor Oxidation zu schützen und um zu verhindern, dass sich "Brücken" zwischen den Lotpads bilden, wenn ein kleines Stück Lot an einer Stelle haftet, an der es nicht haften sollte. Die Verwendung von Reflow oder eines Lötbads ist ein kritischer Schritt in der Leiterplattenfertigung, da man bei diesen Techniken nicht ausreichend verhindern kann, dass Lotstücke an ungewünschten Stellen anhaften. Eine Lötstoppmaske wird manchmal auch als "Lötstopplack" bezeichnet, was ich für den besseren Begriff halte, da ich früher immer dachte, dass eine Lötstoppmaske eine volle Schicht Lot ist, die auf die Leiterplatte aufgebracht wird.

Wie wird die Lötstoppmaske auf die Leiterplatte aufgebracht?

Die Lötstoppmaske besteht aus einer Polymerschicht, die auf die metallenen Leiterbahnen auf einer Leiterplatte aufgebracht wird. Es gibt verschiedene Arten von Maskenmaterial, und die beste Option für Ihre Leiterplatte hängt von den Kosten und der Art Ihrer Anwendung ab. Die einfachste Option einer Lötstoppmaske ist die Verwendung einer Siebdruckvorlage, mit deren Hilfe flüssiges Epoxidharz auf die Leiterplatte gedruckt wird. Das lässt sich mit dem Airbrushen von Flächen mit einer Schablone vergleichen.

Versiertere Lötstoppmasken verwenden Photoimaging entweder mit Trockenfilm- oder flüssiger Lötstoppmaske. Die flüssige photostrukturierbare Lötstoppmaske (liquid photoimageable solder mask; LPSM) kann wie Epoxid gesiebt oder auch über die Oberfläche gesprüht werden, was oft die kostengünstigere Applikationsmethode ist. Die Trockenfilm-Lötmaske (dry film solder mask; DFSM) muss vakuumlaminiert werden, um Defekte durch Luftblasen zu vermeiden. Beide Photoimaging-Ansätze werden entwickelt, um die Bereiche in der Maske zu entfernen, in denen Pads von einer Komponente verlötet werden sollen und die Aushärtung erfolgt mittels eines Backprozesses oder UV-Licht.

Solder resist thickness between LQFP pins

Lötstoppmasken werden als Epoxid- oder photostrukturierbares Polymer aufgebracht.

Welche Lötstoppmaske sollte ich verwenden?

Die Entscheidung für eine geeignete Lötstoppmaske hängt von den physikalischen Abmessungen der Leiterplatte, Löcher, Komponenten und Leiter, dem Oberflächenlayout und der endgültigen Anwendung für Ihr Produkt ab.

Wenn Ihre Leiterplatte in der Luft- und Raumfahrt, der Telekommunikation, der Medizin oder anderen Industrien mit der Anforderung hoher Zuverlässigkeit verwendet wird, müssen Sie als erstes die Industriestandards für die Lötstoppmaske und Ihre vorgesehene Anwendung im Allgemeinen prüfen. Es gibt spezifische Anforderungen, die Vorrang vor dem haben, was Sie sonst noch im Internet in Erfahrung bringen. 

Für die meisten modernen Leiterplattendesigns benötigen Sie einen fotostrukturierbaren Lötstopplack. Die Oberflächentopographie entscheidet, ob eine flüssige oder trockene Anwendung verwendet wird. Im Falle einer Trockenmaske wird eine gleichmäßige Dicke über die gesamte Oberfläche aufgebracht. Hierbei gilt, dass eine Trockenmaske am besten haftet, wenn die Oberfläche Ihrer Leiterplatte sehr flach ist. Wenn die Oberflächeneigenschaften komplex sind, ist eine Flüssig-(LPISM)-Option wahrscheinlich effektiver, um einen besseren Kontakt mit dem Kupfer Ihrer Leiterbahnen und dem Laminat herzustellen. Der Nachteil der Flüssigvariante ist, dass die Dicke nicht an allen Stellen der Leiterplatte genau gleich ist.

Auch kann sich die Oberflächen der Maskenlage unterscheiden. Sprechen Sie mit Ihrem Hersteller darüber, welche Optionen er anbieten kann und wie sich das auf die Produktion auswirken wird. Eine matte Oberfläche reduziert beispielsweise Lotkugeln, wenn Sie einen Reflow-Prozess verwenden.

PCB loading into a SMT reflow oven.

Leiterplatten, die im Reflowverfahren hergestellt werden, benötigen eine Lötstoppmaske. Die Oberfläche der Maske kann die Qualität des Reflow beeinflussen.

Wie dick sollte meine Lötstoppmaske sein?

Die Dicke der Lötstoppmaske hängt in erster Linie davon ab, wie dick die Kupferbahnen auf der Leiterplatte sind. Im Allgemeinen werden Sie ca. 15 µm Lötstopplack auf den Leiterbahnen haben. Wenn Sie eine flüssige Maske verwenden, wird die Dicke über anderen Strukturen notwendigerweise variieren. Über leeren Laminatflächen können Sie mit einer Dicke von 20-45 µm rechnen und über komplexen Strukturen, besonders an Leiterbahnkanten ist der Lötstopplack dünner, zum Teil nur 5 µm dick.

Wie bei jedem anderen Fertigungsparameter oder Prozess sollten Sie berücksichtigen, wie empfindlich Ihre letztendliche Anwendung sein wird, und Ihr Design entsprechend planen. Grundsätzlich ist es ist immer wichtig, die Fertigungsmöglichkeiten mit Ihrem Hersteller zu besprechen. Dieser ist vielleicht sogar in der Lage, aufgrund seiner Fähigkeiten bessere Optionen vorzuschlagen.

Wie kann ich die Lötstoppmaske in mein Design integrieren?

Wenn Sie Ihre Leiterplatte entwerfen, sollte die Lötstoppmaske eine eigene Lage in den Gerberdateien sein. Überprüfen Sie die Designregeln für Lötstopplagen. Normalerweise ist ein 75-µm-Rand um die zu bedeckende Struktur herum ratsam, für den Fall, dass die Lötstoppmaske nicht perfekt zentriert ist. Zudem benötigt man auch einen Mindestabstand zwischen den Pads, der oft 200 µm beträgt, um sicherzustellen, dass die Maske ausreicht, um die Bildung von Lotbrücken zu verhindern.

Wenn Sie kompliziertere PCB-Designs produzieren, ist es wichtig, eine PCB-Design-Software zu wählen, mit der Sie diese Designregeln bei Bedarf anpassen können. Altium Designer ist hierfür eine sehr flexible Option. Sie können die Lötstopplage sogar vollständig entfernen, wenn Sie mit besonders ungewöhnlichen Designanforderungen arbeiten. 

Würden Sie gerne mehr über die Funktionen von Altium erfahren? Kontaktieren Sie einen Altium-Experten hier.

Über den Autor

Altium Designer

PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

Dieser Website ist leer! Weitere Inhalte von Altium Designer
Vorheriger Artikel
Intelligente Programm-Architektur für Komponentenbibliotheke
Intelligente Programm-Architektur für Komponentenbibliotheke

Die Organisation erfolgt, bevor man etwas unternimmt, damit man, wenn man etwas unternimmt, nicht durchein...

Nächster Artikel
Hohe Stromstärken und höhere Temperaturen: PCB-Design-Tipps für das Wärmemanagement
Hohe Stromstärken und höhere Temperaturen: PCB-Design-Tipps für das Wärmemanagement

Hochstrom-Leiterplattenbauelemente können erhebliche Wärme erzeugen. Dies ist zwar unvermeidlich, aber es g...