2025-08-15
Solder mask คือฮีโร่ผู้ปิดทองหลังพระของการผลิต PCB ปกป้องร่องรอยทองแดงจากการกัดกร่อน ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรในระหว่างการประกอบ และรับประกันประสิทธิภาพในระยะยาวที่เชื่อถือได้ แต่การใช้งาน solder mask ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่ากันทั้งหมด สองวิธีหลักครอบงำอุตสาหกรรม: spray solder mask และ screen solder mask—แต่ละวิธีมีจุดแข็ง ข้อจำกัด และกรณีการใช้งานในอุดมคติ
ไม่ว่าคุณจะออกแบบบอร์ด HDI ความหนาแน่นสูงสำหรับสมาร์ทโฟนหรือ PCB แบบชั้นเดียวง่ายๆ สำหรับการควบคุมอุตสาหกรรม การเลือกวิธีการใช้งาน solder mask ที่เหมาะสมจะส่งผลกระทบต่อต้นทุน ความแม่นยำ และความทนทาน คู่มือนี้จะแบ่งความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง spray และ screen solder mask ช่วยให้คุณเลือกตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ
Solder Mask คืออะไร และทำไมมันถึงสำคัญ?
Solder mask คือสารเคลือบโพลิเมอร์ที่ใช้กับ PCB หลังจากการกัด ซึ่งทำหน้าที่สำคัญสามประการ:
1. ฉนวนไฟฟ้า: ครอบคลุมร่องรอยทองแดงที่เปิดออกเพื่อป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจระหว่างตัวนำที่อยู่ติดกัน
2. การป้องกันการกัดกร่อน: ป้องกันทองแดงจากความชื้น ฝุ่น และสารเคมี ยืดอายุการใช้งาน PCB
3. การควบคุมการบัดกรี: กำหนดพื้นที่ที่จะยึดติดกับบัดกรี (แผ่น, vias) และที่ที่ไม่ติด (ร่องรอย, ช่องว่าง) ทำให้การประกอบคล่องตัวขึ้น
หากไม่มี solder mask PCB จะต้องประสบกับไฟฟ้าลัดวงจรบ่อยครั้ง การเกิดออกซิเดชันของทองแดงอย่างรวดเร็ว และการบัดกรีที่ไม่สม่ำเสมอ—ปัญหาที่ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่น่าเชื่อถือ
Spray Solder Mask: ความแม่นยำสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อน
Spray solder mask ใช้ระบบสเปรย์อัตโนมัติหรือแบบแมนนวลเพื่อใช้สารเคลือบโพลิเมอร์เหลวอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิว PCB กระบวนการนี้คล้ายกับการทาสี โดยที่มาสก์จะยึดติดกับทุกพื้นที่ ยกเว้นแผ่นและ vias ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (ป้องกันด้วยตัวต้านทานชั่วคราวหรือเทป)
Spray Solder Mask ทำงานอย่างไร
1. การเตรียมการ: ทำความสะอาด PCB เพื่อขจัดน้ำมัน ฝุ่น และสารตกค้างที่อาจรบกวนการยึดเกาะ
2. การใช้งานมาสก์: ปืนฉีดแรงดันหรือหัวฉีดอัตโนมัติใช้ solder mask เหลว (โดยทั่วไปเป็นอีพ็อกซีหรือยูรีเทน) ในหมอกละเอียด
3. การบ่ม: มาสก์จะถูกบ่มด้วยแสง UV หรือความร้อน (120–150°C) เพื่อให้แข็งตัว สร้างชั้นที่ทนทานและสม่ำเสมอ
4. การเปิดรับแสงและการพัฒนา: สำหรับมาสก์สเปรย์ที่สามารถถ่ายภาพได้ แสง UV จะเปิดเผยมาสก์ผ่านโฟโตมาสก์ และพื้นที่ที่ไม่ถูกเปิดเผย (แผ่น, vias) จะถูกล้างออก ทำให้เหลือช่องเปิดที่แม่นยำ
ข้อดีหลักของ Spray Solder Mask
1. การครอบคลุมที่สม่ำเสมอ: การพ่นช่วยให้มั่นใจได้ถึงความหนาที่สม่ำเสมอ (10–30μm) แม้บนพื้นผิวที่ไม่เรียบ รูปทรงที่ซับซ้อน หรือ PCB ที่มีความสูงแตกต่างกัน (เช่น ส่วนประกอบที่ติดตั้งอยู่แล้ว)
2. ความแม่นยำสำหรับคุณสมบัติที่ดี: เหมาะสำหรับ PCB HDI ที่มีระยะห่างระหว่างร่องรอยแคบ (≤50μm) หรือ vias ขนาดเล็ก (≤0.2 มม.) ซึ่งการพิมพ์สกรีนอาจเลอะหรือปิดช่องว่าง
3. การปรับตัว: ทำงานบน PCB ที่มีรูปร่างผิดปกติ (เช่น แผงยานยนต์โค้ง) หรือบอร์ดที่มีช่องเจาะ ซึ่งสเตนซิลไม่สามารถเข้าถึงได้
4. ลดของเสีย: ระบบสเปรย์ไฟฟ้าสถิตสมัยใหม่ช่วยลดการพ่นเกิน ทำให้การใช้จ่ายวัสดุลดลงเมื่อเทียบกับวิธีการสเปรย์แบบเก่า
กรณีการใช้งานที่ดีที่สุดสำหรับ Spray Solder Mask
1. PCB Interconnect ความหนาแน่นสูง (HDI): สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ และอุปกรณ์ IoT ที่มีส่วนประกอบขนาดเล็กและการจัดวางร่องรอยที่หนาแน่น
2. บอร์ดหลายชั้นที่ซับซ้อน: อุปกรณ์โทรคมนาคมหรือสวิตช์ศูนย์ข้อมูลที่มี 8+ เลเยอร์ ซึ่งฉนวนที่สม่ำเสมอมีความสำคัญ
3. PCB ที่มีรูปร่างผิดปกติ: เซ็นเซอร์ยานยนต์ ส่วนประกอบการบินและอวกาศ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีการออกแบบที่ไม่เป็นสี่เหลี่ยม
Screen Solder Mask: คุ้มค่าสำหรับการออกแบบที่เรียบง่าย
Screen solder mask (หรือที่เรียกว่า “การพิมพ์สกรีน”) ใช้สเตนซิล (หน้าจอ) เพื่อใช้ solder mask เฉพาะบางพื้นที่เท่านั้น สเตนซิลมีช่องเปิดที่ตรงกับรูปแบบร่องรอยของ PCB ทำให้มั่นใจได้ว่ามาสก์จะครอบคลุมร่องรอยในขณะที่ปล่อยให้แผ่นและ vias เปิดออก
Screen Solder Mask ทำงานอย่างไร
1. การสร้างสเตนซิล: สเตนซิลโลหะหรือตาข่ายถูกตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้ตรงกับการออกแบบของ PCB โดยมีช่องเปิดสำหรับแผ่นและ vias
2. การจัดตำแหน่ง: สเตนซิลถูกจัดตำแหน่งอย่างแม่นยำด้วย PCB โดยใช้เครื่องหมาย fiducial เพื่อให้แน่ใจว่าช่องเปิดตรงกับแผ่น
3. การใช้งานมาสก์: ที่ปาดน้ำจะดัน solder mask เหลวผ่านช่องเปิดของสเตนซิล โดยวางมาสก์บนร่องรอย
4. การบ่ม: มาสก์จะถูกบ่มด้วยความร้อนหรือแสง UV โดยยึดติดกับพื้นผิว PCB
ข้อดีหลักของ Screen Solder Mask
1. ประสิทธิภาพด้านต้นทุน: สเตนซิลสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้การพิมพ์สกรีนเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก (10,000+ หน่วย) ซึ่งต้นทุนต่อหน่วยลดลงอย่างมาก
2. ความเร็ว: เครื่องพิมพ์สกรีนอัตโนมัติสามารถประมวลผล PCB ได้ 50–100 ชิ้นต่อชั่วโมง เร็วกว่าวิธีการสเปรย์สำหรับการออกแบบที่เรียบง่าย
3. การควบคุมความหนา: ปรับความหนาของมาสก์ได้อย่างง่ายดาย (20–50μm) โดยการเปลี่ยนแรงดันที่ปาดน้ำ ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการฉนวนเพิ่มเติม
4. ความเรียบง่าย: จำเป็นต้องใช้ความเชี่ยวชาญทางเทคนิคน้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบสเปรย์ ลดเวลาในการฝึกอบรมสำหรับผู้ปฏิบัติงาน
กรณีการใช้งานที่ดีที่สุดสำหรับ Screen Solder Mask
1. PCB ความหนาแน่นต่ำ: การควบคุมอุตสาหกรรม แหล่งจ่ายไฟ หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่มีระยะห่างระหว่างร่องรอยขนาดใหญ่ (≥100μm)
2. การผลิตจำนวนมาก: เครื่องใช้ ของเล่น หรือเซ็นเซอร์พื้นฐานที่ต้นทุนและความเร็วมีความสำคัญมากกว่าความแม่นยำแบบละเอียด
3. บอร์ดชั้นเดียวหรือสองชั้น: การออกแบบที่เรียบง่ายที่มีเลเยอร์น้อย ซึ่งรูปทรงที่ซับซ้อนไม่ใช่ปัญหา
Spray vs. Screen Solder Mask: การเปรียบเทียบแบบ Head-to-Head
| ปัจจัย | Spray Solder Mask | Screen Solder Mask |
|---|---|---|
| ความแม่นยำ | ยอดเยี่ยมสำหรับคุณสมบัติที่ดี (≤50μm spacing) | ดีสำหรับคุณสมบัติขนาดใหญ่ (≥100μm spacing) |
| ต้นทุน (ต่อหน่วย) | สูงกว่า ($0.10–$0.30/หน่วย) | ต่ำกว่า ($0.03–$0.10/หน่วย) |
| ความเร็ว | ช้ากว่า (20–40 PCBs/ชั่วโมง) | เร็วกว่า (50–100 PCBs/ชั่วโมง) |
| ความสม่ำเสมอของความหนา | สม่ำเสมอมาก (±2μm) | สม่ำเสมอน้อยกว่า (±5μm) |
| ของเสียจากวัสดุ | ปานกลาง (5–10% overspray) | ต่ำ (สเตนซิลจำกัดส่วนเกิน) |
| ดีที่สุดสำหรับความซับซ้อน | สูง (HDI, รูปร่างผิดปกติ) | ต่ำ (บอร์ดเรียบง่าย รูปทรงสี่เหลี่ยม) |
| เวลาในการตั้งค่า | นานกว่า (การปรับเทียบหัวฉีดสเปรย์) | สั้นกว่า (การจัดตำแหน่งสเตนซิล) |
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: Spray vs. Screen
1. Spray Solder Mask: ระบบเก่าสร้างของเสียมากขึ้นเนื่องจากการพ่นเกิน และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ในมาสก์เหลวบางชนิดต้องมีการระบายอากาศที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม มาสก์สเปรย์ชนิดน้ำสมัยใหม่และระบบไฟฟ้าสถิตช่วยลด VOCs ลง 50–70%
2. Screen Solder Mask: สร้างของเสียลดลงเนื่องจากสเตนซิลวางมาสก์อย่างแม่นยำ และมาสก์สกรีนชนิดน้ำมีจำหน่ายอย่างแพร่หลาย สิ่งนี้ทำให้การพิมพ์สกรีนเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
วิธีการเลือกวิธีการ Solder Mask ที่เหมาะสม
การเลือกระหว่าง spray และ screen solder mask ขึ้นอยู่กับปัจจัยสำคัญสี่ประการ:
1. ความซับซ้อนในการออกแบบ PCB
เลือก spray หาก PCB ของคุณมี:
ระยะห่างระหว่างร่องรอย ≤50μm
Vias ≤0.2mm
รูปร่างผิดปกติหรือช่องเจาะ
ส่วนประกอบที่ติดตั้งอยู่แล้ว (การทำงานใหม่หรือการมาสก์หลังการประกอบ)
เลือก screen หาก PCB ของคุณมี:
ระยะห่างระหว่างร่องรอย ≥100μm
รูปร่างสี่เหลี่ยมง่ายๆ
ไม่มีส่วนประกอบที่ติดตั้งในระหว่างการมาสก์
2. ปริมาณการผลิต
ปริมาณน้อย (≤1,000 หน่วย): Spray มักจะดีกว่า เนื่องจากต้นทุนการตั้งค่าสำหรับสเตนซิลมีมากกว่าการประหยัด
ปริมาณมาก (≥10,000 หน่วย): สเตนซิลที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ของการพิมพ์สกรีนช่วยลดต้นทุนต่อหน่วยได้อย่างมาก
3. ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
แอปพลิเคชันที่มีความน่าเชื่อถือสูง (การบินและอวกาศ การแพทย์): ความหนาและความแม่นยำที่สม่ำเสมอของมาสก์สเปรย์ช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวจากการฉนวนที่ไม่สม่ำเสมอ
แอปพลิเคชันที่คำนึงถึงต้นทุน (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค): มาสก์สกรีนสร้างสมดุลระหว่างคุณภาพและความสามารถในการจ่าย
4. ความเข้ากันได้ของวัสดุ
PCB อุณหภูมิสูง (ใต้ฝากระโปรงรถยนต์): เลือกมาสก์สเปรย์ทนความร้อน (เช่น ซิลิโคน) ที่ทนต่ออุณหภูมิ 150°C+
PCB มาตรฐาน (เครื่องใช้): มาสก์สกรีนที่มีวัสดุอีพ็อกซีทำงานได้ดีและมีราคาถูกกว่า
เคล็ดลับจากผู้เชี่ยวชาญเพื่อความสำเร็จของ Solder Mask
ทดสอบการยึดเกาะ: ทั้งสองวิธีต้องใช้ PCB ที่สะอาด—ใช้ X-ray fluorescence (XRF) เพื่อตรวจสอบหาสารตกค้างก่อนการมาสก์
ควบคุมความหนา: บางเกินไป (≤5μm) เสี่ยงต่อรูเข็ม หนาเกินไป (≥50μm) อาจรบกวนการบัดกรี ตั้งเป้าไว้ที่ 10–30μm
จับคู่มาสก์กับบัดกรี: บัดกรีปราศจากสารตะกั่ว (จุดหลอมเหลวสูงกว่า) ต้องการมาสก์ทนความร้อน (Tg ≥150°C) เพื่อหลีกเลี่ยงการหลุดลอก
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: สามารถใช้ spray solder mask สำหรับการผลิตจำนวนมากได้หรือไม่?
ตอบ: ได้ แต่มีประสิทธิภาพด้านต้นทุนน้อยกว่าการพิมพ์สกรีนสำหรับ 10,000+ หน่วย สายสเปรย์อัตโนมัติที่มีระบบไฟฟ้าสถิตสามารถปรับขนาดได้ แต่สเตนซิลยังคงถูกกว่าสำหรับการทำงานจำนวนมาก
ถาม: screen solder mask ใช้ได้กับ PCB HDI หรือไม่?
ตอบ: ไม่ค่อยได้ การพิมพ์สกรีนมีปัญหาเกี่ยวกับระยะห่างระหว่างร่องรอย ≤50μm เพิ่มความเสี่ยงในการเชื่อมมาสก์ระหว่างร่องรอยหรือครอบคลุมแผ่น
ถาม: วิธี solder mask แบบใดมีความทนทานมากกว่า?
ตอบ: ทั้งสองวิธีสร้างมาสก์ที่ทนทานเมื่อใช้อย่างถูกต้อง แต่ความหนาที่สม่ำเสมอของมาสก์สเปรย์มักจะให้ความทนทานต่อความชื้นและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดีกว่า
ถาม: มีตัวเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับทั้งสองวิธีหรือไม่?
ตอบ: มี มาสก์สเปรย์ชนิดน้ำและมาสก์สกรีนช่วยลด VOCs และผู้ผลิตจำนวนมากในปัจจุบันเสนอสูตรที่สอดคล้องกับ RoHS และปราศจากฮาโลเจน
ถาม: ฉันสามารถผสม spray และ screen mask บน PCB เดียวกันได้หรือไม่?
ตอบ: ในกรณีพิเศษ ได้ ตัวอย่างเช่น screen mask อาจครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่และเรียบง่าย ในขณะที่ spray mask จัดการส่วนต่างๆ ที่มีระยะพิทช์ละเอียด อย่างไรก็ตาม วิธีนี้จะเพิ่มความซับซ้อนและต้นทุน
บทสรุป
Spray และ screen solder mask ต่างก็มีความโดดเด่นในสถานการณ์เฉพาะ: spray mask ให้ความแม่นยำสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนและปริมาณน้อย ในขณะที่ screen mask ให้ประสิทธิภาพด้านต้นทุนสำหรับ PCB ที่เรียบง่ายและปริมาณมาก ด้วยการปรับการเลือกของคุณให้สอดคล้องกับความซับซ้อนในการออกแบบ ปริมาณการผลิต และความต้องการด้านประสิทธิภาพ คุณจะมั่นใจได้ถึง PCB ที่เชื่อถือได้และคุ้มค่าซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม
ไม่ว่าคุณจะสร้างบอร์ด HDI ที่ล้ำสมัยหรือ PCB ควบคุมอุตสาหกรรมพื้นฐาน การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการเลือกวิธีการ solder mask ที่เหมาะสม—ซึ่งส่งผลกระทบต่อความทนทาน ประสิทธิภาพ และผลกำไรขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ของคุณ
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
