由技术市场经理 John Coonrod 发表
先进电子解决方案
阻焊层是 RF/微波印刷电路板 (PCB) 中经常被忽视的部件。它可以为电路提供保护，但也会影响其最终性能，尤其是在较高的频率下。RF/微波电路中并不一定总是使用阻焊层，但当它使用时，也应考虑电气因素，以实现最为精确的建模和仿真效果。进一步了解阻焊层的材料特性可以帮助您进一步了解这些电路层会对 RF/微波频率下的性能带来怎样的影响。
阻焊层本质上是一个很薄的聚合物层，可保护铜导体免受氧化作用的侵蚀，并通过大量焊料形成的电桥，最大程度地减少短路的发生。
阻焊层可为最终不需要电镀表面处理的 PCB 区域提供保护。一般来讲，PCB 上的阻焊层为绿色，但现在也提供其他颜色的阻焊层，而且还有无铅版本。对于具体阻焊层的要求将由 PCB 导体的厚度、电路的密度、通孔和要连接到 PCB 的组件类型（例如表面安装技术 (SMT) 组件）决定。
阻焊层可以在干燥（薄膜）或液体形态下涂敷。由于它们在实际的三维 (3D) 表面上提供的覆盖范围更广，因此大多数阻焊层都以液体形态涂敷。液态阻焊层通常由液态光成像 (LPI) 聚合物和溶剂的两组分混合物形成。将液体组分混合，形成薄涂层，粘附到 PCB 的不同表面和材料上，特别是导电迹线。LPI 阻焊层可为 PCB 电路和介电材料提供保护，并且必须对阻焊层进行构图，以形成用于电路组件电连接部位的开口（阻焊层空洞）。当使用 LPI 阻焊油墨时，可以通过暴露于紫外线 (UV) 的光源下，使用光刻或直接激光曝光技术，形成所需的开口和图案，从而在阻焊层中形成开口和其他图案。
大多数 LPI 阻焊层都基于环氧配方或丙烯酸配方。每种阻焊层方法都会为 PCB 带来自己的优点，例如损耗因子高和吸湿率不佳，但这些优点并不一定会使高频性能更加出色。例如，与用于 RF/微波应用的电路层压板相比，其特性通常为 10 GHz，LPI 阻焊层的典型损耗因子 (Df) 在 1 GHz 下为 0.025，介质系数 (Dk) 在相同频率下约为 3.3 至 3.8，具体情况取决于配方。
LPI 阻焊层的吸湿率也取决于阻焊层的配方，通常约为 1% 至 2%。与此相比，大多数 RF/微波电路层压板的吸湿率小于 0.3%，很明显，PCB 层压板的两个参数都将受到 LPI 阻焊层的影响。由于会对 RF/微波性能产生负面影响，因此即使 PCB 的 RF/微波部分可以提供保护并增强可靠性，也通常会从 PCB 的 RF/微波部分去除阻焊层。
在使用微带线或接地共面波导 (GCPW) 传输线在低损耗电路层压板制造的高频电路中，与没有阻焊层的电路相比，增加阻焊层会增加电路的介电损耗和有效 Dk。无论是在双层铜设计还是在多层设计中，阻焊层的特性都必须包含在任何用于预测电路性能的计算机辅助工程 (CAE) 建模和仿真中，尤其是在设计目标与尽可能降低电路损耗有关时。
通常情况下，在 RF/微波电路设计中，会使用小块阻焊层作为“坝”，用于那些将要涂敷焊料和组装 SMT 组件的区域。与全电路阻焊层相比，这些较小的贴片或挡板对电气性能的影响往往可以忽略不计。一般来说，如果阻焊层贴片的波长小于工作频率的十分之一，则不会对该频率下的性能产生重大影响。只要此类阻焊层贴片足够小，它们对高频 PCB 的影响就可以忽略不计。但是，在 PCB 的相对较小的区域内使用多个阻焊层贴片可能会导致该区域内材料的属性发生变化，从而可能产生电子效应，例如更高的损耗。
在为 PCB 选择阻焊层时，应考虑许多特性。这些特性包括使用寿命长、附着力高、电气绝缘性高、耐热性良好、对包括化学镍和化镍金在内的所有形式的镀层的镀层电阻高，并符合无卤素要求。对于性能至关重要的应用来说，阻焊层颜色的选择会影响材料的 Df 和 Dk 特性，颜色的差异可能意味着两个参数存在差异，尽管差异很小。对 PCB 表面进行适当的清洁和准备，也可以大大确保在涂敷时阻焊层牢固地粘附在层压板表面上。
有关阻焊层的更多信息，可通过全球贸易协会电子工业联接协会及其印刷电路研究所(IPC) 以出版物 IPC-SM-840C 的形式获得，该出版物考察了材料类型、附着力特性以及其他相关参数。由于 LPI 阻焊层材料的性质，以及通常需要通过光刻法形成精确的开口和其他特征，因此与损耗低且性能高的现代电路层压板相比，它们在电气性能方面存在一定的局限性。但是，当设计需要阻焊层保护时，通过使用现代 CAE 电路建模软件进行适当的规划和仿真，可以将阻焊层添加到 RF/微波双层铜和多层电路中，这对性能的影响很小或几乎没有影响。
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发布于 2020 年 9 月 8 日
