防焊層開口設計完全指南：PCB 良率的關鍵防線
為什麼防焊層開口這麼重要？
防焊層開口（也稱作外擴）決定了銲墊裸露的精準度，是直接關係到焊點品質與整片板子可靠度的關鍵參數。開口大小必須考量零件的 Footprint 與 Pitch，進而算出合理的綠漆外擴與防焊橋。
這些數值不能憑感覺隨便抓，必須在 「板廠的對位能力」 與 「電氣安全」 之間取得平衡：
- 開口太大：容易露出旁邊的銅箔走線，增加短路風險。
- 開口太小：綠漆可能會覆蓋到銲墊邊緣，導致吃錫不良或產生空焊。
如果銲墊之間的防焊橋小於板廠的極限（通常為 4 到 7 mil），建議直接採用 「合併開口」，將該區域的防焊開口連在一起，以避免製造瑕疵。
針對不同元件的綠漆外擴經驗法則
最佳的綠漆開口取決於銲墊大小、零件 Pitch，以及 PCB 板廠的對位公差。以下是推薦的設計經驗值：
1. 一般 IC 與被動元件（如電阻、電容）
標準 IC 與被動元件的防焊層開口，通常為單邊 2 到 6 mil。
- 微間距（小於 0.65 mm）：建議單邊外擴 2–3 mil，最小防焊橋至少 3–4 mil。
- 標準間距（0.65 到 1.27 mm）：建議單邊外擴 3–4 mil，最小防焊橋至少 4 mil。
- 大型元件（大於 10 mm）：建議單邊外擴 4–6 mil，最小防焊橋至少 5 mil。
實務提醒：如果 Pitch 小於 0.5 mm，請確認板廠是否能做到 3 mil 以上的防焊橋，做不到請改用合併開口。
2. BGA 封裝
BGA 對防焊層開口的要求非常嚴格（通常單邊 1 到 4 mil），因為只要有一點點的綠漆與銲墊錯位，就會影響錫球的著陸與焊點可靠度。
- 微間距（小於 0.5 mm）：建議單邊外擴 1–2 mil，最小防焊橋至少 2–3 mil。
- 標準間距（0.5 到 0.8 mm）：建議單邊外擴 2–3 mil，最小防焊橋至少 3–4 mil。
- 大間距（大於 0.8 mm）：建議單邊外擴 3–4 mil，最小防焊橋至少 4 mil。
實務提醒：針對 Pitch 小於 0.4 mm 的微型 BGA，因為空間受限，可能需要改用 SMD 綠漆定義銲墊，設計初期務必與打件廠確認。一般情況下建議使用 NSMD 非綠漆定義銲墊，以獲得更好的焊點強度。
3. 分立元件（如電感、二極體）
這類零件尺寸不一，需要的錫量也不同。通常需要單邊 2 到 8 mil 的開口。
- 小型（如 SOT-23、0603 LED）：單邊 2–3 mil，最小防焊橋至少 3–4 mil。
- 中型（如 SOT-89）：單邊 3–4 mil，最小防焊橋至少 4 mil。
- 大型插件（如 TO-220）：單邊 4–8 mil 加上應力釋放區，最小防焊橋至少 5 mil。
4. 連接器與石英震盪器
這些零件在插拔或運作時會承受機械應力，通常需要單邊 3 到 8 mil 的開口，防止綠漆龜裂並確保機構咬合穩定。建議在固定孔與下錨點周圍稍微加大退讓空間，避免剝落。
5. 繼電器與開關
需要較大的防焊層開口來承受操作與焊接時的熱應力及機械應力。DIP 插件接腳周圍通常需要 4 到 6 mil 的退讓。在大電流負載的情況下，務必確保綠漆不會重疊到大面積鋪銅區，以避免發生局部脫層。
6. DIP 插件元件與測試點
- 插件元件：孔環周圍需 4 到 6 mil 的開口，避免綠漆流入孔內。若要過波峰銲，可將開口加大至 8 mil 來應付波峰擾動。
- 測試點：為了確保探針接觸良好且不短路，測試墊周圍需維持 3 到 5 mil 的綠漆退讓。測試點直徑建議設計在 30 到 50 mil 之間，並盡量遠離高密度的微間距區域。
8 個防焊層設計的最佳實務
想兼顧可靠的焊點又避免短路？請牢記以下設計準則：
- 首選 NSMD 銲墊：多數 SMT 零件請使用 NSMD 並配合正向的外擴。它的對位容忍度更好、焊點也更堅固。
- 避免 1:1 開口：除非有特殊目的需要使用 SMD 銲墊（例如大型散熱墊或微間距 BGA），否則不建議讓綠漆與銅箔開口設為 1:1。
- 安全防護距離：保持周遭的銅箔走線離綠漆開口邊緣至少 4 到 6 mil，防止對位偏移造成的走線裸露。
- 注意綠漆顏色限制：不同顏色的最小防焊橋能力不同。通常綠色至少需要 4 mil；藍色或紅色需要 5 mil；黑色需要 6 mil；白色需要 7 mil。
- 果斷使用合併開口：如果零件間距太小，做不出板廠要求的最小防焊橋，請縮小外擴，或直接將開口合併。
- Via 蓋綠漆：當孔徑小於 14 mil 時，建議雙面蓋綠漆。孔徑小於 10 mil 蓋綠漆的效果最可靠，不易產生孔內空洞。
- Via 塞孔：關鍵孔位（例如 Via-in-pad）請遵循 IPC-4761 規範進行塞孔或填孔。
- 跟板廠對齊能力：檔案定案前，務必跟你的 PCB 供應商確認他們的最大對位公差以及不同顏色的防焊橋限制。
給板廠的 Fab Notes 該怎麼寫？
在出 Gerber 的 Fab Notes 中加上這些防焊層描述，能大大減少與板廠 CAM 工程師來回溝通的時間成本：
- 綠漆對位公差：要求 ±2 mil 以內。
- 銲墊間距：除非特別註明為 SMD 銲墊，否則綠漆不得覆蓋到銅箔銲墊。允許 CAM 工程師微調開口以維持最小防焊橋，但絕不可吃進零件銲墊。
- SMT 銲墊外擴：若無特殊標註，所有 SMT 銲墊防焊層單邊外擴設定為 4 mil。
- 最小防焊橋：相鄰銲墊間至少保留 4 mil 防焊橋；若空間不足，允許依照 DFM 規範做合併開口。
- Via 處理：所有直徑小於 12 mil 的 Via 需雙面蓋綠漆；若為塞孔，需符合 IPC-4761 Type VII 規範。
- 防焊層材質與顏色：指定為 LPI 綠漆（除非另有標註）。若使用其他顏色，須由板廠確認最小防焊橋能力。
總結
套用正確的防焊層開口設計，是 RD 避免打件短路、確保 PCBA 高良率的基本功。不過在緊湊的開發時程裡，要逐一去摸透並配合不同製造端的 DFM 極限並不容易。
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