Паяльная маска что это такое?

seamen73 › Блог › Паяльная маска, это просто

Пора повысить уровень качества изготавливаемых мною печатных плат.
После нескольких попыток использования ЛУТ я сразу перешёл на изготовление печатных плат фоторезистом.
Так как фоторезист позволяет сделать такое, что с ЛУТом это недостижимо. В своей статье я не буду повествовать как делать платы фоторезистом, а сразу перейду к нанесению паяльной маски.
Сначала делаю два фотошаблона один с дорожками и другой с контактами.

Далее уже на вытравленную и подогнанную печатную плату наносим паяльную маску.

Чтобы не пачкаться смешиваю пасту прямо на платке зубочисткой в пропорции 3 части резиста и одна часть отвердителя.

Тщательно всё перемешиваю и равномерно распределяю по платке.

Естественно так не оставляем. Нам понадобится трафарет. В качестве него отлично подойдёт кусок органзы натянутый на пяльцы. Конечно лучше специальный трафарет, заказал уже едит. Накрываем платку органзой и с помощью пластиковой карточки равномерно распределяем по платке.

После, нашу платку несём в тёмное место, в ванную комнату и даём полежать в темноте на росной поверхноти минут 20. Паяльная маска равномерно растечётся по платке. Потом подсушиваем плату на утюге ставлю на «1». Тут фото я не сделал как сушу на утюге. Сушим при температуре до 85 до тех пор пока плата не перестанет липнуть. Тут главное не перекалить, перекалите плата не проявится.
Итог, равномерный зелёный слой слегка просвечивающие дорожки.

Дальше накладываем фотошаблон контактных площадок.

И засвечиваем маску ультрафиолетовой лампой. Время засветки может быть от 10 до 20 минут.

После засветки, вы не увидите никаких изменений как это бывает с фоторезистом.
Проявляем нашу платку в растворе гидроксида натрия.

И вот оно чудо контактные площадки оголились.

И для закрепления сушим платку на утюге, но теперь ставим утюг на «2» температура 150 на минут так 45. Внимание плата не должна дымить. Если дымит значит высокая температура.

Следующий этап, это лужение контактных площадок сплавом Розе.

Теперь засверливаем плату и всё готово.

Конечно качество моей платки далеко от фабричной, не хватает нанесённой маркировки, это уже будет следующий раз. Для радиолюбительских поделок очень даже ничего.

И вот конечный результат.

Готовое устройство контроллер вентилятора охлаждения Смерч7.

Вот и всё на этом.
Всем всего самого хорошего и удачи на дорогах.

Защитные паяльные маски способы их нанесения

В последнее время покрытие печатной платы защитной паяльной маской является неотъемлемой частью современной технологии их изготовления. Использование паяльных масок стало настолько распространенным, что весьма необычно видеть печатные платы без данного покрытия.

В процессе проведения сборочно-монтажных работ и эксплуатации изделия наличие защитной паяльной маски на печатных платах крайне необходимо, поэтому особое внимание уделяется их выбору и способам нанесения.

Паяльная маска представляет собой однокомпонентные или двухкомпонентные смеси, часто окрашенные в насыщенный зеленый цвет. Встречаются и другие цвета: синий, красный, желтый, белый, черный и даже фиолетовый. В последние годы потребителя интересует не только цвет маски, но и тип поверхности (матовая, полуматовая или глянцевая).

По существу, маска — это тонкий полимерный слой заданной толщины, который защищает проводники от механических воздействий и помогает минимизировать образование коротких замыканий с помощью перемычек, образованных избыточным припоем. В настоящее время в связи с изготовлением и усложнением малогабаритной электроники возникает необходимость создания печатных плат с насыщенным рисунком схемы. При монтажных работах используют комбинированный способ пайки, в процессе которого за один рабочий цикл выполняется большое число паяльных соединений, а вероятность появления перемычек между проводниками приводит к необходимости защиты элементов проводящего рисунка от образования замыканий.

Существуют две разновидности материалов для защитных паяльных масок: жидкие и пленочные.

Технологические возможности предприятия «ТЕХНОТЕХ» позволяют наносить как жидкие паяльные маски, так и сухие пленочные маски. Каждый тип маски имеет ряд преимуществ и недостатков, так же, как и оборудование для ее нанесения.

Нанесение защитной паяльной маски на нашем производстве происходит различными способами:

• методом сеткографии;
• методом полива;
• методом струйно-факельного распыления;
• методом ламинирования.

К преимуществам использования метода сеткографии на полуавтоматических установках можно отнести малые капиталовложения в оборудование, низкие затраты на вспомогательные материалы, возможность использования одного оборудования для осуществления других операций, например, нанесения маркировки или нанесения эпоксидной маски.

К недостаткам данного метода можно отнести проблематичность полного покрытия межпроводникового пространства на платах 5-6 класса точности и наличие пузырей воздуха в маске вследствие ее высокой вязкости, а также низкую производительность оборудования по сравнению с другими методами. Еще одним немаловажным минусом в методе сеткографии является большой расход маски.

Важную роль в сеткографии имеет выбор материала сетки, номера сетки и угла натяжения. Сетки изготавливаются из различных материалов, таких как нейлон, полиэстер, нержавеющая сталь, шелк.

Номер сетки (число нитей на сантиметр и диаметр нитей) является важнейшим фактором, влияющим на количество наносимой маски и качество получаемого изображения. Например, при нанесении паяльной маски Sun Chemical Imagecure XV501 T-4 через полиамидную сетку с числом нитей 49 на квадратный сантиметр, толщина маски в отвержденном состоянии составляет от 35 до 40 мкм на основании печатной платы. При нанесении маски через сетку с числом нитей 76 на квадратный сантиметр, толщина маски на основании печатной платы составляет 20-25 мкм. Метод сеткографии довольно часто используется в случае необходимости покрытия маской «высоких» проводников, что объясняется высокой вязкостью маски и получением достаточной толщины как на проводнике и на основании, так и на торце медного проводника.

Метод полива или «мокрой завесы» целесообразно использовать при изготовлении больших серий печатных плат. Производительность в среднем составляет 120 заготовок в час типоразмером 610х457 мм при одностороннем нанесении маски. В то же время, при использовании метода сеткографии, производительность составляет приблизительно 60 заготовок в час. Что касается толщины масочного покрытия, то она сопоставима с толщиной маски при нанесении ее методом сеткографии. Толщина может задаваться вязкостью и скоростью конвейерной ленты при прохождении заготовки под завесой. Низкая скорость конвейера и высокая вязкость дает хорошую толщину маски, но, в то же время, могут возникнуть наплывы у отверстий и плохое покрытие межпроводникового пространства. Поэтому при использовании метода «мокрой завесы» очень важно подобрать подходящие параметры для нанесения.

Метод полива не эффективен при нанесении маски на печатные платы с высотой печатного проводника 65 мкм и выше, маска будет стекать с проводников, образуя очень тонкий слой на поверхности и на торце медного проводника. В таком случае маску лучше наносить методом сеткографии, где маска более густая, содержит более низкую концентрацию растворителей и поэтому менее текучая. При использовании метода сеткографии и «мокрой завесы» маска имеет свойство сильно затекать в металлизированные отверстия, что приводит к использованию более жестких условий проявления маски, тем самым уменьшается адгезия маски к печатным платам и возникает подпроявление краев маски, что достаточно негативно сказывается в дальнейшем при проведении сборочных работ (подтекание растворов под маску, отрыв перемычек).

Метод струйно-факельного распыления занимает промежуточное место по своим характеристикам между методом «мокрой завесы» и методом сеткографии. Этот способ нанесения также имеет свои плюсы и минусы.

Данный метод позволяет получить достаточную толщину маски на краях высоких печатных проводников и между соседними печатными проводниками. Маска для струйно-факельного распыления имеет большую текучесть, чем маска, используемая для метода трафаретной печати, но меньшую, чем маска, используемая для полива. Оборудование для распыления имеет низкий расход паяльной маски.

Область направления распыления маски расположена поперек движения конвейера, что дает возможность получить равномерное по толщине масочное покрытие по всей площади заготовки. Так как распыление происходит под углом, процесс покрытия торцов печатных проводников дает надежную равномерную защиту всей поверхности проводника, и попадание воздуха в паяльную маску исключено.

Равномерное по толщине покрытие маской, даже на «высоких» проводниках, получается благодаря распыляющейся нагревающей форсунке и позволяет снизить расход маски путем распыления только на заданную область. Данная технология требует низкого содержания растворителя в паяльной маске, и, соответственно, время предварительной сушки маски тоже сокращается. Толщина слоя в отвержденном виде составляет в среднем от 25 до 40 мкм. На толщину покрываемого слоя влияют скорости движения конвейера и распыляющей форсунки, давление маски в форсунке. С помощью данного метода можно предотвратить сильное затекание маски в металлизированные отверстия печатной платы, что является значительной проблемой при использовании метода сеткографии и «мокрой завесы». Маска, нанесенная на печатные платы данным методом, имеет высокую адгезию к поверхности, имеет небольшой подтрав и хороший внешний вид, так как при проявлении маски требуются более щадящие режимы (давление раствора для проявления и время проявления).

Сухие пленочные защитные маски для метода ламинирования представляют собой сухую фотополимерную защитную пленку на основе эпоксидных материалов.

Поставляются такие маски разной толщины (40 мкм, 75 мкм, 100 мкм). Выбор толщины зависит от геометрии рисунка печатной платы и высоты проводников. Сухие пленочные маски наносятся на печатные платы при помощи вакуумных ламинаторов. В процессе ламинирования в камере создается вакуум, который обеспечивает полное удаление воздуха между проводниками схемы. Сухую пленочную маску не желательно использовать на печатных платах с малым шагом расположения печатных проводников, может возникнуть «трубчатый эффект», что в первую очередь связано с толщиной сухой пленочной маски.

Одним из главных преимуществ сухой пленочной маски является возможность надежного тентирования контактных площадок переходных отверстий.

Это предотвращает соприкосновение навесных компонентов при монтаже с проводящим рисунком. Маска, нанесенная методом сеткографии, полива или струйно-факельного распыления не дает надежного тентирования. Тенты могут быть пробиты в процессе проявления паяльной маски, термоудара и привести к затеканию агрессивных сред в переходные отверстия. В сравнении с жидкой паяльной маской, сухая не имеет «срока жизни», за исключением срока реализации, в то время как жидкая маска должна быть использована после смешения компонентов, в среднем, в течение трех-пяти дней.

К недостаткам сухой маски можно отнести высокую стоимость, невозможность получения тонких перемычек между контактными площадками, большой расход маски при автоматическом режиме работы оборудования и низкую производительность данного оборудования.

Выбор нанесения защитной маски по медному проводящему рисунку или по финишному покрытию часто определяет конструкторская документация, однако не надо забывать о здравом смысле. Создать достаточную шероховатость поверхности для надежного сцепления защитной маски с медью гораздо проще, чем для финишного покрытия иммерсионное золото или иммерсионное серебро. Предприятие «ТЕХНОТЕХ» имеет технологическую возможность нанесения защитной паяльной маски по самым распространенным финишным покрытиям, применяемым в производстве печатных плат: гальванические (медь, олово, ПОС, золото, золото-кобальт, серебро) и иммерсионным (золото, серебро).

В заключение хочется отметить, что выбор метода нанесения маски и использование соответствующего оборудования в каждом случае осуществляется с учетом множество факторов. Специалисты нашего предприятия всегда предлагают оптимальное решение ваших задач!

Путь от схемы до устройства. Часть 6: паяльная маска и шелкография

Если попытаться визуально сравнить нашу плату из пятой части с любой заводской платой, то в глаза сразу бросится основное отличие: практически на всех заводских платах дорожки покрыты каким-то защитным слоем, снаружи остаются только контактные площадки. Этот слой может быть зеленым, красным, синим, а иногда даже черным или белым. Так что же это такое, и зачем оно нужно?

Это покрытие именуется паяльной маской, и призвано защитить дорожки от окислов, случайных замыканий и перегрева текстолита при монтаже элементов. В добавок к этому производить монтаж элементов на плате покрытой паяльной маской намного комфортнее: припой не растягивается по дорожкам. Если же детали запаиваются феном, то это тем более актуально. Да и выглядит плата с маской гораздо привлекательнее.

На данный момент радиолюбителю доступны три вида паяльной маски:

Однокомпонентная (с UV отверждением). Двухкомпонентная. Сухая пленочная.

Однокомпонентная маска предлагаемая нашими маленькими китайскими друзьями на деле все же является ремонтной краской. Например, ей очень удобно замазать место восстановления дорожек. Нет, как маску ее тоже используют, в этом случае не нужна печь (а УФ лампы нужны в любом случае), но по прочности она все же проигрывает двухкомпонентной. Существует и настоящая однокомпонентная паяльная маска, но встречается она гораздо реже.

Пленочная маска очень похожа на фоторезист и по виду, и по принципу работы с ней. Да-да, из фоторезиста тоже можно сделать защитное покрытие, но на деле это лишь подобие, которое не обладает ни химической ни механической прочностью. Она так же довольно редко встречается, довольно дорого стоит, и главное, для полноценной работы необходим вакуумный ламинатор (для полноценного прилегания маски к поверхности платы).

Наиболее оптимальным по соотношению цена/качество является двухкомпонентная паяльная маска. Существует возможность приобрести ее на развес, что делает маску еще более доступной.

Магазины и продавцы, услугами которых я пользуюсь.

Да, нанесение паяльной маски делает процесс изготовления платы еще более трудоемким, затратным по времени и требует новых инструментов и материалов. Но ведь настоящий радиолюбитель и не должен стоять на месте, приобретение новых навыков и знаний, это всегда хорошо.

Как обычно, разделим процесс изготовления платы на этапы:

Сверление заготовки, нанесение фоторезиста, экспонирование, проявка, травление. Все эти этапы мы рассмотрели ранее. Возможно кого-то и удивит тот факт, что первым этапом идет сверление, обычно мы это делали почти в самом конце, но в данном случае отверстия сверлит станок ЧПУ, и порядок будет именно такой. О подготовке файлов для станка и изготовлении платы с его помощью мы еще поговорим, а пока воспримем это как данность.

• Просверленная заготовка, с нанесенным фоторезистом.
• Заготовка перед экспонированием дорожек.

На второй фотографии можно заметить, что рядом с шаблоном дорожек есть еще один шаблон (на самом деле он там не один). Это и есть шаблон для паяльной маски. По принципу работы с ней, маска мало чем отличается от фоторезиста. Это точно такой же светочувствительный материал, с небольшими отличиями: он состоит из двух компонентов и он жидкий.

Смешивание маски. Перед нанесением маски композит и отвердитель смешиваются в определенной пропорции, например, для маски FSR-8000 — 3:1.Композит имеет цвет покрытия, а отвердитель белый.

Ситуация, когда при нанесении не хватило маски, очень удручающе действует на психику, а значит необходимо рассчитать ее количество. На деле тут все просто: на 1 квадратный дециметр платы (10*10 см) с запасом хватает 2 грамм маски. Конечно тут все зависит от консистенции и способа нанесения, я же говорю о ситуации, когда маска ни чем не разбавлена (достаточно густая), и наносится через специальную сетку при помощи ракеля. Да, совсем небольшой расход.

Например, наша заготовка размером 6,5 см на 4,5 см. Считаем площадь в дециметрах: (6,5 см * 4,5 см) / 100 = 0,2925 дм². Считаем что 0,3 дм², в нашем случае лучше округлить в большую сторону. Считаем количество маски: 0,3 дм² * 2 гр. = 0,6 гр. Это количество готовой маски. Так как мешаем в пропорции 3 к 1, то 0,6 гр. / 4 части = 0,15 грамм — вес одной части. Значит 3 части композита имеют вес 0,45 грамм, а одна часть отвердителя — 0,15 грамм. Мешаем.

Нет ничего страшного в том, что композита на сотые доли грамма больше чем положено. Но если речь идет о ситуации когда чего-то больше, то очень желательно, чтобы это был именно композит а не отвердитель. Опять же, на сотые доли, не более того, пропорции нужно соблюдать. Далее очень тщательно перемешиваем маску, и оставляем на несколько минут. А пока подготовим сетку.

Нанесение паяльной маски. К нанесению маски можно предъявить два требования: слой должен быть тонким и обязательно равномерным. Можно конечно попытаться справиться и подручными средствами (тут обычно в ход идут валики для краски, шпатели для заделки швов и прочий садовый инвентарь), но все же единственно правильным способом будет являться нанесение через трафаретную сетку.

Трафаретная сетка — материал, прекрасно подходящий для нанесения маски. Я пользуюсь сетками марки LM-PRINT (ссылка на магазин есть в таблице выше). В маркировке сетки через дробь указано количество нитей на см и диаметр нитей в мкм. Например, LM-PRINT PES 61/60 PW — 61 нить на см, диаметр нитей 60 мкм. Чем меньше количество нитей, тем толще маска на поверхности платы. И наоборот.

Для сетки в продаже можно найти специальные рамы, на которые эта сетка натягивается. В моем же случае это обычная профильная труба 18 мм. Клей для сетки специальный, приобретается там же где и сетка. О натяжке сетки можно почитать здесь. Стойки по углам сетки приподнимают ее над заготовкой на 3 мм.

Периметр заготовки проклеивается на сетке малярным скотчем. Подготовим сразу два окна: для маски и шелкографии. Ракельная резина тоже специальная, и приобретена там же где и сетка.

Подготовленная маска наносится равномерным слоем на одну из сторон платы. После чего одним уверенным движением протягивается вдоль заготовки ребром ракеля, расположенного под углом. Главное, не останавливаться при нанесении. Конечно здесь нужен опыт, и со временем результат будет только лучше. А для тренировки можно использовать зубную пасту, например.

Сушка паяльной маски. Очень ответственный этап. Заготовка платы при изготовлении паяльной маски успевает побывать в печи два раза. Первый раз для предварительной сушки, а второй — для окончательного отверждения. И различие только одно — температура. Если сушка выполняется при температуре 75°С, то дубление при 145-155°С. Догадываетесь что будет, если превысить температуру предварительной сушки? Да, маска окончательно затвердеет, и никакими проявочными растворами смыть ее будет невозможно. Мы получим плату с красивой и ровной маской, которая совершенно не годится для пайки, так как слой маски сплошной. Ее останется только выбросить, а это весь цикл от нанесения фоторезиста и до готовой, по-сути, платы. Обидно? Разумеется. Потому к сушке относимся очень внимательно. Конечно лучше поручить такую задачу предназначенным для этого агрегатам. У меня для этого имеется печь, с установленным в нее ПИД-регулятором. Предварительная сушка обычно занимает 30-55 минут. Главное, маска после сушки не должна липнуть. При чем пока она горячая, такой эффект может быть, но при остывании он должен исчезнуть.

Экспонирование паяльной маски. Отличается от фоторезиста лишь временем экспонирования, в остальном все точно так же. Маска негативная (как и фоторезист, полимеризуется то, что было засвечено), значит закрываем только контактные площадки. Далее экспонируем.

Проявка паяльной маски. Опять же, все как с фоторезистом. Даже раствор тот же, потому после проявки фоторезиста его не выливаем, а используем дальше. И даже после проявки маски он пригодится, им мы проявим шелкографию и отмоем сетку от маски. Хочу вот на что обратить внимание: если маска глянцевая, то при проявке этот глянец легко повредить, потому в идеале к поверхности платы вообще нельзя прикасаться. Впрочем, если все сделано правильно, то маска проявляется очень легко.

Нанесение шелкографии. В принципе, нанесение обозначений элементов на плате это не самая необходимая вещь. Если без паяльной маски в некоторых случаях совсем тоскливо, то обозначение элементов это просто удобство при сборке устройства. Так что нанесем и маркировку. Для этого используется та же самая маска, только выберем синий цвет.

У нас маркировка с обратной стороны, потому допустимо нанесение без сушки. Точно так же замешиваем синюю маску и наносим ее на обратную сторону платы.

Сушка шелкографии. В печь на 45 минут при температуре 75°С.

Экспонирование шелкографии. Нам нужно только обозначение элементов, а значит шаблон используем негативный.

Проявка шелкографии.

Окончательная сушка. Выполняется при температуре 145-155°С в течении 50-80 минут. При этой температуре маска обретает окончательную прочность.

Пока сушится плата можно отмыть сетку от маски. С этим легко справляется проявочный раствор кальцинированной соды и посудная губка.

Обрезка платы. Конечно вовсе не обязательно делать это при помощи станка, но раз уж он сверлил отверстия, то и по контуру пусть вырезает тоже он.

Лужение. Здесь так же есть одна особенность: после печи медь на контактных площадках окислена, и лудить ее не так просто. Но исправляется это очень легко, достаточно на минуту опустить плату в воду, в которую добавлена лимонная кислота. Мы же ее используем для травления, так что это не проблема. Достаточно пол чайной ложки на пол стакана воды, и медь станет чистой и блестящей.

Мы можем залудить плату и при помощи паяльника, но есть еще один способ — жидкое олово для химического лужения. Вообще у меня имеется не очень радостный опыт по использованию олова, приобретенного в магазине. Но к счастью самодельный раствор от Максима с РадиоКота (ссылка есть в таблице в самом начале статьи) не идет ни в какое сравнение. Достаточно закинуть плату в раствор, и через несколько секунд площадки покрыты тонким слоем олова.

Технология производства печатных плат в картинках

Двусторонние печатные платы

С технологическими особенностями и базовыми материалами двусторонних печатных плат на производстве Резонит вы можете ознакомиться по ссылке.

Исходный материал

Исходный материал – диэлектрическое основание, ламинированное с двух сторон медной фольгой

В качестве диэлектрика могут выступать: листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол — стеклотекстолит FR4, листы с керамическим наполнителем, армированные стекловолокном — Rogers 4000 series, листы фторопласта (PTFE) армированные—ArlonADseries. Наиболее распространенный ряд толщин медной фольги — 18, 35 мкм.

Сверление сквозных отверстий

На специализированных станках с ЧПУ в плате сверлятся отверстия. Это первая операция, влияющая на точность (класс) печатной платы. Точность сверления отверстий зависит от применяемого оборудования и инструмента. Значения позиционных допусков осей отверстий в диаметральном выражении (по ГОСТ Р 53429-2009) в миллиметрах:

Химическое и предварительное гальваническое осаждение меди

Этот этап необходим для придания стенкам отверстий проводимости для последующей гальванической металлизации. Рыхлый слой химически осажденной меди быстро разрушается, поэтому его усиливают тонким слоем гальванической меди.

В процессе обработки на поверхности стеклотекстолита создаётся очень тонкий проводящий слой палладия.

Прямая металлизация с применением палладия обеспечивает наибольшую адгезию покрытия к стеклотекстолиту в сравнении с альтернативными процессами.

Поверх слоя палладия осаждается 5-ти микронный слой гальванической меди. Качество металлизации каждой заготовки контролируется оператором.

Нанесение фоторезиста

Следующий этап — нанесение на заготовку фоточувствительного материала (фоторезиста). Этот этап проходит в чистой комнате с неактиничным (желтым) освещением (фоторезист светочувствителен к ультрафиолетовому спектру). Фоторезист бывает пленочным (наносится на заготовку ламинированием) и жидким (наносится валиками).

Экспонирование фоторезиста

1 вариант: Экспонирование с негативными фотошаблонами

Совмещение заготовки с негативными фотошаблонами

С заготовкой совмещается фотошаблон. Круг, часть которого изображена — контактная площадка. Изображение на фотошаблоне — негативное по отношению к будущей схеме.

Участки поверхности, прозрачные на фотошаблоне, засвечиваются, фотополимеризуются и теряют способность к растворению в установке проявления. После экспонирования фотошаблоны удаляются.

2 вариант: Прямое экспонирование фоторезиста

Прямое экспонирование фоторезиста

Экспонирование фоторезиста происходит на установках прямого лазерного экспонирования без использования фотошаблонов. Источником излучения при этом может быть UV лазер или UV светодиодная матрица.

Проявление фоторезиста

Изображение на фоторезисте проявляется: не засвеченные участки растворяются, засвеченные — остаются на плате.

Гальваническое (электрохимическое) осаждение меди

Медь осаждается на поверхность стенок отверстий и все проводники. По ГОСТ 23752-79 толщина металлизации должна быть не менее: 20 мкм для ДПП, 25 мкм для МПП.

IPC-6012B устанавливает иные значения: Class 2- не менее 20 мкм для ДПП и МПП,Class 3- не менее 25 мкм для ДПП и МПП.

В связи с тем, что процесс осаждения меди идет параллельно в отверстиях и на поверхности проводников, получить толщину металлизации в отверстиях 30 мкм и более невозможно, применяя обычные фоторезисты.

Процесс покрытия контролируется компьютером для обеспечения требуемых параметров гальванических покрытий. После покрытия толщина осаждённой меди проверяется не разрушающим методом.

Гальваническое осаждение металлорезиста

Гальваническим осаждением меди создается необходимый по толщине слой металла в отверстиях печатной платы. В качестве металлорезиста могут выступать различные металлы и соединения, имеющие меньшую скорость травления по сравнению с медью. Осаждается металлорезист на открытые от фоторезиста участки — на проводники и в отверстия.

Удаление фоторезиста

После гальванического осаждения меди и защитного слоя олова заготовки передаются на травление. Перед травлением с заготовок снимается слой фоторезиста, обнажая базовый слой меди, который необходимо удалить. Топология печатной платы и металлизированные отверстия остаются под защитой гальванически осаждённого слоя олова.

Травление меди

Травление осуществляется в горизонтальной конвейерной машине. Медь, не защищённая оловом, стравливается. Таким образом формируется топология наружных слоёв печатной платы. Слой олова после травления снимается в установке для снятия.

Удаление металлорезиста

Металлорезист удаляется с поверхности меди в специальном растворе. Это начало процесса, называемого SMOBC (SolderMaskoverBareCopper — маска поверх необработанной меди). В других процессах, например, если нанесение защитной маски не осуществляется, оловянно-свинцовая смесь оплавляется для дальнейшего использования (лужение).

Нанесение защитной паяльной маски

Для защиты поверхности платы и медных участков, не подлежащих нанесению финишного покрытия, на плату наносится защитная паяльная маска. Наиболее широко распространена жидкая двухкомпонентная фоточувствительная паяльная маска.

Сухая пленочная паяльная маска обеспечивает хорошие результаты по тентированию переходных отверстий, наносится методом ламинирования, но в настоящее время используется редко, т.к. не подходит для печатных плат выше 3 класса точности. Жидкая паяльная маска наносится методом сеткографии через сетчатый трафарет, причем существует два варианта нанесения. Через готовый трафарет, когда в сетке уже сформированы все окна вскрытия, и маска наносится только на защищаемые участки печатной платы (такой вариант имеет невысокое разрешение и применяется, как правило, на односторонних печатных платах ниже 3 класса точности), и сплошное нанесение маски с использованием метода трафаретной печати и последующим экспонированием через фотошаблон или прямым экспонированием. Перед нанесением маски поверхность меди очищается, затем развивается необходимая шероховатость для хорошей адгезии маски.

Жидкая маска продавливается ракелем через сетку на всю поверхность заготовки. Нанесенный слой подсушивается в печке до образования сухой поверхности. Для печатных плат с маской с двух сторон процесс повторяется. Подсушенные заготовки передаются на экспонирование.

Экспонирование защитной паяльной маски

1 вариант: Экспонирование с негативными фотошаблонами

С заготовкой совмещается фотошаблон. Круг, часть которого изображена — контактная площадка. Изображение на фотошаблоне — негативное по отношению к будущей схеме. Участки поверхности, прозрачные на фотошаблоне, засвечиваются, фотополимеризуются и теряют способность к растворению в растворе проявления. После экспонирования фотошаблоны удаляются.

2 вариант: Прямое экспонирование защитной паяльной маски

На установке прямого экспонирования маска засвечивается UVлазером или UVсветодиодной матрицей. Засвечиваемые участки полимеризуются и теряют способность к растворению в растворе проявления.

Проявление защитной паяльной маски

Незасвеченные участки маски смываются в линии проявления. Качество сформированных масочных слоев проверяется контролером. После контроля заготовки помещаются в печку для окончательной полимеризации.

Печать маркировочной краски

1 вариант: Печать маркировочной краски через сетчатый трафарет

Для идентификации монтируемых компонентов большинство изготавливаемых печатных плат имеют маркировку. Маркировка наносится после проявления маски.

Через сетчатый трафарет наносится маркировка контуров, позиционных номеров, типов и номиналов компонентов.

2 вариант: Струйная печать маркировочной краски

Для идентификации монтируемых компонентов большинство изготавливаемых печатных плат имеют маркировку. Маркировка наносится после проявления маски.

По аналогии с обычным струйным принтером изображение формируется капельками чернил отверждаемых ультрафиолетом.

Струйный метод является современным и эффективным способом нанесения маркировки.

Заготовки с напечатанной маркировкой передаются на контроль качества.

Нанесение финишного покрытия, вариант 1 HASL

На открытые от маски участки меди различными методами наносится финишное покрытие для обеспечения качественной пайки.

HASL (Hot Air Solder Leveling). Нанесение припоя путем окунания заготовки в расплавленный припой с последующим выравнивание горячим воздухом. Возможно применение (в разных установках) свинцового и бессвинцового (leadfree) припоя.

Нанесение финишного покрытия, вариант 2 Иммерсионное золото

На открытые от маски участки меди различными методами наносится финишное покрытие для обеспечения качественной пайки.

Нанесение иммерсионного золота по подслою никеля (процесс ENIG) осуществляется в многостадийном химическом процессе. IPC-4552 регламентирует толщину подслоя Ni 3-6 мкм, минимальную толщину Au 0,05 мкм (типовые значения 0,05-0,1 мкм).

Паяльная маска

Нанесение паяльной маски на печатную плату

В прошлой статье мы закончили изготовление печатной платы по методу металлорезиста. Как я и говорил, можно обрезать плату и впаять радиодетали. Но мы продолжим ее изготовление, а именно нанесем паяльную маску и потом покроем дорожки химическим оловом.

Нанесение паяльной маски в домашних условиях не является уже какой то диковинкой, но все равно опишу данный процесс, чтобы он был на этом сайте.

Нанесение маски

Перед нанесением, плату нужно подготовить, удалить окислы с поверхности меди и обезжирить. Для этого моем плату в горячей проточной воде с моющим средством и шкуркой зернистостью P1000 (фото данного процесса нет, но думаю и так понятно). Самое главное, последний этап промывки должен осуществляться в холодной воде. Что это значит? Если вы промоете в горячей воде (на последнем этапе), то потом у вас медь быстро окислится не успев высохнуть, если в холодной, то не окисляется более длительное время.

Итак, промыли плату после зачистки шкуркой в воде, сразу обтираем ее бумажной салфеткой или туалетной бумагой для предотвращения окисления меди. Далее сдуваем или удаляем салфеткой всю пыль, на отсвет ее хорошо видно, кладем плату на стол и накрываем трафаретной сеткой. Место, где будет наносится маска, тоже должно быть без пыли. Желательно провести влажную уборку рабочего места перед этой процедурой.

Наносить будем двухкомпонентную маску FSR 8000, так как она самая распространенная и купить ее не должно вызвать проблем.

Разводим маску в соотношении 3:1 по весу (например 3 грамма маски и 1 грамм отвердителя). Если маска густая, то ее можно разбавить растворителем 650 или изопропиловым спиртом до нужной вязкости после смешивания компонентов.

Фото процесса нанесения паяльной маски на печатную плату.

1. Кладем плату на стол накрываем трафаретной рамкой и наносим на первую сторону.

Как сделать самодельную рамку с натянутой сеткой для нанесения паяльной маски, можно посмотреть в этой статье .

2. Переворачиваем плату на другую сторону, установив ее на специальные подставки, чтобы не повредить уже нанесенный слой на другой стороне. Накрываем ее самодельной рамкой с натянутой сеткой и наносим маску.

Для более полного понимания как нанести паяльную маску, посмотрите еще вот это видео. Звука нет, но должно быть понятно.

Сушка и засветка паяльной маски

После нанесения переносим ее в печь (не допускаем засветки платы от солнечных лучей, дневного света, это и так должно быть понятно). Температура сушки маски 70 — 75 градусов не больше, иначе маска задубеет и вы ее не сможете проявить.

Время сушки маски составляет 45 минут, плюс минус 5 минут. Дольше сушить не имеет смысла да и зачем тратить время, которого и так не хватает.

После сушки, переносим плату на рабочее место и даем ей остынуть. Горячая плата будет липнуть и будет казаться, что она не досушена. Это не так, нужно немного подождать (5 — 10 минут) и поверхность платы перестанет липнуть.

Далее клеим шаблон на глицерин сначала с одной стороны и засвечиваем ультрафиолетовым источником, затем тоже самое делаем с другой стороны. Время засветки паяльной маски вы должны подобрать заранее, у каждого оно будет свое, поэтому здесь я не оговариваю время засветки.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/pajalnaja-maska

Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.

Проявка паяльной маски

После засветки, нужно дать плате полежать в течении 5 минут, чтобы все процессы полимеризации прошли до конца. После этого плату нужно проявить в растворе кальцинированной соды или силикатного клея. В растворе силикатного клея проявляется намного лучше и мягче, я использую именно этот раствор. Какой из растворов использовать, решайте сами.

Рецепты растворов:

А.
Кальцинированная сода 10 гр или чайная ложка
Дистиллированная вода — 1 литр

Б.
Силикатный клей — 6 чайных ложек
Дистиллированная вода — 1 литр

Во время проявки можно помогать губкой (мягкой стороной) или ватным тампоном. Так маска проявится быстрее, сильно тереть и давить не нужно, прижим под своим весом.

Не вздумайте помогать проявке жесткой стороной губки или какими то другими жесткими материалами. Если плохо проявляется, то возможно пересветили или температура сушки была слишком высокой (об этом писал чуть выше).

Фото процесса проявки паяльной маски.

Сушка после нанесения маски

Если после нанесения маски не планируется нанесение маркировки, то этот этап можно пропустить и приступить сразу к дублению платы.

Мы будем наносить маркировку и поэтому нужно высушить маску в течении 5 минут при температуре 70 — 90 градусов (это нужно для того, что бы вода, которая возможно имеется в слое маски, не вскипела и не испортила нам все).

Затем нужно поднять температуру до 110 градусов и выдержать плату в печке тоже 5 минут (это нужно для того, что бы слой маркировки не поднял не задубленную паяльную маску и не испортил печатную плату).

Промываем водой, сушим, дубим.

Фото процесса.

Маркировка печатной платы

Процесс нанесения маркировки не отличается от процесса нанесения паяльной маски, поэтому повторяться не буду, сушка так же 70 — 75 градусов в течении 45 минут.

Фото процесса нанесения маркировки на печатную плату.

Как только нанесли с одной стороны, переворачиваем плату, ставим на подставки и наносим с другой стороны с помощью самодельной рамки с натянутой трафаретной сеткой, затем сушим обе стороны одновременно.

После сушки маски, даем плате отлежаться 5 минут при комнатной температуре, проверяем на липкость слоя. Если все нормально, то клеим шаблон на глицерин с одной стороны и засвечиваем маркировку, затем клеим шаблон с другой стороны и засвечиваем.

Фото процесса наклейки шаблона и засветки маркировки для печатной платы.

После засветки маркировки проявляем плату в растворе кальцинированной соды или силикатного клея (см. рецепты выше).

В итоге получаем вот такую плату с маркировкой, которую уже не стыдно показать, Хотя есть вкрапления белой маски из за некачественного шаблона маркировки, через который засветились эти точки и не смываются, но это не важно.

Дубление паяльной маски

После проявки плату нужно задубить в печке при температуре 150 градусов в течении 30 минут (фото процесса нет).

Сначала держим при 70 — 90 градусах в течении 5 минут, для удаления влаги. Затем прибавляем температуру до 150 градусов и дубим маску 30 минут.

Я дублю при 140 градусах в течении 15 минут. Этого времени достаточно для дубления и глянец у маски немного лучше. В любом случае, решайте сами при каких режимах дубить маску, какой вариант будет устраивать, тот и используйте.

Заключение

В данной статье был показан способ нанесения паяльной маски и маркировки на печатную плату. Думаю прочитав эту статью у вас не возникнет трудностей сделать это самостоятельно, а если возникнут, то всегда можно задать вопрос в комментарии.

На этом я завершаю данную статью, продолжение смотрите в следующей статье , в которой покроем плату слоем химического олова.

Всем удачных маркировок.

Статью написал: Admin Whoby.Ru

Если вам понравилась статья, нажмите на кнопку нужной социальной сети расположенной ниже. Этим действием вы добавите анонс статьи к себе на страницу. Это очень поможет в развитии сайта.