Маска на печатную плату от механиков. Какой цвет паяльной маски лучше? Список того, что нужно для технологического процесса изготовления печатных плат

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.
Интернет-магазин "Все для печатных плат"	Здесь неоднократно приобреталась паяльная маска, трафаретная сетка (и клей для нее), ракельная резина, твердосплавные сверла. Здесь же приобретается фоторезист. К магазину нет никаких претензий, все упаковано отлично. Была лишь одна особенность - заказы довольно долго собирались и отправлялись (вероятнее всего, этим занимался один человек). Сейчас (13.09.2017) магазин меняет хозяина, что будет дальше - покажет время.
Максим (ник: smacorp) с сайта РадиоКот.	Отличный продавец, и просто приятный в общении человек. Здесь приобретается жидкое олово для химического лужения и паяльная маска. Все это отличного качества.

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.

Все необходимое.

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 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 75-85°С, то дубление при 150-160°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.

Обратите внимание

Если маркировка наносится с той же стороны что и паяльная маска, ее необходимо хотя бы 15 минут задубить при соответствующей температуре. Если нанести новый слой на маску которая не задублена, входящий в состав маски растворитель повредит нижний слой. Маска остается на плате, но поверхность ее трескается. Тем более если цвет маски для шелкографии белый, эти трещины в итоге очень хорошо видно.

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 75-85°С.

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

Проявка шелкографии.

Окончательная сушка. Выполняется при температуре 150-160°С в течении 45-75 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.

Вот и подошел к концу цикл статей о изготовлении устройств. Как я и обещал, мы прошли довольно длинный путь. Конечно рассмотренными способами изготовление не ограничивается, тема эта очень обширная. Но, надеюсь, общее представление цикл составить позволяет.

Между первой и последней технологией - десятки лет. Но даже не это главное. Между ними огромный труд целого мира радиолюбителей. Труд, полный экспериментов, побед и ошибок, ведь не ошибается лишь тот, кто ничего не делает. Не бойтесь задавать вопросы, экспериментировать и делиться своим опытом (пусть и не всегда удачным). Этот опыт обязательно пригодится кому-то еще, иначе и быть не может.

Всех благ.

Сродни ювелирной работе. Проводить ее нужно очень аккуратно, так, чтобы поверхность не повреждалась. Нельзя допустить образование перемычек или мостиков, растекания или прилипания капель припоя, его неоднородного скопления.

Помочь провести работу с хорошим результатом может нанесение паяльной маски. По сути, имеется две главные функции составов: защитная и эстетическая. Красивая плата после обработки готова к высокоточной пайке. Припой будет попадать только в требуемые места будущих контактов.

Печатные платы сейчас используются повсеместно. Везде они играют ответственную роль, обеспечивая работу сложных электронных схем. Тем не менее, по результатам тестирования, оцениванию основных характеристик, в соответствии с ГОСТом выделяют два основных класса требований к паяльным маскам:

• для печатных плат приборов, компьютеров, не эксплуатируемых в критических военных ситуациях, выпускают продукцию класса Т;
• для применения в платах, используемых на оборонных объектах, применяют составы класса Н.

Полученные с помощью масок класса Н места пайки, гарантируют отсутствие кратковременных пауз в работе. Принадлежность к классу обязательно указывается производителем, должна быть учтена потребителем.

Способы нанесения

Защитные покрытия для печатных плат могут иметь разный состав, требуют нанесения по отличающимся технологиям. На этом признаке основана классификация паяльных масок.

Слой на поверхности можно нанести двумя способами:

• трафаретами,
• фотолитографически.

Для печатания по трафаретам используют эпоксидные паяльные маски. Инициируют отверждение нагреванием или УФ облучением. Метод доступный, недорогой, но требует наличия сеткографических трафаретов. Точность нанесения паяльных масок оставляет желать лучшего.

Фотолитографический способ иначе называют фоторезистивным. Сейчас преимущественно применяются такие средства. Популярность объясняется возможностью создавать любые рисунки.

Фоторезистивные паяльные маски отличаются консистенцией, количеством компонентов. Средства с одним компонентам имеют однородный состав. Двухкомпонентные смеси доведены до гомогенного состояния при производстве.

Сухие и жидкие составы

Сухие паяльные маски обозначают аббревиатурой СПМ. Их выпускают в виде пленок различной толщины: от 50 мкм до 10 мкм.

Наносить СПМ непросто. Для этого требуется оборудование, выполняющее вакуумное ламинирование. Поверхность платы перед нанесением покрытия нужно тщательно очистить, иначе пленка не прилипнет хорошо.

После вакуумирования плату следует экспонировать и проявить. Состав для проявления может иметь органическую или водно-щелочную природу. Часто для создания щелочной среды используют кальцинированную соду. Последней стадией является задубливание. Так называют обработку платы нагреванием или облучением УФ для окончательного формирования слоя.

Жидкие паяльные маски обозначаются сокращением ЖПМ. Наносят их одним из двух способов.

При работе над мелкими сериями печатных плат используют трафаретное нанесение.

В процессе выпуска больших серий продукции паяльные маски наносят с помощью специального оборудования, создающего ниспадающий ламинарный «занавес». Затем проводят экспонирование, проявление и задубливание обработанной платы.

С помощью ЖПМ и трафаретом паяльную маску можно нанести в домашних условиях своими руками. Все операции вполне доступны и регулярно выполняются мастерами и любителями.

Пайка с самым маленьким шагом становится реальным делом. Печатная плата, предварительно защищенная маской, сможет работать долго и надежно.

В интернет-магазинах продают однокомпонентные маски, которые застывают при облучении УФ лампами. Обработка плат происходит так. По центру и бокам наносят небольшое количество жидкого паяльного состава.

Придавливают прозрачной твердой пленкой (лавсановой или другой) и растирают ластиком или придавливают толстым стеклом.

Паста под пленкой должна равномерно распределиться тонким слоем, приобретя светлый оттенок (обычно светло-зеленый). После этого аккуратно накладывают шаблон.

Просвечивают ультрафиолетом 40 минут, снимают шаблон и засвечивают еще час. Нюансы нанесения могут отличаться, но в целом смысл состоит в том, чтобы паста равномерно распределилась и застыла.

15.10.2015

Паяльная маска (Solder Resist или Solder Mask) - обязательное теплостойкое защитное покрытие токопроводящего рисунка печатных плат. Предназначение: защита отдельных участков ПП от неблагоприятного воздействия флюса и припоя, а также влияния влажной окружающей среды и механического воздействия.

Типовое разнообразие

Особенности нанесения

Паяльная маска наносится либо на одну (), либо на обе стороны печатной платы. Необходима обязательная изоляция, контактных областей (под вывод микросхемы и пр.) от токопроводящих элементов - проводников или отверстий переходного типа. Как результат - снижение трудоемкости/времени пайки.

При необходимости изоляции смежных контактных областей применяется метод вырезов (создание области непокрытой слоем паяльной маски). При этом размер вырезов должен быть больше на 100-150 мкм от общего размера контактной области. Расстояние от одного края паяльной маски до другого края контактной области должно находиться в пределах 50-75 мкм. Минимальная ширина перемычки - площадки между 2-мя соседними контактными областями - 75 мкм.

Цвет - красный, белый, зеленый, синий, черный, желтый или супер-белый - выбирается заказчиком. В светодиодной промышленности используется супер-белый/белый цвет паяльной маски, в других сферах наиболее популярен зеленый цвет. При этом следует учитывать, что окончательное цветовое насыщение ПП создается не базовым материалом, а масочным покрытием.

Процесс создания защитного слоя

Маску наносят через трафарет в виде сетки (размер одной ячейки - 150 мкм). Толщина сырого слоя: 30-35 мкм. Затем, изделие подвергают сушке. Температура в сушильной камере: не более 75 ˚ . Подсушенные заготовки поступают на этап фотолитографии - совмещения фотошаблонов масок с изделиями - и УФ-экспонирования высокой мощности. Завершающий этап - проявление заготовок в растворе (температура вещества 32-34 ˚).

Ограничения

• При создании тонкой перемычки (менее 75 мкм) она может повредиться в процессе монтажа и нарушить требуемую адгезию к поверхности ПП. Как результат - потеря свойств паяемости поврежденных контактных областей.
• Отсутствие возможности нанесения маски на концевые контакты разъемов/тестовые точки.
• При создании защитного слоя на печатных платах с выводным шагом более 1,25 мм, допускается попадание паяльной маски на контактные области только с одной стороны и не больше чем на 50 мкм. А при шаге менее 1,25 мм - не больше чем на 25 мкм.
• Все переходные отверстия, которые подлежат последующему покрытию защитной паяльной маски, должны быть закрыты (тентированы).
• Возможные дефекты: наличие областей с отсутствием защитной маски - менее 0,2 мм 2 на 1 проводнике и меньше 2 мм 2 на областях полигонов; наличие незначительных отслоений (до 0,25 мм); возникновение длинных туннельных пустот.

Плюсы использования защитной паяльной маски

• Высокая химическая стойкость . Маска защищает от проявления агрессивных сред, окисления проводников из меди.
• Значительные показатели физической стабильности . Имеется защита от царапин, механического воздействия.

Данная статья посвящена изготовлению самодельной печатной платы с «зеленкой»
Общие вопросы изготовления печатных плат в домашних условиях достаточно хорошо освещены в интернете. Я не буду описывать,то что уже сотню раз писали другие. Вместо этого, я вкратце опишу свои маленькие хитрости и процессы, особенно о переходных отверстиях и маске (зеленке).

Самодельная плата 8 mil дорожки, 6 mil расстояние,переходные и маска.

Оборудование

Лазерный принтер (принтер Kyocera FS-1100, для переноса тонера),ламинатор, микрокомпрессор .

Материалы
Все как обычно (текстолит, хлорное железо, ацетон и пр.) кроме витражной краски (Pebeo Vitrea 160).

Процесс

Сверловка : Так как я использую ЧПУ для сверловки, процесс происходит перед переносом тонера, в этом случае легче позиционировать рисунок.

Перенос тонера на плату:

Многие пользуются утюгом, но все-таки, лучших результатов удалось достичь именно с применением ламинатора. Прокатываем 10-15 раз через ламинатор. Бумага — тут тоже каждый может экспериментировать, я использую фотобумагу 130 г/м. Использование фотобумаги, как мне кажется, увеличивает срок службы самого принтера. Режим печати выбираем максимальный расход тонера) К сожалению тенденция такова, что современные принтеры все более и более экономичные (или к счастью, смотря с какой стороны посмотреть) и толщина тонера после переноса стремится к уменьшению. Вот что получилось после ламинатора:

Травление:

Процесс травления происходит в растворе хлорного железа и ничем не отличается от классических методов — вода потеплее, железа побольше, мешать почаще)

Переходные отверстия:

Переходные отверстия являются неотъемлемой частью процесса изготовления самодельной двухсторонней платы. Можно рассмотреть несколько вариантов самодельных переходных:

1. Использование специальных втулок. Трудно найти или изготовить. Необходимость достаточно большого диаметра в VIA.

2. Монтаж перемычек с использованием провода. Имеет один недостаток — когда переходное расположено под корпусом SMD-микросхемы. Тут необходим определенный опыт. (опыт везде необходим, но сделать перемычки необходимой длины и затем припаять с минимальным количеством припоя, порою не просто)

3. Запрессовка. Данный метод позволяет создать качественное переходное соединение между слоями. Для этой цели был создан специальный станочек-пресс. Подробности про пресс можно почитать в .

Казалось бы, следующим этапом залуживаем плату и вперед! Но нет, скучно и некрасиво. Мы простых путей не ищем. Делаем плату с «зеленкой»

Маска

Маска защищает плату от коррозий, создает более благоприятные условия при монтаже, придает плате «фирменный» вид. Впервые о самодельной маске было прочитано Ее основу составляет общедоступная витражная краска Pebeo Vitrea 160 . Краска на водной основе, имеет одну особенность — требует обжига (сушки) в печи при температуре 160 С в течение 40 мин. На самом деле жарить плату выше 130 градусов я не пробовал. Температуры 130 вполне хватает для нормальной полимеризации краски.

Сначала печатаем на том же лазерном принтере слой для защиты падсов, участвующих в монтаже. Проще говоря закрываем от маски нужные участки. Накладываем на плату и снова в ламинатор:

Затем наносим с помощью нашего минипульверизатора краску. Я добавляю 1 часть воды на 4 части краски перед нанесением. После нанесения ждем 24 часа — краске нужно высохнуть. Торопиться не стоит — плату спалить мы всегда успеем). После этого выгоняем с кухни жену и занимаем плиту на 40 мин. На самом деле лучше обзавестись какой-нибудь минипечкой или использовать тостер для этих целей. Но в любом случае нужно четко следить за температурой. По прошествию 40 мин вынимаем пирожок из печи:

Защитный слой, состоящий из тонера, удаляем при помощи растворителя или ацетона с применением небольшого механического усилия рук. Краска отваливается от защищенных мест в силу плохой адгезии с тонером. Теперь можно залудить падсы и спаять какой-нибудь SDR трансивер или другую безделушку. В целом весь метод довольно трудоемкий и необходим, я считаю, для очень ответственных безделушек. Ну или для настоящих эстетов, которые не привыкли отдавать 1000 руб за фирменную двухсторонку в Китае (кому интересно, пишите, дам адрес сайта где реально за 1000 руб заказать нормальные платы)