Маска для плат как пользоваться
Осваиваем однокомпонентную паяльную маску
Доброго времени суток.
В последнее время в среде радиолюбителей начали обретать популярность и широко применяться т.н. паяльные маски (Solder Mask или Solder Resist). Их используют для защиты проводящего рисунка в процессе производства платы, защиты отдельных ее участков от воздействия флюсов и припоев при монтаже компонентов, защиты проводников от попадания влаги в процессе эксплуатации и др. Все маски подразделяются на три основных группы: ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ, ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ И СУХИЕ ПЛЕНОЧНЫЕ. Отличительные их особенности понятны из названий. Объединяет же их то, что в процессе отвердения у них у всех участвует ультрафиолетовое излучение. Сам же процесс несколько напоминает изготовление пп при помощи фоторезиста: все те же фотошаблоны, эксперименты… кто пробовал — тот понимает. Я в свое время тоже пытался освоить эту технологию, но после нескольких часов проб и ошибок решил не использовать этот метод. Ужь очень много нюансов от которых зависит конечный вариант. А вот маски меня заинтересовали. С ними создается впечатление завершенности поделки. По логике они должны, помимо своих основных защитных свойств, обеспечить еще и удобство при монтаже и пайке деталей (это вечно растекающееся по плате олово…).
Ну, что ж, теория изучена, пора приступать к практическим занятиям. Заказал я в поднебесной однокомпонентную паяльную маску как не требующую особых изощрений и дополнительных приспособлений в процессе.
Как я уже говорил все паяльные маски требуют ультрафиолетового облучения, и эта не исключение. Была наскоро, как говорится: из того, что было и лампы для детектора сооружена установка.
А так как маска чувствительна к ультрафиолету, то и красный светофильтр.
В качестве подопытного будет выступать будущий автоматический контроллер ДХО
Платку я взял маленькую, чтобы свести к минимуму мучения и потери маски в ходе экспериментов, так как и ежу понятно, что с первого раза достичь желаемого результата вряд ли получится. Да и, просто, эта поделка была на очереди.
Скажу по секрету, что эксперимент длился два с лишним вечера. И сначала для распределения маски я использовал сам фотошаблон как это предписывают делать производители. Но, так как принтер у меня довольно староват, то изготовить качественный шаблон (приходилось печатать на одной пленке два раза — один поверх другого для лучшей контрастности) то еще мастерство. В связи с чем в качестве первого слоя я решил использовать пленку 60 микрон для ламинатора. Да и отлипает она лучше.
Максимально, насколько хватает глаз и терпения совмещаем:
Сверху придавливаем стеклом. И весь бутерброд — под УФ облучалку:
По инструкции время облучения — 40 минут. Для моей же конструкции достаточно 30. Даже не пойму почему. Вроде и лампа слабовата, всего 6 Ватт… Да только после 40 минут вся эта масса цементируется настолько, что оторвать пленку без повреждений невозможно. Даже предполагаемые площадки под пайку засвечиваются.
После засветки на некоторых форумах советуют выждать еще час т.н. полимеризации.
Ждем. Отдираем:
Сразу видно, что и в этот раз — не совсем удачно.
Оттираем. Отрезаем:
Еще мучиться и мучиться… Но, как говорится: первый блин ( а в моем случае, видимо, первая сотня ) и так сойдет.
Согласитесь, не плохо смотрится:
Ну и как итог могу сказать: старайтесь не заказывать маску зимой — боится низких температур. Возможно в этом кроется причина моих неудач. И вообще, я бы посоветовал не жмотиться, как я, а купить сухую пленочную паяльную маску. Хотя она и стоит на порядок дороже, зато, судя по видео процесс с ней куда легче. Я летом так и поступлю, а пока у меня есть чем заморочиться.
Спасибо за внимание.
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.
Состав и нанесение паяльной маски
Пайка на печатных платах 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.
Классы требований
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:
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:
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.
В комментариях к обзору uncle_sem про паяльную маску товарищ CuMr аргументированно и взвешенно решил поспорить со мной о способах ровно нанести её на печатную плату:
Ну ладно. Лезем в ящик и достаём оттуда отрезок сетки для шелкографии, купленной на Али за два бакса. Она обычно продаётся кусками по пять или десять погонных метров, мне же повезло найти лот, в котором продавался метр. Она очень скользкая по ощущениям, с очень мелкой и идеально ровной сеткой:
В описании лота значилось: material: Solyester, mesh: 120 mesh 48T, size: 1 x 1.27m. Сетка приехала сложенной в конверт и была сильно помята 🙁
В магазине рукоделия за 16 рублей покупаем пяльцы для вышивки, натягиваем на них отрезок сетки. Также я взял резиновый шпатель для штукатурки за, кажется, 12 рублей. Как вы можете видеть, шпатель у меня побитый жизнью, отчего на маске потом остались полосы — надо было найти специальный ракель или пользоваться старой пластиковой картой)
Пожертвуем куском текстолита. Выдавливаем на него через сетку немного маски:
Размазываем в одно движение:
Сетку можно отмыть изопропиловым спиртом, но проще выкинуть и вырезать на замену ещё квадратик.
Заготовку сушим паяльным феном при температуре 100С минуты так три. Я не засекал время — можно просто ориентироваться на подтёки по бокам — если высохли, значит и краска на текстолите тем более сухая.
Капаем на текстолит машинного масла «для швейных машинок» и наляпываем первый попавшийся под руку фотошаблон. (Прошу прощения за качество — фотошаблон отпечатан на позорном самом дешёвом в линейке принтере Xerox 3010 с китайским «совместимым» картриджем. Его спасает только то, что при контакте с маслом он становится чернее). Суём «бутерброд» под маникюрную УФ-лампу на 9 Вт секунд на тридцать (не засекал).
Благодаря маслу фотошаблон легко снимается. Незасвеченную паяльную маску удаляем изопропиловым спиртом.
Маска отлично держится (как синяя, так и красная одинаково) и не сдирается металлической губкой:
Пробуем снять отвердевшую маску растворителями — немного поддаётся ацетону, а «646», уайт-спирит и керосин ничего маске сделать не могут. Возможно, надо было ещё дать заготовке полежать под УФ-лампой после отмывки маски для полного задубения, но мне было лень.
Я спилил излишки платы и ради интереса решил её протравить. Используется ванна из оргстекла (описание in English тут), аквариумный компрессор и протравочный раствор из перекиси и лимонной кислоты:
Посмотрим на результаты поближе:
сдерём маску шкуркой и посмотрим на открывшуюся медь:
Не знаю, как вам, но мне такое качество после процедуры, исполненной тяп-ляп, без засекания времени — вполне нравится.
P.S. Моя ссылка на лот «протухла», но вы без труда найдёте аналогичную сетку по запросу «120 mesh 48T»:
P.P.S. Интересующимся вопросами изготовления печатных плат с применением фоторезиста и масок, горячо рекомендую этот YouTube-канал — почерпнул оттуда много годных идей. Идеальный серьёзный автор, отличное качество видео — малолетним «обзорщикам за еду» до такого — как до Луны пешком. Снимаю шляпу:
Технология изготовления ПП с маской
На форуме часто спрашивают, как я делаю ПП с маской. Так как инструкция, по которой я начинал, далека от идеала, я решил выложить свое представление этого процесса.
Во первых скажу, что я, как и многие, начинал с ЛУТ. Метод, для начала, годный, но не более. Потом пробовал использовать фоторезистивный спрей. Результаты, в общем, были удовлетворительными, но технологические ограничения сильно осложняли жизнь. Минусы фоторезиста позитив 20:
После опыта с фоторезистом в виде спрея я перешел на готовые платы, (тот же производитель) с уже нанесенным покрытием. Но, видимо, из-за низкого спроса и высокой цены такой продукции, очень часто продавцы отпускали товар с истекшим соком хранения, в итоге масса испорченных плат.
К счастью, я нашел свой способ изготовления. Это не реклама, а просто рекомендация.
Дальше я опишу метод работы с материалами
Все как обычно. Прорезаю ножом для гипсакортона и отламываю нужный размер заготовки. На фото видны остатки испорченного фоточувствительного лака. После отламывания срезаю кромки платы тем же ножом как циклиной.
Сразу же отрезаю по размеру ламинат, все работы провожу под ярким освещением. 30 минутное нахождение под настольной лампой G23 11W не засвечивает материал. (с 1 м)
Далее работу провожу в ванной комнате, прямо в раковине умывальника:
Для очистки и ошкуривания платы использую aбразивную губку c надписью BOSCH fine купленную в строительном магазине. После очистки плату оставляю под струей воды.
Снимаю с ламината в углу участок нижней защитной пленки и прикладываю его к плате прямо в воде, по ходу приклеивания смачиваю тонкой струйкой и постепенно отрываю всю нижнюю пленку. Если во время приклеивания сильно не прижимать ламинат к плате, то по окончанию он свободно перемещается по плате.
Примечание: Верхняя пленка до нанесения не отрывается, перепутать невозможно. Все работы с ламинатом нужно проводить в холодной воде, до 20С. От теплой воды ламинат приобретает излишнюю липкость.
После этого получаем такую плату:
Резиновым шпателем или, например, банковской картой аккуратно выгоняем лишнюю воду от центра к краям. Давить и стараться слишком быстро выгнать всё не нужно. У меня это занимает 1 минуту.
Далее, для качественного приклеивания использую утюг, ставлю на 50- 70% мощность, плату вставляю в середину журнала или книжки. В данном случае (фото снизу) проглаживаю через 5 страниц А4 стандартной плотности. Плата не должна нагреваться выше 50-60С, иначе ламинат «потечет». Поэтому же чрезмерно давить на утюг тоже не стоит, по углам могут возникнуть дефекты. Времени занимает до 2 минут. Стоит сказать, что если у ламината слишком большие выпуски, он может приклеятся к бумаге, но это не страшно. После приклеивания утюгом можно легко обрезать лишний ламинат строительным ножом. Небольшие выступы все же лучше оставить, так как за них потом удобно удалять верхнюю защитную пленку
Далее нужно приготовить фотошаблон
Я делаю его на фотопринтере epson t50. Использую пленку для струйной цветной печати, лучше всего lomond или xerox. Печатаю из layout, естественно в негативе, дополнительно включаю рамку. Фотошаблон немного просвечивается, на результаты это не влияет! Печать, как обычно, зеркальная, потому во время засветки шаблон нужно уложить стороной печати к плате.
Для засветки использую ламу DELUX 21W под цоколь E27. Плату ложу на стол, сверху прижимаю стеклом толшиной 8мм купленным как туалетная полочка в строительном магазине. Расстояние от лампы до платы 15-25 см. Время выдержки 1,5-3 мин. Обычно 2 минуты без предварительного прогрева лампы. Честно говоря, в последнее время даже не засекаю время.
Некоторая сложность есть в снятии верхнего защитного слоя ламината. По ощущениям он похож на полиэтилен. Так как плата совсем «свежая» держится верхний слой так же, а может и лучше, чем сам ламинат к плате, потому тут можно легко все испортить.
Либо нужно поставить плату на отстой на сутки. Но так как это не очень удобно, я придумал такой способ. Ложу плату на 1 минуту в морозилку (-18С) за это время сама плата не охлаждается полностью, а выпуски ламината стают хрупкими. Передерживать категорически нельзя. После охлаждения верхний слой элементарно снимается.
Для проявления использую какой-то местный аналог «крота» (жидкость для прочистки труб). Концентрация по сути не имеет значения, на глаз наливаю холодной(!) воды около 100-150 грм и 3-5 грамма крота (не полную крышечку). Опускаю плату на 1минуту в расствор, потом достаю и под струйкой холодной воды пальцем аккуратно протираю. Во время этого почти все не засвеченные области очищаются, остается тонкий малозаметный слой. Повторяю процесс до нужного результата. Потом травлю в подогретом растворе хлорного железа.
После травления удаляю остатки ламината тем же «кротом» с водой 1 к 1 за 7-10 минут.
После этого плату нужно тщательно высушить. Я подогреваю ее феном.
Далее нужно приготовить шаблон маски. Печатать нужно в зависимости от типа пленки. Мне попадалась пленка, которая не вступала во взаимодействие с лаком маски, тогда можно печатать шаблон в зеркальном отражении (по дефолту в layout). Пленка lomond, к сожалению, не из этого числа, потому маска немного хуже получается. На ней приходится печатать на «верхней стороне»
На плату в центре наношу массу лака маски, нужно совсем чуть-чуть. Сверху ставлю пленку с фотошаблоном. Шпателем выгоняю воздух и равномерно распределяю лак по плате. Нужно сделать слой как можно более тонким, иначе могут появиться дефекты. Скорее всего, после шпателя останутся локальные более светлые и более темные участки (пятна). Накрываем плату тем же 8мм стеклом и ставим груз (я давлю рукой весом тела) около 30 сек, так слой становится однородным (при условии, что текстолит ровный, конечно)
После этого повторно совмещаю плату и фотошаблон. Удобно это делать по надписям на плате.
Засветка 5-6 минут без прогрева лампы с расстояния 15-20см.
После этого удаляется фотошаблон:
Далее чистую плату ложу на включенную УФ лампу на 5 минут для «закалки» покрытия. Там она не только облучается УФ но и нагревается от лампы до 50С примерно.
Готовый модуль, установленный в плату:
