Защитна маска за спойка. Изработка на печатни платки с маска за запояване FSR8000 Нанасяне на маска за запояване на китайски

15.10.2015

Солдерна маска (Solder Resist или Solder Mask) е задължително топлоустойчиво защитно покритие за проводимия модел на печатни платки. Предназначение: защита на отделни зони на ПП от неблагоприятните ефекти на флюс и спойка, както и влиянието на влажна среда и механични натоварвания.

Вид разнообразие

Характеристики на приложението

Маска за запояване се прилага към едната () или към двете страни печатна електронна платка. Необходимо е да се изолират контактните зони (за изхода на микросхемата и т.н.) от проводими елементи - проводници или отвори от преходен тип. Резултатът е намаляване на интензивността на труда/времето за запояване.

Ако е необходимо да се изолират съседни контактни зони, се използва методът на изрязване (създаване на зона, непокрита със слой маска за запояване). В този случай размерът на изрезите трябва да бъде 100-150 микрона по-голям от общия размер на контактната площ. Разстоянието от единия край на маската за запояване до другия край на контактната зона трябва да бъде в рамките на 50-75 микрона. Минималната ширина на джъмпера - зоната между 2 съседни контактни зони - е 75 микрона.

Цветът - червено, бяло, зелено, синьо, черно, жълто или супер бяло - се избира от клиента. В LED индустрията се използва супер бял/бял цвят на спояващата маска, в други области е най-популярен зелен цвят. Трябва да се има предвид, че крайната наситеност на цвета на PP се създава не от основния материал, а от покритието на маската.

Процесът на създаване на защитен слой

Маската се нанася чрез шаблон под формата на мрежа (размерът на една клетка е 150 микрона). Дебелина на мокрия слой: 30-35 микрона. След това продуктът се изсушава. Температура в сушилната камера: не повече от 75˚. Изсушените заготовки се изпращат на етапа на фотолитография - комбиниране на фотомаски от маски с продукти - и UV експозиция с висока мощност. Крайният етап е развитието на заготовките в разтвор (температура на веществото 32-34˚).

Ограничения

• Когато създавате тънък мост (по-малко от 75 микрона), той може да се повреди по време на монтажа и да наруши необходимата адхезия към повърхността на печатната платка. Резултатът е загуба на свойства за спояване на повредените контактни зони.
• Невъзможност за прилагане на маска към крайните контакти/тестовите точки на конектора.
• При създаване на защитен слой върху печатни платки със стъпка на оловото повече от 1,25 мм, маската за запояване се допуска да удари контактните зони само от едната страна и не повече от 50 микрона. И със стъпка по-малка от 1,25 мм - не повече от 25 микрона.
• Всички отвори, които подлежат на последващо покритие с маска за запояване, трябва да бъдат покрити (тентирани).
• Възможни дефекти: наличие на участъци без защитна маска - по-малко от 0,2 mm 2 на 1 проводник и под 2 mm 2 на многоъгълни участъци; наличието на незначителни отделяния (до 0,25 mm); появата на дълги тунелни празнини.

Плюсове от използването на маска за запояване

• Високо химическа устойчивост . Маската предпазва от агресивни среди и окисляване на медните проводници.
• Значими показатели физическа стабилност . Има защита срещу надраскване и механично въздействие.

Маската за запояване или „зелено нещо“, както се наричаше преди това, защитава печатната платка по време на запояване, като покрива проводниците, предотвратява късо съединение между подложките и предпазва ламината от фибростъкло от прегряване по време на монтажа. Преди беше възможно да се направи само зелено. Сега има много налични цветове. Кой цвят да изберете? И има ли значение какъв цвят на маската е избран?

Примери от живота

Имаме клиент, който поръчва собствен цвят на маска за запояване за всеки тип печатна платка. Всичко започна с нюанси на синьо, червено, лилаво, после имаше черно, бяло, сега лилаво, тюркоазено, бордо...

Има още един клиент - огромно предприятие с много отдели. Всеки отдел избира свой собствен цвят на маската. Според мен дори всеки разработчик в това предприятие предпочита собствения си нюанс. Добре ли е или лошо?

Според мен това не е просто лошо - това е катастрофа за предприятието. И ето защо.

1. Проблеми с входящ контрол

Ако дадено съоръжение извършва входяща визуална проверка на печатни платки, разликите в цвета на маската могат да доведат до значително увеличаване на умората на персонала. Първо, ярките цветове, като червено или бяло, са значително по-уморителни за очите.Второ, с промяната на цвета се променя и наситеността на маската, което означава, че може да е по-трудно да различите проводниците отдолу и да контролирате качеството им . Трето, око, свикнало да идентифицира дефекти под маска от един цвят, няма да може да ги намери със същото качество при промяна на цветовете.

2. Проблеми с инсталацията и контрола на изхода

Още по-големи трудности започват по време на окончателната визуална проверка след монтажа. Особено ако маската е черна или бяла. Контролирането на наличието на компоненти се превръща в истинска болка. Ако се използват малки компоненти като 0402, контролът на качеството на монтажа им срещу тъмна или черна маска може да се удължи няколко пъти.

3. Проблеми с качеството на PCB

Стандартният цвят на маската е зелен. Съответно всеки завод за производство на печатни платки разполага с доставка на маски от този цвят на склад. Но веднага щом игрите започнат с избора на цвят и нюанс на маската („Искам червено, моля, но не избледняло, а по-ярко...“), производителят е принуден да избере правилната маска или от собствената си запаси или от доставчик на материали. И може да се случи, че режимът на разреждане, нанасяне или втвърдяване на тази маска е малко по-различен от стандартния. И тук е възможна загуба на качество на покритието на маската. Така че трябва да промените цвета на маската за големи партиди с повишено внимание, първо опитайте проби.

4. Проблеми с външния вид на печатни платки

Силно не препоръчвам използването на маска бяло. След поставяне във фурната тя придобива "жълтеникав" оттенък.
Не препоръчвам да използвате червена маска. Разликата в нюансите е твърде забележима и когато правите повторения, може да се окажете със нюанс, който по никакъв начин не съвпада с дъските от предишното стартиране.
Черните и сините табла изглеждат добре, но, както вече казах, те са много по-трудни и отнемат повече време за визуален контрол.

Мат и гланц

Гланцираната маска е по-удобна и драскотините са по-малко видими. Дъските с лъскава маска изглеждат по-елегантни.
PCB технологията прави зелена лъскава маска по подразбиране.

В някои ситуации е необходимо да се използват специални цветове (например матово черно се използва в светофарите за намаляване на отблясъците, а бяло се използва в осветители за увеличаване на светлинната мощност). В такива ситуации изборът на нестандартен цвят или матово/гланцово покритие е напълно оправдан.

При всяка фабрична платка основната разлика веднага ще хване окото ви: на почти всички фабрични дъски пистите са покрити с някакъв защитен слой, само контактните площадки остават отвън. Този слой може да бъде зелен, червен, син и понякога дори черен или бял. И така, какво е това и защо е необходимо?

Това покритие се нарича маска за запояване и е предназначено да предпазва пистите от оксиди, случайно късо съединение и прегряване на печатната платка по време на монтаж на елементи. В допълнение към това, инсталирането на елементи върху платка, покрита с маска за запояване, е много по-удобно: спойката не се разтяга по релсите. Ако частите са запечатани със сешоар, тогава това е още по-важно. И дъската с маска изглежда много по-привлекателна.

В момента на разположение на радиолюбителите са три вида маска за запояване:

• Еднокомпонентен (UV втвърдяване).
• Двукомпонентен.
• Сух филм.

Предлаганата от нашите малки китайски приятели еднокомпонентна маска всъщност е ремонтна боя. Например, за нея е много удобно да покрива района, където се възстановяват пътеките. Не, използва се и като маска, в този случай не е необходима фурна (и UV лампи са необходими във всеки случай), но по отношение на здравината все още е по-нисък от двукомпонентния. Съществува и истинска еднокомпонентна маска за запояване, но тя е много по-рядко срещана.

Филмовата маска е много подобна на фоторезиста както на външен вид, така и на принципа на работа с него. Да, да, защитно покритие може да се направи и от фоторезист, но в действителност това е само подобие, което няма нито химическа, нито механична якост. Също така е доста рядко, доста скъпо и най-важното е, че за пълна работа се нуждаете от вакуумен ламинатор (за да може маската да прилепне напълно към повърхността на дъската).

Най-оптималното съотношение цена/качество е двукомпонентна маска за запояване. Има възможност за закупуване на грамаж, което прави маската още по-достъпна.

Да, прилагането на маска за запояване прави процеса на производство на платката още по-трудоемък, отнемащ време и изисква нови инструменти и материали. Но истинският радиолюбител не трябва да стои неподвижен, придобиването на нови умения и знания винаги е добро.

Както обикновено, нека разделим процеса на производство на дъската на етапи:

Пробиване на детайла, нанасяне на фоторезист, експониране, проявяване, ецване.Покрихме всички тези етапи по-рано. Може би някой ще се изненада от факта, че първият етап е сондиране; обикновено го правихме почти в самия край, но в в такъв случайОтворите се пробиват с CNC машина, като редът ще бъде точно такъв. Ще говорим за подготовката на файлове за машината и изработката на платка с нея, но засега ще приемем това като даденост.

Пробита заготовка с нанесен фоторезист.

Подготовка преди експониране на пистите.

На втората снимка можете да видите, че до шаблона на пистата има друг шаблон (всъщност има повече от един). Това е шаблонът за маската за запояване. Според принципа на работа с него маската не се различава много от фоторезиста. Това е абсолютно същия фоточувствителен материал, с малки разлики: състои се от два компонента и е течен.

Смесване на маската.Преди нанасяне на маската, композитът и втвърдителят се смесват в определена пропорция, например за маската FSR-8000 - 3: 1. Композитът има цвета на покритието, а втвърдителят е бял.

Ситуацията, когато няма достатъчно маска по време на нанасяне, има много депресиращ ефект върху психиката, което означава, че е необходимо да се изчисли нейното количество. Всъщност тук всичко е просто: за 1 квадратен дециметър от дъската (10 * 10 см) са достатъчни 2 грама маска с марж. Разбира се, всичко зависи от консистенцията и начина на нанасяне, но аз говоря за ситуация, в която маската не е разредена с нищо (достатъчно дебела) и се нанася през специална мрежа с помощта на чистачка. Да, доста малък разход.

Например нашият детайл е с размери 6,5 см на 4,5 см. Изчисляваме площта в дециметри: (6,5 см * 4,5 см) / 100 = 0,2925 dm². Смятаме, че 0,3 dm², в нашия случай е по-добре да се закръгли. Отчитаме количеството на маската: 0,3 dm² * 2 g. = 0,6 g. Това е количеството на готовата маска. Тъй като смесваме в съотношение 3 към 1, тогава 0,6 g. / 4 части = 0,15 грама - теглото на една част. Това означава, че 3 части от композита тежат 0,45 грама, а една част от втвърдителя тежи 0,15 грама. Ние пречим.

Няма нищо лошо във факта, че има стотни от грам повече от композита, отколкото трябва. Но ако говорим за ситуация, в която има повече от нещо, тогава е много желателно това да е композит, а не втвърдител. Отново със стотни, не повече, трябва да се спазват пропорциите. След това разбъркайте маската много старателно и я оставете за няколко минути. Междувременно нека подготвим решетката.

Нанасяне на спояваща маска.Има две изисквания за нанасяне на маската: слоят трябва да е тънък и задължително равномерен. Можете, разбира се, да се опитате да се справите с импровизирани средства (тук обикновено се използват валяци за боядисване, шпатули за запечатване на фуги и други градински инструменти), но все пак единственият правилен начин е да го нанесете чрез шаблон.

Stencil mesh е идеален материал за нанасяне на маска. Използвам мрежи на марката LM-PRINT (линкът към магазина е в таблицата по-горе). Маркировките на мрежата показват броя на нишките на cm и диаметъра на нишките в микрони. Например LM-PRINT PES 61/60 PW - 61 нишки на cm, диаметър на нишката 60 микрона. Колкото по-малък е броят на нишките, толкова по-дебела е маската на повърхността на дъската. И обратно.

За мрежата в продажба можете да намерите специални рамки, върху които се опъва мрежата. В моя случай това е обикновена профилна тръба от 18 мм. Има специално лепило за мрежата, закупено от същото място, където е закупена мрежата. Можете да прочетете за опъването на мрежата Стълбовете в ъглите на мрежата я повдигат над детайла с 3 mm.

Периметърът на детайла е залепен върху мрежата с маскираща лента. Нека подготвим два прозореца наведнъж: за маската и за копринен печат. Гумичката на чистачката също е специална и е закупена оттам, откъдето е мрежата.

Готовата маска се нанася на равномерен слой от едната страна на дъската. След което с едно уверено движение се издърпва по детайла с ръба на чистачката, разположена под ъгъл. Основното нещо е да не спирате, когато кандидатствате. Разбира се, тук е необходим опит и с течение на времето резултатът ще се подобрява. Можете да го използвате за обучение паста за зъби, Например.

Изсушаване на спояващата маска.Много важен етап. Когато правите маска за спойка, заготовката на дъската има време да премине през пещта два пъти. Първият път е за предварително изсушаване, а вторият път е за окончателно втвърдяване. И има само една разлика - температура. Ако сушенето се извършва при температура 75-85°C, то дъбенето е при 150-160°C. Можете ли да познаете какво ще се случи, ако превишите температурата за предварително сушене? Да, маската ще се втвърди напълно и ще бъде невъзможно да се измие с каквито и да било проявяващи се разтвори. Ще получим платка с красива и равномерна маска, която е напълно неподходяща за запояване, тъй като слоят на маската е солиден. Остава само да го изхвърлите и това е целият цикъл от нанасянето на фоторезиста до по същество завършената плоскост. Срамота е? Разбира се. Ето защо обръщаме голямо внимание на сушенето. Разбира се, по-добре е да поверите такава задача на звена, предназначени за тази цел. Имам пещ за това, с инсталиран PID контролер в нея. Предварителното изсушаване обикновено отнема 30-55 минути. Основното е, че маската не трябва да залепва след изсъхване. Освен това, докато е горещо, може да има такъв ефект, но когато изстине, трябва да изчезне.

Излагане на маска за запояване.Различава се от фоторезиста само по времето на експозиция, иначе всичко е абсолютно същото. Маската е негативна (подобно на фоторезиста, експонираното е полимеризирано), което означава, че покриваме само контактните площадки. След това излагаме.

Разработка на маска за запояване.Отново всичко е същото като при фоторезиста. Дори решението е същото, така че след проявяването на фоторезиста не го изливаме, а го използваме допълнително. И дори след проявяването на маската, тя ще бъде полезна; ще я използваме за проявяване на копринен печат и измиване на мрежата от маската. Бих искал да обърна внимание на това: ако маската е лъскава, тогава по време на проявяването този гланц може лесно да се повреди, така че в идеалния случай изобщо не трябва да докосвате повърхността на дъската. Въпреки това, ако всичко е направено правилно, маската се появява много лесно.

Ситопечат.По принцип маркирането на елементите на таблото не е най-необходимото. Ако в някои случаи е напълно депресиращо без маска за запояване, тогава обозначението на елементите е просто удобство при сглобяване на устройството. Така че нека приложим маркировките. За това използваме същата маска, просто изберете синия цвят.

Забележка

Ако маркировката е нанесена от същата страна като маската за запояване, тя трябва да се щави най-малко 15 минути при подходяща температура. Ако нанесете нов слой върху маска, която няма тен, разтворителят, включен в маската, ще повреди долния слой. Маската остава на дъската, но повърхността й се напуква. Освен това, ако цветът на копринената маска е бял, тези пукнатини в крайна сметка са много видими.

Имаме маркировки на обратната страна, така че нанасянето без изсушаване е приемливо. Смесете синята маска по същия начин и я нанесете върху задната страна на дъската.

Сушещ копринен ситопечат.Поставете във фурната за 45 минути при температура 75-85°C.

Силкографски дисплей.Трябва само да посочим елементите, което означава, че използваме отрицателен шаблон.

Развитие на ситопечат.

Окончателно изсушаване.Извършва се при температура 150-160°C за 45-75 минути. При тази температура маската придобива крайната си здравина.

Докато дъската съхне, можете да изперете мрежата от маската. Проявяващ разтвор от калцинирана сода и гъба за съдове може лесно да се справи с това.

Подрязване на дъската.Разбира се, изобщо не е необходимо да правите това с помощта на машина, но тъй като той е пробил дупките, оставете го да изреже и по контура.

Калайдисване.Тук има и една особеност: след пещта медта на контактните подложки се окислява и не е толкова лесно да се калайдисва. Но това може да се коригира много лесно, просто потопете дъската за минута във водата, към която сте добавили лимонена киселина. Използваме го за гравиране, така че това не е проблем. Достатъчно е половин чаена лъжичка в половин чаша вода и медта ще стане чиста и лъскава.

Поредицата от статии за производството на устройства приключи. Както обещах, изминахме доста дълъг път. Разбира се, производството не се ограничава до разглежданите методи, тази тема е много обширна. Но се надявам, че цикълът ви позволява да добиете обща представа.

Между първата и последната технология има десетки години. Но дори това не е основното. Между тях е огромната работа на целия свят на радиолюбителите. Работа, пълна с експерименти, победи и грешки, защото само този, който не прави нищо, не греши. Не се страхувайте да задавате въпроси, експериментирайте и споделяйте опита си (дори и да не винаги е успешен). Този опит със сигурност ще бъде полезен и на някой друг, няма как да бъде иначе.

Всичко най-хубаво.

Подобно на бижутерската работа. Трябва да се направи много внимателно, за да не се повреди повърхността. Не трябва да се допуска образуване на джъмпери или мостове, разпръскване или залепване на капки припой, както и разнородното му натрупване.

Прилагането на маска за запояване може да помогне за извършване на работата с добър резултат. По същество има две основни функции на композициите: защитна и естетическа. След обработка красива дъска е готова за високо прецизно запояване. Спойката ще отиде само до необходимите места за бъдещи контакти.

Сега печатните платки се използват навсякъде. Навсякъде те играят отговорна роля, осигурявайки работата на комплекса електронни схеми. Въпреки това, въз основа на резултатите от изпитването и оценката на основните характеристики, в съответствие с GOST се разграничават два основни класа изисквания за маски за запояване:

• за печатни платки на устройства и компютри, които не се използват в критични военни ситуации, те произвеждат продукти от клас Т;
• За използване в платки, използвани в отбранителни съоръжения, се използват съединения от клас H.

Точките на запояване, получени с помощта на маски от клас H, гарантират липсата на краткотрайни паузи в работата. Членството в клас трябва да бъде посочено от производителя и трябва да се вземе предвид от потребителя.

Методи на приложение

Защитните покрития за печатни платки могат да имат различен състав и да изискват приложение по различни технологии. Класификацията на маските за запояване се основава на тази характеристика.

Слоят върху повърхността може да се нанесе по два начина:

• шаблони,
• фотолитографски.

Епоксидните спойващи маски се използват за шаблонен печат. Втвърдяването се инициира чрез нагряване или UV лъчение. Методът е достъпен и евтин, но изисква мрежести шаблони. Точността на нанасяне на спойващи маски оставя много да се желае.

Фотолитографският метод иначе се нарича фоторезист. В днешно време се използват предимно такива средства. Популярността се обяснява с възможността за създаване на всякакви рисунки.

Фоторезистните спойващи маски се различават по консистенция и брой компоненти. Еднокомпонентните продукти са с хомогенен състав. Двукомпонентните смеси се довеждат до хомогенно състояние по време на производството.

Сухи и течни форми

Сухите спойващи маски се обозначават със съкращението SPM. Произвеждат се под формата на филми с различна дебелина: от 50 микрона до 10 микрона.

Прилагането на SPM не е лесно. Това изисква оборудване, което извършва вакуумно ламиниране. Повърхността на плочата трябва да бъде старателно почистена преди нанасяне на покритие, в противен случай филмът няма да залепне добре.

След вакуумиране дъската трябва да се разкрие и прояви. Съставът за развитие може да бъде органичен или водно-алкален по природа. Често калцинираната сода се използва за създаване на алкална среда. Последният етап е дъбене. Така плочата се обработва чрез нагряване или UV облъчване за окончателното оформяне на слоя.

Маските за течни спойки се означават съкратено като LSM. Те се прилагат по един от двата начина.

При работа върху малки серии печатни платки се използва ситопечат.

В процеса на производство на големи серии от продукти, маските за запояване се прилагат с помощта на специално оборудване, което създава течаща ламинарна „завеса“. След това обработената плоскост се експонира, развива и щави.

С помощта на шаблон и шаблон можете да нанесете маска за запояване у дома със собствените си ръце. Всички операции са доста достъпни и се извършват редовно от майстори и аматьори.

Запояването с най-малките стъпки се превръща в истинска сделка. Печатна платка, предварително защитена с маска, ще може да работи дълго и надеждно.

В онлайн магазините се продават еднокомпонентни маски, които се втвърдяват при облъчване с UV лампи. Обработката на дъските става така. Малко количество течна спояваща смес се нанася в центъра и отстрани.

Натиснете с прозрачен твърд филм (лавсан или друг) и разтрийте с гумичка или натиснете с дебело стъкло.

Пастата под филма трябва да бъде равномерно разпределена в тънък слой, придобивайки светъл нюанс (обикновено светлозелен). След това шаблонът се прилага внимателно.

Те се излагат на ултравиолетова светлина за 40 минути, шаблонът се отстранява и се излага още един час. Нюансите на нанасяне могат да варират, но като цяло целта е да се гарантира, че пастата е равномерно разпределена и втвърдена.