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.
Паяльная маска, или "зеленка", как ее раньше называли, защищает печатную плату при пайке, закрывая проводники, предотвращая замыкания между площадками и защищая стеклотекстолит от перегрева при монтаже. Это раньше можно было делать ее только зеленой. Сейчас доступно множество цветов. Какой же цвет выбрать? И имеет ли какое-то значение то, какой выбран цвет маски?
Примеры из жизни
У нас есть заказчик, который для каждого типа печатных плат заказывает свой цвет паяльной маски. Начиналось все с оттенков синего, красного, фиолетового цвета, затем был черный, белый, теперь лиловый, бирюзовый, бордовый...
Есть другой заказчик - огромное предприятие с множеством отделов. Каждый отдел выбирает свой цвет маски. По-моему, даже каждый разработчик на этом предприятии предпочитает свой оттенок. Хорошо это или плохо?
На мой взгляд, это не просто плохо - это катастрофа для предприятия. И вот почему.
1. Проблемы с входным контролем
Если предприятие проводит входной визуальный контроль печатных плат, отличия в цвете маски могут привести к существенному повышению утомляемости персонала. Во-первых, яркие цвета, такие как красный или белый, существенно больше утомляют глаза.Во-вторых, вместе с изменением цвета меняется и насыщенность маски, а значит, может оказаться сложнее различать проводники под ней и контролировать их качество. В-третьих, глаз, привыкший к определению дефектов под маской одного цвета, не сможет так же качественно находить их при смене цвета.
2. Проблемы с монтажом и выходным контролем
Еще бОльшие сложности начинаются при выходном визуальном контроле после монтажа. Особенно если маска имеет черный или белый цвет. Контроль наличия компонентов превращается в сущую муку. Если использованы такие мелкие компоненты, как 0402, контроль качества их установки на фоне темной или черной маски может удлинниться в несколько раз.
3. Проблемы с качеством печатных плат
Стандартным цветом маски считается зеленый. Соответственно, каждый завод по производству печатных плат имеет запас маски такого цвета на складе. Но как только начинаются игры с выбором цвета маски и оттенка ("мне, пожалуйста, красный, но не блеклый, а поярче..."), производитель вынужден подбирать нужную маску либо в своих запасах, либо у поставщика материалов. И может случиться так, что режим разведения, нанесения или отверждения этой маски слегка отличается от стандартного. И вот тут возможна потеря качества масочного покрытия. Так что менять цвет маски для больших партий надо с осторожностью, сначала попробовать образцы.
4.. Проблемы с внешним видом печатных плат
Крайне не советую использовать маску белого цвета. После монтажа в печи она приобретает "желтушный" оттенок.
Не рекомендую использовать красную маску. Слишком заметна разница в оттенках, и при изготовлении повторов вы можете получить оттенок, никак не сочетающийся с платами предыдущего запуска.
Неплохо смотрятся платы черного и синего цвета, но, как я уже говорил, их гораздо сложнее и дольше контролировать визуально.
Матовость и глянцевость
Глянцевая маска более удобна, на ней меньше видны царапины. Платы с глянцевой маской выглядят более нарядными.
PCB technology по умолчанию делает зеленую глянцевую маску.
В некоторых ситуациях нужно применить специальные цвета (как, например, черный матовый применяют в светофорах, чтобы уменьшить блики, а белый используют в осветителях, чтобы увеличить светоотдачу). В таких ситуациях вполне оправдан выбор нестандартного цвета или матовости/глянцевости.
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)
Для нанесения паяльной маски на печатную плату нужна так называемая рамка с хорошо натянутой трафаретной сеткой. Многих процесс натяжки сетки пугает и они предпочитают купить готовую рамку. На самом деле ни чего здесь сложного нет, было бы желание и немного свободного времени.
В этой статье я расскажу вам как правильно натянуть трафаретную сетку на рамку.
Каркас рамки
Варим из квадратной железной трубы 20*20 мм. рамку нужного размера, шлифуем все углы и стороны шкуркой, чтобы при натяжении сетка не порвалась. Красим ее с трех сторон (сторону где будет клеиться сетка оставляем не крашенной). В данном случае рамка имеет рабочее поле 210*300 мм., то есть формат А4.
Натяжитель трафаретной сетки
Берем кусок ДСП толщиной 26 мм. Кладем на него рамку и с припуском 5 мм снаружи, очерчиваем и обрезаем лобзиком.
Затем сверлим по периметру сквозные отверстия на 6 мм. С другой стороны рассверливаем эти отверстия на глубину 5..6 мм. сверлом на 10 мм.
Вбиваем в рассверленные отверстия гайки М6 и с другой стороны вкручиваем болты М6.
Процесс натяжения сетки на рамку
Накладываем рамку на сторону ДСП с гайками, обезжириваем и скобами равномерно, начиная от середины каждой стороны, крепим трафаретную сетку.
В данном случае использовалась сетка трафаретная VS-Monoprint PES 77/48 PW .
Ставим ДСП с рамкой на ребро, затем сначала руками подтягиваем болты до упора равномерно по всему периметру. Берем ключ на 10 и по пол оборота натягиваем сетку. Болты крутим в шахматном порядке, то есть равномерно. В результате рамка поднимается и соответственно сетка натягивается. Злоупотреблять натяжкой здесь не нужно, сетка должна быть достаточно равномерно натянута и не провисать. Слабая натяжка тоже не желательна. Если вы перетяните сетку, то крепление на скобах может не выдержать и сетка может порваться.
Клеим трафаретную сетку к рамке
Разводим специальный клей для трафаретной сетки KIWOBOND 1100 , для этого размера рамки достаточно 10 мл. клея. Наносим кистью клей на сетку, пропитываясь, он надежно приклеит ее к рамке. Мазать клей нужно сразу обильно (если наносить мало, то он быстро сохнет), и конечно мазать так, чтобы разведенного клея хватило на всю рамку.
Через два часа клей затвердеет, снимаем скотч и обрезаем малярным ножом сетку по периметру рамки.
Читайте статьи на сайте первоисточнике, не поддерживайте воров.
Результат работы
В результате получилась рамка нужного размера с качественно натянутой на нее трафаретной сеткой, для нанесения паяльной маски на печатную плату. Таким же образом была натянута сетка на рамку меньшего размера, с рабочим полем 110*170 мм., для маленьких плат.
Тестирование рамки с трафаретной сеткой
Тест на печатной плате, результат отличный.
Правильное нанесение паяльной маски
На фото схематично представлен процесс нанесения паяльной маски. Расстояние между сеткой и платой, наклон ракеля и сетки при нанесении.
