Маска пленочная для плат. Изготовление печатных плат при помощи паяльной маски FSR8000. Технологический процесс изготовления печатной платы в домашних условиях

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:

• сложность нанесения
• чувствительность к видимому спектру освещения
• необходимость точного соблюдения времени выдержки при засвечивании
• необходимость точной концентрации раствора проявителя
• сложность хранения не проявленных плат
• быстрая деградация параметров фоторезистивного слоя

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.

Использую пленку ламинат PHOTEC 6300. Кроме того с последнего времени я почти всегда наношу и маску. Использую такую — Solder Mask KSM-180GH1 UV curable (Green)

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:

Остатки лака удаляются сухой мягкой тряпочкой. В крайнем случае при перезасветке — с уайтспиритом, но без фанатизма.

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:

1. Время на изготовление таких плат, как на примере — около часа.
2. На фото субмодуль управления импульсным преобразователем напряжения для автомобильного усилителя мощности с защитой от перегрузки по току и постоянки на выходе УМ.

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:

• 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:

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.

Паяльная маска FSR 8000. Проба пера + видео.

Приветствую достопочтенное сообщество! Итак, сам себе дал ответ на вопрос «где взять сабж в пределах Украины», заданный в моем недавнем топике. Приобрести ее можно в «Резоните» при наличии родственников в России. По другому — никак. Sad, but true.
В общем, пришел вожделенный килограмм FSR 8000-8G, зеленая, глянцевая. Точнее меньше килограмма, поскольку, непонятно зачем, но банки были вскрыты проводниками, а после проводников эту посылку еще ждала «Новая почта». Поэтому фоток банок не будет, поскольку они все были в маске, воняли и после перефасовки остатков в другую тару были выброшены. Слава Богу, не открылась банка с отвердителем, он бы вытек весь, а сама маска очень густая и вытекло ее не так уж и много. Так что особо страшного ничего не произошло.
UPD: Как-то так получилось, но этот топик молча переехал из личного блога в коллективный. Дабы не сильно позориться, взял у знакомых фотомыльницу и повторил процесс еще раз, чтобы хоть как-то исправить положение с качеством фотографий. Ну и попутно сработал небольшое видео, которое хочу представить на обсуждение.

Видео снято на эту самую фотомыльницу, так что за качество — пардон. Такой вот я, то фотки с мобильника, то видео с фотика :).

Теперь немного оффтопа. Есть такое славное украинское слово «кортячка». Цэ колы дуже кортыть. Когда она нападает, пациент испытывает сильный творческий зуд ниже поясницы и не важно, что на дворе вечер пятницы и куска тюли и кальцинированной соды взять просто негде :). Вот она на меня и напала.
UPD: Ко второму заходу удалось добыть небольшой отрез органзы (так эта ткань называется).

Опробовал и этот способ нанесения.

Теперь к делу. Технология ее нанесения достаточно подробно описана тут и тут. К изучению настоятельно рекомендуется. Ни сетки для нанесения, ни кальцинированной соды для проявки у меня не было UPD: в первый заход, а во второй сетка была, а кальцинированная сода пусть идет в сад. /UPD Поэтому пришлось импровизировать. За качество фоток приношу извинения, фотографировал на мобильник. UPD: Фото со второго захода качественнее, но старые я удалять не буду, просто дополню.

Из загашника были извлечены давно вытравленные платы (на фото только одна).

Второй заход:

Медь окислилась, пришлось зачистить. Как обычно, делаю я это моющим средством для посуды (Фейри, Сарма и т.п.) жесткой стороной посудной мочалки. Медь не дерет, а окислы снимает хорошо. Затем плату сушим бытовым феном. На выходе получаем подготовленную к нанесению плату.


А вот и маска

Прямо на плате замешиваем маску в пропорции три части маски, одна часть отвердителя. Отмерял на глаз, но рекомендую использовать инсулиновые шприцы (их не было тоже, а кортячка не ждет 🙂 И во второй раз их не было тоже :)). Мешаем зубочисткой.

Сетки нет, а нанести на плату маску чем-то нужно. Решил использовать резиновый валик, которым накатывал однокомпонентную.

Не вышло, начал валик кусками облазить, похоже на то, что эта маска его сожрала. UPD:Таки сожрала, она еще и краску с карточки сожрала. Довольно агрессивный растворитель. Пришлось замешать еще порцию. Замешал многовато, пришлось пустить в ход еще одну плату. Раскатал резиновым прижимным валом от струйника. Вышло вот такое

UPD:А это фотки из под валика, сделанные во второй раз:


Довольно сносно получается, поверхность выходит слегка текстурированная, «бархатистая». Слой получается тонкий. Сложно на глазок дозу угадать, потому как пока лишнее не сгонишь — толку не будет.

Во второй раз удалось опробовать и сетку. Прокатывал пластиковой карточкой. Результаты следующие:


Слой толще и ровнее. Норовит нахватать пузырьков. Дольше сохнет, дольше проявляется.

Вывод первый — наносится эта маска гораздо лучше, чем однокомпонентная, двухкомпонентка жиже и небольшие неровности «растягиваются». Так что можно наносить и таким хамским методом, т.е. валиком, хотя через сетку, как описано на радиокоте и уже и тут, предпочтительней.

UPD: При нанесении через сетку всплывает один важный момент: наличие технологических полей. Запас 10-15 мм. по всем сторонам платы нужен. Это касается, пусть и не в такой степени, и нанесения валиком. Без технологических полей сложно добиться равномерности нанесения по краям платы. Через сетку на краях платы слой у меня получался тоньше. И пусть достопочтенного зрителя не вводит в заблуждение легкость, с которой я это сделал на видео — это был ПЯТЫЙ ДУБЛЬ. А были бы поля — с первого получилось бы. То, что слой на них получился бы тоньше — нам как бы пофиг, все равно обрезать. А сама плата в шоколаде :). Это же, даже в большей степени, касается и однокомпонентной маски.

Дальше по технологии идет сушка в духовке при температуре 60-90 градусов. Тут тоже решил не заморачиваться и высушил ее бытовым феном, включенным на максимум. Нагрел, дал остыть и так несколько раз. За полчаса такой сушки маска липнуть перестала. UPD: А «сеточная» — не перестала, я ее не досушил и слегка запорол, кинул на лист бумаги мордой вниз, а она, зараза, прилипла. К шаблону она тоже слегка липла, но после экспозиции отстала, причем безо всяких проблем, на видео я именно ее из под фонаря и достаю.
Итак, наложил шаблон, придавил стеклом.

На очереди экспозиция. Лампа все та же — 26-ваттная Delux EBT-01. Безо всякой калибровки зарядил на 20 минут, шаблон, распечатанный на струйнике позволяет. UPD: Во второй заход ту, которую валиком катал, передержал, минут 35-40 она под фонарем пролежала. Проявилась без проблем. Вывод: при нормальном шаблоне наша маска готова нам простить и огрехи в экспозиции.
Мой любимый фонарь в действии

Проявка. Вот тут я настоятельно рекомендую отклониться от неоднократно описанной технологии и применять мой любимый проявитель для УФ-чувствительных материалов — раствор Na2O(SiO2)n, т.е.жидкого стекла. Концентрацию решил сделать выше, чем для фоторезиста — 3 столовых ложки жидкого стекла на 0,5 литра воды. Проявилось на глазах без какого либо механического воздействия, просто ванночку покачивал, чтобы растворенную маску смывало. По времени — около минуты. На выходе имеем

Валик:

Сетка, слегка запоротая:

Под другим углом:

После проявки промываем, обязательно сушим феном, и в духовку при 150 градусах на час для окончательного дубления.
Вот такие пирожки 🙂

Финальные тесты — царапается неохотно, нужно приложить усилие, паяльника не боится, на спирт не реагирует. Что нам от нее и нужно.
Выводы: толковый, технологичный состав. Однокомпонентная проигрывает по всем показателям.

UPD: Провел небольшой тест. Врубил фен на 450 градусов и грел, пока медь на полигоне не вспучило. Маска на месте, причем как сплошной полигон, так и мелкие фрагменты, цвет не поменяла. Но, как мне показалось, стала более хрупкой, сцарапывается немного легче.

UPD2: Сушить таки лучше в духовке. 30-40 минут при температуре 90 градусов. Феном дольше получается и пыли нагоняет. Так же желательно более качественное обезжиривание, чем просто моющим. Кротом, например. Замешивал в шприце, сутки она с отвердителем живет нормально. Наносил через органзу, причем не так, как в видео (для такого нанесения сетка должна быть натянута как барабан), а положил прямо сеткой на плату, нанес на сетку из шприца поперек платы полоски на расстоянии друг от друга около 3см. и размазал карточкой. Потом медленно и равномерно, не смещая сетки в горизонтальной плоскости отделяем ее от платы. Если скорость отделения будет нестабильной, то и слой выйдет не совсем равномерный. Получается где-то так:

А еще попробовал ее в качестве фоторезиста. Принципиальных отличий в нанесении нет, только дубить ее не нужно. Плюсы перед пленочным — не попадает пыль и пузырьки, поэтому нет подтравов, минусы — дольше наносить (нужна сушка), сложно удалять после травления. Замачивать в растворителе я ее не пробовал, ткань, смоченная 646-м не берет. Пришлось счищать механически. А так — понравилось, получается неплохо:

Касательно проявки: она значительно ускоряется, если периодически вылавливать плату из растворителя и прополаскивать ее под струей проточной воды.
А теперь вопрос в студию! Кто и как маску из отверстий удаляет? У меня пока по этому поводу пичалька.

UPD3: Пару слов о разрешающей способности. Когда я делал платку, что на последнем фото (напомню, что маску я использовал и как ФР при травлении), шаблон дорожек получился немного с дефектом — принтер заполосил. на просвет — тонкие пробелы. Пользоваться таким шаблоном с фотековским ФР не в первой, ему (Фотеку) это как бы пофиг. Тут же за 20 минут экспозиции эти пробелы оказались слегка некстати. После проявки остались тонкие волоски. Заморачиваться этим я не стал, поскольку хлорник прекрасно ушатал медь под ними боковым подтравом и плата получилась без дефектов. Примечателен тот факт, что эти волоски остались после проявки — это при толщине значительно меньше 0,1мм. После травления они прикольно повисли в воздухе. На этой же фотке видно, как маска отрабатывает промежуток — по контуру платы виден отпечаток Игловского слоя Dimension. По умолчанию в этом слое нулевая ширина линии, т.е. самое тонкое, что орлик может отрисовать. Если попробовать уменьшить время экспозиции и убрать боковой подсвет, то такой промежуток должен отработаться четче. В общем, разрешающая способность у этой маски значительно выше, чем этого требуется для ее применения по прямому назначению.

Источники:

http://cxem.net/master/89.php
http://svaring.com/soldering/instrumenty/pajalnaja-maska
http://we.easyelectronics.ru/HomeTech/payalnaya-maska-fsr-8000-proba-pera-video.html