Паяльная маска для печатных плат как пользоваться

20

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.

негатив печатной платы слайд для контактов

Далее уже на вытравленную и подогнанную печатную плату наносим паяльную маску.

готовая плата

Чтобы не пачкаться смешиваю пасту прямо на платке зубочисткой в пропорции 3 части резиста и одна часть отвердителя.

резист и отвердитель

Тщательно всё перемешиваю и равномерно распределяю по платке.

паяльная маска

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.

распределил паяльную маску

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.

равномерный зелёный слой

Дальше накладываем фотошаблон контактных площадок.

шаблон площадок

И засвечиваем маску ультрафиолетовой лампой. Время засветки может быть от 10 до 20 минут.

засветка

После засветки, вы не увидите никаких изменений как это бывает с фоторезистом.
Проявляем нашу платку в растворе гидроксида натрия.

проявка

И вот оно чудо контактные площадки оголились.

проявленная плата

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.

окончательная сушка

Следующий этап, это лужение контактных площадок сплавом Розе.

Теперь засверливаем плату и всё готово.

можно уже сверлить

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.

низ уже готовой поделки

Готовое устройство контроллер вентилятора охлаждения Смерч7.

Смерч7 Смерч7

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.

Sous Опубликована: 11.11.2015 0 3
Вознаградить Я собрал 0 4

Паяльная маска для печатных плат как пользоваться

Нанесение паяльной маски

Автор: Sobiratel_sxem
Опубликовано 27.05.2022
Создано при помощи КотоРед.

Добрый день, уважаемые радиолюбители.

В предыдущих частях данной статьи мы рассмотрели с вами процесс подготовки поверхности стеклотекстолита перед изготовлением печатной платы, нанесение защитного рисунка, множество рецептов травления проводящего рисунка, процесс химического лужения проводящего рисунка, а так же способы изготовления фотошаблонов для экспонирования фоторезиста и паяльной маски [3-9].

Сегодня же мы поговорим с вами о том, что же такое паяльная маска, для чего она предназначена и как её можно нанести на печатную плату в домашних условиях.

Итак, согласно [1] паяльная защитная маска печатной платы (сокр. паяльная маска) — термостойкое покрытие, наносимое избирательно для защиты отдельных участков печатной платы в процессе пайки.

Несмотря на указанное определение реальное назначение паяльной маски несколько шире. Кроме защиты участков печатной платы во время пайки паяльная маска дополнительно защищает проводящий рисунок и основание печатной платы от воздействия факторов окружающей среды (сырости, корродирующих веществ, плесневых грибков и пр.), случайного короткого замыкания, а так же обеспечивает более эстетически приятный внешний вид.

По типу агрегатного состояния паяльные маски (аналогично фоторезистам) можно разделить на следующие категории:

• жидкие (в т.ч. наносимые в виде аэрозоля);
• пленочные (сухие).

В данной части статьи мы поговорим о плёночной паяльной маске (в данный момент жидкой маски у меня нет, но как снова появится я обязательно напишу небольшую отдельную статью).

По количеству компонентов можно выделить:

• однокомпонентную паяльную маску (хотя не всё что выдаётся за однокомпонентную паяльную маску в реальности является таковой — очень часто это УФ-отверждаемый лак для ремонта печатных плат, а не паяльная маска в классическом её понимании);
• двухкомпонентную паяльную маску.

По способу отверждения паяльной маски можно выделить:

• термического отверждения (требующие дубления);
• ультрафиолетового отверждения (фотоформируемые);
• комбинированного отверждения.

Как я уже говорил выше, в данной части статьи мы поговорим о плёночной паяльной маске. Для проведения экспериментов, изготовления опытных образцов, а так же плат для некоторых своих проектов я использовал паяльную маску Dynamask серии 5000. Данная паяльная маска выпускается 3 типов в зависимости от толщины фотополимера: D5016 с толщиной фотополимера 40 микрон, D5030 с толщиной фотополимера 75 микрон и D5040 с толщиной фотополимера 100 микрон. У меня оказалась в наличии как раз последняя — D5040 [2, 10, 11].

Сама по себе паяльная маска состоит из трёх слоёв – среднего, с нанесённым фоточувствительным материалом и двух крайних – защитных (см. фото ниже). При этом защитные слои отличаются типом защитной плёнки – тот слой, что находится с внутренней стороны рулона матовый и мягкий (самый левый на фото), а тот, что с наружной стороны – глянцевый и жёсткий (самый правый на фото).

Наносить паяльную маску можно либо перед проведением химического лужения, либо после. Каждый из способов обладает своими достоинствами и недостатками.

В случае нанесения паяльной маски перед химическим лужением поверхность контактных площадок гарантированно покроется тонким слоем оксида меди при дублении маски. Такой оксидный слой в большинстве случаев необходимо будет удалить химическим способом перед лужением т.к. не все составы химического лужения способны лудить по оксидной плёнке. Основным плюсом такого способа является экономия состава для химического лужения.

Если же наносить паяльную маску после химического лужения, то есть риск окисления уже залуженных контактных площадок при нарушении технологии лужения, а так же технологии дубления паяльной маски. Но указанный дефект достаточно просто исправить, о чём мы поговорим в конце данной статьи.

Итак, теперь рассмотрим сам процесс нанесения паяльной маски. Будем считать, что наносим мы паяльную маску непосредственно после травления, либо химического лужения. Таким образом, после тщательной промывки печатной платы на данных этапах у нас поверхность полноценно готова и её нет необходимости как-то подготавливать дополнительно.

Сам процесс наклеивания паяльной маски достаточно сильно похож на процесс нанесения плёночного фоторезиста.

Фактически нам необходимо отрезать кусок паяльной маски немного больше, чем размер нашей печатной платы (заготовки). Далее аккуратно отклеивается матовая защитная плёнка с одного из краёв отрезанного куска (матовая защитная плёнка находится на внутренней стороне рулона). Достаточно удобно это делать, используя небольшой кусочек скотча, изоленты, либо с использованием канцелярского ножа (скальпеля).

После этого край паяльной маски прижимается к заготовке с небольшим напуском и тщательно проглаживается руками, а лучше куском мягкой ткани. Постепенно отделяя защитную плёнку производится наклеивание маски на всю поверхность заготовки. При этом подготовленной поверхности заготовки нельзя касаться руками — что бы не оставить потожировых отпечатков.

После наклеивания маски необходимо острыми ножницами либо скальпелем (лезвием) аккуратно обрезать выступающие края по контуру платы. Для более качественной адгезии паяльной маски к поверхности заготовки необходимо заготовку пропустить через ламинатор 2-4 раза с температурой 70-80 градусов Цельсия (при этом температура платы будет 60-70 градусов Цельсия, что является оптимальным диапазоном для данной паяльной маски).

Если же температура будет выше, то маска может пойти волнами, вспучиться и/или частично полимеризоваться (произойдёт термодубление), что создаст множество дополнительных проблем т.к. в случае частичного дубления (полимеризации) дальнейшее изготовление печатной платы становится невозможным и весь процесс придётся повторить с самого начала. Для тех же целей, впрочем, можно воспользоваться и обычным утюгом с аналогично установленной температурой. В этом случае плата аккуратно проглаживается через несколько слоёв бумаги в течении 5-10 секунд.

Более качественно нанести паяльную маску можно непосредственно с использованием ламинатора без предварительного полного наклеивания на заготовку. В этом случае необходимо наклеить на плату только самый край паяльной маски с небольшим припуском, а дальше поместить плату в заранее разогретый ламинатор. По мере прохождения платы через ламинатор производится дальнейшее отклеивание защитной плёнки.

В этом случае паяльная маска и печатная плата соприкасаются только непосредственно на валах ламинатора. При таком наклеивании результат получается ощутимо лучше т.к. из-за более высокой толщины (по сравнению с плёночным фоторезистом) наклеить чисто вручную без мелких пузырей маску значительно сложнее. По этой же причине (из-за более высокой толщины) процесс наклеивания с помощью ламинатора достаточно прост.

После первого прохода через ламинатор необходимо обрезать все выступающие излишки паяльной маски по контуру платы и пропустить плату через ламинатор ещё 2-3 раза.

Впрочем, таким же способом можно наклеивать и плёночный фоторезист, но из-за более низкой толщины необходима некоторая сноровка. На видео ниже данный процесс (наклеивание паяльной маски) показан наглядно.

Итоговый результат наклеивания паяльной маски показан в подборке фото ниже.

После наклеивания паяльной маски необходимо провести экспонирование через фотошаблон. Согласно описанию фотополимер данной паяльной маски является негативным т.е. те области, которые будут проэкспонированы полимеризуются и становятся нерастворимыми в проявителе. Исходя из этого фотошаблон необходимо выполнять в позитиве т.к. нам необходимо защитить от полимеризации участки паяльной маски, находящиеся поверх контактных площадок. Способы изготовления фотошаблонов мы подробно рассматривали в предыдущей части данной статьи, поэтому не будем на этом останавливаться.

В подборке фото ниже показаны примеры изготовленных фотошаблонов.

Экспонирование производится полностью аналогично плёночному фоторезисту. Определение оптимального времени экспонирования фоторезиста, а так же паяльной маски мы рассмотрим в следующей, заключительной части данной статьи.

Тут следует заметить, что проэкспонированная через фотошаблон паяльная маска выглядит точно так же, как и до экспонирования т.е. не будет никаких отличий в цвете и/или яркости экспонированных и не экспонированных областей (как это было в примере с фоторезистом — там экспонированные и не экспонированные области отличались по цвету и яркости). Эту особенность необходимо учитывать, если изготавливается более 1 заготовки за раз (во избежание их перемешивания).

После экспонирования необходимо убрать заготовку в тёмное место и подождать 10-15 минут для полного окончания полимеризации фотополимера. Теперь можно переходить к проявлению.

Для проявления необходимо снять верхнюю защитную плёнку с засвеченной заготовки (это удобно делать аналогично снятию нижней плёнки) и поместить заготовку в 1-2% раствор кальцинированной соды (не выливайте его после проявления фоторезиста).

Далее необходимо мягкой кистью (либо руками в перчатках) оперативно и аккуратно смывать остатки не засвеченной паяльной маски в растворе до полного её удаления. Кстати говоря, не засвеченные участки после помещения в раствор кальцинированной соды, поменяют цвет (см. подборку фото ниже).

После этого плата аккуратно обильно промывается водой до полного удаления остатков кальцинированной соды, промакивается тканью или сушится потоком тёплого воздуха без фанатизма.

Не стоит использовать на данном этапе более концентрированные растворы кальцинированной соды либо гидроксид натрия (как и гидроксид калия) т.к. есть риск частичного или полного разрушения паяльной маски.

Если же на каких-то участках вас не удовлетворяет качество паяльной маски (есть отставание участков из-за пузырей либо плохой подготовки поверхности, есть участки с мелкими пузырями из-за частичного растворения маски в проявителе и пр.), то необходимо все остатки маски смыть 3% раствором гидроксида натрия (каустической соды), обильно промыть заготовку водой, обезжирить и повторить процесс наклеивания и проявления с самого начала.

В реальном времени начало процесса проявления показано на видео ниже.

После проявления и подсушивания заготовки необходимо провести окончательное ламинирование паяльной маски для обеспечения хорошей адгезии на границе экспонированной и не экспонированной областей. Для этого необходимо взять заготовку, поместить поверх маски ранее снятую защитную плёнку (вы же её ещё не выкинули?), перевернуть полученный бутерброд на лист бумаги вверх ногами, подогнуть край и пропустить через ламинатор с той же рабочей температурой ещё 2-3 раза (делать это необходимо аккуратно т.к. паяльная маска без защитной пленки относительно мягкая и её легко повредить). Готовый бутерброд перед окончательным ламинированием показан в подборке фото ниже.

Процесс окончательного ламинирования в реальном времени выглядит вот так.

После окончательного ламинирования необходимо провести финишное экспонирование, аналогично фоторезисту. Для этого платы вновь помещают под источник УФ-излучения и экспонируют без трафарета и покровного стекла время, превышающее оптимальное время экспонирования через фотошаблон в 2-3 раза. По окончанию экспонирования выжидают 10-15 минут для окончания полимеризации фотополимера. На этом первый этап нанесения паяльной маски можно считать оконченным.

В подборке фото ниже представлены печатные платы после первого этапа нанесения паяльной маски.

Переходим ко второму этапу.

На втором этапе необходимо провести термодубление (термоотверждение) паяльной маски т.е. выдержать заготовки при температуре 120-130 градусов Цельсия в течение часа.

Сделать это можно в духовке с установленным термодатчиком. Причем если платы помещаются в холодную духовку, то температуру сразу можно выставить максимально-необходимую. Если же заготовки помещаются в уже разогретую духовку, то первоначально лучше выставить температуру равную 60-70 градусам Цельсия, выдержать заготовки при данной температуре 10-15 минут, а затем выставить необходимую максимальную температуру и выждать оставшийся промежуток времени (40-50 минут).

После завершения дубления необходимо выключить нагрев и не открывая духовки дождаться её остывания до температуры хотя бы 50-60 градусов Цельсия (лучше до комнатной). После остывания можно вытащить платы и провести все необходимые слесарные работы (механообработку) — нарезку групповой заготовки на отдельные платы, сверление отверстий, обработку краёв и пр. (если это не было сделано ранее).

В зависимости от количества и размера изготавливаемых печатных плат иногда я провожу механообработку до нанесения паяльной маски, а иногда после. Пример механообработки до нанесения паяльной маски показан на видео ниже.

Образцы полностью готовых печатных плат показаны в подборке фото ниже.

Таким образом данная часть статьи, посвящённая нанесению паяльной маски, подходит к концу. Осталось только пару слов сказать о дефектах.

Выше я отмечал, что излишняя выдержка заготовки в растворе проявления может приводить к частичному растворению паяльной маски и образованию шероховатости. Пример такого дефекта показан на фото ниже. Исправить такой дефект можно только полным удалением паяльной маски и нанесением заново.

Ещё один дефект о котором я упоминал в самом начале — возможность окисления контактных площадок при нанесении паяльной маски после химического лужения. Данный дефект показан в подборке фото ниже.

В общем-то борьба с ним достаточно проста — достаточно вновь поместить платы в состав химического лужения на 30-60 секунд, извлечь и хорошо промыть порошковым чистящим средством типа «Сорти» или «Пемолюкс» либо же 3% раствором каустической соды. При этом промывать чистящим средством необходимо аккуратно, что бы не повредить глянец на паяльной маске (чистящее средство обладает неплохими абразивными свойствами). На функциональность маски это особо не повлияет, но следы в виде потёртостей могут остаться (что несколько ухудшит внешний вид готовой печатной платы).

А на этом на сегодня всё, с уважением, Андрей.

P.S.

В целом изготовление печатных плат в домашних условиях содержит множество моментов, где необходимо просто дождаться окончания того или иного технологического процесса. Например, при нанесении паяльной маски необходимо целый час ожидать её термоотверждения (дубления). Время ожидания можно занять различными интересными экспериментами.

Я думаю всем вам хорошо известно такое вещество как бриллиантовый зелёный? А вы точно знаете как оно выглядит в реальности?

Согласно литературным данным бриллиантовый зелёный — это зелёные кристаллы с золотистым блеском (хотя, я бы сказал скорее блестящие кристаллы жёлто-зелёного цвета). Выпускается бриллиантовый зелёный в 3-х формах: в виде оксалата (как раз та самая привычная нам зелёнка), в виде сульфата и в виде основания.

Теперь о цвете раствора. В большой медицинской энциклопедии написано, что водный раствор бриллиантового зелёного имеет интенсивно зелёный цвет. С одной стороны это так, а с другой — совсем не так. Дело в том, что бриллиантовый зелёный в форме оксалата проявляет свойства индикатора pH.

Самое интересное, но в нейтральной и слабощелочной среде его цвет вовсе не ярко-зелёный, а цвета морской волны (т.е. сине-зелёный фактически). В щелочной среде цвет становится интенсивно синим. А вот в кислой среде (но далеко не всех кислот) цвет раствора, действительно, ярко-зелёный. Что бы это увидеть достаточно добавить в раствор небольшое количество лимонной или винной кислоты — раствор окрасится в соответствующий цвет (см. подборку фото ниже).

Из оксалата достаточно легко получить сульфат — достаточно прилить к раствору небольшое количество серной кислоты (кислотного аккумуляторного электролита — это раствор серной кислоты).

А вот сульфат бриллиантового зелёного проявляет свойства индикатора pH совсем по другому. Изменение окраски происходит в диапазоне от 0.1 до примерно 2.6 от яркого жёлто-оранжевого до зелёного. Если и дальше повышать pH, то цвет достаточно быстро изменится на интенсивно-синий (см. подборку фото ниже).

Если же прилить к оксалату бриллиантового зелёного азотной кислоты, то раствор так же изменит цвет на жёлто-оранжевый или даже ближе к оранжево-красному (в зависимости от концентрации бриллиантового зелёного).

Ну а если же к раствору оксалата добавить гидроксида натрия, то в осадок выпадет само основание зелёного цвета.

В подборке фото ниже наглядно в ряд представлен раствор бриллиантового зелёного при разном pH и в присутствии разных кислот.

Самый левый раствор в колбе — оксалат бриллиантового зелёного в щелочной среде, справа от него — в кислой среде при добавлении лимонной кислоты, правее от него — в кислой среде с добавлением серной кислоты, и самый правый — в кислой среде с добавлением азотной кислоты.

И напоследок, растворы бриллиантового зелёного в кислой среде достаточно неустойчивы — полное обесцвечивание происходит буквально за несколько десятков минут. Впрочем, раствор аммиака так же достаточно быстро и эффективно обесцвечивает данный краситель (в т.ч. на руках).

Растворение кристаллов оксалата бриллиантового зелёного в кислой среде лимонной кислоты выглядит вот так.

Путь от схемы до устройства. Часть 6: паяльная маска и шелкография

Если попытаться визуально сравнить нашу плату из пятой части 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.

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.

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 здесь. 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°С, то дубление при 145-155°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.

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°С.

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

Проявка шелкографии.

Окончательная сушка. Выполняется при температуре 145-155°С в течении 50-80 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.

Мы можем залудить плату и при помощи паяльника, но есть еще один способ — жидкое олово для химического лужения. Вообще у меня имеется не очень радостный опыт по использованию олова, приобретенного в магазине. Но к счастью самодельный раствор от Максима с РадиоКота (ссылка есть в таблице в самом начале статьи) не идет ни в какое сравнение. Достаточно закинуть плату в раствор, и через несколько секунд площадки покрыты тонким слоем олова.

Сборка устройства.

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.

14 комментарии в “Путь от схемы до устройства. Часть 6: паяльная маска и шелкография”

Спасибо за статью, что-то для себя подчеркнул и использовал даже. Попробую внести свои 5 копеек туда, куда уже практически нечего впихнуть.))
1. Попробовал по Вашим расчетам 2гр. маски на 1дм2, как Вы и писали — с запасом, причем даже с очень большим. Если плата маленькая, то, возможно, и норм будет. А я как-то делал 3 платы, около 4,5дм2 в общем вышло, 6гр. маски в притык хватило, собирал уже по сусекам для последнего слоя. Но опять же, видимо, в зависимости от слоя, у меня получается тонкий слой.
2. Долго боролся с матовостью паяльной маски после проявки. Не получается и всё! Пробовал дольше светить, тогда начинают просвечиваться те места, которые не должны и тогда маска плохо проявляется. Но заметил, что когда чууууть не досушишь, и шаблон прилипает слегка к маске, в тех местах получался глянец. Попробовал шаблон приклеить на глицерин, просто чуть намазал и приклеил, потом слегка валиком воздух вытравил, получилось даже очень хорошо. Поверхность после проявки глянцевая становится. Плюс ко всему, теперь легче шаблон выставлять, когда он чуть прилипший на свежем глицерине. Есть один нюанс только — при этом способе, шаблон «мокро прилипает» к заготовке, становится прозрачнее, что ли, при этом светить надо процентов на 10-20 меньше по времени, иначе пересвет появляется.
3. Кстати, сушка долгая, даже при 65-70гр. у меня всегда боком выходит почему-то. 30 мин при такой температуре — более или менее норм. Если выставляю 75 (температуру мерил внутри, возле заготовки), и 40 мин сушу, потом тяжко проявляется. Маска IMAGECURE XV501-T4.
4. Когда наношу шелкографию (белая маска), почему-то её свечу гораздо меньше. Не знаю с чем связано, может шаблоны такие, может руки кривые, но если синюю, допустим, свечу 25-30 мин, то белую 3 мин максимум, если дольше, то уже плохо смывается местами. Немного приноровился, свечу 2.5+- мин, аккуратно, без кисточки проявляю, смывая напором воды из-под крана, когда смылось лишнее, еще кидаю на 5-7 мин под ультрафиолет, чтобы закрепить чуток. Более или менее получается.

Автору еще раз спасибо, статья замечательная и информативная. Повторюсь, вышеописанное мной — чисто мой опыт. Уже давно понял, что у каждого своя индивидуальная технология. По общепринятым правилам, не всегда получается идеально.

Здравствуйте, Максим. Спасибо за то что поделились своим опытом, всё это тоже важно. Как Вы верно заметили, у каждого своё развитие событий, при одинаковых, казалось бы, операциях. Поэтому и обязательно нужно делиться своим опытом.

Про количество маски всё верно, на это влияет не только размер платы, но даже сама трассировка платы. Количество меди на поверхности и всё в этом духе. Ну и естественно, консистенция маски, толщина и количество нитей сетки и тому подобное. И здесь только свою собственную статистику нарабатывать. По поводу глянца: у меня, например, глянец на маске есть всегда. Но если маска будет недосвечена, то он попросту смоется при проявке. В принципе, это не делает плату непригодной для дальнейшего использования. Более того, некоторые так делают специально, чтобы получить именно матовую поверхность. Сушу я как по мануалу, в районе 45 минут. В ином случае поверхность остается липкой, что для меня не есть хорошо. К слову, с недосушенной поверхностью шаблон действительно прилипает к маске, и в этом месте остается гарантированный глянец. Но это уже такой сознательный уход от технологического процесса, дабы получить желаемое. Чем Вы и пользуетесь, собственно.

Вообще с момента написания этих статей прошло не только много времени, но еще и много чего изменилось в плане подхода к изготовлению печатных плат. Я все собираюсь с силами (а точнее, борюсь с ленью и прокрастинацией), чтобы запилить новый цикл. Меня уже который год тыкают палочкой, чтобы я рассказал пошагово, как из схемы получается готовое устройство, включая моделирование корпуса и 3D-печать. И я вот всё собираюсь-собираюсь, а потом обратно разбираюсь. �� Но как-нибудь обязательно соберусь, и там-то и расскажу о том, что накопилось за всё это время. И изготовлению плат тоже обязательно уделю время. Вам всего доброго, и успехов в этом увлекательном мире радиолюбительства и высоких технологий. Пишите, если что. Я всегда рад общению.

По неопытности столкнулся с такой бедой: при протяжке забиваются переходные отверстия. Я их обычно делаю 0.3 мм. Теперь сверлю(как и обрезаю) после нанесения маски.
С лета провожу эксперименты с маской, но все никак не могу красиво и равномерно нанести ее.
Ну и еще одно понял, хотя можно было и догадаться. Расход маски увеличивается с увеличением общей длины дорожек)
А так спасибо этому сайту и его владельцу за подробное введение в сиё важное дело)
Если бы еще можно было простым методом металлизацию делать, то вообще огонь был бы)

Здравствуйте. Да, с мелкими отверстиями есть такая история. А так как я сверлю заготовки на станке, то иногда приходится прочищать их уже после изготовления платы. По поводу равномерного нанесения: в принципе, при наличии сита и ракеля особых проблем нет. Иногда может мешать излишняя густота маски, и вообще для её разбавления существуют специальные растворители, но я использую обычный растворитель 650. Буквально несколько капель, маска получается менее густая, и становится возможным нанести её более тонким (и равномерным) слоем. На конечном результате такое разбавление никак не сказывается, растворитель просто испаряется в процессе. Про металлизацию это Вы верно заметили. Я прекрасно понимаю, что в принципе сейчас её можно спокойно делать, но вот сам процесс нельзя назвать легким. И если изготовление печатных плат еще можно назвать оправданным (да и процесс уже отлажен), то вот без металлизации вроде как можно обойтись. Вроде как и хотелось бы освоить, а вроде как и не особо-то оно и нужно. �� Может когда-то и займусь этим.

Это Вам спасибо за оценку моих скромных трудов. �� Я вообще уже который год всё собираюсь запилить подробный видео-гайд, от схемы до готового устройства, включая 3D-моделирование и печать корпуса. Где естественно будет уделено особое внимание изготовлению печатной платы. Тем более, и вопросов накопилась масса. Но всё никак не могу начать. Это прямо беда какая-то, прокрастинация пока побеждает. ��

Хе-хе) Не допетрил, что можно разбавить) Поэтому у меня и сетка прилипает к плате. Я и сетку вроде сильно натянул, и расстояние от сетки до платы увеличил до 6 мм, а она все равно липнет.
Студент в этом деле)
Насчет гайда — лучше поздно, чем никогда) Всегда есть кто-то, кому нужно концентрированное знание в разжеванном виде. Сам через это прошел.
По программированию МК на СИ тоже гайд нужен)

Металлизация это просто. kycku@mail.ru — пиши, помогу. Делается за 10 мин химия и 45-60 мин гальваника. Выход 100% без брака.

Спасибо за подробный гайд по паяльной маске, будем пробовать

Пожалуйста, Юрий. Если возникнут вопросы, обязательно пишите.

Спасибо за статью и за ссылки. В магазине приобрел сетку с клеем, и еще фольгированный алюминий.
кстати — отправили на следующий день. скорее всего исправились.

Пожалуйста, Сергей. Да, я делал заказы уже после всех изменений в магазине, и тоже отправили быстро. Значит, все это пошло на пользу, что конечно не может не радовать.

В инетах всё это есть, но разбросано. У Вас всё как в справочнике!Спасибо.