Skip to main content

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.
Максим (ник: smacorp) с сайта РадиоКот.Отличный продавец, и просто приятный в общении человек. Здесь приобретается фоторезист, жидкое олово для химического лужения и паяльная маска. Все это отличного качества. Ссылка на тему форума.

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.

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.

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°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.

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

  1. Прочитал уже несколько раз весь цикл статей и понемногу осваиваю процесс!
    Спасибо! Очень познавательно!
    Теперь уже начал задумываться о приобретении станка с ЧПУ, и читаю статьи о правильном его применении.
    Вы обмолвились что в дальнейшем расскажете о подготовке файлов для станка. Где это можно прочитать?
    Конечно я уже читал статьи об этом, но ваша манера изложения очень доступна и хотелось бы прочитать от вас!
    Еще раз спасибо!

    1. Здравствуйте, Алексей. Эх, честно признаюсь, лень безоговорочно победила, и полноценный цикл я так и не запилил. 🙁 Но сам надежду всё же не теряю, что соберусь и сделаю это. Обязательно сделаю. 🙂 Вы же при возникновении вопросов всегда можете написать мне на почту public@enabledevice.ru, я только рад общению.

      1. Здравствуйте! Вот смотрю в "кино" как все хорошо станок пилит и самому хочется! Читал я статьи, но не нашел что бы все изначально, по этапам, откуда что берется и куда идет, было описано!
        Пытался на профильных форумах спрашивать, но там обычно высокомерие и срач!
        Спасибо что разрешили писать вам, но если я вам буду задавать вопросы то и получиться "цикл статей"! Возможно напишу, спасибо!
        Может посоветуете хорошие статьи о применении ЧПУ?

  2. статья Супер, помогла неплохо.
    с магазином - Интернет-магазин "Все для печатных плат", все плохо, деньги берут товар больше не отправляют.
    раньше работал хорошо сам ни раз пользовался.
    в этом году кинули.

    1. Приветствую, Игорь. Вообще статья знатно устарела, но суть конечно осталась. Всё никак не соберусь новый цикл затеять, и по маске в том числе. А вот про магазин важная информация! Уберу тогда ссылку на него. Я сам раньше там постоянно закупался, а потом хозяин магазина поменялся, начались какие-то доделки-переделки, и я стал покупать маску, фоторезист и жидкое олово исключительно у Максима с РадиоКота (ник: smacorp). Там нареканий не было ни разу, очень порядочный человек.

  3. 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.

    1. 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.

  4. 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)

    1. 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. 🙂

      1. 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)

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

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

    1. 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.

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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *