Паяльная маска

Materials & Processes

When you discuss the materials and requirements for solder resist with your fabricator, you will have to take into account a number of factors:

  • Class of application, T or H
  • Physical size of the board
  • Thickness of the conductors and the type of metallisation finish
  • Track density on the surface, and how evenly spread the tracks are
  • How many holes there are, of what size, and with what annular ring tolerance
  • Whether components are placed on top of tracks
  • Whether tented vias will be needed
  • Whether the solder mask thickness will be important in defining the joint volume

The original solder mask was pattern-printed, using screen printing, but this technique has limitations on definition, with the result that photoimageable materials are used for most applications. As with any resist process, there is a choice between dry film materials, where a known thickness of mask is laid over the board, and liquid processes, where a deposit of approximately even thickness is attempted, typically in the case of solder resist by curtain coating.

You will appreciate from your study of Unit 2 that dry film materials adhere best to flat surfaces; given the necessarily uneven surface of the patterned board, a liquid photomask will be in more intimate contact with the foil and underlying laminate than a film type (Figure 1). For the highest definition, LPISM will generally be preferred, generally with a matte finish, because this reduces the potential of solder balling during reflow.

Figure 1: Example of dry film resist side walls

See our blog post titled Matte vs Gloss Solder Mask in Circuit Board Design for more information.

Другие преимущества технологии «нагревающейся форсунки»

Технология, использующая нагревающиеся форсунки, улучшает способность системы напыления паяльной маски герметизировать печатные проводники на плате, так как распыленная жидкая паяльная маска возвращается к своей комнатной температуре, а следовательно, и к высокой вязкости, до попадания на поверхность печатной платы. Применение нагревающихся форсунок также снижает расход напыляемой паяльной маски, позволяя получать тонкое, более равномерное по толщине масочное покрытие, даже на относительно высоких печатных
проводниках.

Так как технология «нагревающейся форсунки» требует более низкого содержания растворителя в паяльной маске, то время сушки (удаления растворителя из резиста), соответственно, тоже меньше. Если совместно с системой напыления жидкой паяльной маски серии 9524 фирмы ARGUS International использовать конвейерную инфракрасную (ИК) печь 9724 IR Track-Dry Oven того же производителя, то время сушки напыленной паяльной маски можно сократить до 3 мин (рис. 7).

Проявление паяльной маски

Операция проявления паяльной маски при условии оптимального подбора режимов предварительной сушки и экспонирования проводится на стандартном оборудовании проявления, (аналогичным установкам, используемым для проявления травильного фоторезиста)

Однако при выполнении этой технологической операции надо обратить внимание на обеспечении тщательной отмывки (теплая вода, повышенная интенсивность струй), так как остатки неотмытого резиста паяльной маски после окончательного задубливания будут препятствовать нанесению паяемого покрытия на ламели печатных плат. Поэтому для проявления паяльной маски рекомендуется иметь отдельную установку

Изготовление печатных плат в домашних условиях

Изготовление печатных плат в домашних условиях

Изготовление печатных плат в домашних условиях

У большинства радиолюбителей есть свой способ изготовления печатных плат, отточенный временем, а возможно и годами. В данной статье хочу поделится своим «рецептом» с надеждой, что он будет интересен другим людям, сталкивающимся с изготовлением печатной платы дома из подручных средств. Сама по себе статья является краткой инструкцией как для самого себя, так и возможно другим людям и имеет вид некой пошаговой инструкции с иллюстрацией каждого этапа. Давайте начнем с необходимых компонентов.

Возможно, вам также будет интересно

Цель автоматизации Цель автоматизации — достижение экономической эффективности за счет повышения качества собираемых изделий и снижения производственных издержек. Иногда автоматизация также влечет за собой решение тех задач, которые невозможно выполнить вручную. Так, увеличение функциональности изделий радио-электроники при уменьшении их размеров приводит к тому, что зачастую собирать эти изделия вручную становится невозможно. Перечислим еще несколько преимуществ автоматизации: это повышение надежности собираемых

Крепежные приспособления вибростенда нередко имеют резонансные частоты внутри диапазона испытаний, что может вызвать серьезные проблемы. Как правило, в этом случае испытатель пытается управлять шейкером с помощью акселерометра обратной связи, закрепленным на образце. Однако это позволяет лишь контролировать уровень вибрации в точке, где установлен акселерометр, и только. Повлиять на резонансы приспособления таким способом не удастся. Анализ

Компания SEHO представила обновленный вариант системы автоматической селективной пайки SEHO PowerSelective.

Слой 27-28: tValues/bValues

И вновь, согласно своим названиям, на этих двух слоях размещены номинальные значения каждого компонента на плате. Например, у резистора будет указано номинальное сопротивление, например 10К, а рядом с конденсатором можно увидеть значение емкости, например 0.1uF.

Многие разработчики решают не включать этот слой в физическую реализацию печатной платы, предпочитая вместо этого иметь спецификацию (Bill of Materials, BOM), к которой можно обратиться для того, чтобы уточнить номинальное значение по позиционному обозначению того или иного компонента. Однако если вы планируете разрабатывать печатную плату, которая будет частью набора для сборки, или которая будет собираться вручную, то будет чрезвычайно полезно представить на плате и позиционные обозначения, и номиналы компонентов. Это сделает процесс сборки более понятным.

Опыт работы фирмы ARGUS с жидкими паяльными масками и другими процессами

Фирма ARGUS имеет опыт изготовления и обслуживания систем факельного напыления жидких масочных покрытий более 12 лет. Установки серии 9524 были разработаны и изготовлены с учетом накопленного опыта для решения конкретных задач производства печатных плат и для получения качественных масочных покрытий.

Лаборатория технического обслуживания фирмы ARGUS International в настоящее время проводит исследования и оценку жидких паяльных масок различных производителей с целью создания полного банка данных характеристик, рабочих параметров и особенностей для предоставления рекомендаций по работе с ними заказчикам своего оборудования.

Трафаретная рамка

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

Дальше будем клеить сетку к рамке. Что бы клей не испачкал сетку, клеим по периметру бумажный малярный скотч.

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.

Данная статья опубликована на сайте whoby.ru. Постоянная ссылка на эту статью находится по этому адресу http://whoby.ru/page/setkaramka

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.

Правильное нанесение паяльной маски

Видео нанесения маски с помощью рамки с натянутой трафаретной сеткой

В дополнении к фото (если не понятно), посмотрите видео нанесения паяльной маски на печатную плату. Вместо маски, в видео используется зубная паста. Но думаю вы меня простите за такой каламбур.

Другое видео по нанесению паяльной маски, можно посмотреть в этой статье.

Автор статьи: Admin Whoby.Ru

Как на установках серии 9524 добиваются более равномерного покрытия паяльной маской с помощью одной форсунки?

В установке напыления 9524 Spray Unit используется челночное перемещение форсунки со скоростью, достигающей 50 м/мин. Это позволяет одной форсунке переместиться на всю ширину конвейера (печатной платы), в то время как сам конвейер с платой успевает переместиться на полдюйма (12,7 мм). Так как пятно напыления нагревающейся форсункой имеет ширину приблизительно 63-76 мм, то максимально плата может быть покрыта паяльной маской за 8 проходов (слоев). При обычной скорости конвейера получается 4 слоя паяльной маски.

Легкость настройки, быстродействие, высокая эффективность — отличительные характеристики систем, использующих одну нагревающуюся форсунку напыления. У этих систем отсутствуют проблемы с размещением и расположением форсунок, регулировкой, настройкой зоны распыления, которые могут влиять на равномерность и качество маскирующего покрытия.

В таблице 1 приведены средние значения двух замеров слоя масочного покрытия на противоположных краях заготовки печатной платы, при замере равномерности толщины слоя на 10 заготовках размером 610×457 мм, напыленного на установке 9524S. Среднее значение по всей таблице — 30,3 мкм.

Таблица 1. Толщина высушенной паяльной маски(мкм)

Работа нагревающейся форсунки для распыления паяльной маски

В идеале форсунка для получения высокодисперсной распыляемой струи с помощью сжатого воздуха должна иметь высокую пропускную способность при низком давлении. Для обычной системы распыления требуется, чтобы распыляемая жидкость была разбавлена соответствующим растворителем до такой низкой вязкости, которая позволила бы распылить ее надлежащим образом. Для жидкой паяльной маски, используемой на установках с обычной, не нагреваемой форсункой, растворителя требуется около 45% от веса.

В установках факельного напыления паяльной маски серии 9524 фирмы ARGUS используются необычные форсунки (рис. 6). Технология «нагревающейся форсунки», разработанная фирмой ARGUS, значительно снижает необходимую концентрацию растворителя в распыляемой паяльной маске, что приводит к ее экономии, повышению безопасности процесса, а также к снижению вреда, наносимого окружающей среде. Типичное содержание растворителя для такой технологии составляет 30-35% от веса. В этой технологии используется нагрев
паяльной маски и сжатого воздуха в точке распыления, который обеспечивает снижение вязкости резиста настолько, насколько необходимо для качественного и равномерного по толщине напыления, что позволяет обойтись без чрезмерного использования растворителя.

Рис.6

Рис.7

Constraints

Default constraints for the Solder Mask Expansion rule.

  • Expansion top — this constraint is used to specify the value applied to the initial pad/via shape (or hole) to obtain the final shape on the top solder mask layer.
  • Expansion bottom — this constraint is used to specify the value applied to the initial pad/via shape (or hole) to obtain the final shape on the bottom solder mask layer.

Use the  button to toggle between single, or separate expansions for the top and bottom sides of the board. When linked (), specify a value for the expansion in the Expansion top field. The Expansion bottom field will automatically inherit that same value. When unlinked (), you are free to specify different values for expansion, since the Expansion bottom field will become available to you for editing.
Enter a positive value to expand the mask, enter a negative value to contract it.

Solder Mask From The Hole Edge — use this constraint to determine the reference for the calculated mask expansion. When disabled, the perimeter of the object is used (the copper land edge for a pad or via). When enabled, the perimeter of the pad/via hole is used. For example, a 5mil Solder Mask Expansion applied to a 60mil diameter round pad will create a mask opening of 70mil (pad diameter + (2 x expansion)). If the reference is the hole edge, and the same pad had a hole diameter of 30mil, then the 70mil mask opening would be achieved by a 20mil expansion (hole diameter + (2 x expansion)).

The significance of the Solder Mask From The Hole Edge option is that when enabled, the Solder Mask opening will follow the shape of the pad or via hole. The mask is therefore independent of pad shape and size, and is scaled from both the hole size and shape. So for example, a pad/via with a square hole will create a square mask opening that matches the hole dimensions, plus the assigned expansion value. Also note that a pad or via’s expansion mask opening size will track any changes in the hole size.

  • Tented

    • Top

      Tented — check if it’s desired for any solder mask settings in the solder mask expansion design rules to be overridden, which results in no opening in the solder mask on the top layer of this via and is therefore tented. You may disable this option, though the via will still be affected by a solder mask expansion rule or specific expansion value.

    • Bottom

      Tented — check if it’s desired for any solder mask settings in the solder mask expansion design rules to be overridden, which results in no opening in the solder mask on the bottom layer of this via and is therefore tented. You may disable this option, though the via will still be affected by a solder mask expansion rule or specific expansion value.

Слой 33-34: tFinish/bFinish

Данные слои содержат информацию о любом виде специального финишного покрытия, которое требуется для вашей платы, например, гальваническое покрытие золотом или серебром. Они также могут включать данные о контактных площадках, для которых необходимо иммерсионное золочение.

Следует помнить, что эти слои не формируются автоматически, и вам нужно разметить их самостоятельно, если для вашей платы требуется дополнительное специальное финишное покрытие. Тем не менее, если вы только начинаете знакомиться с разработкой печатных плат в качестве хобби, вы, скорее всего, не будете использовать данные слои, так как специальные финишные покрытия могут быть очень дорогими.

Превосходная иллюстрация широкого ассортимента доступных финишных покрытий для нанесения на печатную плату

Удаление паров и частиц распыленного резиста, не попавших на печатную плату, в установке 9524

Ввод размера печатных плат с помощью сенсорного экрана, определение положения платы фотодатчиками совместно с установкой оператором параметров конфигурации струи и границ области распыления — все это минимизирует потери маркировочной краски.

Вытяжная система, которая используется для удаления паров растворителя и избыточного распыленного резиста из небольшой

по объему камеры напыления, расположена прямо по направлению распыления с противоположной стороны конвейера. Данная конфигурация камеры эффективна и позволяет уменьшить размеры системы.

Любые частички распыленной паяльной маски, точечно осевшие на конвейере, непрерывно удаляются автоматической системой очистки.

Constraints

Default constraints for the Silk To Solder Mask Clearance rule.

  • Clearance Checking Mode — choose a checking mode for the clearance:

    • Check Clearance To Exposed Copper — in this mode, clearance checking is between silkscreen (Top/Bottom Overlay layer) objects, and copper in component pads which is exposed through openings in the solder mask.
    • Check Clearance To Solder Mask Openings — in this mode, clearance checking is between silkscreen (Top/Bottom Overlay layer) objects, and solder mask openings created by objects that include a solder mask, such as pads, vias, or copper objects with the Solder Mask Expansion option enabled.
  • Silkscreen To Object Minimum Clearance — specifies the minimum permissable clearance between a silkscreen object and either exposed copper, or solder mask openings, depending on the clearance checking mode chosen.

To match the legacy behavior of the old Silkscreen Over Component Pads rule, found in releases of the software prior to Altium Designer 13.0, the Silk To Solder Mask Clearance rule should have its Clearance Checking Mode set to , and the full query for one of its rule scopes set to . As mentioned previously, this is handled automatically when opening older designs.

Layout Issues

Figure 2 shows in schematic a typical solder mask application. Notice the very definite three-dimensional nature of the board surface.

Figure 2: Solder resist on a printed wiring board

It is important that:

  • The solder mask should be kept away from any plated through-hole and its associated land or pad
  • Each conductor track should be covered
  • The laminated area should be completely covered
  • Adjacent conductors should not be exposed (not as Figure 3)

Figure 3: Exposed tracks due to over-size resist aperture

Solder mask artwork should be oversized to allow for misregistration or slump, which can obscure or contaminate a pad surface, causing excessive solder balls or defective joints.

We recommend that solder mask apertures should be approximately 150µm overall (75µm per side) larger than the pads, to prevent solder mask encroachment, and that a note should be added to the fabrication drawing stating that solder mask encroachment is not permitted on the component pins/pads, and allowing the board fabricator to modify solder mask apertures where necessary. In the same way, vias used as test points should be kept clear of encroaching solder mask on the side from which they are being probed.

Figure 4: A via tented with dry film resist

While vias may be covered by solder mask (referred to as «tented») (Figure 4), if vias are used as test points, care should be taken to have an aperture in the solder mask on the top surface, to allow gas to escape from the via during wave soldering. (Purves suggests that this should be 100µm larger than the finished drill size used for the via) This procedure allows the via to fill with solder and create a good test probe target.

Excessively thick solder mask can cause drawbridging where used between component pads, and omitting mask between chip component pads is sometimes recommended to reduce this effect, and also make cleaning easier. This of course is not possible when tracks are run in the spaces between pads. The two different types of solder mask window needed are shown in Figure 5, from which it is clear that pocket windows need solder mask that is much better defined and in register than gang windows.

Figure 5: Solder mask window types

The gang solder mask window will normally be able to be manufactured by screen printing, using a 0.38 mm spacing; however, the pocket solder mask type will require clearances of 75–125 µm, and must therefore be made with photoimageable resist.

By the way, don’t assume that putting fingers of resist between pads on an otherwise bare board might help overcome bridging, because most bridging occurs between component leads above the board. You are just adding to the cost by using a more expensive process, and gaining little.

IPC-2221 Generic Standard on Printed Board Design and IPC-SM-782 Surface Mount Design and Land Pattern Standard contain a number of recommendations and comments on other issues, some of which are summarized below:

  • When solder resist is applied over tracks whose coating will melt when soldered (that is, not SMOBC), the tracks should be no more than 1.3 mm wide, or else have holes in them so that the coating can bond through to the underlying laminate
  • The maximum finished hole size of tented vias should be 1.0 mm for both Class T and Class H
  • Where tolerances are tight, as in the pocket solder mask case in Figure 5, consideration should be given to having more internal layers for routing connections, allowing the outer layers to be used only for solder lands. This approach is referred to as ‘surface pads only’ or ‘pad cap’

Татьяна Смертина

Все статьи цикла:

  • Технология нанесения и обработки жидких защитных паяльных масок. Часть 1
  • Технология нанесения и обработки жидких защитных паяльных масок. Часть 2

Поводом для написания статьи стало возросшее количество вопросов, связанных с технологическими особенностями нанесения жидких паяльных масок. Наряду с тем, что многие крупные предприятия уже давно освоили технологию нанесения и успешно выпускают качественную продукцию, есть ряд производителей ПП, которые только планируют или начинают освоение этой технологии. Возможно, информация, изложенная в данной статье, поможет решить некоторые проблемы на таких предприятиях.

Жидкие паяльные маски по способу получения изображения делятся на два типа:

  • фоточувствительные;
  • нефоточувствительные.

Технология обработки нефоточувствителъных паяльных масок включает два основных этапа:

  • нанесение и формирование рисунка методом сет-кографии;
  • отверждение нанесенной пленки.

Маски представляют собой однокомпонентные или двухкомпонентные составы. Это жидкие вещества, которые наносятся методом сеткографии через трафарет непосредственно на те участки платы, которые должны быть защищены маской. Отверждаются такие маски либо термически, либо УФ-излучением.

Нефоточувствительные паяльные маски имеют ограничения по применению для высокотехнологичных печатных плат. Повторяемость сеткографичес-кой печати через трафарет составляет около ±0,2 мм, поэтому необходимый зазор до края маски вокруг контактной площадки должен быть не менее указанной величины. По причине неизменно повышающейся доли ПП с расстоянием между проводниками менее 0,2 мм трафаретная печать становится малопригодной. Ее применение возможно для несложных плат малого размера, и она, безусловно,
не подходит для заготовок больших размеров.

Обработка жидких фотопрояёляемых паяльных масок сложнее. Она включает следующие операции:

  • нанесение паяльной маски на печатную плату;
  • испарение растворителя (предварительная сушка);
  • фотоэкспонирование (формирование рисунка);
  • проявление экспонированной паяльной маски;
  • окончательное отверждение.

Фотолитографический метод получения рисунка позволяет получать изображения высокого разрешения с отличной точностью и совмещением, по этой причине популярность и границы применения данного вида паяльной маски за последние 10 лет существенно расширились (рис. 1).

Процесс нанесения жидких фотопроявляемых паяльных масок состоит в формировании фотополимерного покрытия заданной толщины. Так как этап нанесения не является одновременно и этапом формирования изображения, это позволило использовать несколько различных технологий нанесения для формирования покрытий. В основном используются метод занавеси, электростатическое или воздушное распыление, а также сеткография (табл. 1-2).

Выбор метода нанесения и типа оборудования в каждом конкретном случае зависит от множества факторов. Определяющими из них являются производительность и номенклатура изделий. Для большинства российских производителей ПП, имеющих небольшие производства, покупка дорогостоящего высокопроизводительного оборудования для нанесения маски методами полива и распыления не целесообразна. Поэтому наибольшее распространение получили полуавтоматические и ручные установки сеткографической печати, которые используются и для
нанесения маркировочной краски.

Рис. 1. Точность нанесения нефоточувствительных (слева) и фоточувствительных (справа) паяльных масок

Рис. 2. Принцип сеткографической печати

Выводы

Струйно-факельное распыление — относительно молодая технология для нанесения жидких масок в производстве печатных плат.

Множество людей, ранее знакомых с ней, рассматривают эту технологию как довольно неэкономную; однако в настоящее время в связи с внедрением современных решений в конструкцию линий и разработкой новых типов форсунок, позволяющих контролировать направление и форму струи, удалось контролировать расход жидкой паяльной маски и значительно снизить ее потери. Распыление имеет значительные преимущества и выгоды по сравнению с покрытием завесой, трафаретной печатью и прямым струй-но-капельным нанесением:

  • позволяет минимизировать появление проколов в масочном слое вне зависимости от рельефа и расположения проводящего рисунка на плате;
  • можно использовать различные параметры распыления для разных типов жидких масок и специальную форсунку, что позволяет получать равномерное по всей поверхности масочное покрытие;
  • технология легко интегрируется как в мелкосерийное, так и в серийное производство печатных плат, позволяя автоматизировать процесс получения паяльной маски на печатных платах;
  • оборудование, используемое в этой технологии, оснащено программируемым логическим контроллером, который позволяет контролировать и отображать параметры настройки процесса напыления;
  • все параметры процесса могут быть сохранены и в дальнейшем проанализированы;
  • оборудование для факельного напыления имеет прекрасную вытяжную систему, способную удалять как избыток диспергированной жидкой маски, так и летучие вещества, входящие в состав резиста;
  • переход на другой тип жидкой маски прост — как правило, требуется лишь очистка патрубков и форсунки;
  • факельное напыление является самой гибкой технологией нанесения жидких материалов, что позволяет использовать это оборудование также для нанесения фоточувствительного фоторезиста на заготовки внутренних слоев, что в ближайшее время станет самой перспективной технологией. Автор выражает благодарность представителю фирмы ARGUS International г-ну Захару Рутгаузеру (Zakhar Rutgayzer) за оказание информационной поддержки при написании данной статьи.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Default ThumbnailМаркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине