Защитная маска для платы: паяльная защитная маска печатной платы

Защитные паяльные маски способы их нанесения – статьи компании «ТЕХНОТЕХ»

В последнее время покрытие печатной платы защитной паяльной маской является неотъемлемой частью современной технологии их изготовления. Использование паяльных масок стало настолько распространенным, что весьма необычно видеть печатные платы без данного покрытия.

В процессе проведения сборочно-монтажных работ и эксплуатации изделия наличие защитной паяльной маски на печатных платах крайне необходимо, поэтому особое внимание уделяется их выбору и способам нанесения.

Паяльная маска представляет собой однокомпонентные или двухкомпонентные смеси, часто окрашенные в насыщенный зеленый цвет. Встречаются и другие цвета: синий, красный, желтый, белый, черный и даже фиолетовый. В последние годы потребителя интересует не только цвет маски, но и тип поверхности (матовая, полуматовая или глянцевая).

По существу, маска — это тонкий полимерный слой заданной толщины, который защищает проводники от механических воздействий и помогает минимизировать образование коротких замыканий с помощью перемычек, образованных избыточным припоем. В настоящее время в связи с изготовлением и усложнением малогабаритной электроники возникает необходимость создания печатных плат с насыщенным рисунком схемы. При монтажных работах используют комбинированный способ пайки, в процессе которого за один рабочий цикл выполняется большое число паяльных соединений, а вероятность появления перемычек между проводниками приводит к необходимости защиты элементов проводящего рисунка от образования замыканий.

Существуют две разновидности материалов для защитных паяльных масок: жидкие и пленочные.

Технологические возможности предприятия «ТЕХНОТЕХ» позволяют наносить как жидкие паяльные маски, так и сухие пленочные маски. Каждый тип маски имеет ряд преимуществ и недостатков, так же, как и оборудование для ее нанесения.

Нанесение защитной паяльной маски на нашем производстве происходит различными способами:

• методом сеткографии;
• методом полива;
• методом струйно-факельного распыления;
• методом ламинирования.

К преимуществам использования метода сеткографии на полуавтоматических установках можно отнести малые капиталовложения в оборудование, низкие затраты на вспомогательные материалы, возможность использования одного оборудования для осуществления других операций, например, нанесения маркировки или нанесения эпоксидной маски. 

К недостаткам данного метода можно отнести проблематичность полного покрытия межпроводникового пространства на платах 5-6 класса точности и наличие пузырей воздуха в маске вследствие ее высокой вязкости, а также низкую производительность оборудования по сравнению с другими методами. Еще одним немаловажным минусом в методе сеткографии является большой расход маски.

Важную роль в сеткографии имеет выбор материала сетки, номера сетки и угла натяжения. Сетки изготавливаются из различных материалов, таких как нейлон, полиэстер, нержавеющая сталь, шелк. 

Номер сетки (число нитей на сантиметр и диаметр нитей) является важнейшим фактором, влияющим на количество наносимой маски и качество получаемого изображения. Например, при нанесении паяльной маски Sun Chemical Imagecure XV501 T-4 через полиамидную сетку с числом нитей 49 на квадратный сантиметр, толщина маски в отвержденном состоянии составляет от 35 до 40 мкм на основании печатной платы. При нанесении маски через сетку с числом нитей 76 на квадратный сантиметр, толщина маски на основании печатной платы составляет 20-25 мкм. Метод сеткографии довольно часто используется в случае необходимости покрытия маской «высоких» проводников, что объясняется высокой вязкостью маски и получением достаточной толщины как на проводнике и на основании, так и на торце медного проводника.

Метод полива или «мокрой завесы» целесообразно использовать при изготовлении больших серий печатных плат. Производительность в среднем составляет 120 заготовок в час типоразмером 610х457 мм при одностороннем нанесении маски. В то же время, при использовании метода сеткографии, производительность составляет приблизительно 60 заготовок в час. Что касается толщины масочного покрытия, то она сопоставима с толщиной маски при нанесении ее методом сеткографии. Толщина может задаваться вязкостью и скоростью конвейерной ленты при прохождении заготовки под завесой. Низкая скорость конвейера и высокая вязкость дает хорошую толщину маски, но, в то же время, могут возникнуть наплывы у отверстий и плохое покрытие межпроводникового пространства. Поэтому при использовании метода «мокрой завесы» очень важно подобрать подходящие параметры для нанесения.

Метод полива не эффективен при нанесении маски на печатные платы с высотой печатного проводника 65 мкм и выше, маска будет стекать с проводников, образуя очень тонкий слой на поверхности и на торце медного проводника. В таком случае маску лучше наносить методом сеткографии, где маска более густая, содержит более низкую концентрацию растворителей и поэтому менее текучая. При использовании метода сеткографии и «мокрой завесы» маска имеет свойство сильно затекать в металлизированные отверстия, что приводит к использованию более жестких условий проявления маски, тем самым уменьшается адгезия маски к печатным платам и возникает подпроявление краев маски, что достаточно негативно сказывается в дальнейшем при проведении сборочных работ (подтекание растворов под маску, отрыв перемычек).

Метод струйно-факельного распыления занимает промежуточное место по своим характеристикам между методом «мокрой завесы» и методом сеткографии. Этот способ нанесения также имеет свои плюсы и минусы.

Данный метод позволяет получить достаточную толщину маски на краях высоких печатных проводников и между соседними печатными проводниками. Маска для струйно-факельного распыления имеет большую текучесть, чем маска, используемая для метода трафаретной печати, но меньшую, чем маска, используемая для полива. Оборудование для распыления имеет низкий расход паяльной маски. 

Область направления распыления маски расположена поперек движения конвейера, что дает возможность получить равномерное по толщине масочное покрытие по всей площади заготовки. Так как распыление происходит под углом, процесс покрытия торцов печатных проводников дает надежную равномерную защиту всей поверхности проводника, и попадание воздуха в паяльную маску исключено. 

Равномерное по толщине покрытие маской, даже на «высоких» проводниках, получается благодаря распыляющейся нагревающей форсунке и позволяет снизить расход маски путем распыления только на заданную область. Данная технология требует низкого содержания растворителя в паяльной маске, и, соответственно, время предварительной сушки маски тоже сокращается. Толщина слоя в отвержденном виде составляет в среднем от 25 до 40 мкм. На толщину покрываемого слоя влияют скорости движения конвейера и распыляющей форсунки, давление маски в форсунке. С помощью данного метода можно предотвратить сильное затекание маски в металлизированные отверстия печатной платы, что является значительной проблемой при использовании метода сеткографии и «мокрой завесы». Маска, нанесенная на печатные платы данным методом, имеет высокую адгезию к поверхности, имеет небольшой подтрав и хороший внешний вид, так как при проявлении маски требуются более щадящие режимы (давление раствора для проявления и время проявления).

Сухие пленочные защитные маски для метода ламинирования представляют собой сухую фотополимерную защитную пленку на основе эпоксидных материалов.

Поставляются такие маски разной толщины (40 мкм, 75 мкм, 100 мкм). Выбор толщины зависит от геометрии рисунка печатной платы и высоты проводников. Сухие пленочные маски наносятся на печатные платы при помощи вакуумных ламинаторов. В процессе ламинирования в камере создается вакуум, который обеспечивает полное удаление воздуха между проводниками схемы. Сухую пленочную маску не желательно использовать на печатных платах с малым шагом расположения печатных проводников, может возникнуть «трубчатый эффект», что в первую очередь связано с толщиной сухой пленочной маски. 

Одним из главных преимуществ сухой пленочной маски является возможность надежного тентирования контактных площадок переходных отверстий. 

Это предотвращает соприкосновение навесных компонентов при монтаже с проводящим рисунком. Маска, нанесенная методом сеткографии, полива или струйно-факельного распыления не дает надежного тентирования. Тенты могут быть пробиты в процессе проявления паяльной маски, термоудара и привести к затеканию агрессивных сред в переходные отверстия. В сравнении с жидкой паяльной маской, сухая не имеет «срока жизни», за исключением срока реализации, в то время как жидкая маска должна быть использована после смешения компонентов, в среднем, в течение трех-пяти дней.

К недостаткам сухой маски можно отнести высокую стоимость, невозможность получения тонких перемычек между контактными площадками, большой расход маски при автоматическом режиме работы оборудования и низкую производительность данного оборудования.

Выбор нанесения защитной маски по медному проводящему рисунку или по финишному покрытию часто определяет конструкторская документация, однако не надо забывать о здравом смысле. Создать достаточную шероховатость поверхности для надежного сцепления защитной маски с медью гораздо проще, чем для финишного покрытия иммерсионное золото или иммерсионное серебро. Предприятие «ТЕХНОТЕХ» имеет технологическую возможность нанесения защитной паяльной маски по самым распространенным финишным покрытиям, применяемым в производстве печатных плат: гальванические (медь, олово, ПОС, золото, золото-кобальт, серебро) и иммерсионным (золото, серебро). 

В заключение хочется отметить, что выбор метода нанесения маски и использование соответствующего оборудования в каждом случае осуществляется с учетом множество факторов. Специалисты нашего предприятия всегда предлагают оптимальное решение ваших задач!

Инженер-технолог ООО «ТЕХНОТЕХ»

Дождикова О.Е

Маска паяльная защитная для печатных плат. Общие технические условия – РТС-тендер

     
     ГОСТ Р 54849-2011
(IPC-SM-840E:2010)

ОКС 31.180

ОКП 34 4995

Дата введения 2012-07-01

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Центральный научно-исследовательский технологический институт «Техномаш» (ОАО «ЦНИТИ «Техномаш») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 420 «Базовые несущие конструкции, сборка и монтаж электронных модулей»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 декабря 2011 г. N 1552-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному документу IPC-SM-840E:2010* «Общие требования к отвержденной паяльной маске печатных плат и гибким материалам покрытия» (IPC-SM-840E:2010 «Qualification and performance specification of permanent solder mask and flexible cover materials») путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными в ГОСТ 1.5 (подразделы 4.2 и 4.3).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного документа приведено в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Настоящий стандарт устанавливает критерии и методы получения информации и достоверной оценки паяльной маски при применении минимума испытаний. В данном стандарте установлены требования к оценке параметров паяльной маски, к соответствию характеристик материала паяльной маски требованиям качества печатных плат, к оценке качества паяльной маски в процессе изготовления печатной платы.

Настоящий стандарт распространяется на паяльную маску для односторонних, двусторонних и многослойных печатных плат на жестком, гибком и гибко-жестком основании и для гибких печатных кабелей.

Положения настоящего стандарта разработаны для применения российскими организациями и предприятиями, независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, разрабатывающими, изготавливающими, потребляющими и заказывающими печатные платы, предназначенные для использования в радиоэлектронной и электротехнической аппаратуре и изделиях электронной техники.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 53386-2009 Платы печатные. Термины и определения (IPC-T-50 «Термины и определения по монтажу и конструированию электронных узлов», IDT)

ГОСТ Р 53429-2009 Платы печатные. Основные параметры конструкции (IPC-2221 «Общий стандарт на проектирование печатных плат», IDT)

ГОСТ 23752-79 Платы печатные. Общие технические условия (IPC-6011 «Общие требования к печатным платам», IDT; IPC-6012 «Общие требования к жестким печатным платам», IDT; IPC-6013 «Общие требования к гибким печатным платам», IDT)

ГОСТ 23752.1-92 Платы печатные. Методы испытаний (J-STD-003 «Испытания на паяемость печатных плат», IDT; IPC-TM-650 «Руководство по методам испытаний», IDT; J-STD-004 «Требования к флюсам для пайки», IDT; J-STD-006 «Требования к сплавам припоев для электроники и к флюсованным и нефлюсованным припоям для пайки электронных узлов», IDT)

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3.1 В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 53386, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 меление (отвержденной паяльной маски) (chalking): Разрушение паяльной маски, выраженное в удалении с поверхности непосредственно или при стирании мелких частиц паяльной маски.

3.1.2 изменение цвета (отвержденной паяльной маски) (color change): Любое изменение исходного цвета паяльной маски после отверждения и окончательной обработки.

3.1.3 разжижение (отвержденной паяльной маски) (liquefaction): Состояние, когда паяльная маска становится частично или полностью жидкой.

3.1.4 размягчение (отвержденной паяльной маски) (softening): Снижение твердости, о чем свидетельствуют результаты испытаний твердости методом карандаша.

3.1.5 набухание (отвержденной паяльной маски) (sweling): Увеличение объема, отмечаемое как увеличение толщины паяльной маски за счет поглощения других материалов, таких как растворитель.

3.1.6 липкость (teckiness): Состояние, при котором материал паяльной маски или ее поверхность разрушается, становясь при этом липкой на ощупь.

3.1.7 затекание (паяльной маски) (wicking): Состояние, когда неотвержденная паяльная маска втягивается в отверстия, предназначенные для электрического подсоединения к проводящему рисунку печатной платы выводов изделий электронной техники, квантовой электроники и электротехнических изделий.

Примечание — В данном стандарте термин «паяльная маска» относится к постоянному полимерному покрытию любого типа, нанесенному до сборки, за исключением маркировки и материала для заполнения сквозных отверстий.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

AABUS — эта аббревиатура показывает необходимость согласования отдельных положений стандарта между поставщиком и потребителем. Показываются дополнительные или альтернативные требования, которые вводятся по согласованию между производителем и потребителем в поставляемую документацию. Примером могут быть требования договора, изменения в поставляемой документации, а также информация на чертеже. Предметом соглашения могут быть определение методов испытаний, условия испытаний, их частота, категория или установление критериев в рамках теста, если они еще не установлены.

Примечание — В данном стандарте изготовитель материала паяльной маски является поставщиком, изготовитель печатной платы с нанесенной паяльной маской — потребителем;

CoC — аббревиатура сертификата соответствия;

FTIR — аббревиатура инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (Fourier Transform Infra-Red).

Целью данного стандарта является систематизация требований на базе соответствующих методов испытаний для оценки качества паяльной маски и подтверждения ее применимости для использования в стандартных печатных платах. Эти требования определены критериями надежности печатных плат при эксплуатации в условиях потребителя и должны применяться также для оценки качества в процессе производства печатных плат.

Паяльные маски, соответствующие стандарту, при нанесении на печатную плату должны предотвращать образование и прилипание капель припоя, образование перемычек, мостиков припоя, скопление припоя и физическое повреждение печатной платы. Паяльная маска должна замедлять миграцию металла по поверхности печатной платы и другие формы вредных или проводящих образований.

Примечание — Определение совместимости между материалом паяльной маски и материалами (продуктами) последующих процессов пайки и обработки печатного узла не являются предметом рассмотрения настоящего стандарта. Использование тест-методов, указанных в настоящем стандарте, для определения применимости паяльной маски, а также соответствия конкретным требованиям на нее должно быть согласовано между потребителем и поставщиком печатных плат (AABUS).

В данном стандарте устанавливаются основные требования к паяльной маске и процесссу ее применения. Паяльная маска должна отверждаться в соответствии с процессом, рекомендованным изготовителем материала, и при соблюдении условий, необходимых для данного материала. Дополнительные требования, а также отклонения от рекомендованного процесса должны быть AABUS.

В данном стандарте применяются два класса требований Т и Н к функциональным характеристикам и результатам тестирования, базирующихся на требованиях поставщика и потребителя. Характеристики, относящиеся к одному классу, не должны расширяться настолько, чтобы охватывать другой класс.

Примечание — Требования, сформулированные для одного класса, не исключают возможности использования специфических требований другого класса.

Т — паяльная маска данного класса применяется в компьютерах, приборах, инструментах, в некритичном военном оборудовании. Паяльная маска этого класса на печатной плате должна обеспечивать функционирование высокотехнических коммерческих и промышленных изделий, для которых предусмотрено требование продолжительной работы, однако перерыв в работе не является критичным.

Н — паяльная маска данного класса предназначена для изделий и оборудования высокой надежности, в том числе военного назначения, для которого непрерывная работа является обязательным условием, то есть простой не допускается.

Размеры и допуски должны устанавливаться в метрической системе. Отклонение от данного требования должно согласовываться между потребителем и поставщиком.

Если требования контракта, документа на поставку или другого эквивалентного документа вступают в противоречие с данным стандартом, то применяются требования контракта, документа на поставку или другого эквивалентного документа. Если требования используемого документа находятся в противоречии с требованиями настоящего стандарта, то применяется данный стандарт. Однако настоящий стандарт не заменяет действующих законов и правил.

5.1.1 Данный стандарт определяет требования для всех групп тестирования между поставщиком, изготовителем и потребителем для обеспечения гарантии соответствия материала, процедуры оценки качества материала, процедуры оценки качества процесса производства и общего соответствия всем приемо-сдаточным критериям. Отклонение от этих требований должно быть AABUS.

5.1.2 Поставщик материала паяльной маски несет ответственность за оценку, качество и подтверждение соответствия требованиям, указанным в 5.1, для каждого стандартного или измененного состава материала паяльной маски. Качество паяльной маски квалифицируется в результате ее контроля в соответствии с требованиями таблицы 1. Необходимые испытания для оценки качества паяльной маски приведены в колонке А таблицы 1. Поставщик должен указать тип фольгированного материала, тип финишного покрытия и класс каждого признанного годным продукта. Отклонение от этих требований должно быть AABUS.

Таблица 1 — Критерии для оценки качества паяльной маски

5.1.3 Потребитель материала несет ответственность за оценку и выбор процесса нанесения и отверждения паяльной маски, которые будут использоваться для получения покрытия необходимого класса при применении печатных плат, за правильность применения технологии, предложенной поставщиком. Указанная ответственность определяется испытаниями, перечень которых указан в колонке В таблицы 1. Отклонение от этих требований должно быть AABUS.

5.1.4 Поставщик несет ответственность за изменение характеристик процесса для любого материала, за изменение стандартного состава материала паяльной маски. Отклонение от этих требований должно быть AABUS.

5.2.1 Паяльная маска и/или покрытия печатных плат должны быть приготовлены в соответствии с требованиями настоящего стандарта и не должны содержать вредных веществ. Поставщик паяльной маски несет ответственность за предоставление объективных доказательств, что поставляемые материалы паяльной маски при обработке по инструкции поставщика достигают уровня полимеризации, отвечающего критериям качества. Материалы, используемые для ретуши дефектов, должны удовлетворять требованиям настоящего стандарта.

5.2.2 Изменение состава паяльной маски требует нового наименования или обозначения продукта и оценки его качества. Степень изменения наименования определяет поставщик, но изменения в наименовании или обозначении должны быть очевидны для изготовителя и пользователя.

5.2.3 Варианты изменения в составе паяльной маски, являющиеся основанием для замены наименования или обозначения материала:

— изменения, превышающие ±2% в весовом содержании любого нелетучего компонента относительно содержания этого же компонента в исходном рецепте;

— удаление нелетучего компонента;

— добавление нового нелетучего компонента;

— изменения типа красителя или пигмента, за исключением цвета красителя или пигмента в определенном, испытанном диапазоне низких и высоких уровней насыщенности отдельного красящего материала;

— любое изменение в маске, в результате которого происходит изменение в спектральной характеристике FTIR отвержденной паяльной маски;

— добавление, удаление или изменение в композиции «инертных» материалов, входящих в состав матирующих агентов, исключая количественное изменение в одном, уже имеющемся в составе, «инертном» материале, которое определяется тестированием этого конкретного материала в диапазоне от самого низкого (нет такого) до самого высокого уровня (уровень при поставке). Изменения, относящиеся более чем к одному материалу, рассматриваются как изменение рецептуры.

5.2.4 Варианты изменения в составе паяльной маски, не являющиеся основанием для замены наименования или обозначения материала:

— изменения, составляющие менее ±2% в весовом содержании любого нелетучего компонента относительно содержания этого компонента в исходном составе;

— изменения в летучих компонентах (растворителях), если количественный остаток в покрытии после сушки «до отлипа» при рекомендованных режимах сушки составляет менее 1% сухого веса;

Отслаивающиеся маски для пайки — Защита выбранных областей печатной платы

Отслаивающиеся маски для пайки — Защита выбранных областей печатной платы

Часто печатные платы требуют защиты отдельных участков платы во время обработки поверхности или в процессе сборки, чтобы припой не попадал на контакты, клеммы и покрытые металлом сквозные отверстия (PTH). В прошлом звукоизоляционная лента различных форм и размеров наносилась вручную, что приводило к задержкам в производстве, затратам времени и дополнительным затратам времени и средств на удаление ленты.

Отслаивающиеся маски для пайки обеспечивают защиту печатных плат в процессах пайки, таких как пайка волной припоя, пайка оплавлением или на уровне печатной платы для защиты поверхности. Многослойные покрытия, такие как угольная краска, твердое золото или связываемое золото, нуждаются в защите от баланса применяемого покрытия поверхности, такого как ENIG или иммерсионное серебро. Отслаивающаяся маска — это надежный, экономящий время и деньги процесс, это приложение давно превзошло ручное маскирование с помощью термостойких лент, таких как Kapton.

Печатная плата с отслаивающейся паяльной маской

Отслаивающаяся паяльная маска (также известная как съемная съемная маска или синяя маска) наносится трафаретной печатью, действует как защита в процессе и удаляется после обработки на контрактный сборочный дом. Изготовитель печатных плат может нанести маску любого дизайна или формы на одну или несколько секций с каждой стороны одновременно. Поставщик печатных плат может создать одну плавную деталь, которая позволит заказчику снять всю конструкцию одним движением.

• Экономия времени и средств по сравнению с тейпированием.
  • Лента — это немеханический процесс, в котором участвуют люди. В зависимости от задействованного количества, процесс записи на пленку может занять несколько часов или дней. Ленту невозможно изменить, чтобы замаскировать нужные области, что часто увеличивает трудозатраты.
• Защита сложных структур и форм с помощью эффективной трафаретной печати.
  • Многие области на печатной плате могут нуждаться в защите в процессе сборки и на различных участках поверхности детали, имеющей разную форму. Использование файла Gerber для создания защищаемого слоя позволяет одной операцией создать экран и позволяет применить маску за один проход, легко защищая все области.

Сборка состоит из нескольких этапов: можно закрыть более крупные элементы и легко обрабатывать отверстия диаметром до 0,120 мм. Этот маскирующий защитный слой предотвращает попадание брызг на расположенные поблизости чувствительные элементы, которые не требуют сборки. Удаление маски на более позднем этапе процесса позволяет собрать вручную или механически обработать остаток детали.

• Отслаивающуюся маску легко снять, приподняв часть маски над поверхностью и медленно потянув в сторону от приподнятой части. Маска не оставляет следов или частиц и не требует дополнительной очистки. В отличие от старого применения ленты, для удаления оставшейся липкости с ленты часто использовался спирт.
  • Не загрязняет окружающую среду, не оставляет пятен и не вызывает коррозии — три критически важных компонента, необходимых для успешного процесса сборки печатных плат.

Эта маска соответствует стандарту

• RoHS, ее можно использовать с любой отделкой поверхности, она полностью соответствует требованиям и сертифицирована. Он стабилен до 550°F (288°C), не содержит фталатов, малотоксичен и безопасен для окружающей среды.

Совместим с флюсами на основе канифоли, без очистки и водорастворимыми флюсами, что упрощает производство на уровне сборки. Этот малоиспользуемый процесс следует пересмотреть на предмет его гибкой защиты критических областей на ваших печатных платах.

Празднование 70-летия совершенствования производства

Старейший в Америке. История инноваций.

За последние 70 лет отрасль производства электроники сильно изменилась, поскольку отрасль продолжает адаптироваться к меняющимся требованиям и технологиям. Epec находится в авангарде инноваций, обладая опытом и гибкостью, чтобы двигаться со скоростью современного бизнеса. В Epec клиент стоит на первом месте, и все, что мы делаем, должно проходить через этот фильтр. Будь то разработка платформ электронной коммерции, чтобы упростить работу с нами, или создание процесса внедрения нового продукта (NPI), который помогает нашим клиентам быстрее выходить на рынок, мы должны сосредоточиться на создании нового. Делая это каждый день и всегда делая клиента нашим главным приоритетом, мы планируем оставаться здесь еще 70 лет, а затем и больше.

Узнайте больше о нашей 70-летней истории →

© 2022 Copyright Epec, LLC . Все права защищены.

Наверх

Что такое слой паяльной маски?

После изготовления печатной платы медные дорожки на плате обычно подвержены риску окисления и коррозии из-за воздействия окружающей среды. Самый надежный способ предотвратить это и увеличить срок службы печатной платы — нанести на нее защитное покрытие, известное как паяльная маска.

Что такое слой паяльной маски?

Паяльная маска представляет собой тонкий слой полимера, который наносится на печатную плату для защиты меди от окисления и коротких замыканий во время работы. Он также защищает печатную плату от воздействий окружающей среды, таких как пыль и некоторые другие загрязняющие вещества, которые могут привести к короткому замыканию в долгосрочной перспективе.

Панели, покрытые маской для пайки

Типы масок для пайки

Маски для пайки бывают разных типов, и их выбор зависит от области применения, для которой они будут использоваться. Ниже приведены различные типы:

Верхняя и нижняя боковые маски

Они обычно используются инженерами для обозначения отверстий в зеленой маске для пайки, уже нанесенной на печатную плату. Этот конкретный слой паяльной маски добавляется с помощью эпоксидной смолы или пленочного метода. Затем выводы компонентов припаиваются к плате, используя отверстия, зарегистрированные с помощью масок.

Дорожки на верхней стороне платы называются верхними дорожками, а соответствующая маска припоя называется верхней маской. Идентичная верхней маске, нижняя маска используется для нижней стороны платы.

Эпоксидные жидкие маски для пайки

Наиболее экономичным вариантом среди масок для пайки является эпоксидная смола. Это полимер, нанесенный методом шелкографии на печатную плату. Шелкография относится к технике печати, в которой используется тканая сетка для поддержки узоров, блокирующих чернила. Сетка позволяет идентифицировать открытые области для процесса переноса краски. Затем за этим этапом следует термическое отверждение.

Жидкие фотоизображаемые (LPI) паяльные маски

LPI паяльные маски на самом деле представляют собой смесь двух различных жидкостей. Эти жидкости хранятся отдельно и смешиваются непосредственно перед нанесением слоя маски, чтобы обеспечить более длительный срок хранения. LPI также является одним из наиболее экономичных вариантов среди различных других типов.

LPI используется для нанесения покрытия поливом, трафаретной печати и распыления. Эта маска представляет собой смесь различных полимеров и растворителей. С помощью этой маски можно сформировать тонкое покрытие, которое может прилипнуть к поверхности целевой области. После использования этой маски печатная плата, как правило, не требует какой-либо окончательной обработки поверхности, которая доступна в настоящее время.

В отличие от обычных эпоксидных красок, LPI чувствителен к ультрафиолетовому излучению. Панель должна быть покрыта маской, и после короткого «цикла отверждения до отлипа» печатная плата подвергается воздействию УФ-излучения с использованием УФ-лазера или процесса фотолитографии.

Перед нанесением маски панели очищают и проверяют на наличие признаков окисления. Это делается с помощью химического раствора, раствора оксида алюминия или взвешенной пемзы для очистки панелей.

Одним из самых популярных методов воздействия на поверхность панели ультрафиолетового излучения является использование пленочных инструментов и контактных принтеров. Верхний и нижний листы пленки печатаются с использованием эмульсии, чтобы заблокировать участки, которые необходимо спаять. Затем производственные панели и пленку фиксируют на месте с помощью инструментов на принтере и одновременно подвергают воздействию источника ультрафиолетового света.

В одном методе используется прямая визуализация с использованием лазера. Этот метод не требует инструментов или пленки, поскольку управление лазером осуществляется с помощью реперных маркеров, размещенных на медном шаблоне панели.

Маски LPI доступны в различных цветах, таких как зеленый, черный, красный, желтый, белый и синий.

Маски для пайки с фотоизображением на сухой пленке

Использование масок для пайки на сухой пленке с фотоизображением требует вакуумного ламинирования. Эта сухая пленка подвергается экспонированию, а затем проявляется. После проявления идентифицируются отверстия для создания шаблона, после чего компоненты припаиваются к медным площадкам. Монтажные платы с высокой плотностью монтажа больше всего выигрывают от применения сухих пленочных масок для пайки, поскольку они не заполняют сквозные отверстия.

Поверхностная обработка

Независимо от типа используемой маски для пайки печатной платы полученная маска оставит после себя определенные открытые участки меди на печатной плате. Эти открытые участки должны быть покрыты подходящим покрытием для предотвращения окисления. Одним из самых популярных способов отделки поверхности является выравнивание припоем горячим воздухом (HASL). В зависимости от требований также могут использоваться другие виды отделки поверхности, такие как химическое никелирование, иммерсионное палладиевое золото (ENEPIG) и иммерсионное никелевое золото (ENIG). При необходимости в слое маски оставляются дополнительные отверстия для маски вставки. Эта пастообразная маска используется для прикрепления контактных площадок или других компонентов к плате в зависимости от используемого производственного процесса.

Чтобы узнать о черной прокладке, прочитайте, как работать с черной прокладкой в ​​отделке ENIG.

Справочник по проектированию для производства

10 глав — 40 страниц — 45 минут чтения

Рекомендации по проектированию паяльной маски

Дизайн паяльной маски требует соблюдения определенных критериев. Вот несколько таких параметров на практике:

Тентованные переходные отверстия

Когда переходное отверстие закрыто паяльной маской, чтобы оно не было видно, оно называется тентованным переходным отверстием. В отличие от сквозного заполнения, здесь паяльной маской покрыто только кольцевое кольцо. Если отверстие полностью закрыто, это называется заполненным переходным отверстием или замаскированным переходным отверстием, в зависимости от метода, используемого для закрытия отверстия.

Тентовые переходные отверстия — это популярный процесс, используемый для защиты печатных плат, и из-за соображений стоимости его выбирают вместо заполнения эпоксидной смолой или заглушки маской. Среди методов сквозного наложения наиболее экономичным является нанесение жидкой фотоизображаемой (LPI) паяльной маски. Чтобы обеспечить лучший тент, вы также можете использовать смоляную заливку, которая дороже.

Затененное переходное отверстие, созданное с использованием паяльной маски

Цель затененного переходного отверстия состоит в том, чтобы оставить меньше открытых токопроводящих площадок на поверхности печатной платы. Это сведет к минимуму короткие замыкания, возникающие во время соединения припоем в процессе сборки. Миграция пасты с контактных площадок SMT также снижается, что может произойти, когда переходные отверстия находятся на краях контактных площадок или в стандартных шаблонах BGA типа «собачья кость». Тентинг также сводит к минимуму вероятность повреждения переходного отверстия в результате воздействия рабочей среды.

Что такое зазор паяльной маски?

Зазор паяльной маски — это допуск, определяющий, насколько близко паяльная маска может располагаться к элементам поверхности печатной платы. Целью этого допуска/зазора является обеспечение адекватного расстояния, известного как припойные перемычки, между поверхностными элементами, на которые наносится припой. Это предотвращает образование паяных мостиков.

Зазор паяльной маски в печатной плате

Обычно зазор паяльной маски должен составлять половину расстояния между проводниками. При использовании тонких токопроводящих рисунков размером менее 100 мкм зазор паяльной маски может быть меньше 50 мкм.

Площадки

Площадки, определяемые паяльной маской, — это те, в которых отверстие маски меньше медной площадки, так что паяльная маска будет определять размер площадки, используемой в BGA. Изменения зазора маски будут определять размер медной контактной площадки.

Контактные площадки SMD и NSMD

Контактные площадки, не определяемые маской для пайки, включают зазор между контактной площадкой и маской.

В процессе изготовления паяльной маски необходимо учитывать допуски на подгонку, чтобы зазор в маске всегда был больше, чем контактные площадки припоя. Это необходимо для того, чтобы вся контактная площадка не содержала припойного резиста и чтобы обеспечить оптимальную пайку в соответствии с новыми версиями H.

Что такое открытие паяльной маски?

Внешние слои печатной платы без маски называются отверстиями паяльной маски. Его цель — подвергнуть схему воздействию олова (припоя). Это отверстие должно быть точным, иначе оно может привести к ненужному обнажению меди на плате, что приведет к коррозии и повреждению.

CAM-снимки отверстий паяльной маски

Как правило, производители предпочитают иметь отверстия паяльной маски 1:1 с медными контактными площадками, которые можно изменить в соответствии с соответствующим производственным процессом. Отверстие должно быть адаптировано к требованиям, иначе это может привести к обнажению заземляющего слоя рядом с контактной площадкой. Это может привести к короткому замыканию и должно быть предотвращено.

Покрытие или расширение паяльной маски

Программное обеспечение для автоматизации проектирования (EDA) обычно позволяет установить расстояние между элементами поверхности и паяльной маской платы. Эта спецификация обычно называется расширением паяльной маски и может принимать положительное, отрицательное или нулевое значение.

Положительное расширение маски припоя

Когда между концом маски припоя и внешней окружностью открытой контактной площадки есть зазор, это называется положительным расширением маски припоя.

Нулевое расширение паяльной маски

Если между паяльной маской и контактной площадкой нет промежутка или зазора, это нулевое значение.

Расширение отрицательной паяльной маски

Когда паяльная маска перекрывает область контактной площадки, она имеет отрицательное значение.

CAM-снимок покрытия паяльной маски

Стандарты IPC для паяльной маски

Требования к паяльной маске определены в квалификационных и технических характеристиках IPC-SM-840 для постоянной паяльной маски и гибких материалов покрытия.

Предполагаемое применение паяльной маски распределяет ее требования по различным категориям:

T – телекоммуникации

Эта категория состоит из телекоммуникационных устройств, компьютеров и оборудования, используемого в некритических военных приложениях. Слой паяльной маски и покрытие на платах этого класса подходят для высокопроизводительных промышленных и коммерческих продуктов. Для таких продуктов потребуется увеличенный срок службы, но перерыв в работе не приведет к опасным для жизни ситуациям.

H – высокая надежность/военный

Сюда входит оборудование, для которого прогрессивные требования к производительности имеют критический характер, а время простоя устройства недопустимо. Паяльная маска и покрытие на платах этого класса печатных плат предназначены для критических по своей природе приложений, где бесперебойная работа абсолютно необходима.

FT – гибкие печатные платы (телекоммуникации)

Это относится к материалам покрытия, которые используются для гибких плат в телекоммуникационном оборудовании.

FH – гибкие печатные платы (высокая надежность/военные)

Это относится к материалам покрытия, которые используются для гибких печатных плат, которые требуются в военных приложениях, требующих высокой надежности.

Материалы гибкого покрытия были добавлены к редакции «E» стандартов IPC. Требования к материалам паяльной маски соответствуют трем классам IPC для плат без покрытия:

• Печатные платы класса 1, для которых не требуется паяльная маска
• Платы класса 2, соответствующие требованиям маски класса T/FT (телекоммуникации)
• Печатные платы класса 3, соответствующие требованиям к маскам класса H/FH (высоконадежные военные)

Упомянутые выше требования к паяльной маске касаются таких параметров, как твердость, срок годности, воспламеняемость и адгезия к плате. В нем также указывается устойчивость к пайке, биологическому росту, влаге и химическим веществам, таким как флюсы, чистящие средства и растворители. Еще одним важным соображением является выбор матовой или атласной поверхности вместо глянцевой или полуглянцевой. Это помогает свести к минимуму образование пузырей припоя и уменьшить блики во время ручных процессов и проверок. В закупочных документах или производственных чертежах обычно указывается, соответствует ли оборудование стандартам IPC-6012. Когда этот стандарт заявлен для соответствия, паяльная маска подпадает под действие IPC-6012, раздел 3.7.

Применение паяльной маски

Слой паяльной маски выполняет множество важных функций, как указано ниже:

• Защищает печатную плату от окисления и коррозии.
• Предотвращает перемычки припоя, которые являются нежелательным соединением паяных соединений на плате, которые могут повредить печатные платы и привести к коротким замыканиям. Паяльная маска в этом случае служит барьером между паяными соединениями и другими токопроводящими участками печатной платы. Это обеспечивает дополнительную изоляцию компонентов платы.
• Останавливает рост металлических усов — тонких нитей, торчащих из печатной платы, которые могут привести к сбою системы. Металлические усы могут образовываться аналогично образованию перемычек припоя, что приводит к коротким замыканиям и неисправностям.
• Уменьшает количество паяльной пасты, необходимой в процессе пайки.
• Увеличивает напряжение пробоя диэлектрического материала платы.
• Защищает печатную плату от загрязнений во время работы.
• Увеличивает срок хранения печатной платы.

Обычная и струйная паяльная маска

Как наносится паяльная маска?

Ниже представлен процесс нанесения слоя паяльной маски на печатную плату:

Шаг 1: Очистка платы

Плата очищается от грязи и других загрязнений, а затем поверхность платы высушивается.

Шаг 2: Покрытие паяльной маски чернилами

Затем плата загружается в вертикальную установку для нанесения покрытий на паяльную маску. Толщина покрытия определяется такими факторами, как надежность, необходимая для печатной платы, и область, в которой она будет использоваться. Толщина паяльной маски будет варьироваться, когда дело доходит до добавления на различные участки печатной платы, такие как дорожки, медная фольга или подложка. Толщина этого маскирующего слоя будет зависеть от возможностей оборудования и производственных возможностей печатной платы.

Этап 3: Предварительное отверждение

Этот этап отличается от полного отверждения, так как предварительное отверждение направлено на то, чтобы сделать покрытие относительно твердым на плате. Это облегчает удаление нежелательного покрытия, которое, в свою очередь, может быть легко удалено с печатной платы на этапе разработки.

Этап 4: Визуализация и закалка

Визуализация выполняется с помощью фотопленки, на которую лазером наносится область паяльной маски. Эта пленка выравнивается по отношению к панели, которая уже покрыта краской для припоя и высушена до отлипа. Во время этого процесса визуализации пленка, совмещенная с панелью, подвергается воздействию УФ-излучения. При получении УФ-излучения непрозрачная область позволяет УФ-свету проходить через пленку, и, таким образом, краска под непрозрачной поверхностью полимеризуется (затвердевает).

В случае получения изображений LDI фотопленки не требуются, поскольку УФ-лазер непосредственно затвердевает на тех участках платы, которые должны удерживать чернила паяльной маски.

Шаг 5: Проявка

Затем печатная плата погружается в проявитель, чтобы очистить ненужную паяльную маску и обеспечить точное обнажение требуемой медной фольги.

Шаг 6: Окончательное отверждение и очистка

Окончательное отверждение необходимо, чтобы чернила паяльной маски были доступны при монтаже на поверхность печатной платы. Затем платы, покрытые паяльной маской, необходимо очистить перед дальнейшими процессами, такими как нанесение покрытия на поверхность.

Обработка паяльной маски с помощью струйной печати

В последнее десятилетие в производстве печатных плат преимущественно использовались струйные системы для создания номенклатурной маркировки. Однако в последние годы технологии развились, что позволяет производителям печатать паяльную маску непосредственно на поверхности платы или панели. Это также иногда называют прямой струйной обработкой (DJ), когда маскирующие чернила наносятся на поверхность печатной платы в соответствии с проектными данными. Прямая струйная обработка осуществляется с помощью пьезоэлектрической головки.

По сравнению с методом, основанным на фотолитографии, метод DJ сокращает большинство этапов процесса, что дает следующие преимущества:

• Минимальное использование материала
• Уменьшенное капитальное оборудование и переменные процесса
• Экологически чистая обработка
• Устранение чрезмерного использования паяльной маски

Нанесение паяльной маски на печатную плату — это процесс, требующий значительных технических знаний и навыков. Чтобы предотвратить брак платы и отказ из-за таких проблем, как неадекватные или избыточные рельефы, вам необходимо выбрать производителя печатных плат, который может справиться с этим процессом без ошибок.