Д) Паяльная маска

Паяльная маска предназначена для защиты всей поверхности ПП кро­ме контактных площадок от воздействия расплавленного припоя и флюса при групповых процессах пайки ЭРИ и ПМК и проводники от перегрева. Паяльная маска наносится на всю поверхность ПП за исключением кон­тактных площадок и металлизированных отверстий, которые при группо­вых процессах пайки ЭРИ будут контактировать с расплавленным припо­ем. Таким образом, обеспечивается значительная экономия припоя, так как припой во время пайки не осаждается на печатные проводники. Кроме того, паяльная маска защищает стеклоэпоксидную основу ПП, которая не обладает высокой теплостойкостью при температурах пайки (250 ± 10) °С, от поверхностной деструкции диэлектрика.

Паяльные маски по способу формирования рисунка бывают двух ос­новных типов:

- наносимые через трафарет (способ трафаретной печати);

- фотопроявляемые (фотолитографический способ).

Нанесение паяльной маски в виде жидкого эпоксидного композита че­рез трафарет, отверждаемой термически или ультрафиолетовым излучени­ем, имеет ограниченную точность порядка (±0, 38) мм (0, 015") и низкую разрешающую способность. Низкая точность трафаретной печати объяс­няется тем, что необходимо обеспечить определенное расстояние (дистан­цию отрыва) между ПП и трафаретом для получения четкого несмазанно­го изображения. Наличие этого зазора приводит к прогибу трафарета во время продавливания маски через него и ограничивает точность нанесе­ния. Трафаретный способ печати используют при изготовлении ПП об­щего применения.

Фотопроявляемая паяльная маска бывает жидкой (Liquit Photo Imageable — LPI) и сухой (Dry film soldermask — DFS). Наносимая в жид­ком состоянии паяльная маска лучше, чем сухая пленочная, защищает проводники, особенно при высокой плотности рисунка. Точность нанесе­ния маски фотолитографическим способом составляет (±0, 13) мм (0, 005"). Фотопроявляемые паяльные маски применяют в прецизионных ПП, когда требуется высокая точность нанесения рисунка. Однако фото­проявляемые паяльные маски требуют более сложных химических про­цессов и больших затрат.

Из жидких паяльных масок в настоящее время применяют:

- однокомпонентную защитную паяльную маску UV 1200 LV фирмы Coates Circuit Prodact УФ-отверждения, которая наносится сеткографическим способом на медную поверхность толщиной 12...15 мкм на сеткографических полуавтоматах или автоматах. Она устойчива к припою или горячему лужению HAL в течение 10 с при Т= 260°С; класс горючести — V-0 по UL94; сопротивление изоляции 5 10¹¹ Ом;

- двухкомпонентную жидкую фоточувствительную защитную паяльную маску Imagecure XV-501 TSM фирмы Coates Circuit Prodact, — термоотверждаемая, водо-щелочного проявления, наносится сеткографическим способом и после термического отверждения образует полуматовую поверхность;

- двухкомпонентную жидкую фоточувствительную защитную паяльную маску OPSR 5600, фирмы ТОК и др.

Для нанесения жидкой паяльной маски используют специальные уста­новки для нанесения, например, FUTURTEK EASY-PRINT 1827 — для ПП размером до 500 700 мм (9100 долл.), а для сушки — установки кон­вейерной конвекционной сушки ПП, покрытых жидкой защитной паяль­ной маской, например, FUTURTEK THERMO-MATIC I 2/0 AUT. MOD. 2727, производительностью 105 ПП/ч (75 000 долл.), а также конвекцион­ные сушильные печи для разных размеров ПП.

В настоящее время также применяются сухие защитные фотографиче­ские маски, например:

- Dynamask KM фирмы Shipley — сухая пленочная глянцевая тем­но-зеленая паяльная маска на основе эпоксидных смол, водо-щелоч­ного проявления, УФ-отверждения с последующим термическим. Применяется только для жестких ПП. Толщина — 62, 5; 75; 100 мкм. Выбор толщины маски зависит от толщины проводников;

- СПФ — «Защита», Россия (ТУ16-504.049) толщиной до 100 мкм для защиты проводников от обслуживания при пайке волной припоя.

Возможны два варианта нанесения паяльной маски:

1) после операции оплавления сплава олово—свинец — этот процесс называется «маска поверх оплавленного припоя» или «solder mask over tin-lead» (SMOTL-процесс);

2) после удаления травильного резиста с токопроводящих участков. Этот процесс называется «маска поверх открытой меди» или «solder mask over bare copper» (SMOBC-процесс).

 

 

В первом варианте при пайке ЭРИ волной припоя происходит расплав­ление припоя, находящегося под маской, а также вспучивание и разруше­ние самой защитной маски. Кроме того, существует вероятность образова­ния перемычек припоя между соседними проводниками при высокой плотности монтажа.

Преимуществом SMOTL-процесса является более надежная защита проводников оплавленным припоем, которая необходима для ПП, рабо­тающих в условиях повышенной влажности.

Во втором варианте (SMOBS-процесс) таких проблем не существует, так как под защитной маской нет припоя.

Печатные платы для поверхностного монтажа обычно изготавливают по SMOBS-технологии. Это связано с высокой плотностью монтажа, необ­ходимостью предотвращения растекания маски и ее смещения на контакт­ные площадки. Применение SMOBS-процесса связано также с жесткими экологическими ограничениями по свинцу, необходимостью очистки отра­ботанной воды при применении свинца и затратами на приобретение соот­ветствующего оборудования.

Нанесение сухой паяльной маски производят на ламинаторах. Напри­мер, вакуумный ламинатор марки DYNACHEN Solder Mask фирмы Thiokol (Англия) для нанесения защитной маски СПФ состоит из ламинатора и ва­куумной установки; ширина ламинирования составляет до 610 мм, толщи­на материала — до 6 мм; скоростью нанесения — до 5 м/мин, цикл вакуумирования — 20 с. Пленка полностью облегает выступающие проводники и исключается проникновение влаги в зазоры между ФР и основанием ПП.