W czwartej części tego artykułu poruszę temat aplikacji, najnowocześniejszych soldermasek dostępnych na rynku. Bohaterem każdej z przedstawionych dziś metod jest soldermaska fotoobrazowa. Maski takie to zazwyczaj preparaty dwuskładnikowe, których jeden składnik stanowi bazę a drugi to aktywator/uczulacz. Wymieszane komponenty maski po nałożeniu na powierzchnię płytki drukowanej, wywołuje się tak jak soldermaski i maski trawieniowe w folii.

Soldermaska nakładana zestawem ProMask firmy LPKF

Metoda ta bazuje na wykorzystaniu produktów niemieckiej firmy LPKF Laser & Electronics AG, która wiedzie prym w technologiach szybkiego prototypowania. W zestawie tym znajduje się w zasadzie wszystko co jest potrzebne do wykonania maski lub warstwy opisowej na PCB. W zestawowym pudełku znajdziemy 10 porcji dwuskładnikowej soldermaski fotoobrazowej w hermetycznych saszetkach, kilka woreczków z wywoływaczem, preparat do odtłuszczania miedzi i kilka prostych narzędzi jak pędzel, rynienka i wałki do farby, rękawice, oraz kilkanaście drewnianych szpatułek do mieszania. Ilość przygotowanych w zestawie materiałów wystarcza na 10 dwustronnych płytek drukowanych formatu A4.

Zamieszczona w zestawie farba jest zdecydowanie rzadsza niż powszechne farby reperacyjne UV, i po rozmieszaniu składników łatwo można ją nanieść na powierzchnię płytki za pomocą wałka. Naniesioną farbę podsuszamy w piecu przez 10 minut w temeraturze 80^OC, studzimy i naświetlamy promieniamu UV przez kliszę maskującą. Naświetlona płytkę wywołujemy w załączonym do zestawu wywoływaczu, po czym przechodzimy do finalnego utwardzania w temeraturze 160^OC przez 30 minut.

Konsystencja mieszaniny składników soldermaski z zestawu LPKF ułatwia jej rozprowadzanie za pomocą wałka, przez co jej aplikacja na wykonywany prototyp jest banalnie prosta. Farba jest bardziej lejna niż znane maski UV, jednak nie jest na tyle rzadka, by po naniesieniu równomiernie rozpłyneła się po powierzchni PCB. Gdy spojrzymy na gotową powłokę ujrzymy fakturę przypominjącą trochę "farbę młotkową".

Producent nie podaje do wiadomości parametrów twardości powłoki, jednak potwierdzona zgodność z wieloma normami co wskazuje na produkt wysokiej jakości o bardzo dobrych własnościach izolacyjnych.

Wydawać by się mogło, że rozwiązanie nie posiada wad, zdanie zmienimy gdy usłyszymy cenę tego produktu, która na daną chwilę wynosi 650 euro, tak nie przesłyszeliście się sześcset pięćdziesiąt euro za pędzel kilka wałków i odrobinę farby. Jeśli nie zależy nam na opakowaniu, można się pokusić o zakup skromniejszego i tańszego zestawu uzupełniającego. Taki uszczuplony zestaw nie zawiera rękawiczek, pędzla oraz płynu do usuwania tlenków i jest dostepny w cenie 229 euro. Niewiem jak wam, ale mi wydaje się, że cena od 100 do 286 złotych (w zależności od wybranego zestawu) za dwustronną płytkę formatu A4, to dla przeciętnego zjadacza chleba zdecydowanie za dużo.

Soldermaska fotoobrazowa PETERS ELPEMER^TM

Przechodząc przez wszystkie etapy ewolucji metod nakładania solermasek możliwych do przeprowadzenia w domowych warunkach, zbliżamy się do końca. Jako ostatnią chciałem przedstawić tę najnowocześniejszą z metod którą stosuję prywatnie.

Ten szybki proces zaczynamy od odważenia i wymieszania potrzebnej ilości składników farby, by następnie za pomocą czystej siatki sitodrukowej oraz rakli, nanieść na całą powierzchnię płytki drukowanej cienką jej warstwę. Sito pełni tutaj jedynie funkcję pędzla i umożliwia aplikację idealnie równej warstwy w każdym miejscu.

Gdy na PCB znajduje się już świeża warstwa soldermaski, odkładamy ją na jakiś czas do swobodnego odparowania rozpuszczalnika. By przyśpieszyć ten proces możemy użyć piecyka ustawionego na temeraturę nie wyższą niż 50^oC. Gdy farba pozbędzie się wiekszości rozpuszczalnika ze swojej objętości, gotowa jest do właściwego podsuszania w temeraturze do 75^oC przez okres od 15 do 45 minut. Takie dwuetapowe podsuszanie płytki gwarantuje wysoką przyczepność powłoki do warstwy miedzi i włókna szklanego. Podszuszoną płytkę dobrze studzimy (farba, mimo że podsuszona jest termoplastyczna). Dalsze postępowanie jest identyczne z tym jakie opisałem w przypadku soldermasek nakładanych z folii. Czyli naświetlanie przez negatywową kliszę maskujacą, wywoływanie w 1% roztworze Lekkiego Węglanu Sodu - Na₂CO₃, i ostateczne wypalanie w temperaturze 160^oC przez 60 minut. Przed wypalaniem nie jest konieczne dodatkowe naświetanie promieniami UV, ale jeśli je zastosujemy zintensyfikujemy proces polimeryzacji farby.

Na wykonanie soldermaski od poczatku do końca należy poświęcić około 2 godziny, jednak zdecydowana większość tego czasu to czekanie, a etapy jakim faktycznie trzeba poświęcić uwagę to raptem kilkanaście minut. Oczywiscie nakładanie nakładanie warstwy za pomocą sitodruku nie jest przymusem, jeśli rozcieńczymy nieco farbę dedykowanym rozcieńczalnikiem, możliwe jest jej nanoszenie za pomocą wałka lub nylonowego pędzla. Trzeba jednak się liczyć z tym, ze powłoka nie będzie już tak estetyczna.

Pisząc o cechach powłoki, zmuszeni jesteśmy rozpoczynać zdanie od słów "bardzo dobra", "bardzo duża" oraz "najwyższa". Niemalże każda cecha, jaką weźmiemy pod uwagę (twardość, wytrzymałość elektryczna, odporność na uszkodzenia, klasa palności, odporność na rozpuszczalniki kwasy i zasady, i wiele wiele innych), osiąga tak wysokie wartości, że bez trudu spełnia wszystkie wymogi najnowszej normy IPC-SM-840E, a także wytycznych Siemens'a, Bosch'a, a nawet NASA. W myśl tych wytycznych soldermaski PETERS ELPEMER dopuszczone są do stosowania ich w przemyśle telekomunikacyjnym, zbrojeniowym, systemach podtrzymywania życia i wszędzie tam gdzie niezwodność stanowi wartość kluczową.

Dla wielu z nas podstawowym kryterium wyboru jest nie jest jedynie szybkość procesu, parametry powłoki ale i cena. Koszt wykonania określonej ilości płytek w jak najniższej cenie jest istotny nie tylko w wielkich fabrykach, ale także dla przysłowiowego Kowalskiego. W kwestii ceny również mam dla was dobrą wiadomość, bowiem wydajność tych farb jest tak duża, że koszt wykonania dwustronnej płytki drukowanej formatu A4 kształtuje się w granicach 2,5 złotego. Jeśli do tej pory stosowaliśmy jedynie wygodne w nakładaniu soldermaski w folii, to po przejściu na metodę bazującą na profesjonalnych soldermaskach fotoborazowych, możemy liczyć na 14 razy niższe koszty! W takim wypadku rama i rakla potrzebna podczas procesu zwróci się już po czterech dwustronnych płytkach formatu A4. Resztę wyposażenia łatwo zogranizować własnymi siłami, modyfikując tani piecyk elektryczny i solarium do twarzy. Dość często taki sprzęt znajduje się już na wyposażeniu naszego warsztatu. Dodatkowym atutem metody, jest możliwość wykonania warstwy opisowej tym samym sposobem, wystarczy jedynie użyć innego koloru farby a podczas naświetlania użyć odpowiedniej kliszy maskującej.

Artykuły z tej serii

• CZĘŚĆ 1 - Cel stosowania soldermasek, Soldermaski wykonywane farbami do szkła
• CZĘŚĆ 2 - Soldermaski w formie folii
• CZĘŚĆ 3 - Soldermaski UV
• CZĘŚĆ 4 - Soldermaski fotobrazowe
• CZĘŚĆ 5 - Podsumowanie wszystkich metod nakładania soldermasek