Паяльная маска – предназначена для защиты всей поверхности печатной платы кроме контактных площадок от воздействия расплавленного припоя и флюса при групповых процессах пайки радиоэлементов и проводники от перегрева.
Защитные маски пришли в технологию изготовления печатных плат ещё в 1913 г. Артур Берри запатентовал способ изготовления печатных плат, в котором он предлагал покрывать металлическую поверхность слоем резиста, формирующим рисунок, а затем вытравливать незащищенные фрагменты поверхности. Тем самым было положено начало субтрактивной технологии изготовления печатных плат, обязательным элементом которой является использование временной защиты отдельных участков поверхности печатной платы. После выполнения своих защитных функций защитная маска удалялась. Качественный скачок произошел благодаря прогрессу в технологии пайки радиоэлементов. Использование методов групповой пайки объективно сдерживалось недостаточной термостойкостью эпоксидного полимерного связующего стеклотекстолита. При температуре пайки (до 260 оС) за время, необходимое для осуществления технологического процесса (0.5-2,5 мин), уже начинаются процессы деструкции поверхностного слоя эпоксидной смолы со всеми вытекающими из этого неприятными последствиями. Поэтому защитная паяльная маска стала необходимым атрибутом печатных плат с групповой пайкой радиоэлементов.
Таким образом, обеспечивается значительная экономия припоя, так как припой во время пайки не осаждается на печатные проводники. Кроме того, паяльная маска защищает стеклоэпоксидную основу печатной платы, которая не обладает высокой теплостойкостью при температурах пайки 250 оС, от поверхностной деструкции диэлектрика.
В настоящее время в защитных паяльных масках реализован такой высокий уровень технических характеристик, что отпала необходимость в их удалении. Паяльные маски практически безболезненно переносят кратковременное воздействие высокой температуры, а уровень их электрофизических свойств остается достаточным для последующего использования в качестве влагозащитного покрытия. Как правило, паяльные маски имеют зелёный цвет, и поэтому многие печатные платы имеют зеленый цвет, но тем не менее существуют паяльные маски других цветов: черной, синей, красной и даже прозрачной.
Паяльные маски по способу формирования рисунка бывают двух основных типов:
- наносимые через трафарет (способ трафаретной печати, сеткография);
- фотопроявляемые (фотолитографический способ).
Жидкие паяльные маски часто наносят методом сеткографии. Покрытие образуется в результате продавливания композиции ракелем через сетчатый трафарет с последующем отверждением композиции термически или ультрафиолетовым излучением. Трафаретная печать имеет ограниченную точность (0,4 мм) и низкую разрешающую способность. Это связано с тем, что для обеспечения четкого изображения, необходимо обеспечить определенное расстояние - «дистанцию отрыва» между поверхностью, на которую наносится маска, и шаблоном. С другой стороны, «дистанция отрыва» приводит к тому, что во время нанесения маски шаблон должен слегка прогибаться. Трафаретный способ печати используют при изготовлении печатных плат общего применения. Достоинство метода - относительная дешевизна.
Другой тип маски - фотопроявляемая. Эта маска может быть жидкой или сухой: жидкая фотопроявляемая «liquid photo imageable» и сухая пленочная «dry film soldermask». Фотопроявляемые маски можно нанести с более высокой точностью, практически с такой же точностью, которая достигается при формировании самого рисунка схемы. Типичная точность, а следовательно, и минимальная величина зазора на изображении составляют ± 0.15 мм. Фотопроявляемые маски применяют в прецизионных печатных платах, когда требуется высокая точность нанесения рисунка. Однако фотопроявляемые паяльные маски требуют более сложных химических процессов и больших затрат.
Возможны два способа нанесения паяльной маски:
- маска поверх оплавленною припоя «solder mask over tin-lead» (SMOTL);
- маска поверх открытой мели «solder mask over bare copper” (SMOBS).
Нанесение маски поверх оплавленного припоя предпочтительнее для печатных плат, работающих в жестких условиях. Следует отметить, что при использовании групповой пайки припой под маской также расплавляется. При этом возможны разрушение маски, появление «пазух» и образование «мостиков» припоя между соседними проводниками при высокой плотности расположения проводников. Печатные платы с компонентами для поверхностного монтажа (SMT) обычно делают с использованием маски поверх открытой меди. С точки зрения эстетики использование сухой пленочной защитной маски предпочтительнее. Кроме того, толщина такой маски обычно бывает больше, чем у маски, получаемой из жидкости. Следовательно, при прочих равных условиях она выполняет функцию диффузионного барьера для влаги более эффективно. Однако в печатных платах с высокой плотностью расположения печатных проводников возможно образование воздушных зазоров у основания проводников.
На отечественном рынке можно выделить следующие паяльные маски:
- СПФЗ-ВЩ «Метакрилар – 2» ТУ 6-17.504-04;
- жидкая фоточувствительная паяльная маска H-9100 GH40.
Из результатов испытаний следует, что печатные платы, изготовленные с использованием указанных выше паяльных масок, успешно прошли климатические испытания по ГОСТ 23752-79 (3-4 группам жесткости).