Pierwsze PCB z soldermaską na WI!

Projekt prostego sterownika do podwójnego wyświetlacza siedmiu-segmentowego, przy okazji którego wykonaliśmy w ramach koła płytkę drukowaną z soldermaską z prawdziwego zdarzenia. Mamy co do procedury wykonania takiej płytki a zwłaszcza soldermaski kilka wniosków, którymi podzielimy w tym wpisie.

W ramach Koła dysponujemy frezarką numeryczna LPKF, na której wykonaliśmy prototyp płytki drukowanej wspomnianego już wyżej sterownika wyświetlacza.

Cała procedura rozpoczęła się od zaprojektowania za pomocą programu Eagle, schematu połączeń i projektu płytki drukowanej.
Sterownik wyświetlacza, a właściwie moduł sterownika został zaimplementowany przy użyciu układu scalonego Siemens SDA2131.
Niestety dla wykorzystanego wyświetlacza siedmiu-segmentowego ODR-205A nie udało się w racjonalnym czasie znaleźć biblioteki do programu Eagle, jednak udało się obejść to w prosty sposób.
Tu mały trik – po zmierzeniu suwmiarką rozstawu pinów wyświetlacza okazało się, że rozstaw pasuje idealnie do rozstawu listwy kołkowej BLS (goldpiny). Na schemacie połączeń złącze wyświetlacza zostało zastąpione dwoma 9 pinowymi listwami BLS (SV1 i Sv2).   

Wykorzystany wyświetlacz:

7. 7.1.

Projekt modułu prezentujemy na poniżej załączonych obrazkach:

7SEG_SDA2131 7SEG_SDA2131_pcb

Dla uniknięcia krzyżowania (tzw. drutowania) ścieżek płytka została zaprojektowana jako dwustronna (obrazek po prawej).

Wizualizacja projektu przed przystąpieniem do wykonania prototypu:

SIDE_A SIDE_B

W ten sposób przygotowany projekt został wyeksportowany do formatu Gerber dzięki czemu możliwy był import przez oprogramowanie frezarki. (Na temat samego procesu frezowania płytki postaramy się kiedyś wykonać osobny wpis.)

Wyfrezowana płytka drukowana wyglądała następująco:

DSC_0547

W tym miejscu uwaga – jeżeli przygotowuje się projekt płytki bez soldermaski, można śmiało wyfrezowaną płytkę wyłamać z pozostałej części laminatu i poddać końcowemu montażowi elementów. Jako że pierwszy raz wykonywaliśmy soldermaskę tu popełniliśmy pierwszy błąd, wyłamując płytkę z laminatu (O tym dlaczego to był błąd będzie nieco niżej). Wyłamana płytka prezentuje się całkiem okazale na poniższych zdjęciach:

DSC_0564 12247665_769699799801283_4490477639540381465_o

 

Do wykonania soldermaski wykorzystaliśmy zestaw LPKF ProMask. Zestaw ten zawiera niezbędne odczynniki chemiczne:

DSC_0557 DSC_0559

podstawowe środki ochronne (rękawiczki do nakładania chemii i rękawice do „obsługi piekarnika”):

DSC_0563 DSC_0549

kuwetę z termometrem oraz miarkę niezbędną do odmierzania wody i odczynnika:

DSC_0550 DSC_0556

zestaw do nakładania soldermaski i czyściwo do wcześniejszego przygotowania podłoża:

DSC_0548 DSC_0562

Do zestawu nie jest dołączony Exposer UV i piekarnik na ciepłe powietrze (można dokładnie dobrane urządzenia kupić na stronie producenta LPKF ProMask):

DSC_0552 DSC_0554

Powracając do samego procesu wykonywania soldermaski, do zestawu jest dołączona (książka) instrukcja obsługi w formie tekstowej, „piktograficznej” oraz na stronie producenta jest pełne nagranie jak dokładnie taki proces przebiega.

DSC_0619

Dokładne kopiowanie instrukcji nie ma zbytniego sensu, ale w dużym skrócie czynności jakie należy wykonać to:

  1. Mając już wyfrezowaną/wytrawioną płytkę PCB, należy przygotować wydruk warstwy punktów lutowniczych (pady) na przeźroczu na drukarce laserowej.
    Ważne – wydruk musi być jak najbardziej dopasowany do płytki PCB oraz wydrukowany w pełnej czerni (tzw. solid)
  2. Należy dokładnie zmieszać dwa składniki lakieru „luto-odpornego” (solder-resist) a następnie delikatnie i równomiernie za pomocą wałka z gąbki pokryć płytkę drukowaną.
    Wskazówka – w zestawie LPKF ProMask do zmieszania są dwa składniki z saszetki zielonej i żółtej, najlepiej jest zmieszać je od razu w kuwetce do wałka za pomocą przeznaczonej do tego drewnianej szpatułki, nie zapominając o wcześniejszym założeniu rękawiczek. Lakier ten dosyć mocno brudzi i bardzo szybko tężeje.
  3. Polakierowaną płytkę PCB należy wstawić do piekarnika z obiegiem gorącego powietrza na wstępne suszenie na 10 minut na 80 stopni Celsiusa.
  4. Po wstępnym suszeniu należy wyjąć z piekarnika płytkę i powoli schłodzić do temperatury około-pokojowej 20 stopni Celsiusa.
    Wskazówka – przy wyciąganiu rozgrzanej płytki z piekarnika należy wykonać to ostrożnie w rękawicach ochronnych, płytka będzie bardzo gorąca.
  5. Po ostygnięciu płytki należy starannie dopasować przeźrocze z nadrukowanymi punktami lutowniczymi do płytki i dociskając pokrywą naświetlarki UV naświetlić przez 30 sekund lakier.
  6. Od polakierowanej i naświetlonej płytki zabieramy przeźrocze i przystępujemy do mieszania środka czynnego w litrze ciepłej wody (z zestawu ProMask niebieska saszetka), według producenta woda powinna być w temperaturze pomiędzy 40 a 50 stopni Celsiusa.
    Wskazówka – producent zaleca aby mieszanie środka czynnego wykonać w okularach ochronnych.
  7. Mieszaninę środka czynnego z wodą należy wlać do kuwety z termometrem dołączonej do zestawu. Gdy na termometrze temperatura roztworu wskaże 30 stopni Celsiusa, należy zanurzyć płytkę i przez około minutę (dołączonym do zestawu) pędzlem z miękkim włosiem przemywać punkty lutownicze. Pod wpływem środka czynnego soldermaską w punktach, które nie zostały światło utwardzone przez przeźrocze, bardzo dobrze się rozpuści i zmyje.
    Wskazówka – czynność tę należy wykonywać w rękawiczkach ochronnych, pędzel do przemywania powinien być z miękkim włosiem oraz czysty.
  8. Płytkę z oczyszczonymi punktami lutowniczymi należy wyciągnąć ze środka czynnego i delikatnie i starannie wypłukać pod zimną najlepiej bieżącą wodą.
  9. Wypłukaną płytkę należy wstawić do piekarnika z obiegiem gorącego powietrza na 30 minut na 160 stopni Celsiusa na pełne utwardzenie.
    Wskazówka – podobnie jak po poprzednim suszeniu płytki w piekarniku, należy po grzaniu płytki stopniowo ją schłodzić do temperatury około-pokojowej 20 stopni Celsiusa, pamiętają przy wyciąganiu z piekarnika o rękawicach ochronnych aby się nie oparzyć.
  10. Po utwardzeniu soldermaski należy (dołączonym do zestawu) preparatem czyszczącym w spryskiwaczu oczyścić utlenione miejsca.
    Wskazówka – wystarczy płytkę spryskać – ten preparat jest aktywny, należy zachować jednak ostrożność i używać rękawic ochronnych oraz nie wdychać rozpylonej substancji.
  11. Płytka po tej procedurze jest gotowa, wystarczy ją jeszcze tylko dokładnie wypłukać pod najlepiej bieżącą zimną wodą.

Wskazówki po wykonaniu soldermaski:
Po wykonaniu powyższych czynności płytka jest gotowa do montażu elementów i lutowania. Pozostało jeszcze pytanie co zrobić z rozrobionymi preparatami chemicznymi i jak posprzątać? W dużej plastikowej kuwetce nadal jest rozrobiony czynnik aktywny który rozpuszcza nieutwardzony światłem UV lakier. Zatem małą plastikową kuwetkę od wałka, drewnianą szpatułkę oraz pędzelek można dosyć dobrze domyć w tym roztworze. Niestety gąbkowy wałek nie nadaje się do umycia ponieważ przy kolejnym nakładaniu lakieru mógłby robić grudki i należy go wyrzucić (samą końcówkę – raczka jest wielorazowego użytku). Jeżeli podczas nakładania lakieru zostały zabrudzone ręce/skóra, dobrze jest od razu zanim lakier wyschnie zmyć go ciepłą wodą z mydłem. Preparat w spryskiwaczy jest wielorazowego użytku.
Na sam koniec pozostaje wykorzystać środek neutralizujący znajdujący się w białej saszetce w zestawie LPKF ProMask i zneutralizować roztwór czynny (ten który został wymieszany z niebieskiej saszetki), w tym celu do środka czynnego wsypujemy zawartość białej saszetki, mieszamy i rozcieńczamy w w proporcji 1:5 z wodą, następnie odczekujemy około 15 minut.

CDN…
(o tym jak Nam poszło wykonanie soldermaski/trochę zdjęć, gdzie popełniliśmy błędy, jeszcze kilka wskazówek do stosowania zestawu LPKF ProMask)
CDN…

Skończony projekt prezentujemy na poniższym zdjęciu:

12232871_769687506469179_2563190763894890661_o