< img src="https://mc.yandex.ru/watch/96881261" style="posición:absoluta; izquierda:-9999px;" alt="" />
28 de abril de 2024

Serigrafía en una PCB: ¿Qué es?

Introducción

En electrónica, las placas de circuito impreso (PCB) son la columna vertebral de la mayoría de los dispositivos y proporcionan soporte mecánico y conexiones eléctricas para diversos componentes. Una parte integral de la funcionalidad y el proceso de ensamblaje de la PCB está marcada por la capa de serigrafía, una característica que, a pesar de su nomenclatura tradicional, juega un papel fundamental en la fabricación de productos electrónicos modernos.

¿Qué es una serigrafía en una PCB?

La serigrafía en una PCB se refiere a la capa de texto, símbolos o gráficos de tinta aplicados a uno o ambos lados de una placa de circuito impreso. Tiene múltiples propósitos, como identificar ubicaciones de componentes, proporcionar instrucciones de ensamblaje o marcas. Esta información facilita el montaje, prueba y reparación precisos y eficientes de dispositivos electrónicos.

El marcaje serigrafiado consta de:

  • Identificadores de componentes: Etiquetas como "R1" para resistencias o "C1" para condensadores indican tipos y secuencias de componentes.
  • Esquemas de los componentes: Contornos o símbolos simples que representan la forma física y la orientación de los componentes.
  • Pin 1 o marcas de polaridad: Estos son indicadores de la orientación de componentes polarizados, como diodos y condensadores, para evitar una colocación incorrecta.
  • Puntos de prueba: Designaciones para puntos en el tablero utilizados durante las pruebas para medir niveles de voltaje, señales o continuidad.
  • Logotipos y marca: Logotipos de empresas o nombres de marcas con fines de identificación y marketing.
  • Símbolos de advertencia e instrucciones: Símbolos o texto que indican niveles de voltaje o precauciones necesarias para el manejo de ciertos componentes.

Tipos de serigrafía de PCB

La aplicación de serigrafía en PCB implica varias técnicas, cada una con su propio conjunto de ventajas, limitaciones y aplicaciones. 

1. Imágenes fotográficas líquidas (LPI)

LPI implica la aplicación de una tinta líquida para fotografías a la PCB. Luego, la tinta se expone a la luz a través de una fotomáscara y se revela para crear marcas precisas de alta resolución.

Ventajas:

  • Alta resolución: LPI puede producir detalles finos y texto pequeño, lo que lo hace adecuado para PCB con diseños densos.
  • Durabilidad: La tinta utilizada en LPI se adhiere fuertemente a la superficie de la PCB y es resistente a la decoloración, las manchas o el pelado, lo que garantiza la longevidad de las marcas.
  • Versatilidad: Las tintas LPI están disponibles en varios colores, lo que brinda opciones para los requisitos de diseño.

Limitaciones:

  • Costo: LPI es generalmente más cara que la serigrafía tradicional, lo que la hace menos rentable para grandes tiradas de producción.
  • Complejidad del proceso: El proceso LPI implica múltiples pasos, incluido el curado y el revelado, que pueden extender los tiempos de producción.

2. Impresión directa de leyendas (DLP)

Direct Legend Printing utiliza tecnología de inyección de tinta digital para aplicar tinta directamente sobre la superficie de la PCB, guiada por los datos CAD de la placa. Este método elimina máscaras físicas o pantallas, lo que permite cambios de diseño rápidos y flexibles.

Ventajas:

  • Flexibilidad: DLP puede adaptarse fácilmente a modificaciones de diseño sin necesidad de nuevas máscaras físicas, lo que lo hace ideal para prototipos o tiradas de producción pequeñas.
  • Velocidad: La naturaleza digital de DLP permite tiempos de producción más rápidos en comparación con los métodos tradicionales que requieren preparación de mascarillas.
  • Consideraciones ambientales: DLP es una opción más respetuosa con el medio ambiente. Reduce el desperdicio al eliminar la necesidad de máscaras y pantallas.

Limitaciones:

  • Adhesión de tinta: Dependiendo del material de PCB y la tinta utilizada, DLP puede presentar problemas con la adhesión de la tinta, lo que requiere preparación de la superficie o formulaciones de tinta específicas.
  • Costo del equipo: La inversión inicial en equipos de impresión digital por inyección de tinta puede ser mayor que la de las configuraciones de serigrafía tradicionales.

3. Serigrafía manual

La serigrafía manual es el método tradicional de aplicar serigrafía a los PCB. Implica crear una plantilla o pantalla con el diseño deseado y luego presionar tinta a través de la malla de la pantalla sobre la superficie de la PCB usando una escobilla de goma. La pantalla tiene áreas impermeables a la tinta, que definen el diseño serigrafiado.

Ventajas:

  • Rentabilidad: La serigrafía manual puede ser más económica para tiradas de producción de gran volumen debido a la naturaleza reutilizable de las pantallas.
  • Compatibilidad de materiales: La serigrafía manual se puede utilizar con varios tipos de tinta y se adapta a diversos materiales y aplicaciones de PCB.

Limitaciones:

  • Resolución: Es posible que este método no logre los detalles finos posibles con LPI o DLP, lo que lo hace menos adecuado para PCB con componentes muy pequeños o diseños densamente empaquetados.
  • Consistencia: Los aspectos del proceso de serigrafía manual pueden provocar variabilidad en el espesor de la tinta y claridad del diseño en múltiples PCB.

Diferentes métodos para crear serigrafías de PCB

  • Impresión de pantalla: El método convencional implica crear una plantilla con las marcas deseadas y usar una espátula para empujar la tinta a través de la plantilla hacia la PCB. Este método es el más adecuado para producciones de gran volumen.
  • Impresión por inyección de tinta: Un enfoque más moderno en el que se pulveriza tinta digitalmente sobre la PCB, lo que permite una alta precisión y flexibilidad en los cambios de diseño. Es ideal para prototipos y lotes pequeños.
  • Impresión láser: Aunque es menos común, la impresión láser implica el uso de un láser para grabar el diseño de serigrafía directamente sobre la superficie de la PCB. Este método proporciona alta resolución pero puede resultar más costoso.

Beneficios de usar serigrafía en una PCB

La incorporación de serigrafía en placas de circuito impreso (PCB) aporta numerosos beneficios, mejorando tanto el proceso de fabricación como la funcionalidad del dispositivo electrónico final. 

  • Precisión de ensamblaje mejorada: Las marcas de serigrafía guían la colocación y orientación precisa de los componentes, lo que reduce los errores de ensamblaje.
  • Pruebas facilitadas y resolución de problemas: La PCB se marcó con puntos de prueba y áreas críticas para simplificar la identificación durante las pruebas y la resolución de problemas.
  • Mantenimiento y capacidad de servicio mejorados: El etiquetado claro de componentes y conectores facilita las tareas de mantenimiento y reparaciones.
  • Mayor seguridad: Los símbolos de advertencia y las instrucciones informan a los usuarios sobre peligros potenciales, mejorando la seguridad.
  • Visibilidad y trazabilidad de la marca: Los logotipos y números de pieza en la serigrafía mejoran el reconocimiento de la marca y facilitan la trazabilidad de las PCB.
  • Eficiencia de costo: La serigrafía contribuye al ahorro de costes al agilizar los procesos de montaje y prueba.
  • Atractivo estético: La serigrafía puede mejorar la apariencia visual de la PCB, lo que puede ser deseable en aplicaciones orientadas al consumidor.

Proceso de serigrafía de PCB

Aplicar una serigrafía a una placa de circuito impreso (PCB) es un paso fundamental en el proceso de fabricación. Agrega información valiosa y marcas a la superficie del tablero. Este proceso ayuda en el montaje e inspección de la PCB así como en su identificación y acabado estético. 

1. Preparación del diseño

El proceso de diseño de serigrafía es parte integral del diseño de PCB y generalmente se realiza utilizando un software de diseño de PCB especializado. Los diseñadores deben colocar texto y símbolos meticulosamente para indicar las ubicaciones, los nombres y las orientaciones de los componentes sin saturar el tablero ni oscurecer las almohadillas y los trazos. Las consideraciones incluyen:

  • Selección de fuente: Elegir un tamaño de fuente que sea legible pero lo suficientemente compacto como para caber en los espacios disponibles. El tamaño de texto mínimo estándar de la industria suele ser de alrededor de 1 mm de altura, pero esto puede variar según las capacidades del fabricante y la complejidad de la placa.
  • Estandarización de símbolos: Usar símbolos universalmente reconocidos para polaridad, conexión a tierra y otras características eléctricas para garantizar la claridad y evitar confusión.

2. Selección del método de serigrafía

La elección entre serigrafía, impresión por inyección de tinta o grabado láser depende de varios factores:

  • Volumen y eficiencia: La serigrafía es rentable para tiradas grandes, mientras que la impresión por inyección de tinta ofrece flexibilidad y eficiencia para prototipos y lotes pequeños.
  • Requisitos de resolución: Para tableros que requieren mucho detalle, como aquellos con componentes pequeños o diseños densos, el grabado por inyección de tinta o láser proporciona una resolución superior.
  • Consideraciones materiales: La elección del material del sustrato y la durabilidad requerida de la serigrafía pueden dictar el mejor método de aplicación.

3. Preparación de la superficie de la PCB

Una preparación adecuada de la superficie garantiza una adhesión óptima de la tinta y una longevidad de las marcas serigrafiadas:

  • Limpieza de superficies: Los disolventes químicos o los cepillos mecánicos eliminan los residuos que podrían impedir la adherencia de la tinta.
  • Promoción de Adhesión: En algunos casos, aplicar una imprimación o un promotor de adhesión puede mejorar la unión entre la tinta y el material de PCB, especialmente en superficies en las que es difícil imprimir directamente.

4. Aplicación de tinta

Los detalles específicos de la aplicación de tinta varían significativamente entre los métodos:

Para serigrafía:

  • Preparación de la pantalla: Cree una pantalla de malla donde se bloqueen partes de la malla para formar el diseño. La pantalla debe estar alineada con precisión sobre la PCB.
  • Consistencia de la tinta: La viscosidad de la tinta debe ser adecuada para el tamaño de malla de la pantalla y la complejidad del diseño.

Para impresión por inyección de tinta:

  • Configuración digital: Traducir el diseño serigrafiado a un formato compatible con la impresora de inyección de tinta, garantizando que todos los detalles se reproduzcan con precisión.
  • Calibración de inyección de tinta: Ajuste la configuración de la impresora para el flujo de tinta y el tamaño de las gotas para que coincidan con la superficie de la PCB y el tipo de tinta.

Para impresión láser:

  • Aplicación de capa: Aplicar una capa sensible al láser sobre la PCB, que el láser eliminará selectivamente para crear el diseño.
  • Parámetros del láser: Ajuste la potencia, la velocidad y el enfoque del láser para lograr líneas limpias y evitar daños a la PCB.

5. Curado de la tinta

Las diferentes tintas y métodos de aplicación requieren procesos de curado específicos para garantizar la durabilidad:

  • Curado por calor: Emplear hornos o lámparas de infrarrojos para curar o endurecer la tinta. Es necesario controlar con precisión parámetros como la temperatura y el tiempo.
  • Curado UV: En el caso de las tintas curables por UV, la tinta se expone a luz ultravioleta de longitudes de onda específicas para iniciar una reacción fotoquímica que la endurece.

6. Inspección

Las técnicas de inspección avanzadas garantizan la máxima calidad de la capa de serigrafía:

  • Inspección óptica automatizada (AOI): Máquinas equipadas con cámaras de alta resolución y software de procesamiento de imágenes para detectar defectos o desviaciones del diseño.
  • Inspección manual: En algunos casos, especialmente para placas prototipo o de bajo volumen, una inspección manual detallada realizada por personal experimentado puede complementar o sustituir la AOI.

Consideraciones de diseño para serigrafía de PCB:

  • Legibilidad: Se debe elegir el tamaño y el estilo de fuente para garantizar que todas las marcas sean fácilmente legibles.
  • Contraste: El color de la tinta debe contrastar con el fondo de la PCB para mejorar la visibilidad.
  • Colocación: Se debe tener cuidado de evitar colocar marcas de serigrafía sobre vías, almohadillas o áreas que afecten la colocación de componentes o la soldadura.
  • Durabilidad: La tinta y el proceso de curado deben seleccionarse en función del entorno en el que funcionará la PCB para garantizar que la serigrafía permanezca intacta durante la vida útil del producto.

Conclusión

Si bien a menudo se pasa por alto en las discusiones sobre diseño y fabricación de PCB, la capa de serigrafía desempeña un papel vital para garantizar la funcionalidad, la precisión del ensamblaje y la longevidad de los dispositivos electrónicos. 

Con los avances en la tecnología de impresión, la creación de serigrafías efectivas e informativas se ha vuelto más accesible. Esto permite procesos de fabricación más eficientes y productos electrónicos de mayor calidad.

Artículo escrito por Alicia Lee

¿Necesita PCB/PCBA/OEM?
¡Obtenga una cotización gratuita ahora!

es_ESSpanish