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

Serigrafia em PCB: O que é?

Introdução

Na eletrônica, as placas de circuito impresso (PCBs) são a espinha dorsal da maioria dos dispositivos, fornecendo suporte mecânico e conexões elétricas para diversos componentes. Parte integrante da funcionalidade e do processo de montagem do PCB é marcada pela camada serigráfica, recurso que, apesar de sua nomenclatura tradicional, desempenha um papel crítico na fabricação de eletrônicos modernos.

O que é uma serigrafia em um PCB?

Silkscreen em um PCB refere-se à camada de texto, símbolos ou gráficos de tinta aplicados em um ou ambos os lados de uma placa de circuito impresso. Ele serve a vários propósitos, como identificar locais de componentes, fornecer instruções de montagem ou branding. Essas informações facilitam a montagem, o teste e o reparo precisos e eficientes de dispositivos eletrônicos.

A marcação em serigrafia consiste em:

  • Identificadores de componentes: Etiquetas como “R1” para resistores ou “C1” para capacitores indicam tipos e sequências de componentes.
  • Contornos dos componentes: Contornos ou símbolos simples que representam a forma física e a orientação dos componentes.
  • Pino 1 ou marcações de polaridade: Estes são indicadores da orientação de componentes polarizados, como diodos e capacitores, para evitar posicionamento incorreto.
  • Pontos de teste: Designações para pontos na placa usados durante testes para medir níveis de tensão, sinais ou continuidade.
  • Logotipos e marcas: Logotipos de empresas ou nomes de marcas para fins de identificação e marketing.
  • Símbolos e instruções de advertência: Símbolos ou texto indicando níveis de tensão ou precauções necessárias para o manuseio de determinados componentes.

Tipos de serigrafia PCB

A aplicação da serigrafia em PCBs envolve diversas técnicas, cada uma com seu próprio conjunto de vantagens, limitações e aplicações. 

1. Imagem fotográfica líquida (LPI)

LPI envolve a aplicação de uma tinta líquida para imagens fotográficas no PCB. A tinta é então exposta à luz através de uma máscara fotográfica e desenvolvida para criar marcações precisas e de alta resolução.

Vantagens:

  • Alta resolução: O LPI pode produzir detalhes finos e textos pequenos, tornando-o adequado para PCBs com layouts densos.
  • Durabilidade: A tinta usada no LPI adere fortemente à superfície do PCB e é resistente ao desbotamento, manchas ou descascamento, garantindo a longevidade das marcações.
  • Versatilidade: As tintas LPI estão disponíveis em diversas cores, oferecendo opções para requisitos de design.

Limitações:

  • Custo: O LPI é geralmente mais caro do que a serigrafia tradicional, tornando-o menos econômico para grandes tiragens de produção.
  • Complexidade do processo: O processo LPI envolve múltiplas etapas, incluindo cura e revelação, o que pode prolongar os tempos de produção.

2. Impressão direta de legenda (DLP)

A Direct Legend Printing utiliza tecnologia de jato de tinta digital para aplicar tinta diretamente na superfície do PCB, guiada pelos dados CAD da placa. Este método elimina máscaras ou telas físicas, permitindo alterações de design rápidas e flexíveis.

Vantagens:

  • Flexibilidade: O DLP pode acomodar facilmente modificações de design sem exigir novas máscaras físicas, tornando-o ideal para protótipos ou pequenas tiragens de produção.
  • Velocidade: A natureza digital do DLP permite tempos de produção mais rápidos em comparação com métodos tradicionais que requerem preparação de máscaras.
  • Considerações ambientais: DLP é uma opção mais ecológica. Reduz o desperdício, eliminando a necessidade de máscaras e telas.

Limitações:

  • Adesão de tinta: Dependendo do material do PCB e da tinta utilizada, o DLP pode apresentar problemas de adesão da tinta, exigindo preparação da superfície ou formulações específicas de tinta.
  • Custo do equipamento: O investimento inicial em equipamentos de impressão digital a jato de tinta pode ser maior do que nas configurações tradicionais de serigrafia.

3. Serigrafia manual

A serigrafia manual é o método tradicional de aplicação de serigrafia em PCBs. Envolve criar um estêncil ou tela com o design desejado e, em seguida, pressionar a tinta através da malha da tela na superfície do PCB usando um rodo. A tela possui áreas impermeáveis à tinta, que definem o design da serigrafia.

Vantagens:

  • Custo-benefício: A serigrafia manual pode ser mais econômica para produções de grande volume devido à natureza reutilizável das telas.
  • Compatibilidade de materiais: A serigrafia manual pode ser usada com vários tipos de tinta, acomodando vários materiais e aplicações de PCB.

Limitações:

  • Resolução: Este método pode não atingir os detalhes mínimos possíveis com LPI ou DLP, tornando-o menos adequado para PCBs com componentes muito pequenos ou layouts densamente compactados.
  • Consistência: Aspectos do processo de impressão manual da tela podem levar à variabilidade da espessura da tinta e à clareza do design em vários PCBs.

Diferentes métodos para criar serigrafias de PCB

  • Impressão de tela: O método convencional envolve a criação de um estêncil com as marcações desejadas e o uso de um rodo para empurrar a tinta através do estêncil até o PCB. Este método é mais adequado para produções de grande volume.
  • Impressão a jato de tinta: Uma abordagem mais moderna onde a tinta é pulverizada digitalmente no PCB, permitindo alta precisão e flexibilidade nas alterações de design. É ideal para protótipos e pequenos lotes.
  • Impressão a laser: Embora menos comum, a impressão a laser envolve o uso de um laser para gravar o desenho da serigrafia diretamente na superfície do PCB. Este método fornece alta resolução, mas pode ser mais caro.

Benefícios de usar Silkscreen em um PCB

A incorporação da serigrafia em placas de circuito impresso (PCBs) traz inúmeros benefícios, aprimorando tanto o processo de fabricação quanto a funcionalidade do dispositivo eletrônico final. 

  • Precisão de montagem aprimorada: As marcações em serigrafia orientam o posicionamento e orientação precisos dos componentes, reduzindo erros de montagem.
  • Testes e solução de problemas facilitados: A PCB foi marcada com pontos de teste e áreas críticas para simplificar a identificação durante testes e solução de problemas.
  • Manutenção e facilidade de manutenção aprimoradas: A rotulagem clara dos componentes e conectores facilita as tarefas de manutenção e reparos.
  • Maior segurança: Os símbolos e instruções de advertência informam os usuários sobre perigos potenciais, aumentando a segurança.
  • Visibilidade e rastreabilidade da marca: Logotipos e números de peça na serigrafia melhoram o reconhecimento da marca e facilitam a rastreabilidade do PCB.
  • Eficiência de custos: O Silkscreen contribui para a redução de custos ao agilizar os processos de montagem e testes.
  • Apelo Estético: A serigrafia pode melhorar a aparência visual do PCB, o que pode ser desejável em aplicações voltadas para o consumidor.

Processo de serigrafia PCB

Aplicar uma serigrafia a uma placa de circuito impresso (PCB) é uma etapa crítica no processo de fabricação. Ele adiciona informações e marcações valiosas à superfície do quadro. Este processo auxilia na montagem e inspeção da PCB, bem como na sua identificação e acabamento estético. 

1. Preparação do Projeto

O processo de design de serigrafia é parte integrante do design de layout de PCB, geralmente feito usando software especializado de design de PCB. Os projetistas devem posicionar meticulosamente textos e símbolos para indicar localizações, nomes e orientações dos componentes, sem sobrecarregar o quadro ou obscurecer blocos e rastros. As considerações incluem:

  • Seleção de fonte: Escolher um tamanho de fonte legível, mas compacto o suficiente para caber nos espaços disponíveis. O tamanho mínimo de texto padrão da indústria é normalmente em torno de 1 mm de altura, mas isso pode variar de acordo com as capacidades do fabricante e a complexidade da placa.
  • Padronização de símbolos: Usar símbolos universalmente reconhecidos para polaridade, aterramento e outras características elétricas para garantir clareza e evitar confusão.

2. Seleção do Método Silkscreen

A escolha entre serigrafia, impressão a jato de tinta ou gravação a laser depende de vários fatores:

  • Volume e eficiência: A serigrafia é econômica para grandes tiragens, enquanto a impressão a jato de tinta oferece flexibilidade e eficiência para protótipos e pequenos lotes.
  • Requisitos de resolução: Para placas que exigem muitos detalhes, como aquelas com componentes pequenos ou layouts densos, a gravação a jato de tinta ou a laser oferece resolução superior.
  • Considerações materiais: A escolha do material do substrato e a durabilidade exigida da serigrafia podem ditar o melhor método de aplicação.

3. Preparação da superfície PCB

A preparação adequada da superfície garante ótima adesão da tinta e longevidade das marcações da serigrafia:

  • Limpeza de superfície: Solventes químicos ou escovas mecânicas removem resíduos que podem impedir a aderência da tinta.
  • Promoção de adesão: Em alguns casos, a aplicação de um primer ou promotor de adesão pode melhorar a ligação entre a tinta e o material PCB, especialmente para superfícies que são difíceis de imprimir diretamente.

4. Aplicação de tinta

As especificidades da aplicação da tinta variam significativamente entre os métodos:

Para serigrafia:

  • Preparação da tela: Crie uma tela de malha onde partes da malha são bloqueadas para formar o desenho. A tela deve estar alinhada com precisão sobre o PCB.
  • Consistência de tinta: A viscosidade da tinta deve ser adequada ao tamanho da malha da tela e à complexidade do design.

Para impressão a jato de tinta:

  • Configuração Digital: Traduzir o desenho da serigrafia para um formato compatível com a impressora jato de tinta, garantindo que todos os detalhes sejam reproduzidos com precisão.
  • Calibração de jato de tinta: Ajuste as configurações da impressora para fluxo de tinta e tamanho de gota para corresponder à superfície da PCB e ao tipo de tinta.

Para impressão a laser:

  • Aplicação de camada: Aplicar uma camada sensível ao laser no PCB, que o laser removerá seletivamente para criar o design.
  • Parâmetros do laser: Ajuste a potência, a velocidade e o foco do laser para obter linhas limpas e evitar danos ao PCB.

5. Cura da tinta

Diferentes tintas e métodos de aplicação requerem processos de cura específicos para garantir durabilidade:

  • Cura por calor: Empregar fornos ou lâmpadas infravermelhas para curar ou endurecer a tinta. Parâmetros como temperatura e tempo devem ser controlados com precisão.
  • Cura UV: Para tintas curáveis por UV, a tinta é exposta à luz UV de comprimentos de onda específicos para iniciar uma reação fotoquímica que a endurece.

6. Inspeção

Técnicas avançadas de inspeção garantem a mais alta qualidade da camada serigráfica:

  • Inspeção Óptica Automatizada (AOI): Máquinas equipadas com câmeras de alta resolução e software de processamento de imagens para detectar defeitos ou desvios de projeto.
  • Inspeção manual: Em alguns casos, especialmente para placas de baixo volume ou protótipos, uma inspeção manual detalhada por pessoal experiente pode complementar ou substituir a AOI.

Considerações de design para serigrafia PCB:

  • Legibilidade: O tamanho e o estilo da fonte devem ser escolhidos para garantir que todas as marcações sejam facilmente legíveis.
  • Contraste: A cor da tinta deve contrastar com o fundo do PCB para aumentar a visibilidade.
  • Colocação: Deve-se tomar cuidado para evitar a colocação de marcações serigráficas sobre vias, almofadas ou áreas que afetem a colocação ou soldagem de componentes.
  • Durabilidade: A tinta e o processo de cura devem ser selecionados com base no ambiente em que o PCB irá operar para garantir que a serigrafia permaneça intacta durante a vida útil do produto.

Conclusão

Embora muitas vezes esquecida nas discussões sobre design e fabricação de PCB, a camada serigráfica desempenha um papel vital para garantir a funcionalidade, a precisão da montagem e a longevidade dos dispositivos eletrônicos. 

Com os avanços na tecnologia de impressão, a criação de serigrafias eficazes e informativas tornou-se mais acessível. Isso permite processos de fabricação mais eficientes e produtos eletrônicos de maior qualidade.

Artigo escrito por Alice Lee

Precisa de PCB/PCBA/OEM?
Obtenha um orçamento grátis agora!

pt_PTPortuguese