< img src="https://mc.yandex.ru/watch/96881261" style="position:absolute; left:-9999px;" альт="" />
Логотип globalwellpcba
28 апреля 2024 г.

Шелкография на печатной плате: что это такое?

Введение

В электронике печатные платы (PCB) являются основой большинства устройств, обеспечивая механическую поддержку и электрические соединения для различных компонентов. Неотъемлемая часть функциональности и процесса сборки печатной платы отмечена слоем шелкографии, особенностью, которая, несмотря на свою традиционную номенклатуру, играет решающую роль в современном производстве электроники.

Что такое шелкография на печатной плате?

Шелкография на печатной плате — это слой чернильного текста, символов или графики, нанесенный на одну или обе стороны печатной платы. Он служит нескольким целям, например, для определения местоположения компонентов, предоставления инструкций по сборке или брендинга. Эта информация способствует точной и эффективной сборке, тестированию и ремонту электронных устройств.

Шелкография состоит из:

  • Идентификаторы компонентов: Такие метки, как «R1» для резисторов или «C1» для конденсаторов, указывают типы и последовательность компонентов.
  • Очертания компонентов: Простые контуры или символы, представляющие физическую форму и ориентацию компонентов.
  • Контакт 1 или маркировка полярности: Это индикаторы ориентации поляризованных компонентов, таких как диоды и конденсаторы, для предотвращения неправильного размещения.
  • Тестовые точки: Обозначения точек на плате, используемых во время тестирования для измерения уровней напряжения, сигналов или целостности цепи.
  • Логотипы и брендинг: Логотипы компаний или торговые марки для идентификации и маркетинговых целей.
  • Предупреждающие символы и инструкции: Символы или текст, указывающие уровни напряжения или необходимые меры предосторожности при обращении с определенными компонентами.

Типы шелкографии печатных плат

Нанесение шелкографии на печатные платы включает в себя различные методы, каждая из которых имеет свой набор преимуществ, ограничений и областей применения. 

1. Жидкостная фотоизображение (LPI)

LPI предполагает нанесение на печатную плату жидких фоточернил. Затем чернила подвергаются воздействию света через фотомаску и проявляются для создания точных маркировок с высоким разрешением.

Преимущества:

  • Высокое разрешение: LPI может создавать мелкие детали и небольшой текст, что делает его подходящим для печатных плат с плотной компоновкой.
  • Долговечность: Чернила, используемые в LPI, прочно прилипают к поверхности печатной платы и устойчивы к выцветанию, размазыванию или отслаиванию, что обеспечивает долговечность маркировки.
  • Универсальность: Чернила LPI доступны в различных цветах, что позволяет удовлетворить любые дизайнерские требования.

Ограничения:

  • Расходы: LPI, как правило, дороже, чем традиционная трафаретная печать, что делает ее менее рентабельной для больших тиражей.
  • Сложность процесса: Процесс LPI включает в себя несколько этапов, включая отверждение и проявку, что может продлить время производства.

2. Прямая печать легенд (DLP).

Прямая печать легенд использует технологию цифровой струйной печати для нанесения чернил непосредственно на поверхность печатной платы, руководствуясь данными САПР платы. Этот метод исключает физические маски или экраны, позволяя быстро и гибко вносить изменения в дизайн.

Преимущества:

  • Гибкость: DLP может легко вносить изменения в конструкцию, не требуя новых физических масок, что делает его идеальным для прототипов или небольших производственных партий.
  • Скорость: Цифровая природа DLP позволяет ускорить производство по сравнению с традиционными методами, требующими подготовки маски.
  • Экологические соображения: DLP — более экологически чистый вариант. Это сокращает количество отходов, устраняя необходимость в масках и экранах.

Ограничения:

  • Адгезия чернил: В зависимости от материала печатной платы и используемых чернил при DLP могут возникать проблемы с адгезией чернил, что требует подготовки поверхности или использования определенных рецептур чернил.
  • Стоимость оборудования: Первоначальные инвестиции в оборудование для цифровой струйной печати могут быть выше, чем в традиционные установки для трафаретной печати.

3. Ручная трафаретная печать.

Ручная трафаретная печать — традиционный метод нанесения шелкографии на печатные платы. Он включает в себя создание трафарета или экрана с желаемым дизайном, а затем нанесение чернил через сетку экрана на поверхность печатной платы с помощью ракеля. Трафарет имеет участки, непроницаемые для чернил, что определяет рисунок шелкографии.

Преимущества:

  • Экономическая эффективность: Ручная трафаретная печать может быть более экономичной для крупносерийного производства из-за возможности многократного использования трафаретов.
  • Совместимость материалов: Ручную трафаретную печать можно использовать с различными типами чернил, подходящими для различных материалов печатных плат и приложений.

Ограничения:

  • Разрешение: Этот метод может не обеспечить высокую детализацию, возможную при использовании LPI или DLP, что делает его менее подходящим для печатных плат с очень маленькими компонентами или плотно упакованными макетами.
  • Последовательность: Аспекты процесса ручной трафаретной печати могут привести к разнице толщины краски и четкости дизайна на нескольких печатных платах.

Различные методы создания шелкографии на печатных платах

  • Снимок экрана: Обычный метод предполагает создание трафарета с желаемой маркировкой и использование ракеля для проталкивания чернил через трафарет на печатную плату. Этот метод лучше всего подходит для крупносерийного производства.
  • Струйная печать: Более современный подход, при котором чернила наносятся на печатную плату цифровым способом, что обеспечивает высокую точность и гибкость в изменении дизайна. Идеально подходит для прототипов и небольших партий.
  • Лазерная печать: Хотя лазерная печать менее распространена, она предполагает использование лазера для гравировки шелкографии непосредственно на поверхности печатной платы. Этот метод обеспечивает высокое разрешение, но может быть более дорогостоящим.

Преимущества использования шелкографии на печатной плате

Использование шелкографии на печатных платах (PCB) дает множество преимуществ, улучшая как производственный процесс, так и функциональность конечного электронного устройства. 

  • Повышенная точность сборки: Маркировка, нанесенная шелкографией, обеспечивает точное размещение и ориентацию компонентов, уменьшая количество ошибок при сборке.
  • Упрощенное тестирование и устранение неполадок: На печатной плате были отмечены контрольные точки и критические области для упрощения идентификации во время тестирования и устранения неполадок.
  • Улучшенное обслуживание и удобство обслуживания: Четкая маркировка компонентов и разъемов упрощает задачи по техническому обслуживанию и ремонту.
  • Повышенная безопасность: Предупреждающие символы и инструкции информируют пользователей о потенциальных опасностях, повышая безопасность.
  • Видимость и отслеживаемость бренда: Логотипы и номера деталей, нанесенные методом шелкографии, повышают узнаваемость бренда и облегчают отслеживание печатных плат.
  • Эффективность затрат: Silkscreen способствует экономии средств за счет оптимизации процессов сборки и тестирования.
  • Эстетическая привлекательность: Шелкография может улучшить внешний вид печатной платы, что может быть желательно в потребительских приложениях.

Процесс шелкографии печатной платы

Нанесение шелкографии на печатную плату (PCB) является важным этапом производственного процесса. Он добавляет ценную информацию и маркировку на поверхность доски. Этот процесс помогает в сборке и проверке печатной платы, а также в ее идентификации и эстетической отделке. 

1. Подготовка дизайна

Процесс шелкографии является неотъемлемой частью проектирования печатной платы и обычно выполняется с использованием специализированного программного обеспечения для проектирования печатных плат. Дизайнеры должны тщательно размещать текст и символы, чтобы указать расположение, названия и ориентацию компонентов, не загромождая плату и не закрывая контактные площадки и дорожки. Соображения включают в себя:

  • Выбор шрифта: Выбор размера шрифта, который будет разборчивым, но достаточно компактным, чтобы поместиться в доступном пространстве. Стандартный минимальный размер текста обычно составляет около 1 мм в высоту, но он может варьироваться в зависимости от возможностей производителя и сложности платы.
  • Стандартизация символов: Использование общепризнанных символов для обозначения полярности, заземления и других электрических характеристик, чтобы обеспечить ясность и избежать путаницы.

2. Выбор метода шелкографии.

Выбор между трафаретной печатью, струйной печатью или лазерной гравировкой зависит от нескольких факторов:

  • Объем и эффективность: Трафаретная печать экономически эффективна при больших тиражах, тогда как струйная печать обеспечивает гибкость и эффективность для прототипов и небольших партий.
  • Требования к разрешению: Для плат, требующих высокой детализации, например, с небольшими компонентами или плотной компоновкой, струйная или лазерная гравировка обеспечивает превосходное разрешение.
  • Материальные соображения: Выбор материала подложки и требуемая долговечность шелкографии могут определять лучший метод нанесения.

3. Подготовка поверхности печатной платы.

Правильная подготовка поверхности обеспечивает оптимальную адгезию краски и долговечность шелкографии:

  • Очистка поверхности: Химические растворители или механические щетки удаляют остатки, которые могут препятствовать прилипанию чернил.
  • Повышение адгезии: В некоторых случаях нанесение грунтовки или усилителя адгезии может улучшить связь между чернилами и материалом печатной платы, особенно на поверхностях, на которых трудно печатать напрямую.

4. Нанесение чернил

Специфика нанесения чернил существенно различается в зависимости от метода:

Для трафаретной печати:

  • Подготовка экрана: Создайте сетчатый экран, в котором части сетки блокируются для формирования дизайна. Экран должен быть точно выровнен по печатной плате.
  • Консистенция чернил: Вязкость чернил должна соответствовать размеру сетки экрана и сложности конструкции.

Для струйной печати:

  • Цифровая настройка: Перевод шелкографии в формат, совместимый с струйным принтером, обеспечивающий точное воспроизведение всех деталей.
  • Калибровка струйной печати: Отрегулируйте настройки принтера для потока чернил и размера капель в соответствии с поверхностью печатной платы и типом чернил.

Для лазерной печати:

  • Применение слоя: Нанесение на печатную плату чувствительного к лазерному излучению слоя, который лазер выборочно удаляет для создания дизайна.
  • Параметры лазера: Отрегулируйте мощность, скорость и фокус лазера, чтобы добиться чистых линий и предотвратить повреждение печатной платы.

5. Отверждение чернил

Различные чернила и методы нанесения требуют особых процессов отверждения для обеспечения долговечности:

  • Термическое отверждение: Использование печей или инфракрасных ламп для отверждения или затвердевания чернил. Такие параметры, как температура и время, должны точно контролироваться.
  • УФ-отверждение: Чернила, отверждаемые УФ-излучением, подвергаются воздействию УФ-излучения определенной длины волны, чтобы инициировать фотохимическую реакцию, которая затвердевает.

6. Проверка

Передовые методы контроля обеспечивают высочайшее качество слоя шелкографии:

  • Автоматизированный оптический контроль (АОИ): Машины, оснащенные камерами высокого разрешения и программным обеспечением для обработки изображений для обнаружения дефектов или отклонений от конструкции.
  • Ручная проверка: В некоторых случаях, особенно для плат небольшого объема или прототипов, детальная ручная проверка опытным персоналом может дополнить или заменить AOI.

Рекомендации по проектированию печатной платы Silkscreen:

  • Разборчивость: Размер и стиль шрифта необходимо выбирать так, чтобы все обозначения были легко читаемы.
  • Контраст: Цвет чернил должен контрастировать с фоном печатной платы, чтобы улучшить видимость.
  • Размещение: Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не наносить шелкографическую маркировку на переходные отверстия, площадки или области, которые влияют на размещение или пайку компонентов.
  • Долговечность: Чернила и процесс отверждения следует выбирать в зависимости от среды, в которой будет работать печатная плата, чтобы обеспечить сохранение целостности шелкографии в течение всего срока службы продукта.

Заключение

Хотя при обсуждении проектирования и производства печатных плат часто упускают из виду, слой шелкографии играет жизненно важную роль в обеспечении функциональности, точности сборки и долговечности электронных устройств. 

С развитием технологий печати создание эффективных и информативных шелкографий стало более доступным. Это позволяет повысить эффективность производственных процессов и выпускать более качественную электронную продукцию.

Статья написана Элис Ли

Нужна печатная плата/PCBA/OEM?
Получите бесплатное предложение прямо сейчас!

ru_RURussian