Guide complet de la technologie de sérigraphie des circuits imprimés

1.Vue d'ensemble de la technologie de la sérigraphie

La sérigraphie des circuits imprimés est une étape critique du processus de fabrication des circuits imprimés. Elle fait référence à la couche technique où le texte, les symboles et les marquages sont imprimés sur la surface du circuit imprimé. Ces identifications fournissent des informations essentielles telles que l'emplacement des composants, les indications de polarité, les points de test et les détails du produit, qui sont cruciaux pour l'assemblage, le test et la maintenance de la carte de circuit imprimé.

1.1 Fonctions et rôles de base

• Identification des composants: Displays component designators (R1, C5, U3, etc.) and values (10kΩ, 100μF)
• Indicateurs d'orientation: Direction d'installation des marques pour les composants polarisés et les circuits intégrés
• Informations sur le produit: Inclut les numéros de modèle des produits, les codes de révision, les détails du fabricant et les codes de date.
• Avertissements de sécurité: Signes d'avertissement pour les zones à haute tension et les zones sensibles à l'électricité statique
• Points de test: Identifie les lieux d'essai et les points de mesure

1.2 Historique du développement technologique

La sérigraphie traditionnelle utilisait des tissus en maille comme pochoirs, tandis que la technologie moderne a évolué vers divers procédés de précision :

• Imagerie photographique liquide (processus général)
• Technologie de pelliculage à sec
• Impression directe par jet d'encre
• Imagerie laser directe

2. Méthodes de traitement et comparaisons techniques

2.1 Principaux procédés d'impression

(1) Liquid Photo Imaging (LPI)

La méthode de sérigraphie la plus couramment utilisée, qui fait appel à une encre photosensible et à la technologie du masque photographique :

Caractéristiques:

• Haute résolution : Largeur de ligne jusqu'à 0,1 mm
• Epaisseur uniforme : 0,35-0,85mil
• Rentabilité
• Adapté à la production de masse

(2) Procédé du film sec

Utilise des couches de résine photosensible laminées, avec une exposition et un développement similaires à ceux du LPI :

• Résistance supérieure à l'abrasion
• Large gamme d'épaisseurs : 0.5-5.0mil
• Coût plus élevé
• Convient aux applications à haute fiabilité

(3) Impression à jet d'encre

Dépôt direct d'encre, aucun masque n'est nécessaire :

• Pas de masques ni de processus de développement chimique
• Modifications souples de la conception
• Durabilité moindre (0,1-0,3mil)
• Convient pour le prototypage de petites séries

(4) Imagerie directe par laser

L'ablation laser marque directement le substrat :

• Pas d'encre ni de masques nécessaires
• Positionnement de haute précision
• Investissement élevé dans les équipements
• Convient aux environnements de production à haute teneur en eau

2.2 Tableau de comparaison des processus

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3. Normes de conception et spécifications

3.1 Normes de conception des textes

Selon les normes IPC-2221A, les dessins sérigraphiés doivent suivre les lignes directrices suivantes :

• Taille du texte: Hauteur minimale de 1,5 mm, garantissant la lisibilité
• Placement: Même côté que les composants, à proximité des pièces correspondantes
• Orientation Cohérence: Un maximum de deux sens de lecture pour minimiser la rotation du tableau
• Éviter l'obstruction: Ne doit pas recouvrir les plots, les vias ou les points de test
• Exigences en matière d'espacement: Minimum 0,2 mm des conducteurs

3.2 Règles d'identification des composants

Meilleures pratiques de conception:

1. Marques positives/négatives claires pour les composants polarisés
2. Première identification des broches pour les circuits intégrés
3. Marques de contour pour les composants BGA
4. Numérotation des broches des connecteurs
5. Symboles d'avertissement de sécurité pour les zones à haute tension

3.3 Recommandations pour l'optimisation de la mise en page

• Zones denses: Utiliser des flèches pour faire référence aux espaces vides proches lorsque l'espace est limité.
• Trous de montage: Spécifications des vis d'étiquetage et exigences en matière de couple
• Informations sur la version: Indiquer clairement les numéros de version et les dates de révision
• Identification de la marque: Placement cohérent des logos de l'entreprise et des modèles de produits

4. Sélection des matériaux et exigences de performance

4.1 Sélection du matériau de l'écran

4.2 Exigences en matière de performance de l'encre

Propriétés physiques de base

• Adhésion: Pas de décollement lors des tests sur les rubans 3M
• Dureté: Pencil hardness ≥2H
• Résistance à l'abrasion: Pas d'usure significative après 100 000 essais de frottement
• Viscosité: 15-25 poise (25℃)

Résistance à l'environnement

• Résistance à la chaleur: Withstands 260℃ reflow soldering (lead-free)
• Résistance chimique: Résiste aux solvants, aux flux et aux agents de nettoyage
• Résistance aux intempéries: Pas de dégradation sous exposition aux UV et dans des conditions humides

Propriétés électriques (encre pour masque de soudure)

• Résistance de l'isolation: ≥10¹²Ω
• Rigidité diélectrique: ≥15kV/mm
• Résistance à l'arc: ≥60 seconds

En savoir plus sur les spécifications techniques des matériaux

5. Contrôle de la qualité et méthodes d'inspection

5.1 Normes et méthodes d'inspection

Inspection visuelle

• Complétude: Tous les identificateurs sont clairement identifiables
• Précision de positionnement: Alignment deviation with pads ≤0.1mm
• Cohérence des couleurs: Pas de différences de couleurs locales ni de contamination
• Qualité de surface: Pas de bulles, de fissures ou de rides

Tests de performance

5.2 Inspection optique automatisée (AOI)

La fabrication moderne de circuits imprimés utilise largement les systèmes AOI pour les contrôles de qualité de la sérigraphie :

• Reconnaissance des caractères: Vérifie l'exactitude et la lisibilité du contenu
• Écart de position: Détecte la position relative par rapport aux tampons
• Détection des défauts: Identifie les zones manquantes, contaminées ou endommagées
• Analyse comparative: Comparaison avec les fichiers Gerber standard

Précision de l'inspection: Jusqu'à 0,15 mm, garantissant des normes de haute qualité

6. Normes environnementales et tendances industrielles

6.1 Exigences en matière de réglementation environnementale

Restrictions concernant les substances dangereuses

• Conformité RoHS: Limites pour les métaux lourds tels que le plomb, le mercure et le cadmium
• Exigences en matière d'absence d'halogène: Teneur en brome/chlore de chaque <900ppm, total <1500ppm
• Limites de COV: Encres à base de solvant VOC <500g/L, encres à base d'eau <50g/L

Certifications des normes internationales

• Certification UL: Certification des performances de sécurité
• Conformité REACH: Enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques
• ISO14001Certification du système de gestion de l'environnement

6.2 Tendances de développement de l'industrie

Innovations en matière de matériaux

• Encres à base d'eauRéduction de 90 % des émissions de COV
• Durcissement par UV-LED: Plus de 60 % d'économies d'énergie, pas de production d'ozone
• Matériaux d'origine végétale: Ressources renouvelables remplaçant les matériaux à base de pétrole

Avancement des processus

• Impression de haute précision: S'adapter aux composants à pas fin et aux besoins de miniaturisation
• Inspection intelligente: Reconnaissance et classification des défauts assistées par l'IA
• Fabrication écologiqueRéduire les déchets et la consommation d'énergie

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7. Questions fréquemment posées

Q1 : Quelle est la largeur de ligne minimale pour la sérigraphie de circuits imprimés ?

Réponse: L'imagerie photographique liquide permet d'obtenir une largeur de ligne minimale de 0,1 mm, le procédé par film sec environ 0,15 mm et l'impression à jet d'encre typiquement 0,3 mm. Pour les applications de haute précision, les technologies d'imagerie directe par laser ou LPI sont recommandées.

Q2 : Quelle est l'incidence de la sérigraphie sur le coût des circuits imprimés ?

RéponseLa sérigraphie représente généralement 3 à 5 % des coûts de fabrication des circuits imprimés, en fonction de la complexité du processus et des exigences particulières.La sérigraphie simple sur une seule face est moins coûteuse, tandis que la sérigraphie de haute précision sur deux faces ou en plusieurs couleurs augmente les coûts.

Q3 : Comment choisir le procédé de sérigraphie approprié ?

RéponseLes critères de sélection sont les suivants :

• Taille du lotProduction de masse adaptée à l'IPV, petits lots
• Exigences de précision: La haute précision nécessite un LPI ou un film sec
• Besoins en matière de durabilité: Les applications à haute fiabilité recommandent un film sec
• Contraintes budgétairesLes projets sensibles aux coûts peuvent prendre en compte l'IPV de base

Q4 : La couleur de l'encre de sérigraphie a-t-elle une incidence sur les performances ?

RéponseLa couleur affecte principalement l'esthétique et le contraste, avec un impact minimal sur les performances de base. Toutefois, le blanc et le jaune offrent le meilleur contraste, tandis que le noir et les couleurs sombres peuvent masquer les défauts. Certains pigments peuvent contenir des composants métalliques, ce qui nécessite de s'assurer du respect de l'environnement.

Q5 : Comment résoudre un texte sérigraphié flou ou peu clair ?

RéponseCauses communes et solutions :

• Problèmes d'écran: Vérifier la tension de l'écran et l'épaisseur de l'émulsion
• Viscosité de l'encre: Ajuster la viscosité à la plage appropriée (15-25 poise).
• Pression de la raclette: Optimiser l'angle et la pression de la raclette
• Processus de maturation: Assurer un pré-polymérisation et une polymérisation finale adéquates