Исчерпывающее руководство по технологии трафаретной печати на печатных платах

1.Обзор технологии шелкографии

Шелкография печатных плат - это критически важный этап процесса производства печатных плат, относящийся к техническому слою, на котором текст, символы и маркировка наносятся на поверхность печатной платы. Эти обозначения предоставляют важную информацию, такую как расположение компонентов, указание полярности, контрольные точки и сведения о продукте, которые имеют решающее значение для сборки, тестирования и обслуживания печатной платы.

1.1 Основные функции и роли

• Идентификация компонентов: Displays component designators (R1, C5, U3, etc.) and values (10kΩ, 100μF)
• Индикаторы ориентации: Направление установки марок для поляризованных компонентов и интегральных схем
• Информация о продукте: Включает номера моделей продуктов, коды ревизий, сведения о производителе и коды дат.
• Предупреждения о безопасности: Знаки предупреждения о зоне высокого напряжения, зоне электростатической чувствительности
• Контрольные точки: Определяет места проведения испытаний и точки измерения

1.2 История технологического развития

В традиционной шелкографии в качестве шаблонов для трафаретов использовалась сетчатая ткань, а современные технологии превратились в различные прецизионные процессы:

• Liquid Photo Imaging (основной процесс)
• Технология сухого пленочного ламинирования
• Прямая струйная печать
• Лазерная прямая визуализация

2. Методы обработки и технические сравнения

2.1 Основные процессы печати

(1) Liquid Photo Imaging (LPI)

Наиболее распространенный метод шелкографии, использующий светочувствительные чернила и технологию фотомаски:

Характеристики:

• Высокое разрешение: Ширина линии до 0,1 мм
• Равномерная толщина: 0,35-0,85мил
• Эффективная с точки зрения затрат
• Подходит для массового производства

(2) Сухой пленочный процесс

Используются ламинированные слои фоторезиста, экспозиция и проявка аналогичны LPI:

• Превосходная стойкость к истиранию
• Широкий диапазон толщины: 0.5-5.0mil
• Более высокая стоимость
• Подходит для высоконадежных применений

(3) Струйная печать

Прямое нанесение рисунка чернилами, маски не требуются:

• Отсутствие масок и химического процесса разработки
• Гибкое изменение дизайна
• Низкая прочность (0,1-0,3 мл)
• Подходит для изготовления небольших партий прототипов

(4) Лазерная прямая визуализация

Лазерная абляция наносит прямую маркировку на подложку:

• Не требуется чернил и масок
• Высокоточное позиционирование
• Высокие инвестиции в оборудование
• Подходит для производственных сред с высоким содержанием смеси

2.2 Сравнительная таблица процессов

Получить Профессиональное производство и сборка печатных плат Цитата

3. Стандарты и спецификации проектирования

3.1 Стандарты текстового дизайна

Согласно стандартам IPC-2221A, шелкография должна соответствовать следующим рекомендациям:

• Размер текста: Минимальная высота 1,5 мм, обеспечивающая читаемость
• Размещение: С той же стороны, что и компоненты, рядом с соответствующими деталями
• Ориентация Последовательность: Максимум два направления чтения, чтобы минимизировать вращение доски
• Избегайте препятствий: Не должны закрывать колодки, межслойные соединения или контрольные точки
• Требования к расстояниям: Минимум 0,2 мм от проводников

3.2 Правила идентификации компонентов

Лучшие практики проектирования:

1. Четкая положительная/отрицательная маркировка для поляризованных компонентов
2. Первая идентификация выводов для интегральных схем
3. Контурная маркировка компонентов BGA
4. Нумерация контактов разъемов
5. Предупреждающие знаки безопасности для высоковольтных зон

3.3 Рекомендации по оптимизации макета

• Плотные районы: Используйте стрелки, чтобы указать на близлежащие пустые места, когда пространство ограничено
• Монтажные отверстия: Характеристики этикеточных винтов и требования к крутящему моменту
• Информация о версии: Четко обозначайте номера версий и даты пересмотра
• Идентификация бренда: Последовательное размещение логотипов компании и моделей продуктов

4. Выбор материала и эксплуатационные требования

4.1 Выбор материала для экрана

4.2 Требования к производительности чернил

Основные физические свойства

• Адгезия: Отсутствие отслаивания при испытаниях ленты 3M
• Твердость: Pencil hardness ≥2H
• Устойчивость к истиранию: Отсутствие значительного износа после 100 000 испытаний на трение
• Вязкость: 15-25 poise (25℃)

Устойчивость к воздействию окружающей среды

• Термостойкость: Withstands 260℃ reflow soldering (lead-free)
• Химическая стойкость: Устойчив к растворителям, флюсам и чистящим средствам
• Устойчивость к погодным условиям: Не разрушается под воздействием ультрафиолета и во влажных условиях

Электрические свойства (чернила для паяльной маски)

• Сопротивление изоляции: ≥10¹²Ω
• Диэлектрическая прочность: ≥15kV/mm
• Сопротивление дуге: ≥60 seconds

Узнайте больше о технических характеристиках материала

5. Контроль качества и методы проверки

5.1 Стандарты и методы контроля

Визуальный осмотр

• Полнота: Все идентификаторы четко различимы
• Точность позиционирования: Alignment deviation with pads ≤0.1mm
• Однородность цвета: Нет локальных различий в цвете или загрязнений
• Качество поверхности: Без пузырьков, трещин и морщин

Тестирование производительности

5.2 Автоматизированная оптическая инспекция (AOI)

Современное производство печатных плат широко использует системы АОИ для проверки качества шелкографии:

• Распознавание символов: Проверяет точность и читабельность содержания
• Отклонение позиции: Определяет относительное положение относительно колодок
• Обнаружение дефектов: Определяет отсутствующие, загрязненные или поврежденные участки
• Сравнительный анализ: Сравнивает со стандартными файлами Gerber

Точность проверки: До 0,15 мм, обеспечивая высокое качество

6. Экологические стандарты и тенденции развития отрасли

6.1 Требования экологического законодательства

Ограничения на опасные вещества

• Соответствие RoHS: Ограничения на содержание тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть, кадмий
• Требования к отсутствию галогенов: Содержание брома/хлора в каждом <900ppm, общее <1500ppm
• Предельные значения летучих органических соединений: Краски на основе растворителя VOC <500 г/л, краски на водной основе <50 г/л

Международные стандартные сертификаты

• Сертификация UL: Сертификация безопасности
• Соответствие требованиям REACH: Регистрация, оценка, разрешение и ограничение химических веществ
• Стандарт ISO14001Сертификация системы экологического менеджмента

6.2 Тенденции развития отрасли

Инновации в области материалов

• Чернила на водной основе: 90% сокращение выбросов летучих органических соединений
• УФ-светодиодное отверждение: Более 60% экономии энергии, отсутствие выделения озона
• Материалы на биологической основе: Возобновляемые ресурсы, заменяющие материалы на основе нефти

Совершенствование процессов

• Высокоточная печать: Адаптация к компонентам с мелким шагом и потребностям миниатюризации
• Интеллектуальная инспекция: Распознавание и классификация дефектов с помощью искусственного интеллекта
• Зеленое производствоСокращение отходов и энергопотребления

Consult Environmental Compliance Solutions

7. Часто задаваемые вопросы

Q1: Какова минимальная ширина линии для шелкографии на печатных платах?

Ответить: При жидкостной фотопечати минимальная ширина линии может составлять 0,1 мм, при сухом пленочном процессе - около 0,15 мм, а при струйной печати - обычно 0,3 мм. Для высокоточных приложений рекомендуется использовать технологии LPI или лазерной прямой печати.

Q2: Как сильно влияет шелкография на стоимость печатной платы?

ОтветитьШелкография обычно составляет 3-5% от стоимости производства печатных плат, в зависимости от сложности процесса и специальных требований.Простая односторонняя шелкография имеет более низкую стоимость, в то время как высокоточная двухсторонняя или многоцветная шелкография увеличивает затраты.

Q3: Как выбрать подходящий процесс шелкографии?

ОтветитьКритерии отбора включают:

• Размер партииМассовое производство, подходящее для LPI, небольшие партии
• Требования к точности: Высокая точность требует использования LPI или сухой пленки
• Потребности в долговечности: Для высоконадежных применений рекомендуется сухая пленка
• Бюджетные ограниченияПроекты, чувствительные к затратам, могут учитывать базовые LPI

Вопрос 4: Влияет ли цвет чернил для шелкографии на производительность?

ОтветитьЦвет в основном влияет на эстетику и контрастность, оказывая минимальное влияние на основные характеристики. Однако белый и желтый цвета обеспечивают наилучшую контрастность, а черный и темные цвета могут скрывать дефекты. Некоторые пигменты могут содержать металлические компоненты, что требует обеспечения соответствия экологическим нормам.

Q5: Как решить проблему размытого или нечеткого шелкографического текста?

ОтветитьОбщие причины и решения:

• Проблемы с экраном: Проверьте натяжение сетки и толщину эмульсии
• Вязкость чернил: Отрегулируйте вязкость в соответствующем диапазоне (15-25 пуаз)
• Давление скребка: Оптимизация угла наклона и давления
• Процесс полимеризации: Обеспечьте надлежащее предварительное и окончательное отверждение