Как изготавливаются шелковые экраны для печатных плат?

1. Что такое шелкография на печатных платах?

PCB Silkscreen — это слой, содержащий текстовые и символьные обозначения на печатной плате, нанесенные с помощью технологии трафаретной печати с использованием эпоксидных красок на поверхность печатной платы. Эти обозначения включают важную информацию, такую как идентификаторы компонентов, индикаторы полярности и информацию о версии, предоставляя необходимые справочные данные для ПКС в сборе, тестирование и ремонт.

2. Основная ценность шелкографии на печатных платах

• Повышает эффективность сборки: Четкие обозначения компонентов и маркировка полярности снижают количество ошибок при пайке.
• Облегчает отладку и ремонт: Четкие идентификаторы ускоряют процесс устранения неполадок.
• Повышает отслеживаемость продукции: Номера версий, коды даты и другая информация улучшают систему управления качеством.
• Отображение имиджа бренда: Логотипы компаний и знаки сертификации повышают профессионализм продукции.

3. Ключевая информация, содержащаяся в шелкографии печатных плат

3.1 Необходимые маркировки

1. Обозначения компонентов: Например, R1, C5, U3 и т. д.
2. Полярные метки: Индикаторы анода/катода для таких компонентов, как диоды и электролитические конденсаторы.
3. Контакт 1 Маркер: Указывает стартовый вывод для интегральных схем.
4. Схема компонентов: Ограничительная рамка сложных компонентов
5. Идентификаторы тестовых точек: Отметьте ключевые места для проверки сигнала.

3.2 Информационные маркировки

1. Логотип компании и информация об авторских правах
2. Номер версии печатной платы и код даты
3. Информация о производителе и серийный номер
4. Знаки безопасности (UL, CE, RoHS и т. д.)
5. Предупреждающие символы и специальные примечания по эксплуатации

4. Процесс производства шелкографии на печатных платах

4.1 Этап проектирования

Технические характеристики настройки инструмента EDA:

• Установите слой шелкографии отдельно как верхний/нижний слой шелкографии.
• Выбор шрифта: используйте стандартные шрифты Sans-serif.
• Стандартные размеры: высота 25–35 мил, ширина линии 5 мил.
• Цветовая конфигурация: белый — основной цвет; желтый, черный или красный — для особых случаев.

Ключевые моменты дизайна:

• Избегайте перекрытия шелкографии с контактными площадками или переходными отверстиями.
• Сохраняйте единую ориентацию символов (слева направо, снизу вверх).
• Используйте линии-ориентиры для аннотаций в областях с высокой плотностью.
• Убедитесь, что маркировка полярности компонентов четкая и заметная.

4.2 Сравнение трех основных производственных процессов

4.2.1 Традиционная трафаретная печать

Технологический поток:
Подготовка рамы → Натяжение сетки → Покрытие светочувствительной эмульсией → Экспонирование → Проявление → Печать → Отверждение

Преимущества: Низкая стоимость, высокая эффективность, подходит для крупносерийного производства.
Ограничения: Ограниченная точность (минимальная ширина линии > 0,15 мм), не подходит для плат с высокой плотностью.

4.2.2 Жидкостная фотопечать (LPI)

Технологический поток:
Нанесение жидкой фоточувствительной паяльной маски → УФ-облучение → Проявление → Отверждение

Преимущества: Высокое разрешение (до 0,1 мм), хорошая плоскостность.
Приложения: Печатные платы со средними требованиями к точности.

4.2.3 Прямая печать легенд (DLP)

Технологический поток:
Прямой перенос данных из CAD → Струйная печать → УФ-отверждение

Преимущества: Высочайшая точность (до 0,05 мм), цифровой рабочий процесс, подходит для прототипов и небольших партий.
Ограничения: Более высокая стоимость, строгие требования к качеству поверхности.

5. Подробные технические характеристики дизайна шелкографии печатных плат

5.1 Принципы проектирования макета

1. Принцип согласованности: Сохраняйте одинаковую ориентацию символов на одной стороне.
2. Принцип очистки: Держите шелкографию на расстоянии не менее 3 мил от контактных площадок и переходных отверстий.
3. Принцип ясности: Обеспечьте достаточный контраст между символами и фоном.
4. Принцип ассоциации: Размещайте идентификаторы на соответствующем расстоянии от соответствующих компонентов.

5.2 Обработка шелкографией специальных компонентов

Компоненты BGA/QFN: Размер шелкографии должен точно соответствовать фактическому размеру чипа.
Разъемы для подключения: Четко обозначьте PIN-коды и ориентацию интерфейса.
Поляризованные компоненты: Используйте символы «+/-» или индикаторы катодной полосы.
Высоковольтные зоны: Добавьте предупреждающие символы и указания безопасного расстояния.

5.3 Соображения по проектированию с учетом технологичности (DFM)

• Выбор шрифта: Избегайте чрезмерно сложных шрифтов.
• Контроль размера: Минимальная высота символов не должна быть менее 20 мил.
• Оптимизация позиции: Не размещайте на изогнутых или неровных поверхностях.
• Совместимость процессов: Рассмотрите характеристики различных процессов шелкографии.

6. Контроль качества и решение общих проблем

6.1 Стандарты контроля качества шелкографии

1. Полнота: Все необходимые маркировки выполнены без пропусков.
2. Ясность: Края символов четкие, без заусенцев.
3. Адгезия: Прошел испытание на поперечное разрезание, без отслоения.
4. Точность регистрации: Отклонение от положения подкладки составляет менее 0,1 мм.

6.2 Распространенные проблемы и их решения

Размытые символы: Отрегулируйте вязкость чернил или параметры экспозиции.
Отклонение позиции: Оптимизировать процесс выравнивания экрана.
Плохая адгезия: Улучшить предварительную очистку подложки.
Недостаточное разрешение: Выберите более подходящий производственный процесс.

7. Тенденции в области передовых технологий шелкографии

7.1 Технология цифровой шелкографии

• 3D-шелкография: Приспосабливается к печати на неровных поверхностях.
• Интеллектуальное управление цветом: Обеспечивает точное управление при многоцветной шелкографии.
• Печать переменных данных: Удовлетворяет индивидуальные потребности в настройке.

7.2 Использование экологически чистых материалов

• Чернила на водной основе: Сократить выбросы летучих органических соединений.
• Технология УФ-отверждения: Снижает потребление энергии.
• Биоразлагаемые материалы: Соблюдать требования экологически чистого производства.

8. Практические рекомендации по проектированию

1. Раннее вовлечение: Рассмотрите возможность использования шелкографии на этапе компоновки печатной платы.
2. Консультации по процессам: Уточните конкретные возможности и ограничения процесса у производителя.
3. Проверка прототипа: Первые статьи должны подтвердить эффективность шелкографии.
4. Стандарты документирования: Предоставьте полные файлы Gerber для слоя шелкографии.
5. Контроль версий: Убедитесь, что информация на шелкографии соответствует списку BOM.

Соблюдая вышеуказанные спецификации и технологические требования, вы можете гарантировать, что шелкография на печатной плате предоставляет необходимую информацию, не влияя на производительность и надежность печатной платы, что обеспечивает надежную поддержку для последующих работ по сборке, тестированию и техническому обслуживанию.