Siebdruck-Leiterplatten: Beste Schriftarten, Größen und Linienstärken

Einfach ausgedrückt, ist der Siebdruck die nicht leitende Beschriftung auf der Platine zur Kennzeichnung von Bauteilen, Pin 1, Polarität, Anschlüssen, Steckbrücken, Prüfpunkten, Warnhinweisen, Logos und Revisionscodes. Alle Informationen, die für den Menschen wichtig sind.

In der Regel handelt es sich um eine nicht leitende Epoxidharzfarbe (übliche Farben sind weiß, schwarz, gelb). Sie wird auf die Lötmaske aufgetragen. Und sie hilft den Montagetechnikern, die Teile richtig zu platzieren, hilft den Testingenieuren, Punkte schnell zu finden, und hilft Ihnen sechs Monate später, wenn Sie vergessen haben, wofür “J3” gedacht war.

Aber hier ist der Haken an der Sache.

Siebdruck ist einfach schlecht zu gestalten. Winziger Text, haarfeine Striche, Dinge, die auf Pads sitzen, Legenden, die unter Teilen verschwinden. Und dann macht die Fertigung, was die Fertigung macht. Eine leichte Verschiebung der Ausrichtung, ein kleiner Farbauftrag, eine ungleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit - und schon werden Ihre perfekten Etiketten zu Brei.

In diesem Leitfaden geht es also um praktische Regeln für den Siebdruck, die in der realen Leiterplattenproduktion überleben.

Wir sprechen über Schriftarten, Größen, Linienbreiten, Abstände und Platzierung. Auch ein wenig über Druckmethoden wie LPI vs. DLP, weil es beeinflusst, wie aggressiv man werden kann.

Was Siebdruck ist und was er nicht ist

Silkscreen ist eine Markierungsschicht. Sie ist kein Ersatz für eine Lötmaske.

Die Lötstoppmaske ist dazu da, Lötbrücken zu verhindern und das Kupfer zu schützen. Der Siebdruck ist dazu da, zu kommunizieren. Wenn Sie versuchen, ein Lötrisiko mit Silkscreen zu “reparieren”, wird das nicht gut ausgehen. Die Farbe kann verbrennen, verschmieren oder einfach entfernt werden, wenn sie mit Pads in Konflikt gerät.

Typische Siebdruckinhalte sind:

• Referenzbezeichner (R1, C12, U3)
• Bauteilumrisse und Orientierungsmarken
• Polarität für Elektrolytika, Dioden, LEDs
• Pin 1-Anzeigen für ICs
• Stecker-Etiketten
• Prüfpunkte (TP1, TP2)
• Warnhinweise und Hochspannungssymbole
• Logos, QR-Codes, Überarbeitungstext

Die Tinten sind in der Regel auf Epoxidharzbasis oder UV-härtend. Epoxidharze haften in der Regel gut und überstehen die Hitze beim Löten gut. UV-härtende Tinten trocknen schnell und eignen sich gut für hohe Stückzahlen.

Auch das Substrat und die Oberflächenbeschaffenheit spielen eine Rolle. FR4 ist das übliche Material und lässt sich gut bedrucken. Rogers-Materialien erfordern manchmal spezielle Tintenformulierungen. Flexible Leiterplatten sind schwieriger zu bedrucken, da sich die Oberfläche bewegt und die Tinte sich mitbewegen muss. Und Oberflächenbehandlungen wie HASL können eine ungleichmäßige Topografie erzeugen, die den feinen Siebdruck erschwert, während ENIG flacher und freundlicher ist.

Die zwei großen Druckverfahren (und warum Sie sich dafür interessieren sollten)

Die meisten Siebdrucklegenden, auf die Sie stoßen werden, werden mit einer dieser Methoden hergestellt:

Flüssigfoto-Bilderzeugung (LPI)

LPI verwendet eine lichtempfindliche Tinte und ein Belichtungsverfahren. Es ist in der Serienfertigung üblich und in der Regel haltbar. Es kann eine gute Detailgenauigkeit aufweisen, aber wie bei jedem Verfahren gelten auch hier Mindestanforderungen an Linien und Text.

Direkter Legendendruck (DLP)

DLP ist im Wesentlichen ein Direktdruck, oft im Tintenstrahlverfahren, direkt auf die Leiterplatte. Er überspringt Filme und Entwicklungsschritte, kann schneller sein und detaillierte Legenden erstellen. Es wird auch oft als etwas weniger haltbar als LPI beschrieben, je nach Tintensystem und Aushärtung.

Der praktische Nutzen für Designer ist einfach.

Auch wenn ein Anbieter sehr feine Merkmale drucken kann, ist Ihr Ertrag sinkt, wenn man den Siebdruck an den Rand drängt. Und die Lesbarkeit nimmt noch früher ab. Unser Ziel ist es also, “zuverlässig zu drucken” und nicht “in einer Labordemo zu drucken”.

Beste Schriftart für PCB-Siebdruck

Sie wollen eine Schrift, die auch dann lesbar bleibt, wenn:

• der Strich wird durch den Farbauftrag leicht verdickt
• der Druck ein wenig von der Passtoleranz abweicht
• die Tafel wird schräg unter der Tischbeleuchtung betrachtet
• Flussmittelrückstände und Staub vorhanden sind (weil sie immer vorhanden sind)

Verwenden Sie einfache, serifenlose Standardschriftarten

Praktische Entscheidungen:

• Einzelne Striche / vektorähnliche Schriftarten (die häufig von CAD-Tools standardmäßig verwendet werden)
• Einfache serifenlose Schriftarten ähnlich Arial, Helvetica, DIN-Stil
• Die eingebauten PCB CAD “Standard” oder “Proportional” Schriftarten, wenn diese bekannt sind, um sauber zu plotten

Warum keine ausgefallenen Schriftarten?

Denn Serifen und dünne/dicke Strichkontraste werden im Siebdruck schnell unschön. Locken füllen sich. Winzige Lücken schließen sich. Das “R” und das “P” fangen an, wie derselbe Buchstabe auszusehen. Das ist kein Designposter, sondern ein Hinweisschild auf einem Fabrikobjekt.

Vermeiden Sie diese Verhaltensweisen bei der Schriftart

• Sehr dünne Striche
• Kontrastreiche Striche (dicke Vertikale, dünne Horizontale)
• Dekorative Elemente
• Kursivschrift in kleinen Größen
• Großbuchstaben in kleinem Text (Großbuchstaben verringern die Formenvielfalt und sind ironischerweise schwerer zu lesen, wenn sie klein sind)

Ein weiterer langweiliger, aber wichtiger Punkt

Bleiben Sie einheitlich. Gleiche Schriftart auf der ganzen Tafel. Wenn Sie die Stile mischen, sieht das unordentlich aus und erschwert das Scannen bei der Montage.

Beste Textgröße für PCB-Siebdruck (was tatsächlich funktioniert)

Viele Leute zitieren “1,0 mm Mindesttext”. Das ist eine vernünftige Faustregel, aber wir müssen sie auspacken. Die Textgröße bedeutet fast nichts ohne die Strichstärke.

Beim PCB-Siebdruck kommt es vor allem darauf an:

• Zeichenhöhe
• Strichstärke
• Abstände zwischen den Strichen
• und ob der Text durch Lötmaskenöffnungen, Pads oder Hofsperren abgeschnitten wird

Hier finden Sie praktische, produktionssichere Empfehlungen, die in der Regel die üblichen Fertigungstoleranzen überstehen.

Empfohlene Textgrößen für den Siebdruck (allgemein)

Für Referenzbezeichnungen und Etiketten, die Menschen ohne Mikroskop lesen können sollen:

• Zeichenhöhe: 1,0 mm bis 1,5 mm bevorzugt
• Mindestzeichenhöhe: 0,8 mm (nur wenn es wirklich sein muss)
• Strichstärke: 0,15 mm bis 0,20 mm bevorzugt
• Mindesthubbreite: 0,12 mm (auch hier gilt: nur wenn es sein muss)

Wenn Sie dichte Bereiche beschriften und in Kauf nehmen, dass sie “mit Vergrößerung lesbar” sind:

• Zeichenhöhe: 0,8 mm bis 1,0 mm
• Strichstärke: 0,12 mm bis 0,15 mm

Wenn Sie Text benötigen, den Sie von der anderen Seite der Bank aus sehen können (Steckernamen, Polaritätswarnungen):

• Zeichenhöhe: 1,5 mm bis 2,5 mm
• Strichstärke: 0,18 mm bis 0,25 mm

Diese Bereiche sind keine magischen Gesetze. Sie sind “Sie werden es später wahrscheinlich nicht bereuen”-Werte.

Abstände innerhalb von Buchstaben sind wichtig

Zum Beispiel das Loch im Inneren eines “O” oder “P”. Wenn es zu klein ist, füllt es sich und Sie erhalten Kleckse. Auch wenn Ihre Strichstärke technisch druckbar ist, ist die Schriftgeometrie möglicherweise nicht druckbar.

Deshalb gewinnen einfache Schriftarten. Sie halten die Zähler offen.

Beste Strichstärke für Siebdruckkonturen und Symbole

Siebdruck besteht nicht nur aus Text. Es sind Umrisse, Pin-1-Punkte, Polaritäts-Plus-Markierungen, Pfeile, Dreiecksindikatoren, Testpunktkreise.

Empfohlene Linienbreiten:

• Allgemeine Umrisse und Symbole: 0,15 mm bis 0,20 mm
• Minimum (wenn Ihre Fabrik es erlaubt): 0,12 mm
• Deutlichere Warnhinweise oder Polaritätszeichen: 0,20 mm bis 0,30 mm

Wenn Sie zu dünn arbeiten, brechen die Linien ab oder verblassen. Bei zu dicken Linien verlieren Sie die Präzision und können mit anderen Elementen kollidieren.

Gefüllte Formen vs. Umrisse

Ausgefüllte Formen (ausgefüllte Dreiecke, ausgefüllte Kreise) verzeihen im Druck mehr. Wenn Sie einen Pin-1-Indikator benötigen, der immer zu sehen ist, ist ein gefüllter Punkt oft besser als ein winziger Kreis mit Umriss.

Freigaberegeln: Wo Siebdruck NICHT hingehört

Die meisten Produktionsstätten schneiden automatisch Siebdruck ab, der Lötmaskenöffnungen, Pads und freiliegendes Kupfer überlappt. Das ist gut so. Aber es bedeutet auch, dass Ihr Text in Unsinn zerhackt werden könnte.

Daher sollten Sie bei der Gestaltung den Freiraum im Auge behalten und sich nicht auf die automatische Beschneidung verlassen.

Praktische Freiräume:

• Siebdruck auf lötbaren Pads: mindestens 0,15 mm, vorzugsweise 0,20 mm
• Siebdruck auf Durchbrüche: mindestens 0,15 mm bis 0,20 mm
• Siebdruck auf der Kartonkante: mindestens 0,25 mm (mehr, wenn die Kante grob gefräst werden soll)
• Siebdruck auf dem Bauteilkörper: Lassen Sie etwas Spielraum, damit das Etikett nach der Montage noch sichtbar ist.

Vermeiden Sie es außerdem, Siebdruck über die Lötstopplacke zwischen den Pads zu legen. Selbst wenn er gedruckt wird, kann er verschmiert und unordentlich aussehen.

Maskierte vs. unmaskierte Durchkontaktierungen

Wenn die Durchkontaktierungen abgedeckt (mit Lötstoppmaske), So kann der Siebdruck sicherer über sie laufen. Bei offenen Durchkontaktierungen kann sich die Farbe in den Löchern verteilen oder um die Öffnung herum brechen. Bei dichten Designs wird die Druckqualität oft verbessert, wenn die Durchkontaktierungen unter dem Siebdruck verdeckt werden.

Farbauswahl: was tatsächlich lesbar ist

Standard-Siebdruckfarben: weiß, schwarz, gelb. Die beste Wahl hängt ab von Farbe der Lötmaske und die Betrachtungsumgebung.

Häufige Paarungen:

• Grüne Lötmaske: weißer Siebdruck ist nicht ohne Grund der Standard
• Schwarze Lötmaske: weißer Siebdruck funktioniert, gelb kann auch knallen
• Weiße Lötmaske: schwarzer Siebdruck ist in der Regel der richtige Weg
• Rote/blaue Lötmaske: Weiß funktioniert im Allgemeinen, aber der Kontrast kann je nach Oberfläche variieren.

Eines wird dabei vergessen. Die Oberflächenbeschaffenheit verändert das Reflexionsvermögen. ENIG ist glänzend, HASL kann stellenweise ungleichmäßig und spiegelnd sein. Bei hellem Licht sind manche Legenden schwerer zu lesen, auch wenn der Kontrast “theoretisch” gut ist.

Wenn die Lesbarkeit wichtig ist, sollten Sie nicht aus ästhetischen Gründen einen niedrigen Kontrast wählen.

Tipps zur Platzierung, die Ihnen später helfen

Einige Gewohnheiten, die die Montagegeschwindigkeit erhöhen und Fehler reduzieren.

Bringen Sie Referenzbezeichner so an, dass sie nach der Montage sichtbar sind.

Klingt offensichtlich. Es wird aber nicht immer gemacht.

• Platzieren Sie Verweise nach Möglichkeit außerhalb des Komponentenhofs.
• Bei ICs sollten Sie die Widerstände in der Nähe von Pin 1, aber nicht unter dem Chip anbringen.
• Bei passiven Geräten sind die Refs einheitlich auszurichten, die Leserichtung ist überall gleich.

Orientierungs- und Polaritätszeichen sollten überflüssig sein

Für Dioden, LEDs, Elektrolytika. Verwenden Sie beides:

• ein Polaritätssymbol auf Siebdruck
• und eine klare Fußabdruckgrafik (wie eine Kerbe, ein Balken, ein Pluszeichen)
• und idealerweise ein einheitlicher Bibliotheksstandard

Denn wenn einer abgeschnitten wird, überlebt der andere oft.

Markieren Sie Prüfpunkte, als ob Sie es ernst meinen

Wenn die Karte geprüft wird:

• Beschriften Sie die Prüfpunkte mit “TPxx”.”
• Wenn es der Platz erlaubt, geben Sie den Netznamen oder die Spannung an (TP5 3V3)
• Verwenden Sie einen Kreis oder ein Zielsymbol, das groß genug ist, um schnell gefunden zu werden.

Und halten Sie die Testpunktetiketten von Bereichen fern, die von Abschirmungen, Kühlkörpern oder hohen Anschlüssen verdeckt werden.

Wie sich die Produktionsbedingungen auf den Siebdruck auswirken (und wie man sie umgehen kann)

Der Siebdruck kann auf einige vorhersehbare Arten scheitern.

Ausrichtungsfehler und Registrierungsverschiebung

Zu den Ursachen gehören Registrierungsfehler, Kartonverzug und Prozesstoleranzen. Beim manuellen Siebdruck ist die Ausrichtung stärker vom Bediener abhängig. Automatisierte Drucker können eine mikrometergenaue Ausrichtung erreichen, aber nichts ist perfekt.

Entwerfen Sie um sie herum:

• Text nicht zu nah an den Pads platzieren
• Vermeidung von winzigen Merkmalen, die eine perfekte Ausrichtung erfordern
• den Symbolen einen kleinen zusätzlichen Spielraum geben

Verschmieren und Verteilen der Tinte

Häufig durch zu viel Tinte, falsche Viskosität, Verschmutzung oder unsachgemäße Aushärtung.

Sie können nicht kontrollieren, ob die Fabrik Tintenviskosität von CAD, aber Sie können es:

• hauchdünne Striche vermeiden
• vermeiden Sie es, Text zwischen die Pads zu quetschen
• einfachere Buchstabenformen verwenden

Fehlende oder verblasste Abdrücke

Abgenutzte Siebe, schlechte Haftung, Umwelteinflüsse, schlechte Aushärtungszyklen. Auch hier handelt es sich um fertigungsbedingte Probleme, aber Ihr Design trägt dazu bei, indem es sich innerhalb komfortabler Merkmalsgrößen bewegt.

Auch die Lagerung ist wichtig. Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen können die Qualität beeinträchtigen. Wenn die Platten in rauen Umgebungen gelagert werden, sollten Sie mit dem Hersteller über die Art der Tinte und die erwartete Haltbarkeit sprechen.

IPC und Symbolkonventionen (der vernünftige Ansatz)

Sie werden Verweise auf Normen wie IPC-7351 für Lötaugenmuster und Platzierungshinweise finden. Es gibt auch Normen für Kennzeichnungskonventionen, Inspektion, Haltbarkeit und allgemeine Akzeptanz bei der Herstellung.

In der Praxis ist die “IPC-Mentalität” für die Siebdruckgestaltung maßgebend:

• Verwenden Sie klare, konventionelle Symbole.
• Halten Sie den Text lesbar.
• Bringen Sie die Markierungen nicht dort an, wo sie das Löten oder die Inspektion behindern.
• Machen Sie die Montage unmissverständlich.

Wenn Sie in der Medizintechnik, der Automobilbranche oder der Luft- und Raumfahrt tätig sind, dann sollten Sie sich genau an die Standardanforderungen für die Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit halten. Für die meisten kommerziellen Leiterplatten ist es immer noch von Vorteil, wenn Sie die gleiche Disziplin einhalten.

Sonderfälle: flexible Leiterplatten und Leiterplatten mit hoher Dichte

Flexible PCBs

Flexplatten biegen sich. Auch die Farbe muss sich biegen, und die Haftung kann schwieriger sein. Der Druckdruck und die Siebspannung werden empfindlicher, so dass sehr feine Legenden riskanter sind.

Wenn Ihr Flex-Design dicht ist, sollten Sie dies berücksichtigen:

• Siebdruck minimal halten
• Verwendung größerer, kräftigerer Markierungen
• alternative Markierungsmethoden wie Tintenstrahldruck oder Lasermarkierung (dauerhafter, oft höhere Präzision)

Platten mit hoher Dichte

Manchmal ist einfach kein Platz mehr.

Was funktioniert besser als alles zu schrumpfen:

• Verschieben Sie einige Beschriftungen auf die Montagezeichnung statt auf die Platine.
• Verwenden Sie weniger, aber aussagekräftigere Beschriftungen (nur Anschlüsse, Polarität, wichtige ICs).
• Verwenden Sie QR-Codes oder 2D-Codes für die Revision und Rückverfolgbarkeit, wenn Ihre Fabrik dies unterstützt, aber testen Sie die Lesbarkeit an echten Proben.

Schnelle Checkliste: meine “sicheren Standard”-Siebdruckregeln

Wenn Sie einen Ausgangspunkt suchen, können Sie sich bei den meisten Gremien bewerben:

• Einfache, serifenlose Schrift, einheitlich in allen Bereichen
• Höhe des Textes 1,0 mm bis 1,5 mm für Erstattungen, soweit möglich
• Breite des Hubs 0,15 mm bis 0,20 mm
• Siebdruck-Linienbreite 0,15 mm bis 0,20 mm
• Abstand zu Pads und freiliegendem Kupfer 0,20 mm bevorzugt
• Verlassen Sie sich nicht auf das automatische Ausschneiden, sondern platzieren Sie Legenden so, dass sie überleben.
• Polarität und Pin-1-Kennzeichnung deutlich und redundant machen
• Wählen Sie die Siebdruckfarbe für den Kontrast, nicht für die Schwingungen

Es ist nicht glamourös. Aber es druckt gut und liest sich gut.

Ein Hinweis zu Dienstleistungen und Produktion im Siebdruck

Viele Leiterplattenhersteller bieten Siebdruck als Standardoption an, darunter Dienste wie PCBGOGO und viele andere. Unabhängig davon, ob Ihre Leiterplatte mit LPI oder DLP hergestellt wird, gelten die oben genannten Designgrundsätze.

Wenn Sie im Haus manuell drucken, müssen Sie mit größeren Schwankungen und mehr Problemen bei der Ausrichtung rechnen. Automatisierte Siebdrucker sind schneller und konsistenter für die Serienfertigung, aber Ihr Entwurf muss trotzdem herstellbar sein.

Und ja, wenn Sie jemals eine Platine gesehen haben, bei der die Legenden leicht verschoben sind und die Hälfte der “R”-Bezeichnungen fehlt, dann liegt das normalerweise nicht daran, dass der Designer es “vergessen” hat. Das liegt daran, dass das Design genau an der Grenze dessen lag, was der Prozess zuließ.

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FAQs (häufig gestellte Fragen)

Was ist ein Siebdruck auf einer Leiterplatte und warum ist er wichtig?

Der Siebdruck auf einer Leiterplatte ist die nichtleitende Farbschicht, die auf die Leiterplatte gedruckt wird, um Komponenten, Pin 1, Polarität, Anschlüsse, Steckbrücken, Testpunkte, Warnhinweise, Logos und Revisionscodes zu kennzeichnen. Sie liefert alle für den Menschen sichtbaren Informationen, die den Montagetechnikern helfen, die Teile richtig zu platzieren, den Testingenieuren das schnelle Auffinden von Punkten erleichtern und als Referenz für die Wartung oder Fehlersuche dienen.

Welche Materialien und Farben werden üblicherweise für den PCB-Siebdruck verwendet?

Für den PCB-Siebdruck werden in der Regel nichtleitende Farben auf Epoxidbasis oder UV-härtende Farben verwendet. Zu den gängigen Farben gehören Weiß, Schwarz und Gelb. Epoxidfarben haben eine starke Haftung und halten der Lötwärme gut stand, während UV-härtende Farben schnell trocknen und sich für große Produktionsmengen eignen.

Was sind die wichtigsten Druckverfahren für den PCB-Siebdruck und wie unterscheiden sie sich?

Die beiden wichtigsten Druckverfahren sind Liquid Photo Imaging (LPI) und Direct Legend Printing (DLP). LPI verwendet lichtempfindliche Tinte mit einem Belichtungsprozess, der in der Serienfertigung üblich ist, und ist in der Regel haltbar. Beim DLP-Verfahren wird die Leiterplatte im Tintenstrahldruckverfahren direkt bedruckt, was eine schnellere Verarbeitung und feinere Details ermöglicht, aber je nach verwendetem Tintensystem etwas weniger haltbar sein kann.

Welche Schriftarten werden für den PCB-Siebdruck empfohlen, um die Lesbarkeit zu gewährleisten?

Empfohlen werden einfache, serifenlose Standardschriften wie Einzelstrich-/Vektorschriften oder solche, die Arial, Helvetica oder dem DIN-Stil ähneln. Vermeiden Sie Schriften mit Serifen, dünnen Strichen, dekorativen Elementen, Kursivschrift in kleinen Größen oder Großbuchstaben in kleinem Text. Eine durchgängig einheitliche Schriftart verbessert die Lesbarkeit bei der Montage.

Was sind die besten Richtlinien für die Textgröße bei PCB-Siebdrucken, um die Lesbarkeit nach der Herstellung zu gewährleisten?

Für Referenzbezeichner und Etiketten, die von Menschen ohne Vergrößerung gelesen werden sollen, sollte die Zeichenhöhe zwischen 1,0 mm und 1,5 mm (mindestens 0,8 mm, falls erforderlich) und die Strichbreite zwischen 0,15 mm und 0,20 mm (mindestens 0,12 mm, falls erforderlich) liegen. Ein angemessener Abstand zwischen den Strichen ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, um die Klarheit der Schrift zu erhalten, auch wenn sich die Tinte während der Herstellung ausbreitet oder sich die Registrierung verschiebt.

Kann Siebdruck als Ersatz für die Lötstoppmaske auf Leiterplatten verwendet werden?

Nein, Silkscreen ist kein Ersatz für eine Lötstoppmaske. Die Lötstoppmaske verhindert Lötbrücken und schützt Kupferbahnen; der Siebdruck dient lediglich als Markierungsschicht für Kommunikationszwecke wie die Kennzeichnung von Bauteilen und Prüfpunkten. Die Verwendung von Siebdruck zur Behebung von Lötrisiken kann zu Problemen wie Einbrennen oder Verschmieren der Farbe führen.