Yksinkertaisesti sanottuna silkkipaino on levylle painettu ei-johtava legenda, jolla tunnistetaan komponentit, nasta 1, napaisuus, liittimet, hyppääjät, testipisteet, varoitukset, logot, tarkistuskoodit. Kaikki ihmisen kannalta tärkeät tiedot.
Se on yleensä epoksimuste, joka ei johda (tavallisia värejä ovat valkoinen, musta ja keltainen). Se istuu juotosmaskin päälle. Se auttaa kokoonpanoteknikkoja sijoittamaan osat oikein, auttaa testausinsinöörejä löytämään kohdat nopeasti ja auttaa sinua puoli vuotta myöhemmin, kun unohdat, mitä “J3:n” piti tehdä.
Mutta tässä on juju.
Silkkipaino on helppo suunnitella huonosti. Pientä tekstiä, hiusviivoja, tyynyjen päällä istuvaa tavaraa, legendoja, jotka katoavat osien alta. Ja sitten valmistus tekee, mitä valmistus tekee. Pieni siirtymä, pieni musteen leviäminen, epätasainen pintakäsittely, ja täydelliset etiketit muuttuvat mössöksi.
Tässä oppaassa on siis kyse käytännön silkkipainosäännöistä, jotka selviävät todellisesta piirilevytuotannosta.
Puhumme kirjasimista, koosta, rivin leveydestä, väleistä ja sijoittelusta. Puhumme myös hieman tulostusmenetelmistä, kuten LPI:stä ja DLP:stä, koska se vaikuttaa siihen, kuinka aggressiiviseksi voit tulla.
Mitä silkkipaino on ja mitä se ei ole?
Silkkipaino on merkintäkerros. Se ei ole juotosmaskin korvike.
Juotosmaski estää juotosillat ja suojaa kuparia. Silkkipainovärin tarkoitus on kommunikoida. Jos yrität “korjata” juotosriskin silkkipeitteellä, se ei pääty hyvin. Muste voi palaa, tahriintua tai yksinkertaisesti poistua, jos se on ristiriidassa tyynyjen kanssa.
Tyypillisiä silkkipainatuksen sisältöjä ovat:
- Viitenumerot (R1, C12, U3)
- Komponenttien ääriviivat ja suuntausmerkit
- Elektrolyyttien, diodien ja LEDien napaisuus
- Nastan 1 ilmaisimet IC-piirejä varten
- Liittimien tarrat
- Testipisteet (TP1, TP2)
- Varoitukset ja suurjännitesymbolit
- Logot, QR-koodit, tarkistusteksti
Musteet ovat yleensä epoksipohjaisia tai UV-kovetteisia. Epoksilla on yleensä vahva tarttuvuus ja se kestää hyvin juotoslämpöä. UV-kovettuvat musteet kuivuvat nopeasti, ja ne ovat hyviä suurille sarjoille.
Myös alustalla ja pintakäsittelyllä on merkitystä. FR4 on tavanomainen ja tulostuu hienosti. Rogers-materiaalit vaativat joskus erityisiä musteiden koostumuksia. Taipuisat piirilevyt ovat hankalampia, koska pinta liikkuu ja musteen on myös joustettava. HASL:n kaltaiset pintakäsittelyt voivat aiheuttaa epätasaista pinnanmuodostusta, mikä vaikeuttaa hienoa silkkipainantaa, kun taas ENIG on tasaisempi ja ystävällisempi.
Kaksi suurta tulostusmenetelmää (ja miksi sinun pitäisi välittää)
Useimmat silkkipainolegendat, joihin törmäät, on tehty tällaisella:
Nestemäinen valokuvantaminen (LPI)
LPI käyttää valoherkkää mustetta ja valotusprosessia. Se on yleinen sarjatuotannossa ja yleensä kestävä. Se pystyy säilyttämään kunnon yksityiskohdat, mutta kuten kaikissa prosesseissa, myös tässä sovelletaan edelleen vähimmäisviivoja ja -tekstiä koskevia sääntöjä.
Suora selostetulostus (DLP)
DLP on käytännössä suoraa tulostusta, usein mustesuihkutekniikalla, suoraan piirilevylle. Se ohittaa kalvot ja kehitysvaiheet, voi olla nopeampaa ja sillä voidaan tehdä yksityiskohtaisia merkintöjä. Sitä kuvataan usein myös hieman vähemmän kestäväksi kuin LPI:tä, riippuen mustejärjestelmästä ja kovettumisesta.
Käytännön hyöty suunnittelijoille on yksinkertainen.
Vaikka myyjä voi tulostaa erittäin hienoja piirteitä, sinun tuotto putoaa, kun työnnät silkkipainon reunaan. Ja luettavuus laskee vielä aikaisemmin. Tavoitteenamme on siis “tulostaa luotettavasti” eikä “tulostaa laboratoriodemossa”.
Paras kirjasintyyli PCB silkkipainatukselle
Haluat fontin, joka pysyy luettavana, kun:
- viiva paksuuntuu hieman musteen levittämisestä
- tuloste poikkeaa hieman rekisteröintitoleranssista.
- levyä tarkastellaan vinossa pöytävalaistuksessa.
- vuotojäämiä ja pölyä on (koska niitä on aina).
Käytä yksinkertaisia, tavallisia, serifittömiä fontteja.
Käytännön valinnat:
- Yksiviivaiset / vektorimuotoiset fontit (usein CAD-työkalut käyttävät niitä oletusarvoisesti).
- Yksinkertaiset serifittömät fontit, jotka muistuttavat Arial, Helvetica, DIN-tyyliä
- Sisäänrakennetut PCB CAD “Default” tai “Proportional” fontit, jos niiden tiedetään piirtävän puhtaasti.
Miksei hienoja fontteja?
Koska serifit ja ohuiden ja paksujen viivojen kontrastit muuttuvat nopeasti rumiksi silkkipainossa. Kiharat täyttävät. Pienet aukot sulkeutuvat. R ja P alkavat näyttää samalta kirjaimelta. Se ei ole designjuliste, vaan tehtaan esineen käyttöohje.
Vältä näitä fontin käyttötapoja
- Erittäin ohuet vedot
- Korkean kontrastin piirteet (paksut pystysuorat, ohuet vaakasuorat).
- Koristeelliset elementit
- Kursivointi pienessä koossa
- Isot alkukirjaimet pienessä tekstissä (isot alkukirjaimet vähentävät muodon vaihtelua, ironista kyllä, vaikeampi lukea pienenä).
Vielä yksi tylsä mutta tärkeä seikka
Pidä se johdonmukaisena. Sama kirjasintyyli koko taululla. Jos tyylit sekoittuvat, se näyttää sekavalta ja vaikeuttaa skannausta kokoonpanon aikana.
Paras tekstikoko PCB-silkkipainatukselle (mikä todella toimii)
Monet ihmiset mainitsevat “1,0 mm:n vähimmäistekstin”. Se on hyvä nyrkkisääntö, mutta meidän on purettava se. Tekstin koko ei merkitse juuri mitään ilman viivan leveyttä.
PCB-silkkipainossa tärkeintä on:
- merkin korkeus
- aivohalkaisijan leveys
- iskujen väli
- ja siitä, leikataanko teksti juotospeitteen aukkojen, tyynyjen tai piha-alueiden suojien vuoksi.
Seuraavassa on käytännönläheisiä, tuotantoturvallisia suosituksia, jotka yleensä kestävät yleiset valmistustoleranssit.
Suositeltavat silkkipainotekstikoot (yleisesti)
Viitteellisiä tunnuksia ja tarroja varten, jotka haluat ihmisten lukevan ilman mikroskooppia:
- Merkin korkeus: 1,0 mm - 1,5 mm mieluiten
- Merkkien vähimmäiskorkeus: 0,8 mm (vain, jos on todella pakko)
- Iskun leveys: 0,15 mm - 0,20 mm suositeltavin vaihtoehto
- Vähimmäisviivan leveys: 0,12 mm (jälleen, vain jos on pakko).
Jos merkitset tiheitä alueita ja hyväksyt, että se saattaa olla “kokoonpano luettavissa suurennoksella”:
- Merkin korkeus: 0,8 mm - 1,0 mm
- Iskun leveys: 0,12 mm - 0,15 mm
Jos tarvitset tekstiä, joka on “nähtävissä työpöydän toiselta puolelta” (liittimien nimet, napaisuusvaroitukset):
- Merkin korkeus: 1,5 mm-2,5 mm
- Iskun leveys: 0,18 mm - 0,25 mm
Nämä vaihteluvälit eivät ole maagisia lakeja. Ne ovat “et todennäköisesti kadu tätä myöhemmin” -arvoja.
Kirjainvälillä on merkitystä
Esimerkiksi reikä O- tai P-kirjaimen sisällä. Jos se on liian pieni, se täyttyy, ja syntyy tahroja. Vaikka viivan leveys olisi teknisesti tulostettavissa, fontin geometria ei välttämättä ole.
Siksi yksinkertaiset fontit voittavat. Ne pitävät laskurit auki.
Paras viivanleveys silkkipainokuvioille ja symboleille
Silkkipaino ei ole vain tekstiä. Se on ääriviivoja, pin 1 -pisteitä, napaisuuden plus-merkkejä, nuolia, kolmiomerkkejä, testipisteiden ympyröitä.
Suositellut viivanleveydet:
- Yleiset pääpiirteet ja symbolit: 0,15 mm - 0,20 mm
- Vähimmäismäärä (jos tehtaasi sallii sen): 0,12 mm
- Rohkeammat varoitukset tai polariteettimerkinnät: 0,20 mm - 0,30 mm
Jos käytät liian ohutta, viivat katkeavat tai haalistuvat. Liian paksut viivat menettävät tarkkuutta ja saattavat törmätä muihin piirteisiin.
Täytetyt muodot vs ääriviivat
Täytetyt muodot (yhtenäiset kolmiot, yhtenäiset ympyrät) ovat tulostettaessa anteeksiantavampia. Jos tarvitset aina näkyvän nastan 1 osoittimen, täytetty piste on usein parempi kuin pieni ympyrä.
Tyhjennyssäännöt: mihin silkkipainatusta EI saa laittaa
Useimmat tehtaat leikkaavat automaattisesti silkkipainatuksen, joka on päällekkäin juotosmaskin aukkojen, tyynyjen ja altistuneen kuparin kanssa. Se on hyvä. Mutta se tarkoittaa myös sitä, että tekstisi saattaa muuttua hölynpölyksi.
Suunnittelussa kannattaa siis ottaa huomioon välys, eikä luottaa automaattiseen rajaukseen.
Käytännölliset etäisyydet:
- Silkkipaino juotettaviin tyynyihin: vähintään 0,15 millimetriä, mieluiten 0,20 millimetriä.
- Silkkipaino aukkojen kautta: vähintään 0,15 mm - 0,20 mm.
- Silkkipaino kartongin reunassa: vähintään 0,25 mm (enemmän, jos reuna jyrsitään karkeasti).
- Silkkipaino komponentin runkoon: jätä tilaa, jotta etiketti jää näkyviin kokoamisen jälkeen.
Vältä myös silkkipainovärin sijoittamista tyynyjen välisten juotosmaskipatojen yli. Vaikka se tulostuisi, se voi näyttää tahriintuneelta ja sotkuiselta.
Naamioidut ja naamioimattomat läpiviennit
Jos läpiviennit ovat telttailtu (peitetty juotosmaskilla), silkkipaino voi ajaa niiden yli turvallisemmin. Jos läpiviennit ovat avoimia, muste voi levitä reikiin tai rikkoutua aukon ympärille. Tiheissä malleissa läpivientien telttaaminen silkkipainon alle parantaa usein tulostuslaatua.
Värivalinta: mikä on todella luettavissa
Vakiovärit silkkipainovärit: valkoinen, musta, keltainen. Paras valinta riippuu juotosmaskin väri ja katseluympäristö.
Yhteiset parit:
- Vihreä juotosmaski: valkoinen silkkipaino on oletusarvo syystä.
- Musta juotosmaski: valkoinen silkkipaino toimii, keltainen voi myös ponnahtaa esiin
- Valkoinen juotosmaski: musta silkkipaino on yleensä siirto
- Punainen/sininen juotosmaski: valkoinen toimii yleensä, mutta kontrasti voi vaihdella viimeistelyn mukaan.
Yksi asia ihmiset unohtavat. Pintakäsittely muuttaa heijastuskykyä. ENIG on kiiltävä, HASL voi olla epätasainen ja paikoin heijastava. Kirkkaassa valossa joidenkin legendojen lukeminen vaikeutuu, vaikka kontrasti olisi “teoriassa” hyvä.
Jos luettavuus on tärkeää, älä valitse matalaa kontrastia estetiikan vuoksi.
Sijoitusvihjeitä, jotka säästävät sinua myöhemmin
Muutamia tapoja, jotka parantavat kokoonpanon nopeutta ja vähentävät virheitä.
Laita viitetunnukset näkyviin kokoonpanon jälkeen.
Kuulostaa ilmeiseltä. Sitä ei aina tehdä.
- Sijoita polttoaineet komponenttien pihan ulkopuolelle, jos mahdollista.
- IC-piireissä aseta heijastimet lähelle nastan 1 sivua, mutta ei piirin alle.
- Passiivien osalta aseta heijastimet johdonmukaisesti samansuuntaisiksi, sama lukusuunta kaikkialla.
Suunta- ja napaisuusmerkkien pitäisi olla tarpeettomia.
Diodeille, LEDeille ja elektrolyytille. Käytä molempia:
- polariteettisymboli silkkipainossa
- ja selkeä jalanjälkigrafiikka (kuten lovi, palkki, plus-merkki).
- ja mieluiten yhtenäinen kirjastostandardi
Jos toinen jää kiinni, toinen jää usein henkiin.
Merkitse testipisteet kuin tarkoittaisit sitä
Jos lautaa tutkitaan:
- Merkitse testipisteet merkinnällä “TPxx”.”
- Jos tila sallii, ilmoita verkon nimi tai jännite (TP5 3V3).
- Käytä ympyrää tai kohdesymbolia, joka on riittävän suuri, jotta se löytyy nopeasti.
Pidä testipisteiden tarrat poissa alueilta, jotka peittyvät suojien, jäähdytyslevyjen tai korkeiden liittimien alle.
Miten valmistusprosessin realiteetit sotkevat silkkipainotekniikkaa (ja miten suunnittelet sen ympärille)?
Silkkipaino voi epäonnistua muutamalla ennalta arvattavalla tavalla.
Virheellinen kohdistus ja rekisterin siirtyminen
Syitä ovat muun muassa rekisteröintivirheet, levyn vääntyminen ja prosessin toleranssit. Manuaalisessa silkkipainossa kohdistus riippuu enemmän käyttäjästä. Automaattisilla tulostimilla voidaan saavuttaa mikrometrin tasoinen kohdistus, mutta mikään ei ole täydellistä.
Suunnittele sen ympärille:
- tekstiä ei saa sijoittaa liian lähelle tyynyjä
- vältetään pieniä piirteitä, jotka perustuvat täydelliseen kohdistukseen.
- antaa symboleille hieman lisämarginaalia
Tahrat ja musteen leviäminen
Usein liiallinen muste, väärä viskositeetti, saastuminen tai virheellinen kovettuminen.
Et voi hallita tehtaan musteen viskositeetti CAD:stä, mutta voit:
- välttää erittäin ohuita viivoja
- vältä tekstin ahtaamista tyynyjen väliin
- käyttää yksinkertaisempia kirjainmuotoja
Puuttuvat tai haalistuneet sormenjäljet
Kuluneet näytöt, huono tarttuvuus, ympäristöaltistus, huonot kovettumisjaksot. Jälleen valmistuspuolen ongelmia, mutta suunnittelusi auttaa pysymällä mukavan kokoisissa ominaisuuksissa.
Ja varastointi on tärkeää. Kosteus ja lämpötilan vaihtelut voivat vaikuttaa laatuun. Jos piirilevyjä on tarkoitus käyttää vaativissa ympäristöissä, keskustele valmistajan kanssa musteen tyypistä ja kestävyysodotuksista.
IPC ja symbolikonventiot (järkevä lähestymistapa)
Näet viittauksia standardeihin, kuten IPC-7351:een, maapiirrosten ja sijoitusohjeiden osalta. Standardeja on myös merkintätapoja, tarkastusta, kestävyyttä ja yleistä valmistuksen hyväksyttävyyttä varten.
Käytännössä silkkipainosuunnittelussa “IPC-ajattelutapa” on:
- Käytä selkeitä, tavanomaisia symboleja.
- Pidä teksti luettavana.
- Älä sijoita merkintöjä paikkaan, jossa ne haittaavat juottamista tai tarkastusta.
- Tee kokoonpanosta yksiselitteinen.
Jos teet lääketieteellisiä, autoteollisuuden tai ilmailu- ja avaruusalan tuotteita, sinun on noudatettava tarkoin standardien mukaisia merkintä- ja jäljitettävyysvaatimuksia. Useimmissa kaupallisissa piirilevyissä on silti hyötyä saman kurinalaisuuden noudattamisesta.
Erikoistapaukset: joustavat piirilevyt ja suuritiheyksiset levyt
Joustavat PCB:t
Joustolevyt taipuvat. Myös musteen on taiputtava, ja tarttuminen voi olla vaikeampaa. Painopaine ja seulan kireys muuttuvat herkemmiksi, joten hyvin hienot legendat ovat riskialttiimpia.
Jos joustosuunnitelmasi on tiheä, harkitse:
- pitää silkkipaino minimaalisena
- käyttämällä suurempia ja rohkeampia merkintöjä
- vaihtoehtoiset merkintämenetelmät, kuten mustesuihkutulostus tai lasermerkintä (pysyvämpi, usein tarkempi).
Korkean tiheyden levyt
Joskus ei vain ole tilaa.
Mikä toimii paremmin kuin kaiken kutistaminen:
- Siirrä joitakin merkintöjä kokoonpanopiirustukseen levyn sijasta.
- Käytä vähemmän mutta merkityksellisempiä merkintöjä (vain liittimet, napaisuus, tärkeimmät IC:t).
- Käytä QR-koodeja tai 2D-koodeja tarkistamiseen ja jäljitettävyyteen, jos tuotantolaitoksesi tukee sitä, mutta testaa luettavuus todellisilla näytteillä.
Nopea tarkistuslista: minun “turvalliset oletusarvoiset” silkkipainosääntöni
Jos haluat lähtökohdan, voit hakea useimpiin lautakuntiin:
- Yksinkertainen sans serif fontti, johdonmukainen kaikkialla
- Tekstin korkeus 1,0 mm - 1,5 mm refdes mahdollisuuksien mukaan
- Iskun leveys 0,15 mm - 0,20 mm
- Silkkipainovärin viivan leveys 0,15 mm - 0,20 mm
- Etäisyys tyynyihin ja alttiina olevaan kupariin 0,20 mm suositeltava
- Älä luota automaattiseen rajaukseen, vaan sijoita legendat niin, että ne säilyvät hengissä.
- Tee napaisuuden ja nastan 1 merkinnät ilmeisiksi ja tarpeettomiksi.
- Valitse silkkipainoväri kontrastin, ei vibojen vuoksi.
Se ei ole hohdokasta. Mutta se tulostuu hyvin ja lukee hyvin.
Huomautus silkkipainopalveluista ja -tuotannosta
Monet PCB-valmistajat sisällyttävät silkkipainatuksen vakiovaihtoehtona, mukaan lukien palvelut kuten PCBGOGO ja monet muut. Riippumatta siitä, valmistetaanko levysi LPI- vai DLP-menetelmällä, edellä mainitut suunnittelun perusteet pätevät edelleen.
Jos teet manuaalista tulostusta itse, voit odottaa suurempaa vaihtelua ja enemmän kohdistamishaasteita. Automaattiset silkkipainokoneet ovat nopeampia ja johdonmukaisempia volyymitöitä varten, mutta suunnittelun on silti oltava valmistettavissa.
Ja kyllä, jos olet joskus nähnyt taulun, jossa legendat ovat hieman siirtyneet ja puolet R-kirjaimista puuttuu, se ei yleensä johdu siitä, että suunnittelija olisi “unohtanut”. Se johtuu siitä, että suunnittelu oli aivan sen rajalla, mitä prosessiin mahtui.
Hanki PCB-tarjous tänään
Etsitkö luotettavaa PCB-kumppania silkkipainatusta ja koko levytuotantoa varten? Philifast tukee hankettasi suunnittelusta toimitukseen. Ota meihin yhteyttä nyt ja pyydä nopea, ammattitaitoinen tarjous.
FAQ (usein kysytyt kysymykset)
Mikä on silkkipaino piirilevyllä ja miksi se on tärkeää?
Piirilevyn silkkipaino on piirilevylle painettu ei-johtava mustekerros, jolla yksilöidään komponentit, nastat 1, napaisuus, liittimet, hyppääjät, testipisteet, varoitukset, logot ja versiokoodit. Se sisältää kaikki ihmiselle suunnatut tiedot, jotka auttavat kokoonpanoteknikkoja sijoittamaan osat oikein, auttavat testausinsinöörejä löytämään kohdat nopeasti ja auttavat myöhempää huoltoa tai vianetsintää varten.
Mitä materiaaleja ja värejä käytetään yleisesti PCB-silkkipainatuksessa?
Piirilevyjen silkkipainatuksessa käytetään yleensä ei-johtavia epoksipohjaisia tai UV-kovetteisia painovärejä. Yleisiä värejä ovat valkoinen, musta ja keltainen. Epoksiväreillä on vahva tarttuvuus ja ne kestävät hyvin juotoslämpöä, kun taas UV-kovetteiset värit kuivuvat nopeasti ja soveltuvat suurille tuotantomäärille.
Mitkä ovat PCB-silkkipainatuksen tärkeimmät painomenetelmät ja miten ne eroavat toisistaan?
Kaksi tärkeintä tulostusmenetelmää ovat Liquid Photo Imaging (LPI) ja Direct Legend Printing (DLP). LPI-menetelmässä käytetään valoherkkää mustetta ja valotusprosessia, jotka ovat yleisiä sarjatuotannossa, ja ne ovat yleensä kestäviä. DLP:ssä käytetään suoraa mustesuihkutyyppistä tulostusta piirilevylle, mikä mahdollistaa nopeamman käsittelyn ja tarkemmat yksityiskohdat, mutta voi olla hieman vähemmän kestävä riippuen käytetystä mustejärjestelmästä.
Mitä kirjasintyylejä suositellaan PCB-silkkipainatukseen luettavuuden varmistamiseksi?
Suositellaan yksinkertaisia serifittömiä standardifontteja, kuten yksiviiva-/vektorifontteja tai Arialin, Helvetican tai DIN-tyylin kaltaisia fontteja. Vältä serifejä, ohuita viivoja, koristeellisia elementtejä, kursiivia pienissä kooissa tai isoja kirjaimia pienessä tekstissä. Kirjasintyylin johdonmukaisuus kautta linjan parantaa luettavuutta kokoonpanon aikana.
Mitkä ovat parhaat tekstikoko-ohjeet piirilevyjen silkkipainatukselle, jotta varmistetaan luettavuus valmistuksen jälkeen?
Viitenumeroiden ja etikettien, jotka on tarkoitettu luettavaksi ilman suurennusta: merkkien korkeuden on oltava 1,0-1,5 mm (tarvittaessa vähintään 0,8 mm) ja viivan leveyden 0,15-0,20 mm (tarvittaessa vähintään 0,12 mm). Riittävä iskujen väli on myös ratkaisevan tärkeä, jotta selkeys säilyy, vaikka muste leviää tai rekisteröinti siirtyy valmistuksen aikana.
Voiko silkkipainatusta käyttää juotosmaskin korvikkeena piirilevyillä?
Ei, silkkipaino ei ole juotosmaskin korvike. Juotosmaski estää juotosillat ja suojaa kuparijälkiä; silkkipaino toimii puhtaasti merkintäkerroksena viestintätarkoituksiin, kuten komponenttien ja testipisteiden merkitsemiseen. Silkkipainatuksen käyttäminen juotosriskien korjaamiseen voi johtaa ongelmiin, kuten musteen palamiseen tai likaantumiseen.
