Что такое шелкография на печатных платах?

В производстве электроники шелкография печатных плат не участвует в передаче электрических сигналов. Тем не менее, она очень важна для проектирования, сборки и последующего обслуживания печатных плат, хотя многие не уделяют этому должного внимания. Сама по себе шелкография не влияет на проводимость схемы, но без неё инженеры практически не имели бы представления о том, с чего начать сборку компонентов, отладку схем или ремонт печатных плат, что было бы подвержено ошибкам и значительно снижало бы эффективность.

Итак, что же такое шелкография? Почему её можно увидеть практически на каждой печатной плате? В этой статье мы рассмотрим шелкографию печатных плат в следующих аспектах: что это такое, какие материалы используются, как она печатается, какие существуют распространённые методы шелкографии печатных плат, какие рекомендации по шелкографии следует учитывать при проектировании и какую роль она играет в сборке и производстве печатных плат.

Что такое шелкография печатных плат?

Шелкография печатной платы (PCB Silkscreen) — это слой непроводящей краски, нанесённый на поверхность печатной платы. Он используется для нанесения важной информации, такой как условные обозначения компонентов, контрольные точки, индикаторы полярности, предупреждающие символы, логотипы компании, номера версий и другие идентификаторы. Проще говоря, белый или жёлтый текст, например, «R1», «C3» или логотип производителя, который вы видите на печатной плате, и есть шелкография печатной платы.

Её также называют легендой, маркировкой компонентов или маркировкой платы. Шелкография не влияет на электрические характеристики, но играет важную роль при сборке, проверке и обслуживании печатных плат.

Шелкография против паяльной маски

Хотя и шелкография, и паяльная маска расположены на поверхности печатной платы, их функции и материалы совершенно разные. Понимание различий между ними помогает лучше понять структуру и процесс производства печатных плат. В следующей таблице показаны основные различия между ними:

Почему шелкография так важна?

1. Идентификация компонентов

На печатных платах для быстрой идентификации таких компонентов, как резисторы, конденсаторы, микросхемы, разъёмы, перемычки и светодиоды, используются распространённые маркировки шелкографией, такие как R1, C5 и U3. Без шелкографии инженерам приходится искать каждую принципиальную схему по отдельности, что не только отнимает время, но и повышает вероятность ошибок. Чёткая шелкография печатной платы значительно повышает эффективность как сборки, так и последующего обслуживания.

2. Руководство по сборке и ориентации

Шелкография не только наносит номера компонентов, но и указывает их ориентацию, например, маркеры контактов Pin 1 на микросхемах, символы полярности диодов и электролитических конденсаторов (+/-), а также контуры компонентов. Это позволяет эффективно предотвратить обратную, неправильную или неполную установку компонентов при сборке.

3. Тестирование и устранение неисправностей.

На этапе отладки или ремонта специалисты найдут контрольные точки (TP1, TP2), перемычки (J1, J2), регулировочные штифты или номера разъёмов с помощью шелкографии. Они могут быстро определить положение цепи, не обращаясь к документации, что позволяет гораздо быстрее находить и устранять проблемы.

4. Прослеживаемость и документирование

Шелкография печатной платы также может использоваться для печати номера версии (например, V1.2), партии производства, кода даты, названия компании или серийного номера печатной платы. Эта информация упрощает контроль производственного процесса, а также помогает клиентам определить производителя продукта при послепродажном обслуживании или модернизации.

5. Эстетика и брендинг

Профессиональная печатная плата не только имеет чёткую шелкографию, но и включает в себя логотипы компании, название продукта, QR-код, маркировку защиты от подделок, сертификаты UL/CE/RoHS и другие. Это не только функциональное описание, но и часть имиджа бренда, придавая плате более профессиональный и надёжный вид.

6. Индикаторы безопасности

На печатных платах, содержащих области, чувствительные к высокому напряжению, току или статическому электричеству, шелкография часто используется для напоминания пользователям о необходимости соблюдения мер безопасности, например, нанесение символов высокого напряжения, предупреждения о электростатическом разряде и символов заземления. Эти простые символы шелкографии печатных плат могут эффективно снизить риск неправильного использования и соответствовать стандартам безопасности и нормам, регулирующим продукцию.

Какая информация наносится на шелкографию печатной платы?

Материалы для шелкографии печатных плат

Состав чернил

В производстве печатных плат для шелкографии используются непроводящие чернила на основе эпоксидной смолы. Этот материал обладает превосходной адгезией и устойчивостью к истиранию. Даже после высокотемпературной пайки, очистки или последующей сборки печатной платы шелкография остаётся прозрачной и не отслаивается.

Для передачи различных цветов в чернила добавляют специальные пигменты. Чаще всего используется белый, но могут использоваться также чёрный или жёлтый, в зависимости от цвета печатной платы и визуальных требований.

При этом в чернила добавляется необходимое количество растворителя для контроля их вязкости и качества печати, что гарантирует чёткость и отсутствие растекания символов. Некоторые производители также добавляют добавки, обеспечивающие стойкость к УФ-излучению и химической коррозии, чтобы гарантировать устойчивость трафаретной печати к воздействию влаги, перепадам температур и очистке.

Варианты цвета

Толщина шелкографии печатной платы

Толщина шелкографии на печатных платах обычно составляет 0.02–0.10 мм (20–100 мкм). Такая толщина не влияет на процесс монтажа и пайки компонентов, но обеспечивает чёткую видимость текста и символов, а также достаточную износостойкость.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Методы шелкографии на печатных платах

При производстве печатных плат шелкография может быть выполнена различными способами, и каждый из них имеет свои преимущества и недостатки с точки зрения стоимости, точности, долговечности и эффективности. В следующей таблице сравниваются распространённые методы шелкографии печатных плат, что позволяет быстро понять особенности каждого метода.

Процесс изготовления печатной платы методом шелкографии (пошаговый)

1. Проектирование печатной платы

Добавьте слой шелкографии в программное обеспечение, такое как KiCad, Altium Designer, Eagle или OrCAD, для нанесения информации о чертежах, например позиционных обозначений компонентов, меток полярности, направления выводов 1 и т. д.

2. Экспорт файлов Gerber

После завершения разработки дизайна экспортируйте Gerber-файл, в котором шелкография обычно включает слои GTO (Gerber Top Overlay) и GBO (Gerber Bottom Overlay). Эти файлы являются стандартными форматами для идентификации узоров шелкографии на заводах. Отсутствие этих файлов не позволит производителям печатать шелкографию.

3. Подготовка трафарета или цифрового файла

Традиционная трафаретная печать использует трафарет, и расположение отверстий должно быть выполнено в соответствии с Gerber. Цифровые методы, такие как DLP (прямая печать легенд), напротив, используют данные САПР напрямую, без необходимости использования трафарета. Этот этап определяет используемый метод печати и точность трафаретной печати.

4. Сначала нанесите паяльную маску

Перед шелкографией необходимо сначала нанести и высушить паяльную маску, в качестве которой обычно используются зеленые чернила.

5. Нанесение шелкографии

Выберите необходимый процесс печати на печатной плате: трафаретную печать, LPI или DLP. Рисунок шелкографии будет нанесён на поверхность печатной платы, предоставив текст и символы для последующей сборки.

6. Отверждение – термическое или УФ-излучение

После завершения печати чернила необходимо закрепить термическим или ультрафиолетовым (УФ) способом, чтобы предотвратить царапины и отслоение. Недостаточное закрепление может привести к таким проблемам, как размазывание, выцветание или отслоение.

7. Инспекция и контроль качества

Автоматизированная оптическая инспекция (AOI) используется для проверки правильности нанесения шелкографии. Ключевые проверки включают в себя полноту символов шелкографии печатных плат, точность выравнивания, чёткость и читаемость текста, а также соответствие его требованиям к шелкографии печатных плат.

Заключение

Хотя шелкография печатной платы — всего лишь небольшая деталь на печатной плате, она играет важнейшую роль. Она не влияет на электрическую функцию схемы, но определяет правильность монтажа компонентов, повышение эффективности сборки, удобство отладки, стандартизацию документации и профессиональный внешний вид печатной платы.

Понимание того, что такое шелкография на печатных платах, материалов, используемых для шелкографии, процесса производства и рекомендаций по шелкографии на печатных платах — это базовые знания, которые должен освоить каждый инженер-электронщик, конструктор или производитель печатных плат.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Что такое шелкография на печатных платах?

Это напечатанный слой чернил, используемый для маркировки компонентов, символов и отметок.

В2: Нужна ли шелкография печатной платы?

Да, без него сборка и обслуживание становятся сложнее и подвержены ошибкам.

В3: В чем разница между паяльной маской и шелкографией?

Паяльная маска защищает медь; шелкография на печатной плате добавляет маркировку и указания.

В4: Какие материалы используются в шелкографии печатных плат?

Чернила на эпоксидной основе устойчивы к воздействию тепла и химикатов.