Tutto quello che devi sapere sulla serigrafia nella progettazione di PCB
In generale, ogni strato nella progettazione di un circuito stampato (PCB) ha uno o più scopi specifici: strutturali, elettrici e/o informativi. Uno strato del processo a cui non si presta sufficiente attenzione è la serigrafia. Sebbene la serigrafia non influisca direttamente sulla funzionalità del circuito, è molto importante per l'usabilità, la manutenzione e la leggibilità del vostro prodotto. Progettazione PCB.
In questa guida, trattiamo l'importanza della serigrafia, le considerazioni di progettazione, le best practice e gli strumenti e le tecniche per aggiungere con successo la serigrafia al tuo progetto PCB.
Serigrafia nella progettazione di PCB: di cosa si tratta?
La serigrafia è uno strato di inchiostro epossidico sottile stampato sulla superficie di un PCB per visualizzare testo, simboli e grafica utili. Questo aiuta ingegneri, produttori e tecnici di riparazione a identificare i componenti, contrassegnare i punti di prova e verificare il corretto assemblaggio e la risoluzione dei problemi.
La serigrafia viene applicata agli strati più esterni di un PCB – quello superiore e/o quello inferiore – e può essere stampata in diversi colori. Il bianco è il colore più comune perché è leggibile sulla maschera di saldatura più scura (solitamente verde), ma possono essere utilizzati anche colori come il giallo, il nero o il rosso, a seconda del design e dell'estetica del PCB.
Funzioni chiave della serigrafia
Quando si tratta di un PCB, lo strato serigrafico aggiunge un'importante porzione di utilità e qualità. I suoi principali utilizzi sono:
Identificazione dei componenti: le etichette su resistori, condensatori, circuiti integrati, connettori e altri componenti facilitano l'assemblaggio e le riparazioni.
Indicatori di orientamento: indicatori come indicazioni di polarità su diodi/E-Cap, indicazioni pin1 per circuiti integrati.
Punti di prova: designazioni dei punti destinati a testare la funzionalità del circuito per semplificare il controllo qualità e la diagnostica.
Funzione di preparazione: testo e simboli aiutano i tecnici ad assemblare i componenti nella posizione corretta.
Avvertenze: includono la segnaletica per le aree ad alta tensione e le aree di generazione di calore per prevenire errori di riparazione. Marchi e codici: la serigrafia organizza il logo del produttore, il titolo del prodotto, i codici di revisione, tra gli altri, per monitorare le revisioni e soddisfare i livelli di conformità. Metodi di applicazione della serigrafia Esistono tre metodi principali attraverso i quali la serigrafia può essere aggiunta a un PCB. Ogni approccio presenta diversi livelli di risoluzione e costi ed è più adatto a desktop specifici. 1. Serigrafia: è comunemente utilizzato un metodo tradizionale che sposta l'inchiostro temporizzato attraverso uno stencil a rete sulla scheda. La serigrafia è ideale per stampe serigrafiche semplici che non richiedono una risoluzione di alta qualità. Le grandi linee di produzione, dove il costo per unità di PCB è basso, possono implementare una misura conveniente. Tuttavia, non sono versatili per immagini complesse ad alta risoluzione. 2. Fotoimaging liquido: LPI utilizza inchiostro fotosensibile che viene applicato sulla scheda ed esposto alla luce attraverso una maschera in pellicola. LPI è il nostro metodo successivo e offre migliori capacità di risoluzione adatte a desktop più densi con dimensioni ridotte. 3. Stampa diretta della legenda: la DLP utilizza la tecnologia di stampa a getto d'inchiostro per stampare su una scheda. La DLP elimina la necessità di stencil e offre risoluzioni elevate con dettagli precisi. È molto più costosa, ma può essere utilizzata per desktop più piccoli o PCB più complessi con dettagli elevati. Best practice per la progettazione serigrafica Una scheda serigrafica ben realizzata ottimizza l'usabilità per l'utente e ne migliora la funzionalità. Questa guida ha lo scopo di informare gli utenti sulle best practice da tenere in considerazione durante la progettazione della serigrafia. 1. Leggibilità: i progetti dovrebbero utilizzare solo font non serif con una dimensione minima di 40 mil o 1 mm, dove potrebbero indebolire la risoluzione dei problemi.
Evitate font eccessivamente decorativi o troppo simili a corsivi. La semplicità è la chiave del loro utilizzo.
Mantenere un contrasto elevato: la serigrafia bianca è più efficace su una maschera di saldatura scura.
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Per disambiguare, applicare etichette come R1, C2, U3, ecc. ai rispettivi componenti.
Se possibile, orientare il testo nella stessa direzione per migliorare il flusso visivo.
Il colore della serigrafia non deve essere applicato sui pad, poiché ostacolerebbe la buona saldatura.
Piano di espansione della maschera di saldatura
L'inchiostro serigrafico non deve coprire i pad di saldatura e i fori di via. Infine, assicurarsi di lasciare almeno 6 mil (0,15 mm) di spazio tra le caratteristiche serigrafiche e il bordo conduttivo più vicino sulla scheda per evitare problemi di posizionamento.
Segnare chiaramente l'orientamento
Per i circuiti integrati contrassegnati con punti/frecce per il 1° pin.
Condensatori, LED o qualsiasi altra parte polarizzata: utilizzare i simboli '+' e '-'.
Assicurarsi che i connettori e le intestazioni abbiano etichette o frecce chiare.
Aggiungi dettagli rilevanti
Fornire informazioni dettagliate, come:
Descrizione del PCB, numero di versione (o revisione).
Produttore e numero di parte.
Etichette diagnostiche e punti di prova.
Avrei dovuto lavorare in luoghi ad alta tensione.
Evita il disordine
Poiché la serigrafia è una risorsa preziosa, un numero eccessivo di dettagli può generare rumore visivo e offuscare il significato. Trova un equilibrio aggiungendo solo le informazioni più rilevanti.
Verifica i vincoli di fabbricazione
Diverse modalità di produzione dei PCB possono imporre vincoli più rigorosi in termini di larghezza delle linee, altezza del testo o inchiostri. Come sempre, verificate che il vostro progetto serigrafico sia conforme alle linee guida del produttore.
Strumenti per la progettazione serigrafica
Molti pacchetti di progettazione PCB semplificano notevolmente l'aggiunta e la modifica del livello serigrafico. Alcuni degli strumenti e delle funzionalità più diffusi sono:
Progettista Altium
In Altium, la serigrafia viene posizionata su uno strato specifico per evitare interferenze. Il suo strumento di testo, insieme al Design Rule Check (DRC) in tempo reale, contribuirà a garantire il corretto posizionamento ed evitare errori comuni come la sovrapposizione dei pad di saldatura.
PCB Eagle
EAGLE include una semplice gestione della serigrafia, che consente di aggiungere testo, loghi e altri elementi grafici direttamente sul layout del componente.
KiCad
KiCad è un'utilità open source, con potenti strumenti per la gestione dei file serigrafici. Permette inoltre di importare font personalizzati, posizionare il logo direttamente sulla pagina e organizzare i livelli in modo molto ordinato.
Altre suite CAD
Ad esempio, diverse opzioni software di progettazione, come OrCAD e DipTrace, supportano funzionalità di modifica della seta conformi agli standard del settore.
Sfide nella progettazione serigrafica
Le sfide progettuali che inevitabilmente sorgono anche quando si seguono le best practice. Di seguito sono riportati alcuni dei problemi più comuni e come risolverli:
Spazio limitato
La serigrafia potrebbe avere delle limitazioni nel posizionamento su PCB con layout ad alta densità. Per risolvere questo problema:
Abbrevia ogni volta che puoi (ad esempio GND invece di ground).
Dare priorità alle etichette essenziali, come polarità, punti di prova, ecc., rispetto alle informazioni che possono essere omesse.
Orientamenti complessi
Anche la serigrafia può creare confusione se i componenti vengono ruotati o orientati in modo diverso. Cercate di mantenere un orientamento coerente, se possibile.
Errori durante la produzione
A volte gli inchiostri serigrafici possono sbavare o risultare disallineati. Scegliete un produttore specializzato nella stampa serigrafica di precisione e fornitegli un file Gerber accuratamente convalidato.
Perché la serigrafia è un componente di progettazione fondamentale nella progettazione moderna di PCB
Con l'aumento della complessità dell'elettronica e della miniaturizzazione, la serigrafia non ha mai giocato un ruolo così cruciale. Se eseguita correttamente, aumenta l'usabilità, previene errori durante l'assemblaggio, con conseguente risparmio sui costi di manutenzione e un risultato finale più ordinato e professionale.
Se utilizzati giudiziosamente nella progettazione per la stampa, si creano le basi per PCB solidi, funzionali e di facile utilizzo.
Conclusione sulla progettazione serigrafica
Lo strato serigrafico non è solo estetico, è incredibilmente importante per la funzionalità complessiva del PCB. Assicuratevi di dedicare il tempo necessario alla progettazione corretta della serigrafia, seguendo le best practice del settore e collaborando direttamente con il produttore.
Se eseguita correttamente, la serigrafia dà vita a un insieme di tracce e componenti, creando un circuito stampato coerente, leggibile e affidabile. Che tu sia un progettista esperto o che tu abbia appena iniziato il tuo percorso nello sviluppo di PCB, realizzare una serigrafia di qualità è un'abilità che migliora l'esperienza dell'utente finale e aggiunge un grande valore al tuo progetto elettronico.
Riferimento da Altium