Всё, что нужно знать о шелкографии в проектировании печатных плат
В целом, каждый слой в конструкции печатной платы (PCB) выполняет одну или несколько конкретных функций: структурную, электрическую и/или информационную. Один из слоев процесса, которому уделяется недостаточно внимания, — это шелкография. Хотя шелкография напрямую не влияет на функциональность схемы, она очень важна для удобства использования, обслуживания и читаемости вашей схемы. проектирование печатных плат.
В этом руководстве мы рассмотрим важность шелкографии, аспекты проектирования, лучшие практики, а также инструменты и методы, необходимые для успешного нанесения шелкографии на вашу печатную плату.
Шелкография в проектировании печатных плат: что это?
Шелкография — это нанесение тонкого слоя эпоксидной краски методом трафаретной печати на поверхность печатной платы для отображения полезного текста, символов и графики. Это помогает инженерам, производителям и специалистам по ремонту идентифицировать компоненты, отмечать контрольные точки, проверять правильность сборки и устранять неисправности.
Шелкография наносится на самые внешние слои печатной платы – верхний и/или нижний слои – и может быть выполнена в различных цветах. Белый цвет является наиболее распространенным цветом для шелкографии, поскольку он хорошо читается на более темной паяльной маске (обычно зеленой), но в зависимости от дизайна и эстетики печатной платы могут использоваться и такие цвета, как желтый, черный или красный.
Основные функции шелкографии
В случае печатных плат слой шелкографии значительно повышает их функциональность и качество. Основные области его применения:
Идентификация компонентов — Маркировка резисторов, конденсаторов, микросхем, разъемов и других компонентов упрощает сборку и ремонт.
Индикаторы ориентации – обозначения, такие как индикация полярности на диодах/конденсаторах E-Caps, индикация вывода 1 на микросхемах.
Контрольные точки – обозначения точек, предназначенных для проверки работоспособности схемы в целях оптимизации контроля качества и диагностики.
Функция подготовки: Текст и символы помогают техническим специалистам правильно установить компоненты в нужном месте.
Предупреждения: Сюда входят знаки для зон высокого напряжения и зон тепловыделения, чтобы предотвратить ошибки при ремонте. Брендинг и коды: Шелкография размещает логотип производителя, название продукта, коды версий и другие элементы для отслеживания версий и соответствия стандартам. Методы нанесения шелкографии Существует три основных метода нанесения шелкографии на печатную плату. Каждый подход имеет разный уровень качества, разрешения и стоимости и лучше всего подходит для конкретных настольных компьютеров. 1. Трафаретная печать: Обычно используется традиционный метод, при котором чернила перемещаются через сетчатый трафарет на плату. Трафаретная печать идеально подходит для простых шелкографических отпечатков, не требующих высокого разрешения. Крупные производственные линии, где стоимость единицы печатных плат низка, могут внедрить экономически эффективное решение. Тем не менее, они не универсальны для сложных изображений высокого разрешения. 2. Жидкостная фотопечать: LPI использует фоточувствительные чернила, которые наносятся на плату и подвергаются воздействию света через пленочную маску. LPI — это наш следующий метод, обеспечивающий лучшие возможности разрешения, подходящие для более плотных настольных компьютеров с меньшими размерами. 3. Прямая печать маркировки: DLP использует технологию струйной печати для нанесения маркировки на плату. DLP исключает необходимость использования трафаретов и обеспечивает высокое разрешение с высокой детализацией. Это гораздо более дорогостоящий метод, но его можно использовать для небольших настольных компьютеров или более сложных печатных плат с высокой детализацией. Рекомендации по проектированию шелкографии: Качественно изготовленная плата с шелкографией оптимизирует удобство использования и повышает функциональность. Это руководство призвано ознакомить пользователей с лучшими практиками, которые следует учитывать при проектировании шелкографии. 1. Читаемость: В проектах следует использовать только шрифты без засечек с минимальным размером 40 мил или 1 мм, если они могут затруднить поиск и устранение неисправностей.
Избегайте шрифтов, которые слишком декоративны или похожи на рукописные. Простота — залог успеха.
Сохраняйте высокий контраст; белая шелкография лучше всего смотрится на темной паяльной маске.
Данные для обучения (по состоянию на октябрь 2023 г.)
Для уточнения необходимо присвоить соответствующим компонентам метки типа R1, C2, U3 и т. д.
По возможности ориентируйте текст в одном направлении, чтобы улучшить визуальную целостность.
Цвет шелкографии не следует наносить на контактные площадки, так как это затруднит качественную пайку.
Схема компоновки расширения паяльной маски
Краска для шелкографии не должна покрывать контактные площадки и переходные отверстия. Наконец, убедитесь, что между элементами шелкографии и ближайшим проводящим краем на плате остается зазор не менее 6 мил (0,15 мм), чтобы избежать проблем с размещением.
Четко обозначьте ориентацию
Для микросхем, обозначенных точками/стрелками, указывающими на первый вывод.
Конденсаторы, светодиоды или любые другие поляризованные компоненты: используйте символы ‘+’ и ‘-‘.
Убедитесь, что разъемы и заголовки имеют четкие обозначения или стрелки.
Добавьте соответствующие сведения
Предоставьте подробную информацию, например:
Описание печатной платы, номер версии (или ревизии).
Производитель и номер детали.
Диагностические обозначения и контрольные точки.
Мне предстояло работать в местах с высоким напряжением.
Избегайте беспорядка
Поскольку шелкография является ценным ресурсом, избыток деталей может привести к визуальному шуму и размыванию смысла. Найдите баланс, добавляя только самую необходимую информацию.
Проверка производственных ограничений
Различные методы производства печатных плат могут накладывать более строгие ограничения на ширину линий, высоту текста или количество чернил. Как всегда, убедитесь, что ваш дизайн шелкографии соответствует рекомендациям производителя.
Инструменты для шелкотрафаретной печати
Многие программы для проектирования печатных плат значительно упрощают добавление и редактирование слоя шелкографии. Среди популярных инструментов и функций можно выделить следующие:
Altium Designer
В Altium шелкография размещается на определенном слое, чтобы избежать помех. Инструмент для работы с текстом, а также проверка правил проектирования (DRC) в реальном времени помогут обеспечить правильное размещение и избежать распространенных ошибок, таких как перекрытие контактных площадок.
Eagle PCB
EAGLE включает в себя простое управление шелкографией, позволяющее добавлять текст, логотипы и другие графические элементы непосредственно на макет компонента.
КиКад
KiCad — это утилита с открытым исходным кодом, обладающая мощными инструментами для работы с файлами шелкографии. Она также позволяет импортировать собственные шрифты, размещать логотип непосредственно на странице и упорядоченно организовывать слои.
Другие пакеты программ для автоматизированного проектирования (САПР)
Например, ряд программ для проектирования, таких как OrCAD и DipTrace, поддерживают функции шелкографии, соответствующие отраслевым стандартам.
Трудности в дизайне шелкографии
Проблемы проектирования, которые неизбежно возникают даже при следовании передовым практикам. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных проблем и способы их устранения:
Ограниченное количество мест
Возможности размещения шелкографии на плотных печатных платах могут быть ограничены. Для решения этой проблемы:
По возможности используйте сокращения (например, GND вместо ground).
Отдавайте приоритет важным меткам, таким как полярность, контрольные точки и т. д., а не информации, которую можно опустить.
Сложные ориентации
Шелкография также может вызывать путаницу, если компоненты повернуты или ориентированы по-разному. По возможности старайтесь сохранять одинаковую ориентацию.
Ошибки в процессе производства
Иногда трафаретные краски могут размазываться или смещаться. Выберите производителя, специализирующегося на высокоточной трафаретной печати, и предоставьте ему тщательно проверенный файл Gerber.
Почему шелкография является важнейшим компонентом в современном проектировании печатных плат
По мере того как электроника и миниатюризация становятся все сложнее и меньше, шелкография играет как никогда важную роль. Правильное выполнение этой операции повышает удобство использования, предотвращает ошибки при сборке, что позволяет сэкономить на затратах на техническое обслуживание и в целом приводит к более аккуратному и профессиональному результату.
При грамотном подходе к проектированию для печати вы создаете основу для надежных, удобных в использовании и функциональных печатных плат.
Подведение итогов по дизайну шелкографии
Шелкография — это не просто красивый элемент, она невероятно важна для общей функциональности вашей печатной платы. Обязательно уделите время правильной разработке шелкографии, следуя лучшим отраслевым практикам, и работайте напрямую с производителем.
Правильно выполненная шелкография оживляет набор дорожек и компонентов, создавая цельную, читаемую и надежную печатную плату. Независимо от того, являетесь ли вы опытным разработчиком или только начинаете свой путь в разработке печатных плат, правильная шелкография — это навык, который улучшает пользовательский опыт и значительно повышает ценность вашего электронного проекта.
Ссылка из Альтиум