La serigrafia, nota anche come legenda della maschera di saldatura, è un testo o simboli stampati sul PCB utilizzando un inchiostro speciale per identificare componenti, contatti, loghi del marchio e facilitare l'assemblaggio automatizzato. Agendo come una mappa per guidare la popolazione dei PCB e il debug, questo strato più alto gioca un ruolo sorprendentemente importante che abbraccia funzionalità, branding, norme normative ed estetica.
Funzioni chiave.
Su circuiti stampati densi che ospitano centinaia di componenti minuti, la legenda aiuta a dare un senso alle connessioni sottostanti che sostengono i dispositivi.
1. Identificazione dei componenti
I numeri di parte, i valori (10K, 0,1uF) e i contrassegni di polarità (-,+) sono etichettati accanto ai pad dei componenti facilitando il rapido riconoscimento visivo durante l'assemblaggio manuale, l'ispezione e il debug.
2. Informazioni sul consiglio
Dettagli come numero PCB, versione, produttore, funzione della scheda (amplificatore audio, alimentatore) sono spesso serigrafati per il tracciamento e la manutenzione delle schede posizionate.
3. Pinout del connettore
La numerazione dei pin mediata dalla legenda facilita l'inserimento dei connettori del cavo per interfacciarsi con le interfacce integrate (USB, HDMI).
4. Contorni del tabellone
Le linee di taglio dei bordi incise in modo prominente indicano dimensioni, orientamento e bordi che aiutano la pannellatura e la depannellatura.
5. Ausili per l'assemblaggio I marcatori fiduciari accanto ai fori degli utensili fungono da punti di riferimento zero per le macchine ottiche di prelievo e posizionamento automatizzate per popolare accuratamente i componenti.
6. Indicatori termici Le legende sensibili alla temperatura che cambiano colore possono segnalare visivamente problemi di surriscaldamento sui predellini.
7. Elementi di branding Loghi, slogan e simboli grafici aiutano a identificare gli OEM dei dispositivi e contribuiscono a migliorare il riconoscimento del marchio. Le leggende artistiche personalizzate aggiungono anche ricchezza estetica.
Grazie alla miniaturizzazione che consente una maggiore funzionalità per pollice quadrato, gli indizi serigrafici guidano gli utenti e gli ingegneri attraverso il ciclo di vita del PCB.
Costruzione e materiali
La serigrafia comprende inchiostro a base epossidica stampato sullo strato della maschera di saldatura consentendo alla base verde del PCB di fornire contrasto al di sotto. Per fornire una risoluzione nitida dai dati Gerber convertiti in CAD, tecniche specializzate di serigrafia, getto d'inchiostro o fotolitografia imprimono legende.
Proprietà come resistenza chimica/all'abrasione, stabilità del colore, adesione e flessibilità determinano l'idoneità del materiale:
Epossidico: il più comune per costi e compatibilità di processo
Silicone: resiste al calore elevato
Poliuretano: flessibile, resistente ai raggi UV
Epossidico-poliestere: combina i punti di forza della resina epossidica e del poliestere
Il bianco è il colore standard della leggenda, ma anche il nero, il blu, il rosso e il giallo sono popolari. Le macchine pick-and-place con telecamere rivolte verso il basso, tuttavia, preferiscono maschere bianche o giallo pallido sotto per un contrasto sufficiente per identificare le parti.
Le tecnologie PCB avanzate rafforzano ulteriormente le funzionalità leggendarie:
Inchiostri incorporati: gli inchiostri infusi nel substrato forniscono marcature resistenti all'usura/strappo della superficie
Inchiostro in rilievo: crea una legenda tattile durevole, ideale per etichette su connettori, interruttori, ecc.
Glow Legends: contiene polvere luminescente caricabile dalla luce per brillare al buio favorendo la visibilità
Leggende nascoste: l'inchiostro visibile solo sotto la retroilluminazione UV preserva la riservatezza
Staccabilità: le legende reversibili multistrato rivelano le informazioni necessarie attraverso ogni strato di adesivo
Servendo ben oltre le marcature di base, i versatili inchiostri legenda consentono funzionalità aggiuntive.
Importanza nella produzione
La serigrafia PCB facilita l'automazione favorendo un rapido assemblaggio di massa delle schede. Le macchine Pick and Place si basano sui contorni dei componenti e sui fiducial nella legenda per:
Tavole di centratura
Identificazione di codici/valori attraverso il riconoscimento ottico dei caratteri
Conferma della presenza/assenza di parti
Controllo dell'allineamento della polarità
Segnalazione dell'accuratezza del posizionamento
Ciò accelera il caricamento senza errori di minuscoli componenti di chip di dimensioni fino a 0201 (0,6 mm x 0,3 mm)!
Le telecamere per l'ispezione ottica automatizzata (AOI) post-popolazione fanno nuovamente riferimento alla legenda per convalidare:
Tipo/valore componente corretto
Orientamento corretto
Corrispondenza delle specifiche (tolleranza del resistore del 5%, ecc.)
Qualità della finitura del pannello rispetto ai fiduciari
I codici a barre a matrice leggibili dalla macchina e i codici QR incisi nella legenda aiutano inoltre a serializzare le schede collegandole ai dati di test rilevanti.
Lontani dall'essere superficiali, gli indizi serigrafici guidano l'automazione, la tracciabilità e la qualità in tutta la produzione.
Standard PCB
Le norme di settore regolano alcuni elementi serigrafici obbligatori per facilitare l'interoperabilità e la manutenzione sul campo per l'elettronica.
IPC-7351 – Requisiti generici per la progettazione del montaggio superficiale e lo standard del modello del terreno
ID del componente obbligatorio con designatore di riferimento (R8,C3), tipo (RES,CAP) e valore (10K, 2u2).
Nome della scheda, informazioni sul cartiglio
Simboli speciali come la terra
IPC-6012 – Qualificazione e prestazioni dei circuiti stampati rigidi
Tipo di materiale (FR4)
Codice data (AAAA-MM-GG)
Dettagli della pannellatura
Paese/origine dell'azienda
Codice a barre/codice 2D
ANSI Y32.16 – Simboli grafici per schemi elettrici ed elettronici
Simboli di tensione
Simboli protettivi della terra
Loghi di avvertenza elettrostatica
Gli identificatori visivi standardizzati accelerano la risoluzione dei problemi e gli aggiornamenti sul campo.
Simboli comuni dell'impronta
Il riutilizzo di marcatori serigrafici comprovati per componenti frequenti mantiene la coerenza tra i progetti PCB favorendo l'assemblaggio.
| Componente | Simbolo | Descrizione | |———–|—————| | Resistore |
| Il contorno rettangolare mostra il tipo di materiale, il valore, la tolleranza e la potenza | | Condensatore |
| Disposizione semicircolare radiale/impilata con valore di capacità | | Diodo |
| La linea della freccia indica la direzione del flusso di corrente convenzionale | | LED |
| Corrisponde alla forma del pacchetto LED; indica catodo/anodo | | Cristallo |
| Cristallo di quarzo stilizzato esagonale/parallelogramma con perni molati | | Connettore |
| Silhouette della famiglia di componenti (USB, HDMI) con pin numerati| | Punto di prova |
| Tastatori circolari per validazione e diagnostica | | Tappetino |
| Indicatore di bordo per dispositivo a montaggio superficiale con ingombro neutro | | Fiducia |
| Il mirino di registrazione supporta l'allineamento ottico automatizzato |
In base al contesto, i marcatori adatti aiutano il riconoscimento.
Importanza della qualità della serigrafia
Con la densificazione dei PCB, la riproduzione affidabile dei dettagli pone delle sfide. Una stampa con legenda ad alte prestazioni deve fornire:
1. Simboli di precisione allineati con precisione alle piattaforme di atterraggio, ai bordi ecc. pertinenti, mantenendo una corrispondenza 1:1 con le caratteristiche sottostanti.
2. Leggibilità Segni nitidi e ad alto contrasto facilmente leggibili; Testo piccolo ≥ 1,0 mm di altezza, linee sottili ≥ 0,15 mm di larghezza.
3. Durabilità Aderisce perfettamente a diversi materiali di base; resiste agli stress di lavorazione/operativi.
4. Le dimensioni di registrazione corrispondono al CAD originale consentendo la trasparenza della sovrapposizione per l'ispezione automatizzata.
Una legenda imperfetta con segni sfocati, allineamento distorto o incollaggio inadeguato porta a problemi di produzione o guasti sul campo. Pertanto, la qualità serigrafica costante sottolinea l'affidabilità del PCB.
Anche i più piccoli identificatori hanno una grande importanza per guidare il funzionamento mirato del sistema.
Tendenze emergenti
Miglioramenti significativi nella stampa di precisione espandono le capacità serigrafiche:
Inchiostro incorporato: sepolte con cura tra gli strati, le legende incorporate evitano l'usura, migliorando la robustezza necessaria nell'elettronica aerospaziale, della difesa e automobilistica.
Leggende nascoste: i contrassegni fluorescenti ultravioletti invisibili visibili solo sotto la retroilluminazione UV aiutano a nascondere informazioni sensibili di accesso privilegiato come le password su sistemi sicuri.
Stacca livelli: supporta adesivi a strati che consentono agli utenti di rivelare selettivamente ulteriori dettagli su richiesta.
Inchiostro in rilievo: crea contrassegni tattili durevoli ideali per etichettare pulsanti, levette e porte di interfaccia in applicazioni incentrate sull'uomo.
Tocchi artistici: colori vivaci e grafica personalizzata conferiscono ricchezza estetica preservando la funzionalità.
Sfruttando tali progressi, la serigrafia odierna consente ai PCB di informare, proteggere, assistere e persino intrattenere gli utenti mantenendo l'identità fondamentale.
Esempi
Le innovazioni leggendarie si manifestano in tutti i domini:
SpaceTech: il rover Mars Perseverance della NASA nel 2021 trasportava PCB con robuste legende incorporate resistenti a condizioni operative difficili.
AutoTech: il fornitore automobilistico tedesco Bosch nel 2019 ha presentato PCB intelligenti con adesivi staccabili che rivelano i dati diagnostici solo ai concessionari autorizzati.
MedTech: il monitoraggio continuo del glucosio FreeStyle Libre di Abbott presenta pulsanti tattili rialzati che consentono un input più semplice da parte dei pazienti diabetici con problemi di vista.
Telecomunicazioni 5G: il chipset mobile Kirin 9000 di punta di Huawei ha leggende multicolori che evidenziano domini come processore applicativo, modem 5G e logica AI.
Gaming: la serie di schede grafiche GeForce RTX di Nvidia presenta una serigrafia argentata di alta qualità e loghi metallici che conferiscono fascino agli appassionati.
Dispositivi indossabili IoT: lo smartband Fitbit Charge racchiude PCB multisensore con contrassegni di componenti densi all'interno di un profilo sottile.
In effetti, la vivace serigrafia è ugualmente a suo agio nei gadget di consumo o nei sistemi specializzati continua a sostenere l’esperienza dell’utente in tutti gli ambienti.
Evoluzione delle capacità
Spinta dalle inesorabili richieste del settore, l’innovazione leggendaria continua a offrire nuove opportunità.
Domande frequenti
Q1. È possibile serigrafare entrambi i lati di un PCB?
Sì, in genere la serigrafia del lato superiore riporta i contrassegni primari (per i componenti popolati) mentre il lato inferiore include note di testo rilevanti per la produzione come i bordi del pannello o le istruzioni di instradamento. Ciò evita di ingombrare la vista dell'assieme superiore.
Q2. Lo strato della maschera di saldatura protegge la legenda serigrafica?
La maschera di saldatura depositata sul rame nudo prima della serigrafia fornisce resistenza chimica e meccanica salvaguardando il fragile inchiostro della legenda sottostante dai solventi di lavorazione e dalle sollecitazioni di assemblaggio. Quindi entrambi lavorano in sinergia con i binari isolanti della maschera e la leggenda che guida la popolazione.
Q3. Qual è lo spessore tipico della serigrafia?
La pellicola di inchiostro serigrafato polimerizzata misura solitamente tra 3 e 8 mil (75 – 200 micron). Rivestimenti più spessi superiori a 10 mil possono compromettere il posizionamento dei componenti mentre una copertura insufficiente e sottile non riesce a proteggere la legenda. L'ottimizzazione dello spessore garantisce un'adeguata resilienza.
Q4. Puoi pannellizzare nello strato serigrafico?
Infatti, le funzionalità di pannellatura come i contorni della scheda, le linguette staccabili o i fori per gli utensili aiutano a organizzare i PCB in serie per l'elaborazione/movimentazione in batch. I dettagli del gruppo sono meglio evidenziati nella serigrafia che si trova in cima consentendo una migliore visualizzazione rispetto agli strati interni.
Q5. Sono preferibili le serigrafie verdi?
Sebbene qualsiasi colore facilmente visibile funzioni, le catene di montaggio di massa preferiscono legende bianche o verdi rispetto a tavole affollate o di colore scuro che facilitano il riconoscimento da parte di telecamere rivolte verso il basso. Tuttavia, le innovazioni emergenti nel campo delle fotocamere superano i limiti, aprendo opzioni di personalizzazione colorata.
Adattandosi alle crescenti complessità produttive e operative, la semplice serigrafia PCB è all'altezza dell'occasione offrendo eleganza attraverso la semplicità! Consente agli utenti e agli ingegneri di plasmare ulteriormente le possibilità dell'elettronica attraverso la produzione e il ciclo di vita del prodotto. In effetti, mettendo a tacere gli scettici, i piccoli identificatori stampati sparsi sui tabelloni la dicono lunga e consentono la cacofonia delle moderne meraviglie tecnologiche!
Orario di pubblicazione: 06-dic-2023
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