Ihr Leitfaden zum Leiterplattensiebdruck

Zachariah Peterson
|  Erstellt: October 3, 2021
Ihr Leitfaden zum Leiterplattensiebdruck

Jede Leiterplatte hat einen Siebdruck auf der Außenlage, auf dem eine Reihe von alphanumerischen Codes, Zahlen, Markierungen und Logos zu finden sind. Was genau bedeuten diese, und was sollten Sie in Ihrem Bestückungsdruck speziell berücksichtigen? Jede Konstruktion ist anders, aber es gibt einige allgemeine Angaben, die sich regelmäßig wiederfinden, um die Montage, Prüfung, Fehlersuche und Rückverfolgbarkeit zu erleichtern.

Anatomie des Leiterplattensiebdrucks

Die Siebdrucklage Ihrer Leiterplatte wird bei der Herstellung definiert und gedruckt und dient bei der Bestückung zur Überprüfung der Bauteilplatzierung und des Footprints. Symbole und Texte im Bestückungsdruck (Positionsdruck) werden in der Regel mit einer permanenten, nichtleitenden Epoxidfarbe aufgebracht. Alle Leiterplatten, die ich bislang angefertigt habe, hatten einen weißen Siebdruck, aber auch andere Farben sind möglich. Der Siebdruck kann während der Fertigung mithilfe eines UV-Flüssigfotoverfahrens aufgebracht werden, ähnlich wie bei der Aufbringung von Lötmasken. Falls Sie sehr feine Konturen benötigen, verwendet Ihr Lieferant eventuell eine alternative Drucktechnik, den so genannten „Direktdruck“, mit einer anderen Druckfarbe.

Konstrukteure benötigen für die Bestückung Ihrer Muster eine Vielzahl an Informationen. Manchmal kommt es vor, dass die Lötstoppmaske und der Positionsdruck weggelassen werden; ich musste dies bei einigen experimentellen HF-Platinen tun, für die wir dann einen detaillierten Bestückungsplan anfertigten, um bei der Bauteilplatzierung Fehler zu machen. Neben der Bauteileposition werden oft weitere Angaben zur Rückverfolgbarkeit, der Konformität mit Vorschriften, der Teilenummer der Baugruppe oder so simple Dinge wie Polarität der Bauteile benötigt.

Was gehört in den Bestückungsdruck?

Hier einige Punkte, die in Ihrer Baugruppenbedruckung enthalten sein sollten:

  • Ein Referenzbezeichner für jedes Bauteil
  • Bauteilwerte für passive Bauelemente
  • Pin-1-Indikator für ICs
  • Polarität der Stromversorgung oder gepolter Bauteile (z. B. gepolte Kondensatoren und Dioden)
  • ggf. Bauteilumrisse
  • Baugruppen-Teilenummer(n)
  • Firmenlogos
  • Logo des Herstellers, Seriennummer und Losnummer
  • Vorgeschriebene Kennzeichnungen (siehe unten)
  • Steckerbelegung, insbesondere für Stiftleisten
  • Sonstige Hinweise zur Montage, Prüfung, Installation oder zum Betrieb der Baugruppe

Es kann sehr schnell unübersichtlich werden, wenn man versucht, all diese Informationen auf einer komplexen Leiterplatte unterzubringen. Wir werden uns gleich einigen Möglichkeiten widmen, wie Sie Ihre Bedruckung organisieren können. Das folgende Bild zeigt eine Baugruppe, die einige der oben angegebenen Informationen enthält.

Beispiel eines Bestückungsdrucks
Beispiel eines Bestückungsdrucks

Vorgeschriebene Kennzeichnungen werden aufgebracht, um anzuzeigen, dass das Design eine bestimmte Prüfung bestanden hat oder besondere Vorschriften einhält. RoHS-, FCC- und CE-Kennzeichnungen sowie die Kennzeichnung für die Entsorgung von Elektroschrott finden sich in der Regel auf Verbraucher- und Handelsprodukten, die die entsprechenden Prüfungen bestanden haben. Eine weitere Angabe, die Sie auf sicherheitsgeprüften Produkten sehen können, ist die UL-Kennzeichnung. Diese Kennzeichnung zeigt an, dass die Konstruktion von einem UL-zertifizierten Hersteller gemäß der Normen UL 796 und UL 94 gefertigt wurde.

PCB silkscreen
Diese Markierungen sind oft im Leiterplattenpositionsdruck zu finden, wenn ein Produkt auf den Markt gebracht werden soll.

Bestückungsdruck: Bauteileebene vs. Leiterbahnebene

In Ihrer PCB-Designsoftware wird der Bestückungsdruck in der oberen Overlay-Schicht (für die obere Außenlage) oder in der unteren Overlay-Schicht (für die untere Außenlage) definiert. Alle Positionsdruck-Informationen werden in einer dieser beiden Lagen platziert – entweder im PCB-Layout oder in der Bauteileebene. Mit „PCB-Layout“ meine ich jede Bedruckung, die manuell im Leiterplattenlayout platziert wird und nicht automatisch, wenn ein Bauteil in das Design eingebunden wird.

Einige Leiterplatten-Siebdruckmarkierungen sollten immer dem Bauteil-Footprint zugeordnet werden. Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick, welche der Informationen dem Bauteil zugeordnet bzw. manuell in einem PCB-Layout eingebunden werden sollten.

Overlay-Ebene in einem Bauteil

Overlay-Ebene im PCB-Layout

  • Pin-1-Anzeige
  • Bauteilumriss
  • Referenzbezeichner
  • Logos
  • Teil-, Serien- und Losnummern
  • Steckerbelegung
  • Polarisationsangabe
  • Passive Bauteilwerte (bei Bedarf)

UL-, FCC-, CE- oder andere Kennzeichnungen sind am einfachsten als Bauelemente anzulegen, die nur die entsprechende Kennzeichnung in der Siebdruckschicht enthalten. Auf diese Weise müssen Sie diese nicht manuell aus einem Bild oder einer DXF-Datei importieren und platzieren. Erstellen Sie dazu einfach ein neues Bauteil und platzieren Sie nur die benötigte Abbildung auf einem Overlay im Bauteil-Footprint. Lassen Sie alle anderen Ebenen für das Bauteil leer. Lesen Sie diesen Artikel, um zu erfahren, wie Sie ein Bauteil erstellen und Siebdruckmarkierungen in Altium Designer platzieren.

So behalten Sie den Überblick

Wenn Sie an einem komplexen Design arbeiten, kann es vorkommen, dass sich Ihre Referenzbezeichner und andere Markierungen überschneiden. Das bedeutet, dass Sie wahrscheinlich einige Bezeichnungen überarbeiten und neu anordnen müssen, damit sie leicht zu lesen sind und die Bauteilpositionen eindeutig angeben. Dies ist z. B. bei passiven Bauteilkaskaden zur Entkopplung oder Impedanzanpassung erforderlich, wie z. B. auf der Rückseite eines großen BGAs.

Schauen Sie sich zum Beispiel das folgende Bild an. Hier haben wir eine sehr dichte Anordnung von Kondensatoren auf der Rückseite eines BGAs. Natürlich können wir nicht einfach jeden Referenzbezeichner neben jedem Bauteil belassen, wie er nach dem Import in die Leiterplatte erscheint. Stattdessen müssen diese Bezeichnungen so verteilt werden, dass sie problemlos gelesen und zugeordnet werden können, auch wenn einige Bezeichner weiter von den Bauteilen entfernt sind.

In der Siebdruckschicht sind die Kondensatorgruppen in den weißen Kästchen so angeordnet, dass sie der Platzierung und Ausrichtung der benachbarten Kondensatoren entsprechen. Ich habe mit Pfeilen markiert, welche der Bezeichnungen im unteren weißen Kasten den verschiedenen Komponenten entsprechen. Versuchen Sie doch einmal, die Angaben für den oberen weißen Kasten zu entschlüsseln.

PCB silkscreen pattern
Anordnung der Referenzbezeichner auf einer dichten Leiterplatte in der obersten Decklage.

Wenn Ihr Design abgeschlossen ist und Sie die Entwurfsdaten exportieren, enthält das oberste Overlay-Layer in Ihren Gerber-Dateien alle Informationen für Ihren Bestückungsdruck. Vergessen Sie nicht, Siebdruckmarkierungen, die Sie als Bauteile auf der Leiterplatte platziert haben, die Eigenschaft „Standard (keine Stückliste)“ zuzuweisen oder sie in Ihrer Stückliste als DNI/DNP zu kennzeichnen. So wird sich Ihr Bestücker nicht wundern, warum Sie ihm dieses Bauteil bei der Bauteilebereitstellung nicht geliefert haben.

Jetzt können Sie mit CircuitMaker, der einfachsten PCB-Design-Anwendung, die besten Designwerkzeuge für die Erstellung Ihres Bestückungsdrucks nutzen. Benutzer können damit auch Footprints aller benötigten Bauelemente erstellen und die erforderlichen Bezeichner und Markierungen anbringen. Alle CircuitMaker-Anwender haben außerdem Zugriff auf einen persönlichen Arbeitsbereich auf der Altium-365-Plattform, in den sie Designdaten hochladen und in der Cloud speichern sowie Projekte einfach über einen Webbrowser auf einer sicheren Plattform anzeigen können.

Nutzen Sie CircuitMaker noch heute und freuen Sie sich auf das kommende CircuitMaker Pro von Altium.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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