Guida alla serigrafia per circuiti stampati

Ogni PCB include una grafica serigrafica sul layer superficiale in cui è possibile leggere una serie di codici alfanumerici, numeri, contrassegni e loghi. Cosa vuol dire esattamente e cosa è necessario includere nella serigrafia per circuiti stampati (silkscreen PCB)? Nessun progetto è uguale all'altro, ma ci sono alcune informazioni comuni che compaiono su tutte le grafiche serigrafiche per facilitare l'assemblaggio, il test, il debug e la tracciabilità.

Anatomia della serigrafia PCB

Il layer serigrafico del circuito stampato (PCB) viene definito e stampato durante la fabbricazione, e utilizzato durante l'assemblaggio per verificare il posizionamento dei componenti e le impronte. La grafica e il testo che appaiono sul layer serigrafico sono generalmente stampati con un inchiostro epossidico permanente non conduttivo. Tutte le schede che ho prodotto utilizzavano serigrafia bianca, ma è possibile trovare circuiti stampati con serigrafia di un colore diverso. La grafica serigrafica può essere posizionata durante la fabbricazione utilizzando un processo di foto-immagine liquido UV simile a quello utilizzato per l'applicazione della maschera di saldatura. Se avessi bisogno di ottenere linee molto sottili, il tuo produttore potrebbe utilizzare un processo alternativo chiamato "stampa diretta della legenda," utilizzando un diverso tipo di inchiostro.

Alcune informazioni sono comuni a tutti i progetti e fondamentali per poter passare alla fase di assemblaggio; altre volte, la maschera di saldatura e la serigrafia PCB potrebbero essere interamente rimosse. Mi è capitato con alcune schede RF sperimentali. Ho quindi dovuto produrre un disegno d'assemblaggio dettagliato per scongiurare errori nel posizionamento dei componenti. Altre informazioni importanti vengono utilizzate per la tracciabilità, come la conformità, il numero di parte del tuo PCBA o anche cose banali come l'indicazione della polarità.

Cosa deve includere la serigrafia dei circuiti stampati?

Ecco alcune delle informazioni che dovrebbero essere incluse nella serigrafia del PCB:

• Un designatore di riferimento per ogni componente
• Valori per i componenti passivi
• Un indicatore pin-1 per i circuiti integrati
• Indicatori di polarità per alimentazione/GND o per componenti polarizzati (ad es. condensatori e diodi polarizzati)
• Profilo dei componenti se applicabile
• Numeri di parte per il PCBA
• Loghi
• Logo del produttore, numero di serie e numero di lotto
• Marchi normativi (vedi sotto)
• Pinout dei connettori, in particolare per gli header
• Altre note riguardanti l'assemblaggio, il test, l'installazione o il funzionamento del PCBA

Tutte queste informazioni possono diventare difficili da leggere su una scheda particolarmente densa. Esamineremo alcune soluzioni per l’organizzazione dei marcatori serigrafici più avanti in questo articolo. L’immagine seguente mostra un PCBA contenente alcune delle informazioni presenti nell'elenco precedente.

I marchi di conformità vengono utilizzati per indicare che il progetto ha superato l'ispezione o è conforme a normative specifiche. I marchi RoHS, FCC, CE ed E-waste si trovano in genere sui prodotti di consumo e commerciali che hanno superato la relativa ispezione. Un'altra conformità comune è il marchio di sicurezza UL. Questo marchio indica che il progetto è stato fabbricato e assemblato da un produttore certificato UL secondo gli standard UL 796 e UL 94.

Serigrafia nei componenti vs serigrafia nel layout PCB

All'interno del software di progettazione PCB, il layer della grafica serigrafica è definito nel layer overlay superiore (per la serigrafia del layer superiore) o nel layer overlay inferiore (per la serigrafia del layer inferiore). Tutta la grafica serigrafica presente nel tuo PCB verrà posizionata in uno di questi due layer: o direttamente nel layout PCB o nei tuoi componenti. Quando scrivo "nel layout PCB," mi riferisco a qualsiasi grafica serigrafica posizionata manualmente nel layout PCB, quindi non impostata automaticamente durante l'importazione dei componenti nel progetto.

Si dovrebbero sempre posizionare marchi serigrafici nell'impronta del componente. La tabella seguente mostra quali delle informazioni serigrafiche devono essere posizionate in un componente e quali vanno posizionate manualmente in un layout PCB.

Per quanto riguarda i marchi di conformità UL, FCC, CE ecc, il modo più semplice per posizionarli rapidamente è quello di creare un componente che includa solo la marcatura pertinente nel layer serigrafico. In questo modo, non sarà necessario importarli e posizionarli manualmente da un'immagine o da un file DXF. Per farlo, sarà sufficiente creare un nuovo componente e posizionare solo l'immagine necessaria in un layer sovrapposto nell'impronta del PCB, lasciando vuoti tutti gli altri layer del componente. Scopri come creare un componente e posizionare marcature serigrafiche con Altium Designer.

Come organizzare la grafica serigrafica PCB

Quando si lavora su un progetto ad alta densità, è possibile che i designatori di riferimento e altri marchi serigrafici si sovrappongano. Quando questo succede, è necessario riorganizzare i designatori in modo che siano leggibili e indichino chiaramente le posizioni dei componenti. Questo è spesso necessario su gruppi di passivi per il disaccoppiamento o l'adattamento di impedenza, per esempio sul lato posteriore di un grande chip BGA.

Vediamo insieme l'immagine qua sotto che mostra una disposizione molto densa di condensatori sul retro di un chip BGA. Ovviamente, non possiamo lasciare ciascun designatore di riferimento accanto al componente così come appare una volta importato nella scheda. I designatori devono essere distanziati in modo da essere tutti leggibili: questo però comporta spostarne alcuni lontano dal componente di riferimento.

Nel layer serigrafico, il gruppo di condensatori nelle caselle bianche è disposto in modo da corrispondere al posizionamento e all'orientamento dei condensatori vicini. Ho usato delle frecce per mostrare quali dei designatori nella casella bianca inferiore corrispondono a componenti differenti. Prova a decodificare la stessa disposizione per la casella bianca superiore.

Quando avrai completato il disegno e sarai pronto a esportare i dati di progetto, il layer sovrapposto superiore nei file Gerber conterrà tutte le tue informazioni serigrafiche. Mi raccomando, se hai inserito dei marchi serigrafici nel PCB come componenti, assegna la proprietà "Standard (No BOM)" al componente o contrassegnalo come DNI/DNP nella tua distinta base. In questo modo, l'assemblatore non si dovrà chiedere perché non abbia ricevuto questo componente durante la preparazione per l'assemblaggio.

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