Как предотвратить ошибки размещения шелкографии при производстве печатных плат

На изображении выше видно множество элементов шелкографии, которые необходимо отслеживать, как для обозначений компонентов, так и для контуров компонентов. Помимо этих элементов шелкографии на уровне компонентов, есть и другие маркировки, такие как маркировки FCC/CE, логотипы продуктов/компаний, номера частей, маркировки производителей, серийные номера и многое другое. Отслеживание всей этой шелкографии важно как для прототипов, где обычно сохраняется вся шелкография, так и для массового производства, где шелкография может быть скрыта или сведена к меньшему количеству маркировок.

Независимо от вашего подхода к шелкографии, ваши инструменты EDA могут помочь убедиться, что вы не нарушаете важные правила проектирования вокруг шелкографии, которые могут создать ошибки сборки. Размещение и чтение шелкографии - это вопрос размера и зазора, и оба эти аспекта могут быть учтены в правилах проектирования в ваших инструментах EDA. Я быстро рассмотрю некоторые важные правила проектирования вокруг шелкографии ниже, и мы увидим некоторые потенциальные проблемы, которые могут возникнуть из-за ошибок зазора шелкографии на вашей печатной плате.

Правила проектирования для шелкографии печатных плат

В общем, существует три правила зазора, которые вы должны определить для вашей шелкографии, чтобы обеспечить соответствие стандартным требованиям DFA:

• Расстояние от шелкографии до меди (предполагая SMD элементы)
• Расстояние от шелкографии до отверстия в паяльной маске
• Расстояние между шелкографическими изображениями

Размер шелкографии: Как общее правило, маркировка на шелкографии должна быть не меньше 40 mil по высоте текста и 8 mil толщины линии. Если меньше, то они могут стать трудными для печати или чтения.

Одно из последних действий, которые мы выполняем перед отправкой дизайна на производство, это корректировка изображений и обозначений на шелкографии платы. Во время размещения компонентов не всегда практично корректировать шелкографию, поскольку вы работаете над размещением и прокладкой трасс. Для плат, над которыми я работаю, мы всегда ждем самого конца, чтобы скорректировать расположение шелкографии, так чтобы в дизайне не было проблем и все нарушения правил были исправлены.

Какие могут быть проблемы с шелкографией на печатных платах?

Возможно, вы задаетесь вопросом, что может пойти не так, вот некоторые из последствий несовершения окончательных корректировок шелкографии печатной платы перед отправкой вашего дизайна. 

Неправильно представленные компоненты: Если шелкография не точно отображает предполагаемые компоненты, это может привести к путанице для техников, выполняющих отладку или модификации. Это может включать в себя форму, которая неверно представляет соответствующий компонент, или номера выводов и индикаторы полярности, которые находятся на неправильных выводах. Можно представить, какое беспокойство испытывают техники плат, когда они ищут плюсовую сторону конденсатора и обнаруживают, что индикаторы полярности на самом деле перепутаны.

Нечитаемый текст шелкографии: Если текст шелкографии нечитаем, техникам плат требуется больше времени для интерпретации опознавательных обозначений. Это часто происходит из-за использования слишком маленького размера шрифта для читаемости или неправильного размера ширины линии. Ширины линий, которые слишком узки для успешной шелкографии на плате, в то время как ширины линий, которые слишком велики, будут расширяться и становиться также нечитаемыми.

Опознавательные обозначения, размещенные на неправильных компонентах: Иногда опознавательные обозначения оказываются на неправильных компонентах. Это может произойти, если компонент перемещен, но не опознавательное обозначение, или это может быть ошибка со стороны дизайнера. В любом случае, техники, пытающиеся протестировать плату, будут проверять компоненты, которые не соответствуют тому, что они видят на схеме.

Обозначения ссылок, размещенные так, что они закрыты собранными компонентами: Мы также видели множество примеров, когда обозначения на шелкографии оказываются под собранными деталями. Иногда это неизбежно в плотных конструкциях, но мы должны делать все возможное, чтобы этого не происходило. Представьте, как техники платы мучаются, пытаясь найти «C143» на вашем дизайне, когда обозначение ссылки не видно.

Чернила шелкографии, покрывающие металл или попадающие в отверстия: Чернила шелкографии, которые покрывают голый металл, такой как выводы для поверхностного монтажа или металлизированные сквозные отверстия, могут фактически привести к браку платы. Также элементы шелкографии, сталкивающиеся с другими элементами шелкографии, или шелкография, выходящая за край платы, никому не помогают.

Работа с вашим производителем

Первый шаг в избежании подобных ошибок заключается в ознакомлении с руководствами по дизайну шелкографии вашего производителя печатных плат. Они предоставят вам информацию о оптимальных и минимальных размерах шрифта и ширине линий. Также они смогут предоставить вам спецификации по зазорам между шелкографией и другими объектами, включая незащищенный металл и металлизированные сквозные отверстия. Установление хорошей связи с вашим производителем и понимание того, что им нужно до того, как вы отправите им дизайн, является ключевым моментом для сокращения ошибок в процессе производства печатных плат. 

Что может сделать дизайнер для минимизации ошибок шелкографии?

Посмотрите на свой дизайн свежим взглядом, как если бы вы были ответственны за его модификацию и отладку. Если вы можете просмотреть результат шелкографии вашего дизайна в отдельном просмотрщике, это поможет с этой проверкой. Можете ли вы видеть и читать все обозначения ссылок? Отмечены ли у вас компоненты с большим количеством выводов для облегчения поиска первого вывода? Указана ли корректная полярность на соответствующих деталях? Если вы не можете прочитать и интерпретировать шелкографию, будьте уверены, что и ваши техники не смогут.

Наконец, используйте Правила DRC для шелкографии в вашей CAD-системе, как я упоминал выше. Убедитесь, что проверили наличие шелкографии на голом металле, шелкографию, заходящую в отверстия, и зазоры шелкографии относительно других объектов и элементов шелкографии. Эти проверки могут избавить вас от множества проблем.

Давайте признаем; проектирование платы может быть очень увлекательным. На самом деле, финальная ручная трассировка может быть очень успокаивающей, особенно после завершения сложной разметки и критической трассировки. Тем не менее, дизайн должен быть подготовлен к финальным выходным файлам, и это может быть утомительной и монотонной задачей. Не редкость, что дизайнеры печатных плат уделяют меньше внимания очистке шелкографии и другим задачам, связанным с выходными данными, потому что они просто хотят закончить с проектом платы и перейти к следующему проекту. Но как олимпийский гимнаст, вы должны сильно закончить.

Хотите узнать больше идей о том, как завершить ваш дизайн с помощью DRC для шелкографии? Поговорите с экспертом в Altium Designer.