في تصميم الدارات المطبوعة، قد تبدو طبقة السيلك سكرين تفصيلاً ثانوياً، لكنها واحدة من أكثر الطبقات فائدة على اللوحة.
فمن تعريف المكوّنات إلى التجميع واستكشاف الأخطاء، يمكن لتخطيطٍ واضحٍ للسيلك سكرين أن يوفر ساعات في الإنتاج ويمنع أخطاء التجميع المكلفة.
يشرح هذا الدليل ما هي Silkscreen PCB، وكيف تختار حجم الخط وقيم الخلوص (Clearance)، وكيف تنسّق الملصقات المطبوعة، ورموز QR، وعلامات الـFiducial للحصول على لوحة احترافية وسهلة التصنيع.
ما هي طبقة السيلك سكرين في الـPCB؟
طبقة السيلك سكرين هي كتابة/رسومات توضيحية تُطبع على السطح الخارجي للوحة المطبوعة، عادةً فوق طبقة قناع اللحام (Solder Mask).
تتضمن رموز تعريف المكونات (Reference Designators)، وعلامات الرجل الأولى Pin-1، ومحيط المكونات، ومعلومات أخرى مفيدة مثل نقاط الاختبار، وأكواد الإصدارات، أو رموز التحذير.
تساعد السيلك سكرين المصممين وفِرَق التجميع والمهندسين على تحديد المكوّنات بسرعة دون الرجوع المستمر للمخططات. يمكن وضعها على الوجهين، رغم أن ذلك قد يزيد التكلفة قليلاً.
الألوان والتباين
اللون الأبيض هو الشائع في الصناعة لأنه يمنح أفضل تباين على قناع لحام أخضر. لكن التباين مفهوم نسبي:
- على الألواح الخضراء أو الزرقاء: يعطي الأبيض قابلية قراءة ممتازة.
- على قناع لحام أسود: يبرز الأصفر أو الرمادي الفاتح بشكل أفضل.
- على قناع لحام أبيض: يُفضّل استخدام كتابة سوداء لضمان الوضوح.
تحقّق دائماً من قدرات الألوان لدى المصنّع ومن أقل سماكة/عرض خط مسموح به للأحبار المختلفة.
عمليات الطباعة: من الطباعة بالشبكة إلى النفث الرقمي بالحبر
تقليدياً كانت Silkscreen PCB تُطبَع بطريقة الطباعة بالشبكة (Screen Printing)، أي دفع حبر إيبوكسي عبر شاشة/شبكة دقيقة إلى اللوحة. ومع أنها ما تزال شائعة للإنتاجات الصغيرة، يستخدم كثير من المصنّعين اليوم أنظمة LPI (سائل قابل للتصوير) أو DLP/Inkjet (طباعة رقمية مباشرة).
مقارنة سريعة بين الطرق
| الطريقة | الوصف | الاستخدام المعتاد | المزايا | القيود |
|---|---|---|---|---|
| Screen Printing | دفع الحبر عبر شبكة | ألواح FR-4 القياسية | تكلفة منخفضة، تحمل جيد | دقة محدودة |
| LPI (قابل للتصوير) | يُعالَج بالأشعة فوق البنفسجية عبر فيلم | التصاميم عالية الكثافة | حواف حادة، اتساق عالٍ | تكلفة أعلى |
| Inkjet/DLP | حبر يُعالَج بالأشعة فوق البنفسجية يُطبع مباشرة | النماذج والشعارات | ألوان متعددة، بلا قوالب | عتامة أقل قليلاً |
بعض المورّدين المتقدمين يقدّمون سيلك سكرين متعدد الألوان وحتى رسوماً كاملة، ما يتيح شعارات وتدرجات لونية أو رسوماً تعليمية على لوحات التطوير. تذكّر فقط أن التفاصيل “الفوتوغرافية” قد تتأثر بهوامش التطابق (Registration).
ماذا تضع على طبقة السيلك سكرين؟
وظيفة السيلك سكرين تتجاوز كتابة أسماء المكوّنات؛ فهي يجب أن تقدّم إشارات بصرية أساسية لفِرَق التجميع والاختبار. العناصر الشائعة:
- رموز تعريف المكوّنات (R1, C5, U7 …)
- محيط المكوّنات وعلامات الاستقطاب
- علامات Pin-1 أو اتجاه التركيب
- نقاط الاختبار وتسميات المجسّات
- ثقوب التثبيت أو مناطق المنع (Keep-out)
- أكواد الإصدار، أرقام القطع، أو الشعارات
- رموز السلامة (جهد عالٍ، تفريغ كهربائي ESD، إلخ)
للمكوّنات المستقطبة—مثل الثنائيات والمكثفات الكهربية والموصلات—احرص على أن تكون علامات Pin-1/القطبية واضحة ومتطابقة مع رمز المخطط.
أقل ارتفاع للنص، وعرض الضربة، والتباعد
تفيد السيلك سكرين فقط إذا بقيت قابلة للقراءة بعد التصنيع واللحام. تختلف الحدود العملية بين المصانع، لكن فيما يلي نطاقٌ مجمّع من مُصنّعين رائدين:
| البارامتر | الموصى به | الحد العملي الأدنى | الحد المتطرف (مصانع عالية الدقة) |
|---|---|---|---|
| ارتفاع النص | ≥ 1.0 مم (≈ 40 ميل) | 0.8 مم (≈ 32 ميل) | 0.6 مم (≈ 25 ميل) |
| عرض الضربة/الخط | ≥ 0.15 مم (≈ 6 ميل) | 0.10 مم (≈ 4 ميل) | 0.08 مم (≈ 3 ميل) |
| تباعد الحروف | ≥ 0.15 مم | 0.10 مم | — |
نصيحة: استخدم نصوصاً شعاعية (Vector) في برنامج الـEDA، وليس خطوط TrueType، لضمان سماكة ضربة ثابتة في ملفات Gerber.
الالتزام بهذه القيم يضمن سهولة القراءة لكلٍ من أنظمة الفحص البصري الآلي (AOI) والعاملين. الكتابة الدقيقة جداً قد تبدو ضبابية أو تختفي بعد قناع اللحام ومرحلة إعادة الانصهار.
حافظ على بُعد السيلك سكرين عن البادز والنحاس
أحد الأخطاء الشائعة هو وضع الكتابة أو الإطارات قريباً جداً من البادز. أثناء التصنيع، سيتم قص أي تداخل تلقائياً لمنع مشاكل اللحام، ما قد يشوّه أو يحذف جزءاً من العلامات.
قواعد خلوص نموذجية (تحقّق دوماً من دليل DFM لدى مصنعك):
- سيلك → فتحة قناع اللحام: من 4 إلى 8 ميل أو أكثر
- سيلك → باد نحاسي مكشوف: ≥ 6 ميل
- سيلك → حافة اللوح/شق مخرط: 8–10 ميل على الأقل
ممارسات يجب تجنبها:
- عبور النصوص مناطق قناع لحام مفتوح (قد تحترق أو تتقشّر في إعادة الانصهار).
- تداخل رموز التعريف مع البادز.
- الطباعة قريباً من مناطق كسر الألواح (V-cut) أو ثقوب الأدوات.
اجعل من المعتاد تشغيل فحص القواعد DRC الخاص بالسيلك سكرين في برنامجك قبل تصدير الـGerber.
رموز QR والباركود والوسوم المسلسلة للـPCB
يعتمد تصنيع الإلكترونيات الحديث على التتبّع (Traceability).
إضافة رمز QR أو مصفوفة بيانات ثنائية الأبعاد مباشرة على طبقة السيلك سكرين تمكّن من التتبع الآلي خلال مراحل التجميع والاختبار.
سيلك سكرين QR أم ملصقات لاصقة؟
| الطريقة | المزايا | القيود |
|---|---|---|
| رمز QR مطبوع بالسيلك | دائم، بلا تكلفة مواد إضافية | يتطلب مساحة أكبر ودقة محدودة |
| وسم بالليزر | تباين عالٍ ومتانة | يحتاج مادة/معدات مناسبة |
| ملصق بوليميد مقاوم للحرارة | يصمد في إعادة الانصهار والتنظيف | تكلفة بسيطة إضافية، وقد يتطلب وضعاً يدوياً |
الحجم والتموضع
- الحد الأدنى العملي لرمز QR مطبوع بالسيلك: 8–10 مم مربّع؛ ويمكن النزول إلى 5 مم مع الوسم بالليزر.
- اترك مسافة خلوص 2 مم حول الرمز على الأقل.
- تجنّب الأسطح اللامعة أو غير المستوية التي تعكس ضوء القارئ.
- ضع الرمز في مكان يبقى مرئياً بعد التجميع والطلاء الواقي (Conformal Coating).
توضيح مصطلح “PCB Labels”
قد يشير مصطلح PCB labels أيضاً إلى ملصقات تحذير لمركّب PCBs الكيميائي (ثنائي الفينيل متعدد الكلور).
في هذا المقال نقصد وسوم التتبّع الإلكترونية الخاصة بالتصنيع فقط.
علامات الـFiducial وتنسيقها مع السيلك سكرين
الـFiducials هي بادز نحاسية دائرية صغيرة تستخدمها آلات التركيب لاستخراج محاذاة بصرية دقيقة.
وضعها الجيد ورؤيتها الواضحة أمران ضروريان للدقة—خصوصاً مع الحِزَم الدقيقة أو الـBGA.
أفضل الممارسات
- استخدم ثلاث علامات عالمية على الأقل موزعة بشكل غير خطي على اللوحة للمحاذاة العامة.
- أضف علامات محلية قرب المكوّنات الدقيقة/عالية الكثافة عند الحاجة.
- القطر النحاسي المعتاد: 1–3 مم مع فتحة قناع لحام خالية ومن دون سيلك فوقها.
- حافظ على خلوص 3–5 مم حول كل Fiducial لرؤية مريحة للكاميرا.
تداخلها مع السيلك سكرين
تأكد من عدم تداخل أي نصوص أو خطوط أو رموز QR مع منطقة الـFiducial أو ازدحامها بالقرب منها؛ فالملوّثات البصرية—even الصغيرة—قد تربك أنظمة الرؤية وتقلل الدقة.
اختيار الألوان وقابلية القراءة
اختيار لون السيلك سكرين قرار يؤثر على القابلية للقراءة وجودة الـAOI بقدر ما يؤثر على المظهر.
| لون قناع اللحام | لون السيلك المقترح | قابلية القراءة |
|---|---|---|
| أخضر | أبيض | ممتازة ★★★★★ |
| أسود | أصفر أو رمادي فاتح | جيدة جداً ★★★★☆ |
| أزرق | أبيض | جيدة جداً ★★★★☆ |
| أحمر | أبيض | جيدة جداً ★★★★☆ |
| أبيض | أسود | ممتازة ★★★★★ |
إذا كان التصميم يستخدم قناعاً أبيض، فتجنّب السيلك الأبيض—سيكاد يكون غير مرئي.
لأغراض العلامة التجارية أو لوحات التعليم، قد تضيف تعددية الألوان شخصية، لكنها قد تتطلب تطابقاً أدق وفترة إنجاز أطول قليلاً.
أسئلة شائعة حول Silkscreen PCB
س1: هل يمكنني طباعة السيلك على البادز مباشرة؟
لا. أي تداخل مع نحاس مكشوف سيُزال تلقائياً أثناء التصنيع لتجنّب مشاكل اللحام.
س2: هل تتحمّل السيلك سكرين إعادة الانصهار والتنظيف؟
نعم—أحبار الإيبوكسي وUV الحديثة مصممة لتحمّل درجات إعادة الانصهار الخالية من الرصاص والمذيبات المعتادة.
س3: هل يمكن الطباعة على الوجه السفلي أيضاً؟
بالتأكيد، لكن توقّع زيادةً بسيطة في التكلفة لخطوة المعالجة الإضافية.
س4: ما أصغر حجم نص يمكن استخدامه؟
يوصي معظم المصانع بارتفاع ≥ 1.0 مم وعرض ضربة ≥ 0.15 مم لضمان القراءة.
س5: هل تؤثر السيلك متعددة الألوان على التكلفة أو الزمن؟
نعم بشكل طفيف. غالباً ما تتطلب الطباعة الرقمية متعددة الألوان وتزيد زمن التسليم بمقدار يوم إلى يومين حسب المصنع.
أفكار ختامية
إن Silkscreen PCB المصممة جيداً تعزز من سهولة الاستخدام والاعتمادية وهوية العلامة للوحة الخاصة بك. ومن خلال فهم كيف يتفاعل حجم النص والتموضع والوسم مع واقع التصنيع، يمكنك إنتاج لوحات لا تعمل كهربائياً فحسب، بل تبدو احترافية وسهلة التجميع أيضاً.
ومع التحضير الصحيح، تصبح طبقة السيلك سكرين اللمسة النهائية التي تحول لوحةً وظيفية إلى منتجٍ يستمتع المهندسون بالعمل عليه.
