בתכנון מעגלים מודפסים (PCB) שכבת הסילקסקרין עשויה להיראות כמו פרט שולי, אך למעשה זו אחת השכבות השימושיות ביותר על הלוח.
מזיהוי רכיבים ועד הרכבה ואיתור תקלות – פריסת סילקסקרין ברורה יכולה לחסוך שעות בייצור ולמנוע טעויות הרכבה יקרות.
מדריך זה מסביר מהו Silkscreen PCB, כיצד לבחור גדלי גופן ומרווחי ביטחון, וכיצד לתאם תוויות מודפסות, קודי QR וסימוני Fiducial ללוח מקצועי וקל לייצור.
מהו Silkscreen PCB?
שכבת הסילקסקרין היא מקרא/כתב מודפס על פני השטח החיצוניים של ה-PCB, בדרך כלל מעל מסכת ההלחמה (Solder Mask).
היא כוללת מספרי ייחוס (Reference Designators), סימוני Pin-1, קווי מתאר של רכיבים ומידע נוסף כגון נקודות בדיקה, מספרי גרסה או סמלי אזהרה.
הסילקסקרין מאפשר למתכננים, למרכיבים ולטכנאים לזהות רכיבים במהירות ללא צורך לחזור שוב ושוב לסכמות. ניתן להדפיסו על שני צדי הלוח, אם כי הדבר עשוי להעלות מעט את העלות.
צבעים וניגודיות
לבן הוא ברירת המחדל בתעשייה, משום שהוא מספק ניגודיות מצוינת על מסכת הלחמה ירוקה. עם זאת, הניגודיות תלויה בצבע המסכה:
- על לוחות ירוקים או כחולים – סילקסקרין לבן נקרא מצוין.
- על מסכת הלחמה שחורה – צהוב או אפור בהיר בולטים יותר.
- על מסכת הלחמה לבנה – עדיף טקסט שחור לשם קריאות.
בדקו תמיד את אפשרויות הצבע ומגבלות רוחב הקו המינימלי של יצרן ה-PCB, במיוחד עבור דיו בצבעים חלופיים.
תהליכי הדפסה: מהדפסת רשת לאינקג’ט דיגיטלי
במסורת, Silkscreen PCB הוטבע בשיטת הדפסת רשת (Screen Printing) – דחיפת דיו אפוקסי דרך מסך/רשת דקה אל הלוח.
לצד שימושה בסדרות קטנות, יצרנים רבים עברו ל-LPI (Liquid Photo-Imageable) או ל-DLP / Inkjet – הדפסת לג’נד דיגיטלית ישירה.
השוואה מקוצרת בין השיטות
| שיטה | תיאור | שימוש טיפוסי | יתרונות | חסרונות |
|---|---|---|---|---|
| Screen Printing | דיו נדחף דרך רשת | לוחות FR-4 סטנדרטיים | זול, עמיד | דיוק מוגבל |
| LPI (פוטו-רגיש) | הקשיה ב-UV דרך פילם | צפיפות גבוהה | קצוות חדים, עקביות | יקר יותר |
| Inkjet / DLP | דיו מוקשה UV מודפס ישירות | פרוטוטייפ/מיתוג | רב-צבעי, ללא תבניות | אטימות מעט נמוכה יותר |
חלק מהספקים המתקדמים מציעים סילקסקרין רב-צבעי או גרפי מלא – לוגואים, גרדיאנטים או גרפיקה חינוכית ללוחות פיתוח. זכרו שפרטים “צילוםיים” עלולים לדרוש סבילות רישום (Registration) הדוקה יותר.
מה לכלול על שכבת הסילקסקרין
סילקסקרין פונקציונלי עושה הרבה יותר מסימון שמות רכיבים – הוא מעביר רמזים ויזואליים חיוניים לצוותי ההרכבה והבדיקה. פריטים נפוצים:
- מספרי ייחוס (R1, C5, U7 וכו’)
- קווי מתאר של רכיבים וסימוני קוטביות
- סימוני Pin-1 או כיוון רכיב
- נקודות בדיקה ותוויות למגעי מדידה
- חורי עיגון או אזורי Keep-out
- קודי גרסה, מספרי מק״ט, לוגו יצרן
- סמלי בטיחות (מתח גבוה, ESD ועוד)
ברכיבים מקוטבים – דיודות, קבלים אלקטרוליטיים, מחברים – ודאו שסימוני Pin-1/קוטביות ברורים ותואמים לסכימה.
גובה טקסט מינימלי, רוחב קו ומרווח אותיות
הסילקסקרין יעיל רק אם הוא קריא לאחר הייצור והריפלואו. המגבלות משתנות בין יצרנים, אך אלו טווחים מאוחדים נפוצים:
| פרמטר | מומלץ | מינימום מעשי | גבול קיצון (פאבים מתקדמים) |
|---|---|---|---|
| גובה טקסט | ≥ 1.0 מ״מ (≈ 40 מיל) | 0.8 מ״מ (≈ 32 מיל) | 0.6 מ״מ (≈ 25 מיל) |
| רוחב קו/מַכָּה | ≥ 0.15 מ״מ (≈ 6 מיל) | 0.10 מ״מ (≈ 4 מיל) | 0.08 מ״מ (≈ 3 מיל) |
| מרווח בין תווים | ≥ 0.15 מ״מ | 0.10 מ״מ | — |
טיפ: העדיפו טקסט ווקטורי (לא TrueType) בכלי ה-EDA כדי לקבל רוחב קו עקבי בקבצי Gerber.
שמירה על ערכים אלו מבטיחה קריאות הן ל-AOI (בדיקה אופטית אוטומטית) והן למרכיבים. טקסט עדין מדי עלול להיראות מטושטש או להיעלם אחרי המסכה והריפלואו.
השאירו מרווח: סילקסקרין, פדים ונחושת
טעות ייצור נפוצה היא טקסט או קווי מתאר קרובים מדי לפדים. במהלך הייצור כל חפיפה תיגזר אוטומטית כדי למנוע בעיות הלחמה – מה שעלול לעוות או למחוק סימונים.
כללי מרווח טיפוסיים (בדקו את הנחיות ה-DFM של היצרן):
- סילקסקרין ↔︎ חלון מסכת הלחמה: ≥ 4–8 מיל
- סילקסקרין ↔︎ פד נחושת חשוף: ≥ 6 מיל
- סילקסקרין ↔︎ קצה לוח/חריץ: ≥ 8–10 מיל
להימנע מ-:
- טקסט העובר על אזורי מסכה פתוחים (עלול להישרף/להתקלף בריפלואו)
- חפיפת מספרי ייחוס עם פדים
- הדפסה קרוב מדי לחריצי פאנל (V-cut/ראוט) או חורי כלי
לפני יצוא הגרברים, הפעילו ב-CAD בדיקת כללים (DRC) ייעודית לסילקסקרין.
קודי QR, ברקודים ותוויות PCB מסודרות
ייצור אלקטרוניקה מודרני נשען על עקיבות (Traceability).
הוספת קוד QR או Data-Matrix ישירות על שכבת הסילקסקרין מאפשרת מעקב אוטומטי לאורך ההרכבה והבדיקות.
סילקסקרין QR לעומת תוויות דביקות
| שיטה | יתרונות | מגבלות |
|---|---|---|
| קוד QR מודפס בסילקסקרין | קבוע, ללא עלות חומר נוספת | דורש שטח גדול יותר, רזולוציה מוגבלת |
| סימון בלייזר | ניגודיות גבוהה, עמידות מעולה | דורש חומר/ציוד מתאים |
| תווית פוליאמיד עמידה לחום | שורדת ריפלואו וניקוי | תוספת עלות קלה, יישום לעיתים ידני |
גודל ומיקום
- גודל מינימלי מעשי להדפסה בסילקסקרין: 8–10 מ״מ ריבוע; כ-5 מ״מ אפשרי בסימון לייזר.
- השאירו לפחות 2 מ״מ ריווח נקי סביב הקוד.
- הימנעו משטחים מבריקים/לא אחידים שמחזירים אור של הסורק.
- מקמו כך שהקוד יישאר גלוי לאחר ההרכבה והציפוי המגן (Conformal Coating).
הבהרת המונח “PCB Labels”
המונח עשוי להתייחס גם לתוויות סיכון עבור PCB-ים כימיים (פוליכלוריד ביפניל). כאן הכוונה היא אך ורק לתוויות אלקטרוניות למטרות עקיבות בייצור.
סימוני Fiducial ותיאום עם הסילקסקרין
Fiducials הם פדים עגולים קטנים מנחושת המשמשים את מכונות ההשמה ליישור חזותי. מיקום נכון ושדה ראייה נקי הם חיוניים, במיוחד ברכיבי Fine-Pitch או BGA.
Best Practices
- השתמשו לפחות בשלושה Fiducials גלובליים, מסודרים לא בקו אחד.
- הוסיפו Fiducials מקומיים ליד אזורים צפופים/מדויקים במידת הצורך.
- קוטר נחושת טיפוסי: 1–3 מ״מ, עם פתיחת מסכת הלחמה וללא סילקסקרין מעל.
- שמרו על 3–5 מ״מ ריווח נקי סביב כל סימון לזיהוי אמין במצלמה.
אינטראקציה עם הסילקסקרין
ודאו שאין טקסט, קווים או קודי QR החופפים או מצופפים את אזור ה-Fiducial; גם ארטיפקטים קטנים יכולים לבלבל את מערכת הראייה ולהפחית דיוק.
בחירת צבע וקריאות
בחירת צבע הסילקסקרין משפיעה על קריאות ועל איכות ה-AOI לא פחות מאשר על המראה.
| צבע מסכת הלחמה | צבע סילקסקרין מומלץ | קריאות |
|---|---|---|
| ירוק | לבן | ★★★★★ |
| שחור | צהוב או אפור בהיר | ★★★★☆ |
| כחול | לבן | ★★★★☆ |
| אדום | לבן | ★★★★☆ |
| לבן | שחור | ★★★★★ |
אם אתם משתמשים במסכה לבנה, הימנעו מסילקסקרין לבן – הוא כמעט בלתי נראה.
בלוחות מיתוג/חינוך, סילקסקרין רב-צבעי מוסיף אופי אך עלול לדרוש רישום הדוק יותר וזמן אספקה מעט ארוך יותר.
שאלות נפוצות על Silkscreen PCB
ש1: האם מותר להדפיס סילקסקרין ישירות על פדים?
לא. כל חפיפה עם נחושת חשופה תוסר אוטומטית בייצור כדי למנוע בעיות הלחמה.
ש2: האם הסילקסקרין מחזיק ריפלואו וניקוי?
כן – דיו אפוקסי/UV מודרני מיועד לטמפרטורות ריפלואו ללא עופרת ולממיסים מקובלים.
ש3: האם אפשר להדפיס סילקסקרין גם בצד התחתון?
בהחלט, אך צפו לעלייה קטנה בעלות עקב שלב תהליך נוסף.
ש4: מהו גודל הטקסט הקטן ביותר המומלץ?
מרבית היצרנים ממליצים על גובה ≥ 1.0 מ״מ ו-רוחב קו ≥ 0.15 מ״מ לקריאות מובטחת.
ש5: האם סילקסקרין רב-צבעי משפיע על עלות או זמן?
מעט. לרוב נדרשת הדפסה דיגיטלית/אינקג’ט, וזמן האספקה עשוי להתארך ב-יום–יומיים, בהתאם ליצרן.
מחשבות אחרונות
Silkscreen PCB מתוכנן היטב משפר את שמישות הלוח, את האמינות שלו ואת זהות המותג.
בהבנת הקשר בין גודל הטקסט, המיקום והתיוג לבין תנאי הייצור בפועל, תוכלו להוציא לוחות שלא רק עומדים בדרישות החשמליות – אלא גם נראים מקצועיים וקלים יותר להרכבה.
עם ההכנה הנכונה, שכבת הסילקסקרין היא ה״ליטוש האחרון״ ההופך לוח פונקציונלי למוצר שמפתחים אוהבים לעבוד איתו.
