Silkscreen บน PCB คืออะไร?

ภาพรวมอย่างสมบูรณ์เกี่ยวกับการติดฉลาก Silkscreen บนมาเธอร์บอร์ดที่เผยแพร่ การผลิตและการประกอบ

แนะนำ

โลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ คุณภาพ และความแม่นยำของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่เผยแพร่ ท่ามกลางชั้นต่างๆ และโครงข่ายซับซ้อนของเส้นนำไฟฟ้าทองแดงนั้นมีองค์ประกอบสำคัญแต่มักถูกมองข้ามไป—นั่นคือ Silkscreen บน PCB ซึ่งแม้ Silkscreen บน PCB จะไม่ใช่ส่วนหนึ่งของคุณสมบัติทางไฟฟ้า แต่ก็มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการผลิต PCB การประกอบ PCB และการบำรุงรักษา PCB อย่างยั่งยืน

เหตุใดจึงควรให้ความสำคัญกับ Silkscreen

การพิมพ์แบบซิลค์สกรีน (Silkscreen) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการติดป้ายกำกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB labeling) นั้นมากกว่าเพียงข้อมูลผิวเผินเท่านั้น มันคือเรื่องราวที่ถูกเปิดเผยออกมา ด้วยการใช้หมึกอีพอกซีที่ไม่นำไฟฟ้า ซึ่งช่วยให้ผู้ประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB assemblers) นักพัฒนา และผู้เชี่ยวชาญด้านการซ่อมแซมสามารถระบุตำแหน่งอ้างอิงของชิ้นส่วน (reference designators) ปัจจัยสำหรับการประเมิน (assessment factors) ข้อบ่งชี้ขั้ว (polarity indications) คำเตือน (warnings) และชุดชิ้นส่วน (component sets) ได้อย่างรวดเร็ว ยิ่งเทคโนโลยีก้าวหน้าและแผงวงจรพิมพ์มีความหนาแน่นสูงขึ้นเท่าใด ความสำคัญของการพิมพ์แบบซิลค์สกรีนที่ทำได้ดีก็ยิ่งเพิ่มขึ้นเท่านั้น หากไม่มีการพิมพ์แบบซิลค์สกรีน การประกอบจะซับซ้อน กระบวนการดีบักจะช้าลงอย่างมาก และการปรับเปลี่ยนอาจก่อให้เกิดความเสียหายรุนแรง

เหตุใดคุณจึงควรใส่ใจ?

ไม่ว่าคุณจะกำลังพัฒนาต้นแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพียงชิ้นเดียว ผลิตแผงวงจรพิมพ์จำนวนน้อย หรือผลิตแผงวงจรพิมพ์จำนวนมากสำหรับการใช้งานจริง การเข้าใจหน้าที่ วัสดุ และวิธีการประยุกต์ใช้การพิมพ์แบบซิลค์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ จะช่วยให้นักพัฒนาและผู้ผลิตลดต้นทุน ลดข้อผิดพลาด และสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานง่าย

การพิมพ์แบบซิลค์สกรีน (Silkscreen) บนแผงวงจรพิมพ์คืออะไร บอร์ด ?

การพิมพ์ลายเส้นบนแผงวงจร (Silkscreen) บน PCB เป็นชั้นที่มีความสำคัญยิ่งแต่มักถูกมองข้ามในกระบวนการผลิตและติดตั้ง PCB โดยทางเทคนิคแล้ว ชั้น silkscreen คือชั้นหมึกอีพอกซีหรือหมึกอะคริลิกที่ไม่นำไฟฟ้า ซึ่งพิมพ์โดยตรงลงบนพื้นผิวของแผงวงจร — โดยทั่วไปจะอยู่ด้านหน้า (ชั้นบนสุด) และบางครั้งก็อยู่ด้านบัดกรีเพื่อเพิ่มคุณภาพในการตรวจสอบ ชั้นนี้ให้ข้อมูลเชิงข้อความและกราฟิกที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการระบุชิ้นส่วนอย่างแม่นยำ การติดตั้ง และการบำรุงรักษาในระยะยาว

การวิเคราะห์และองค์ประกอบ

Silkscreen หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า PCB silkscreen ประกอบด้วยหมึกพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อทนต่อกระบวนการบัดกรีและการจัดการอย่างต่อเนื่อง หมึกเหล่านี้มักผลิตจากสารอีพอกซีหรืออะคริลิก ซึ่งโดยธรรมชาติไม่นำไฟฟ้า เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องหมายที่พิมพ์ไว้จะไม่รบกวนเส้นนำไฟฟ้าหรือชั้น solder mask ที่อยู่ด้านล่างอย่างเด็ดขาด ผู้ผลิตมืออาชีพใช้หมึกที่ผ่านการปรับสูตรให้มีความแข็งแรง ทนทาน และต้านทานสารเคมีและความร้อนได้ดี

Silkscreen ถูกนำไปใช้ที่ใด?

ด้านชิ้นส่วน (ชั้นบน): โดยไม่ต้องสงสัยเลยว่าเป็นหนึ่งในด้านที่พบได้บ่อยที่สุด ชั้นซิลค์สกรีนด้านบนจะระบุชิ้นส่วนทั้งหมดที่มองเห็นได้บนแผงวงจรปกติ ซึ่งประกอบด้วยเครื่องหมายอ้างอิงชิ้นส่วน (referral designators), เครื่องหมายขั้ว (polarity markings) และปัจจัยสำหรับการประเมินใกล้กับชิ้นส่วนต่างๆ

ด้านการเชื่อมต่อ (ชั้นฐาน): แผงวงจรบางประเภทที่มีความซับซ้อนสูงหรือแผงวงจรแบบสองด้านจะใช้ชั้นซิลค์สกรีนด้านล่าง ซึ่งการพิมพ์ซิลค์สกรีนบริเวณนี้มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเล็กน้อยเนื่องจากขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น แต่ก็ช่วยสนับสนุนการติดตั้งและซ่อมแซมแผงวงจร (PCB) ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

คุณสมบัติของซิลค์สกรีนบนแผงวงจร (PCB)

แม้ว่าซิลค์สกรีนบนแผงวงจรจะไม่มีหน้าที่ทางไฟฟ้า แต่ก็ถือเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของการระบุชิ้นส่วนบนแผงวงจร (PCB labeling) เนื่องจากมัน:

ระบุตำแหน่งที่ชัดเจนว่าแต่ละชิ้นส่วนควรติดตั้งไว้ที่ใด

ทำเครื่องหมายตัวแปรไฟฟ้าที่สำคัญ เช่น จุดทดสอบ (test points) และจุดเชื่อมต่อกราวด์ (ground links)

เน้นคำเตือนที่สำคัญและเครื่องหมายขั้ว (polarity indications)

รวมข้อมูลผู้ผลิต เช่น โลโก้ของแผงวงจร (PCB logo style), หมายเลขระบุแผงวงจร (board identification numbers) และแม้แต่ข้อมูลเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านภาษี (tax commitment conformity details) สำหรับการผลิตจำนวนมาก

การจัดวางและการครอบคลุมของซิลค์สกรีน

ซิลค์สกรีนจะไม่ถูกวางทับบริเวณแผ่นเชื่อม (solder pads) หรือเส้นทางนำไฟฟ้า (conductive traces) เด็ดขาด เพราะอาจก่อให้เกิดปัญหาการประสานเชื่อม (solderability issues) หรือความไม่สมดุลขององค์ประกอบ ซึ่งเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อปรากฏการณ์ 'tombstoning' ตารางด้านล่างสรุปมาตรฐานการจัดวางซิลค์สกรีนที่ถูกต้อง:

ทำไมซิลค์สกรีนจึงมีความสำคัญในการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)?

ในโลกอันซับซ้อนของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB assembly) ชั้นซิลค์สกรีนทำหน้าที่ที่ไม่อาจแทนที่ได้ ซึ่งมีความสำคัญเกินกว่าการระบุฉลากทั่วไปเท่านั้น ประโยชน์ของมันทั้งในด้านการใช้งาน การรักษาความปลอดภัย และการสนับสนุนกระบวนการผลิต ล้วนช่วยให้การผลิตมีประสิทธิภาพ และยังอำนวยความสะดวกแก่ทีมเทคนิคตลอดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์อีกด้วย มาพิจารณาอย่างละเอียดกันว่า ทำไมซิลค์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จึงมีความสำคัญมากนัก

1. ช่วยระบุชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ

ในระหว่างขั้นตอนการติดตั้ง แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีความซับซ้อนสูงอาจประกอบด้วยชิ้นส่วน PCB หลายร้อยชิ้น หรือแม้แต่หลายพันชิ้น — แต่ละชิ้นจำเป็นต้องวางตำแหน่ง จัดเรียง และบัดกรีอย่างถูกต้องตามข้อกำหนดเฉพาะ ซิลค์สกรีนให้ตัวระบุอ้างอิง (reference designators) และรูปแบบเค้าโครงของชิ้นส่วนที่ชัดเจนโดยตรงบนแผงวงจร จึงช่วยขจัดความคลุมเครือใดๆ ออกไปได้

2. ปรับปรุงกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และการวินิจฉัยปัญหา

PCB ถูกผลิตขึ้นอย่างมากโดยใช้กระบวนการอัตโนมัติ เช่น อุปกรณ์จัดวางชิ้นส่วน (pick-and-place) และการตรวจสอบด้วยภาพอัตโนมัติ (AOI: Automated Optical Inspection) ผู้ผลิตเหล่านี้พึ่งพาการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ ซึ่งนำโดยเครื่องหมายและคำอธิบายบนชั้นซิลค์สกรีน (silkscreen) ระหว่างการติดตั้งด้วยตนเองหรือการปรับแต่งด้วยมือ ชั้นซิลค์สกรีนจะรับรองว่าช่างเทคนิคสามารถปฏิบัติตามภาพประกอบการติดตั้งได้อย่างไม่ยากลำบาก

เมื่อเกิดข้อผิดพลาด ชั้นซิลค์สกรีนจะช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถระบุและวิเคราะห์จุดที่ผิดพลาดได้อย่างรวดเร็ว ยืนยันทิศทางของชิ้นส่วน (component orientation) และระบุบริเวณที่ต้องทำการแก้ไขใหม่ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและลดข้อผิดพลาดที่อาจก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายสูง

3. การยกระดับเอกสารประกอบ PCB และการบำรุงรักษา

การออกแบบสกรีนพิมพ์ที่ยอดเยี่ยมทำหน้าที่เป็นคุณสมบัติการจัดทำเอกสารบนแผงวงจร (on-board documentation) ซึ่งเชื่อมโยงตัวระบุอ้างอิงจากแผนผังวงจร (schematic referral designators) เข้ากับรูปลักษณ์จริงของชิ้นส่วน ช่วยลดช่องว่างระหว่างการออกแบบ (layout) กับผลิตภัณฑ์จริง สำหรับผู้เชี่ยวชาญภาคสนามหรือผู้พัฒนาฝ่ายสนับสนุนที่ดูแลงานบำรุงรักษา การเข้าถึงองค์ประกอบต่าง ๆ ค่าแรงดันไฟฟ้า หรือการปรับแต่งได้อย่างรวดเร็วสามารถทำได้โดยตรงบนแผงวงจร โดยไม่จำเป็นต้องอ้างอิงข้อมูลจำเพาะ (datasheets) หรือแบบแปลนใด ๆ

การระบุข้อมูลสกรีนพิมพ์ลงในไฟล์:

การแมปขา (pin mapping) สำหรับพอร์ต

ตัวระบุฟิวส์และจุดทดสอบ

เลขที่เวอร์ชันของแผงวงจร (board revision) และเลขที่การผลิต (construct numbers)

4. การยกระดับประสบการณ์ของผู้ใช้แต่ละรายและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์

เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แพร่กระจายไปยังกลุ่มผู้ใช้ที่กว้างขึ้น การระบุตำแหน่งอย่างชัดเจน—ซึ่งทำได้ผ่านสกรีนพิมพ์—จะช่วยยกระดับประสบการณ์ของผู้ใช้ปลายทาง ป้ายกำกับสำหรับสวิตช์ ไฟแสดงสถานะ (indicator LEDs) หรือหัวต่อ (link headers) ทำให้อุปกรณ์ใช้งานง่ายยิ่งขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น การพิมพ์คำแนะนำและสัญลักษณ์เตือนความปลอดภัยไว้โดยตรงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ช่วยลดความเสี่ยงจากการใช้งานผิดวิธี หรือเหตุการณ์การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต (electrostatic discharge: ESD) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. การรักษาคุณภาพและความสอดคล้องตามมาตรฐาน

ตลาดหลายแห่งต้องการการระบุที่ชัดเจนบนแผงวงจร (on-board) เพื่อวัตถุประสงค์ในการติดตามย้อนกลับ (traceability) การรับรองขั้นตอนการผลิตที่ไม่มีตะกั่ว หรือคุณสมบัติของบริษัท (เช่น มาตรฐาน UL, CE) ลายพิมพ์ซิลค์สกรีน (silkscreen) จัดเตรียมพื้นที่สำหรับแสดงรายละเอียดดังกล่าวอย่างเป็นระบบ โดยไม่รบกวนการเดินสายไฟ ตัวอย่างเช่น หมายเลขการเปลี่ยนแปลงแผงวงจร (board change numbers) หรือรหัสชุดการผลิต (lot IDs) จะถูกพิมพ์ลงบนซิลค์สกรีนเพื่อวัตถุประสงค์ด้านความรับผิดชอบ

ตาราง: ข้อได้เปรียบเชิงลับของซิลค์สกรีนในแต่ละขั้นตอนของการผลิต PCB หลายขั้นตอน

กระบวนการพิมพ์ซิลค์สกรีนบนแผงวงจร (PCB)

ขั้นตอนการพิมพ์ซิลค์สกรีนบนแผงวงจร (PCB) ตั้งแต่ไฟล์อิเล็กทรอนิกส์จนถึงแผงวงจรจริงนั้นเป็นกระบวนการที่ครอบคลุม ซึ่งต้องอาศัยความแม่นยำ ผลิตภัณฑ์เฉพาะทาง และการปฏิบัติตามมาตรฐานรูปแบบอย่างเคร่งครัด ความมั่นคง ความชัดเจน และความทนทานของซิลค์สกรีนมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งต่อการผลิตแผงวงจร (PCB fabrication) และการประกอบแผงวงจร (PCB assembly) ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับกระบวนการพิมพ์ซิลค์สกรีน

การเตรียมงานสำหรับซิลค์สกรีนบนแผงวงจร (PCB)

การใช้งานซิลค์สกรีนที่ประสบความสำเร็จทุกครั้งเริ่มต้นจากการออกแบบแผงวงจร (PCB design) โดยผู้ออกแบบจะใช้ซอฟต์แวร์ CAD แบบกำหนดเองในการวาดองค์ประกอบซิลค์สกรีนทั้งหมดอย่างละเอียดรอบคอบ เพื่อให้มั่นใจว่าตัวระบุชิ้นส่วน (reference designators) รูปทรงของชิ้นส่วน (component outlines) เครื่องหมายขั้ว (polarity markings) และจุดตรวจสอบ (test points) นั้นมีความชัดเจนและสอดคล้องกัน ณ ขั้นตอนนี้ สิ่งสำคัญคือ:

เลือกชนิดและขนาดของฟอนต์ที่เหมาะสม

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่เพียงพอระหว่างข้อความ สัญลักษณ์ และพื้นที่เชื่อมต่อ (pads) บนแผงวงจร (PCB)

ป้องกันไม่ให้ข้อความพิมพ์บนแผงวงจร (silkscreen) ทับซ้อนกับพื้นที่เชื่อมต่อ (pads), เส้นสายไฟ (traces) หรือรูเจาะ (vias) เพื่อลดปัญหาในการผลิต และป้องกันการจัดวางชิ้นส่วนผิดตำแหน่งหรือปัญหาการประสานตะกั่ว (solderability)

ตรวจสอบซ้ำเพื่อค้นหาข้อผิดพลาดโดยใช้การตรวจสอบตามกฎการออกแบบ (Design Rule Check: DRC) เพื่อตรวจจับปัญหาที่อาจทำให้เกิดการเว้นวรรคหรือขาดหายของข้อความพิมพ์บนแผงวงจร (silkscreen) ระหว่างกระบวนการผลิต

ส่งออกเลเยอร์ข้อความพิมพ์บนแผงวงจร (silkscreen layer) เป็นส่วนหนึ่งของชุดข้อมูล Gerber — ซึ่งเป็นข้อมูลมาตรฐานอุตสาหกรรมที่อุปกรณ์การผลิตใช้ในการประมวลผล

การสร้างแม่พิมพ์สำหรับพิมพ์ลาย (Creating a Stencil)

การพิมพ์ลายบนแผงวงจร (Silkscreening) มักใช้แม่พิมพ์ (stencil) ซึ่งเป็นตาข่ายที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า โดยหมึกจะถูกนำไปพิมพ์ลงบนแผงวงจรผ่านช่องว่างของตาข่ายนี้ สำหรับระบบอัตโนมัติสมัยใหม่ แม่พิมพ์นี้จะถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องฉายภาพด้วยเลเซอร์ (laser photo plotter) ซึ่งฉายรูปแบบข้อความพิมพ์บนแผงวงจรลงบนชั้นวัสดุไวแสงที่เคลือบอยู่บนตาข่าย

ขั้นตอนสำคัญ:

การผลิตฟิล์มภาพถ่าย (Phototooling): ใช้ไฟล์ Gerber ของเลเยอร์ข้อความพิมพ์บนแผงวงจร (silkscreen layer) เพื่อผลิตฟิล์มภาพถ่าย หรือทำการฉายภาพโดยตรงแบบดิจิทัลลงบนตาข่าย

นวัตกรรมการพิมพ์แบบสแตนซิล: ภาพที่แสดงบนแผงวงจร (PCB) ถูกสร้างขึ้นด้วยกระบวนการทางเคมี โดยการกำจัดส่วนของฟิล์มที่ไม่ได้รับแสง เพื่อให้เกิดลวดลายที่หมึกสามารถไหลผ่านได้

การจัดวาง: สแตนซิลจะถูกจัดตำแหน่งอย่างแม่นยำกับชั้นมาสก์บัดกรี (solder mask layer) ของ PCB เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของการลงทะเบียน (registration accuracy) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรที่มีระยะห่างระหว่างขาอุปกรณ์ (pitch) แคบ

การนำหมึกมาใช้งานและการอบแข็ง

ขั้นตอนนี้แตกต่างกันไปตามวิธีการพิมพ์แบบซิลค์สกรีนที่ใช้งาน แต่กระบวนการพื้นฐานมีดังนี้:

1. การนำหมึกมาใช้งาน: หมึกอีพอกซีที่ไม่นำไฟฟ้า (non-conductive epoxy ink) หรือหมึกอะคริลิก (acrylic ink) ชนิดพิเศษจะถูกนำมาทาอย่างสม่ำเสมอลงบนลวดลาย จากนั้นกดหมึกผ่านตาข่าย (mesh) ไปยังแผงวงจร (PCB) โดยใช้ที่ปาดยาง (rubber squeegee)

หมึกจะคลุมพื้นที่ทั้งหมดที่เปิดเผยไว้ตามลวดลายที่สร้างขึ้นโดยสแตนซิลอย่างสมบูรณ์

เครื่องพิมพ์แบบสกรีนอัตโนมัติช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงกดและระดับความสม่ำเสมอในการพิมพ์จะคงที่ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิต PCB ปริมาณมาก (high-volume manufacturing) และการผลิตเชิงพาณิชย์

สำหรับการผลิต PCB จำนวนน้อยหรือการผลิตต้นแบบ (prototype runs) การทาหมึกด้วยมือยังคงเป็นวิธีที่นิยมใช้กันอยู่

2. การรักษาหมึก: เพื่อให้มั่นใจในความทนทาน ลายฉลุแบบซิลค์สกรีนที่พิมพ์แล้วจำเป็นต้องผ่านกระบวนการบ่มเพื่อให้ยึดติดกับแผงวงจรและสามารถทนต่อความร้อนหรือการสัมผัสกับสารเคมีได้

การบ่มด้วยความร้อน: แผงวงจรจะถูกวางลงในเตาอบที่อุณหภูมิที่กำหนดไว้

การบ่มด้วยแสง UV: หมึกสมัยใหม่บางชนิดอาจใช้แสงอัลตราไวโอเลตในการบ่มลายฉลุแบบซิลค์สกรีนให้คงอยู่ในตำแหน่งทันที

ตารางเปรียบเทียบขั้นตอนการผลิต: การพิมพ์ซิลค์สกรีนแบบทำด้วยมือ เทียบกับ LPI และ DLP

เทคนิคการพิมพ์ซิลค์สกรีนบน PCB แบบทั่วไป

ผู้จัดจำหน่ายจะเลือกหนึ่งในสามวิธีหลักของการพิมพ์ซิลค์สกรีนบน PCB ตามปริมาณ ระดับความซับซ้อน และข้อพิจารณาด้านต้นทุนของงาน ได้แก่ การพิมพ์ซิลค์สกรีนแบบทำด้วยมือ (Handbook Display Printing), การถ่ายภาพด้วยของเหลว (Liquid Photo Imaging: LPI) และการพิมพ์แบบดิจิทัลโดยตรง (Direct Legend Printing: DLP) แต่ละวิธีมีข้อดีเฉพาะตัวและเหมาะสมกับขั้นตอนต่าง ๆ ของการผลิต PCB ตั้งแต่การสร้างต้นแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก

1. การพิมพ์ซิลค์สกรีนบน PCB แบบทำด้วยมือ

การพิมพ์ซิลค์สกรีนบน PCB แบบทำด้วยมือเป็นวิธีการแบบดั้งเดิมที่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการสร้างต้นแบบ PCB หรือ PCB ที่ผลิตในปริมาณน้อย หรือในสถานการณ์ที่ความไวต่อต้นทุนสำคัญกว่าความละเอียดหรือความเร็วในการผลิต ในการดำเนินการนี้ หมึกซิลค์สกรีนจะถูกกดลงบนแผงวงจร (PCB) ผ่านตาข่ายที่มีลวดลายล่วงหน้า (แม่พิมพ์) โดยใช้ไม้กวาดยาง (squeegee)

ฟังก์ชันพิเศษ:

ใช้หน้าจอแสดงผลแบบโพลีเอสเตอร์ที่ตึงอยู่บนโครงอลูมิเนียมน้ำหนักเบา ซึ่งมีลวดลายพิมพ์แบบซิลค์สกรีน (silkscreen) ขึ้นรูปไว้

หมึกที่ไม่นำไฟฟ้าซึ่งมีฐานเป็นอีพอกซีหรืออะคริลิกจะถูกพิมพ์ทับลงบนตาข่าย เพื่อให้หมึกตกเฉพาะบริเวณที่กำหนดไว้ในแบบแปลนเท่านั้น

เครื่องหมายการจัดแนว (alignment marks) ถูกใช้เพื่อให้มั่นใจว่ารูปแบบที่พิมพ์ออกมานั้นจัดวางตำแหน่งได้ตรงกับมาสก์บัดกรี (solder mask) ที่อยู่ด้านล่าง

กระบวนการอบมักดำเนินการในเตาอบ เพื่อให้เกิดชั้นซิลค์สกรีนที่ทนทาน

ข้อดีและข้อเสีย:

2. การสร้างภาพด้วยของเหลว (LPI)

การสร้างภาพด้วยของเหลว (LPI) เป็นมาตรฐานของตลาดสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ทั้งในระดับเครื่องมือและปริมาณสูง เนื่องจากมีความแม่นยำและความสามารถในการทำซ้ำได้อย่างยอดเยี่ยม ในกระบวนการ LPI จะใช้หมึกอะคริลิกที่ไวต่อแสงในรูปของของเหลว ฉีดพ่นหรือเคลือบลงบนแผง PCB

ขั้นตอนกระบวนการ:

วางฟิล์มมาสก์ถ่ายภาพ (photomask) ให้ตรงกับตำแหน่งเหนือแผง PCB ที่เคลือบหมึกแล้ว

การส่องแสง UV โดยตรงจะทำให้บริเวณที่ถูกเปิดเผยแข็งตัว (เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน) ในขณะที่บริเวณที่ไม่ถูกเปิดเผยยังคงอยู่ในสภาพนุ่ม

นำแผงไปผ่านขั้นตอนการพัฒนา (ล้างทำความสะอาด) เพื่อกำจัดหมึกที่ยังไม่แข็งตัวออก และเผยให้เห็นลายพิมพ์ซิลค์สกรีนที่มีรูปแบบตามต้องการ

การให้แสง UV ครั้งสุดท้ายหรือการอบด้วยความร้อนจะทำให้หมึกที่แข็งตัวแล้วมีความทนทานยิ่งขึ้น

ข้อดีหลัก ๆ:

ความละเอียดสูง: สามารถบรรลุขนาดเส้นได้บางถึง 4 มิล (0.10 มม.) — ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแผงที่มีความหนาแน่นสูง

ความคมชัดที่สม่ำเสมอ: สามารถใช้หมึกสีขาว สีดำ หรือสีเหลืองได้ตามความต้องการด้านสไตล์

ความซื่อสัตย์: รักษาการวิเคราะห์อัตโนมัติไว้ เหมาะที่สุดสำหรับการผลิตจำนวนมาก

การไหลของหมึกหรือการกระจายตัวของหมึกน้อยมาก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับแผงวงจรขนาดเล็ก

3. การพิมพ์ข้อความระบุโดยตรง (DLP)

DLP—ซึ่งบางครั้งเรียกว่าการพิมพ์แบบอิงค์เจ็ตโดยตรง—เป็นเทคโนโลยีล่าสุดของการพิมพ์แบบซิลค์สกรีน และได้รับการนำมาใช้อย่างแพร่หลายอย่างมากทั้งในงานสั่งผลิตแบบกลางและแบบหลากหลายรูปแบบแต่ปริมาณน้อยสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

คุณสมบัติการทำงาน:

เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตเฉพาะทางจะฉีดหมึกที่แข็งตัวภายใต้แสง UV ซึ่งมีส่วนผสมของอะคริลิกโดยตรงจากข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ไปยังพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

แผงวงจรจะเคลื่อนผ่านใต้แสง UV ซึ่งทำให้หมึกแข็งตัวทันที

ไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์กายภาพ หน้ากาก หรือฟิล์มโฟโต้ทูลใดๆ — มีความยืดหยุ่นสูงในการออกแบบเลย์เอาต์ทั้งหมด

ไฮไลท์:

เหมาะสำหรับ:

แบบจำลอง PCB แบบเร่งด่วนและงานสั่งผลิตขนาดเล็กถึงกลางในปริมาณมาก

แผงวงจรขั้นสูงที่มีตัวระบุองค์ประกอบ (element designators) จำนวนมาก ซึ่งอาจมีลักษณะเฉพาะหรือเปลี่ยนแปลงได้

เลย์เอาต์ที่ต้องการการจัดวางแบรนด์ รหัสชุด หรือรหัส QR

ข้อเสียที่อาจเกิดขึ้น:

ต้นทุนต่อหน่วยสูงขึ้นสำหรับล็อตขนาดใหญ่พิเศษ เมื่อเปรียบเทียบกับ LPI

หมึกบางชนิดอาจมีความทนทานน้อยลงในสภาพแวดล้อมการบัดกรีแบบไม่มีตะกั่วที่รุนแรง เว้นแต่จะได้รับการพัฒนาเป็นพิเศษ

ตารางเปรียบเทียบ: เทคนิคการพิมพ์ซิลค์สกรีนบน PCB

คุณสมบัติของการใช้ชั้นซิลค์สกรีนคืออะไร?

ชั้นซิลค์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีหน้าที่สำคัญยิ่งที่ขยายออกไปไกลกว่าการระบุตำแหน่งเบื้องต้นเสียอีก ชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างโลกดิจิทัลของการออกแบบกับโลกกายภาพของการผลิต การติดตั้ง การดำเนินการ และการบำรุงรักษา ที่นี่ เราจะมาสำรวจเหตุผลที่ PCB ทุกตัวที่มีคุณภาพสูง—ไม่ว่าจะเป็นแบบง่ายๆ หรือแผงผลิตที่มีความซับซ้อนสูง—จำเป็นต้องมีชั้นซิลค์สกรีนที่ออกแบบและลงมือทำได้อย่างดีเยี่ยมเสมอ

1. ทำให้การวางและระบุองค์ประกอบต่างๆ ง่ายขึ้น

ในระหว่างการประกอบ PCB ไม่ว่าจะเป็นแบบอัตโนมัติหรือด้วยมือ คุณภาพสูงสุดคือสิ่งที่สำคัญที่สุด ด้วยข้อมูลของชิ้นส่วนจำนวนนับพัน ตัวระบุอ้างอิง และเครื่องหมายแสดงขาที่ 1 (pin 1 indicators) ชั้นซิลค์สกรีน:

ช่วยนำทางเครื่องจักรแบบ pick-and-place ให้วางชิ้นส่วนได้ถูกต้อง ลดความเสี่ยงของข้อผิดพลาดระหว่างกระบวนการประกอบที่มีความเร็วสูง

ช่วยในการบัดกรีด้วยมือและปรับปรุงรูปลักษณ์ให้เรียบร้อยยิ่งขึ้น โดยการระบุสัญลักษณ์เชิงศิลปะที่ชัดเจนและเป็นเส้นตรงสำหรับผู้ขับขี่

ลดข้อผิดพลาดที่มีค่าใช้จ่ายสูงซึ่งอาจก่อให้เกิดปรากฏการณ์ 'tombstoning' หรือส่วนประกอบหลุดหาย จึงมั่นใจได้ว่าวงจรจะมีคุณลักษณะและเสถียรภาพตามที่ต้องการ

2. ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการติดตั้ง การตรวจสอบ และการบำรุงรักษา

ชั้นซิลค์สกรีนที่ดีเยี่ยมจะแสดงคำแนะนำที่จำเป็นไว้โดยตรงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ซึ่งมีความสำคัญต่อผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทุกฝ่าย

การจัดกลุ่มการติดตั้งจะใช้ประโยชน์จากเครื่องหมายที่ชัดเจน โดยเฉพาะในสายการผลิตที่มีปริมาณสูงหรือสายการผลิตแบบผสมหลายรุ่น

วิศวกรด้านการตรวจสอบและประกันคุณภาพ (QA) สามารถระบุจุดตรวจสอบ โหนดแรงดันไฟฟ้า และบริเวณที่มีประโยชน์ได้อย่างรวดเร็วด้วยการติดฉลากที่เฉพาะเจาะจง

เจ้าหน้าที่ซ่อมแซมและบำรุงรักษาสามารถเข้าถึงข้อมูลเกี่ยวกับการจัดเรียงขา (pinouts) หมายเลขชิ้นส่วน และสถานะการปรับเปลี่ยนได้ทันที — แม้แต่หลายปีต่อมา หลังจากเอกสารการติดตั้งเบื้องต้นสูญหายไปแล้ว

3. แนะนำเรื่องขั้วไฟฟ้า (Polarity) และทิศทางการติดตั้ง (Orientation)

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของซิลค์สกรีนคือการแสดงสัญลักษณ์ขั้ว (polarity indications) และตำแหน่งที่ถูกต้องสำหรับชิ้นส่วนที่มีขั้ว (polarized parts)

ป้องกันข้อผิดพลาดร้ายแรง เช่น การต่อแหล่งจ่ายไฟกลับขั้ว ซึ่งอาจทำให้ชิ้นส่วนที่บอบบางเสียหายอย่างสิ้นเชิงและทำให้แผงวงจรล้มเหลว

รับประกันการจัดวางตำแหน่งที่ถูกต้องสำหรับอุปกรณ์ที่มีหลายขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งสำคัญสำหรับพอร์ตและไอซี (ICs) ที่มีขาจำนวนมากซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกัน

4. ความปลอดภัยและความสอดคล้อง

ซิลค์สกรีนทำหน้าที่เป็นระบบเตือนภัยระดับแรกบนตัวแผงวงจรเอง:

สัญลักษณ์เตือนช่วยเพิ่มความปลอดภัยโดยชี้นำกระบวนการผลิตและการเลือกตำแหน่งบนแผงวงจร

สามารถระบุเครื่องหมายรับรองจากตลาด (เช่น UL, CE) และสัญลักษณ์ด้านสิ่งแวดล้อม (เช่น RoHS, WEEE) ได้ เพื่อให้สอดคล้องตามข้อกำหนดโดยไม่ทำให้เอกสารแนบแน่นเกินไป

การออกแบบโลโก้ของผู้ผลิต การระบุรุ่นผลิตภัณฑ์ และเลขรหัสประจำตัวเฉพาะ (unique ID numbers) ช่วยให้สามารถติดตามย้อนกลับได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งจำเป็นต่อการตรวจสอบคุณภาพ (QA audits) และการเฝ้าสังเกตการรับประกันสินค้า

5. อินเทอร์เฟซสำหรับผู้ใช้ปลายทางที่ดีขึ้น

สำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ผู้ใช้ปลายทางสามารถมองเห็นหรือติดตั้งเองได้ เช่น บอร์ดวิเคราะห์ ชุดอุปกรณ์สำหรับการพัฒนา หรือผลิตภัณฑ์ที่ผู้ใช้สามารถซ่อมบำรุงเองได้:

สกรีนพิมพ์ (Silkscreen) ให้ป้ายระบุพอร์ต ฟังก์ชันสลับโหมด และสัญลักษณ์แสดงสถานะของ LED ซึ่งช่วยเพิ่มความสะดวกในการใช้งานโดยไม่จำเป็นต้องอ้างอิงคู่มือ

เสริมสร้างการรับรู้แบรนด์ รวมทั้งภาพลักษณ์ของความเป็นมืออาชีพและความน่าเชื่อถือผ่านการออกแบบโลโก้และเครื่องหมายระบุรุ่นที่ชัดเจน

6. ทำให้การวินิจฉัยปัญหาและการปรับเปลี่ยนเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

เมื่อมีความจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนรูปแบบ การตรวจสอบ หรือการซ่อมแซมในสนาม สกรีนพิมพ์ที่แข็งแรงจะช่วยประหยัดเวลาได้หลายชั่วโมง:

นักพัฒนาและผู้เชี่ยวชาญสามารถใช้ป้ายระบุที่ชัดเจนเพื่อระบุจุดทดสอบที่เหมาะสมที่สุด รีเซ็ตจัมเปอร์ หรือเปลี่ยน/ถอดส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง

ลดการพึ่งพาแผนผังวงจรหรือภาพประกอบการประกอบจากภายนอก ซึ่งอาจสูญหายหรือล้าสมัยหลังจากใช้งานในสนามมาหลายปี

7. ไม่มีผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าหรือโครงสร้าง

ข้อได้เปรียบสำคัญประการหนึ่งของสกรีนพิมพ์คือ:

ไม่นำไฟฟ้าและมีความเฉื่อยทางเคมี จึงไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการลัดวงจรหรือความเสียหายใดๆ

น้ำหนักเบาและไม่ส่งผลกระทบต่อความหนาของแผงวงจรหรือระบบไฟฟ้าในบ้าน

ใช้เป็นชั้นสุดท้ายเพื่อวัตถุประสงค์ด้านความสวยงามหรือการใช้งาน ซึ่งจะไม่รบกวนชั้นป้องกันการเชื่อม (solder mask) หรือวงจรทองแดง

วิธีจัดวางชั้นพิมพ์ลาย (Silkscreen) บนแผงวงจร (PCB) อย่างเหมาะสม?

การพัฒนาชั้นพิมพ์ลาย (silkscreen) ที่ทนทานนั้นเป็นทั้งศิลปะและวิทยาศาสตร์ การออกแบบชั้นพิมพ์ลายที่ดีสามารถช่วยให้การประกอบแผงวงจร (PCB assembly) การตรวจสอบ การวินิจฉัยปัญหา และการสื่อสารกับผู้บริโภคเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ดิจิทัลของคุณทำได้ง่ายขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม การออกแบบชั้นพิมพ์ลายอย่างไม่ระมัดระวังอาจก่อให้เกิดปัญหาในการผลิต ลดความสามารถในการอ่าน หรือแม้แต่ทำให้แผงวงจรไม่สามารถใช้งานได้ ด้านล่างนี้คือหลักการสำคัญและกลยุทธ์ที่ใช้งานได้จริงสำหรับการสร้างชั้นพิมพ์ลายที่มีประสิทธิภาพบนแผงวงจร (PCB)

1. เริ่มต้นด้วยแผนงานที่ชัดเจน

เริ่มกระบวนการออกแบบชั้นพิมพ์ลายด้วยการเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับวัตถุประสงค์ของแผงวงจร (PCB) ระดับความหนาแน่นของแผง และวิธีการประกอบที่กำหนดไว้

2. เลือกแบบอักษรและขนาดที่อ่านง่าย

ใช้แบบอักษรที่เรียบง่ายและไม่มีตกแต่งปลาย (sans-serif) เช่น Arial, Helvetica หรือ OCRA เพื่อความอ่านง่ายสูงสุด

รักษาความสูงขั้นต่ำของข้อความไว้ที่ 1.0 มม. และขนาดเส้นขั้นต่ำที่ 0.15 มม. การเคลือบผิวคุณภาพสูงบางประเภทสามารถรองรับเส้นที่ละเอียดกว่านี้ได้ดีขึ้นอีกมาก อย่างไรก็ตาม ควรตรวจสอบข้อจำกัดของผู้ผลิตของท่านเสมอ

หลีกเลี่ยงแบบอักษรที่ถูกบีบอัดเกินไป ตัวเอียง หรือแบบอักษรตกแต่ง; คุณภาพสูงสุดต้องมาก่อนเสมอในการพิมพ์ซิลค์สกรีนบนแผงวงจร (PCB)

3. จัดวางองค์ประกอบซิลค์สกรีนอย่างมีกลยุทธ์

ตัวระบุชิ้นส่วนควรจัดวางไว้ใกล้เคียงหรือภายในขอบเขตของชิ้นส่วน แต่ไม่ควรจัดวางทับบริเวณพื้นที่เชื่อมต่อ (pads) หรือรูเจาะ (via openings)

สัญลักษณ์แสดงขั้ว (polarity signs) และหมายเหตุเกี่ยวกับขาที่ 1 ควรสอดคล้องกันและเข้าใจง่าย: ใช้จุด เครื่องหมายหยัก หรือรูปสามเหลี่ยมตามความเหมาะสม และจัดวางให้ปรากฏชัดหลังการติดตั้งชิ้นส่วนแล้ว

จัดสรรพื้นที่สำหรับจุดทดสอบ (test points) ไว้ในตำแหน่งที่เข้าถึงได้ง่าย

จัดวางสัญลักษณ์เตือนภัยไว้ใกล้บริเวณที่มีแนวโน้มเกิดไฟฟ้าสถิต (ESD) จุดแรงดันสูง หรือชิ้นส่วนที่ใช้งานเฉพาะทาง

4. รักษาช่องว่างและระยะห่างที่เหมาะสม

รักษาเครื่องหมายซิลค์สกรีนให้อยู่ห่างจากแผ่นเชื่อม (pads), รูผ่าน (vias) และเส้นนำไฟฟ้าที่เปิดเผย (copper traces) อย่างน้อย 0.2 มม. (8 mil) ซอฟต์แวร์ CAD สำหรับวงจรพิมพ์ (PCB) รุ่นใหม่หลายตัวสามารถ "ตัดออก" หรือ "ลบออก" เครื่องหมายซิลค์สกรีนโดยอัตโนมัติได้ทันทีเมื่อมันทับซ้อนกับองค์ประกอบอื่นๆ

ในสถานที่ที่เคลื่อนย้ายได้ หากมีข้อจำกัดด้านพื้นที่ ให้เน้นเครื่องหมายที่สำคัญที่สุดก่อนเป็นอันดับแรก แทนที่จะใส่เครื่องหมายที่มีความสำคัญน้อยกว่า

5. เลือกสีซิลค์สกรีนที่เหมาะสมเพื่อเปรียบเทียบกับชั้นป้องกันการประสาน (solder mask)

สำหรับชั้นป้องกันการประสานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สีซิลค์สกรีนขาวให้ความอ่านง่ายที่ดีที่สุด

บนชั้นป้องกันการประสานสีดำหรือสีเข้ม แนะนำให้ใช้ซิลค์สกรีนสีขาวหรือสีเหลือง

ชั้นป้องกันการประสานสีขาวมักให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเมื่อใช้ร่วมกับซิลค์สกรีนสีดำหรือสีเหลือง

สำหรับแผงวงจรระดับเทคโนโลยีสูงหรือคุณภาพสูงเป็นพิเศษ บางครั้งสามารถรักษาสีซิลค์สกรีนหลายสีได้ด้วยเทคโนโลยี DLP ขั้นสูง

6. อธิบายการใช้งานเลเยอร์

ใช้เลเยอร์ที่ต่างกันสำหรับลายพิมพ์นำ (Leading Silkscreen) และลายพิมพ์ฐาน (Base Silkscreen ด้าน solder side) ในการส่งออกไฟล์ Gerber ของคุณ โดยแนะนำอย่างชัดเจนว่าเครื่องหมายแต่ละชนิดควรอยู่ด้านใด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีการประกอบแบบสองด้าน (double-sided assembly) เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดและปัญหาต่าง ๆ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าผู้ผลิตของคุณรองรับการพิมพ์ลายบนด้าน solder side และรับรู้ถึงความเป็นไปได้ในการเพิ่มการใช้งานแบบสองด้าน

7. พิจารณาการเปลี่ยนแปลงในอนาคต

รวมแท็กแสดงการเปลี่ยนแปลงและเลขที่ระบุรุ่นของแผงวงจร (board variant numbers) เพื่อการติดตามและการปรับปรุงในอนาคต

เว้นพื้นที่ไว้สำหรับการใช้งาน เช่น พื้นที่สำหรับรหัสวันผลิต (day codes), เลขที่ล็อต (lot numbers) หรือแม้แต่บาร์โค้ด/คิวอาร์โค้ด — โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีคุณค่ามากสำหรับงานที่มีมูลค่าสูงหรืองานที่อยู่ภายใต้กฎระเบียบ

8. ยืนยันด้วยการตรวจสอบจากโลกแห่งความเป็นจริง

ก่อนเสร็จสิ้นการออกแบบลายพิมพ์ ให้เผยแพร่ภาพซ้อนทับ (array overlay) แบบมาตราส่วน 1:1 หรือใช้ฟังก์ชันการแสดงผลสามมิติ (3D viewer) ของซอฟต์แวร์ CAD ของคุณ เพื่อตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้:

การทับซ้อนของลายพิมพ์บนแผ่นวงจร (silkscreen) กับพื้นที่สำหรับการเชื่อมต่อ (pads) หรือพื้นที่ห้ามวางองค์ประกอบ (keep-out areas)

เครื่องหมายที่เข้าถึงได้ยากหรือถูกปกป้องหลังการประกอบแบบดิจิทัล

ความชัดเจนของรูปแบบตัวอักษรและการจัดแนวข้อความทั้งหมดให้เหมาะสม

9. เตรียมข้อมูล Gerber ให้ถูกต้อง

ส่งออกเลเยอร์ลายพิมพ์บนแผ่นวงจร (silkscreen layers) โดยใช้ชื่อข้อมูลมาตรฐานที่ผู้ผลิตยอมรับ:

. GTO (Gerber Top Overlay หรือลายพิมพ์บนแผ่นวงจรด้านบน)

. GBO (Gerber Base Overlay) โปรดแจ้งข้อมูลเหล่านี้เพิ่มเติมพร้อมกับภาพประกอบแสดงการตั้งค่า (หากมีศูนย์กลาง) และตรวจสอบกระบวนการและข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตเกี่ยวกับการจัดการลายพิมพ์บนแผ่นวงจร (silkscreen)

วิวัฒนาการของลายพิมพ์บนแผ่นวงจร (PCB Silkscreen): จากเทคนิคแบบดั้งเดิมสู่เทคนิคสมัยใหม่

การใช้เทคนิคพิมพ์ซิลค์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้ก้าวหน้ามาอย่างมากเมื่อพิจารณาจากช่วงแรกเริ่มของการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ ทั้งนี้ เมื่อความต้องการในการผลิต PCB เพิ่มขึ้นและโครงสร้างของวงจรเริ่มมีความหนาแน่นมากยิ่งขึ้น เทคโนโลยีการพิมพ์ซิลค์สกรีนจึงพัฒนาไปเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ๆ ด้านความแม่นยำ ความเร็ว และการปรับแต่งเฉพาะทาง การเข้าใจวิวัฒนาการนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เห็นตัวเลือกที่มีอยู่ในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังเน้นย้ำด้วยว่าเหตุใดวิธีการบางประการจึงได้รับความนิยมสำหรับช่วงการผลิตและข้อกำหนดเฉพาะต่างๆ

ยุคดั้งเดิม: การพิมพ์ซิลค์สกรีนแบบทำด้วยมือ

ในช่วงแรกของการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การพิมพ์ซิลค์สกรีนด้วยมือเป็นมาตรฐานสำหรับการนำซิลค์สกรีนมาใช้กับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) กระบวนการนี้ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

ใช้ผ้าตาข่ายโพลีเอสเตอร์ยืดตึงอย่างแน่นหนาบนโครงอลูมิเนียมที่แข็งแรงและเบา

ถ่ายโอนลวดลายซิลค์สกรีนลงบนผ้าตาข่ายโดยใช้สารไวแสง

หมึกอีพอกซีที่ไม่นำไฟฟ้าถูกนำมาใช้กับหน้าจอ และใช้ไม้กวาดยาง (squeegee) ดันหมึกผ่านช่องเปิด เพื่อวางข้อความและกราฟิกลงบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

แผงวงจรถูกนำเข้าเตาอบเพื่อให้หมึกแข็งตัวและเพิ่มการยึดเกาะ

แม้ว่าวิธีนี้จะมีความน่าเชื่อถือและค่อนข้างประหยัดต้นทุนสำหรับการผลิตในปริมาณน้อยถึงปานกลาง แต่วิธีนี้ก็มีข้อเสียดังนี้:

ความละเอียดต่ำสุด: ขนาดเส้นที่เล็กที่สุดที่สามารถทำได้จริงอยู่ที่ประมาณ 0.15–0.20 มม. (6–8 มิล)

ปัญหาในการจัดตำแหน่ง: การจัดแนวแม่พิมพ์ให้ตรงกับแผ่นโลหะ (pads) หรือร่องนำสัญญาณ (traces) อาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้ โดยเฉพาะในกรณีที่มีระยะห่างระหว่างขา (pitch) แคบมาก

ใช้แรงงานมาก: เหมาะสมสำหรับการผลิตต้นแบบหรือการผลิตจำนวนน้อย เนื่องจากจำเป็นต้องสร้างแม่พิมพ์ใหม่ทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนแปลงแผงวงจร

ยุคแห่งการอัตโนมัติ: การพิมพ์ด้วยภาพจากสารละลาย (LPI)

เมื่อแผงวงจรเริ่มมีความหนาแน่นสูงขึ้นและมีความต้องการในการผลิตจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง อุตสาหกรรมจึงเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ด้วยภาพจากสารละลาย (Liquid Photo Imaging: LPI) ซึ่งกระบวนการ LPI นี้นำเสนอการปรับปรุงที่สำคัญหลายประการ:

หมึกอะคริลิกที่สามารถพิมพ์ภาพได้ถูกเคลือบเป็นชั้นบนพื้นที่ของแผงวงจร

งานศิลปะสำหรับการพิมพ์แบบซิลค์สกรีนถูกพิมพ์ลงบนมาสก์ถ่ายภาพใส จากนั้นจึงวางเรียบอย่างสมบูรณ์แบบบนแผงวงจร (PCB)

การสัมผัสโดยตรงกับแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ทำให้หมึกแข็งตัวเฉพาะบริเวณที่กำหนดไว้ตามรูปแบบมาสก์ที่แม่นยำมาก

แผ่นบอร์ดถูกผลิตขึ้นด้วยกระบวนการที่เรียบร้อย ซึ่งช่วยกำจัดหมึกที่ยังไม่แห้งออกอย่างหมดจด และทิ้งร่องรอยการพิมพ์ที่คมชัดและทนต่อสารเคมี

การรักษาด้วยแสง UV ขั้นสุดท้าย หรือการอบด้วยเตา รับประกันความทนทาน

การเปลี่ยนแปลงสู่ยุคดิจิทัล: การพิมพ์คำอธิบายโดยตรง

เข้าสู่ยุคการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ด้วยเทคโนโลยี DLP—หรือที่เรียกกันว่าการพิมพ์แบบอิงค์เจ็ตโดยตรง เทคนิคนี้อาศัยนวัตกรรมการพิมพ์ดิจิทัลร่วมสมัยเพื่อให้บริการ:

ไม่จำเป็นต้องใช้ฟิล์มพิมพ์หรือมาสก์ถ่ายภาพทางกายภาพ งานศิลปะจะถูกส่งผ่านโดยตรงจากข้อมูลดิจิทัลไปยังแผงวงจร (PCB)

หัวพิมพ์อิงค์เจ็ตเฉพาะทางฉีดหมึกอะคริลิกที่แข็งตัวด้วยแสง UV ลงบนแผงวงจรอย่างแม่นยำ หมึกจะถูกแข็งตัวทันทีด้วยแหล่งกำเนิดแสง UV ที่ติดตั้งรวมอยู่กับเครื่องพิมพ์

การจัดตำแหน่งที่ใกล้เคียงสมบูรณ์แบบกับเอกสารรูปแบบและคุณภาพของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่อยู่เบื้องล่าง

DLP รุ่นใหม่ให้ความสามารถดังนี้:

รายละเอียดที่ละเอียดอ่อนมากเป็นพิเศษ

การเปลี่ยนแปลงการออกแบบได้ทันที; ไม่มีความล่าช้าในการเปลี่ยนเครื่องหมายหรือการผลิตแบบแบตช์สั้น ๆ ที่ปรับแต่งเฉพาะ

รองรับการพิมพ์หลายเฉดสีสำหรับโลโก้ สัญลักษณ์เตือน หรือข้อกำหนดพิเศษต่าง ๆ

กระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

อนาคตจะเป็นอย่างไร?

การหดตัวอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การแนะนำเทคโนโลยีการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ที่ชาญฉลาด และการใช้งานระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์ที่เพิ่มขึ้น กำลังเร่งขับเคลื่อนการพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ซิลค์สกรีนรุ่นใหม่ให้ก้าวหน้าไปอีกมาก

ความทนทานของหมึกที่เพิ่มขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (อุณหภูมิสูง สารทำละลาย)

หมึกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นและกระบวนการที่สร้างของเสียน้อยลง

การประสานงานการดำเนินงานแบบดิจิทัล — จากข้อมูลการออกแบบไปยังการพิมพ์ซิลค์สกรีนโดยตรง ปิดช่องว่างระยะสุดท้าย ("last-mile") ในการผลิตเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์แบบคล่องตัว

ตำแหน่งคำถามที่พบบ่อย: การพิมพ์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

1. สีมาตรฐานทั่วไปสำหรับการพิมพ์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คือสีอะไร?

สีขาวเป็นมาตรฐานในตลาดสำหรับการพิมพ์สกรีนบนแผงวงจรพิมพ์ที่มีชั้นป้องกันการเชื่อมแบบสีเขียว เนื่องจากให้ความต่างของสีและความอ่านง่ายที่โดดเด่น อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตสมัยใหม่ยังเสนอสีอื่นๆ อีกหลายสี เช่น สีดำและสีเหลือง นอกจากนี้ กระบวนการผลิตขั้นสูงบางประเภทยังรองรับตัวเลือกสกรีนหลายสีสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง

2. การพิมพ์สกรีนส่งผลต่อราคาของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือไม่?

ใช่ ความซับซ้อนและการพัฒนาของชั้นสกรีนสามารถส่งผลต่อราคาโดยรวมของการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง ได้แก่:

จำนวนด้านที่พิมพ์สกรีน: การพิมพ์สกรีนทั้งด้านบน (ด้านองค์ประกอบ) และด้านล่าง (ด้านการเชื่อม) จะมีราคาสูงกว่ามาก

ตัวเลือกสี: สีที่ไม่ใช่มาตรฐานอาจทำให้เกิดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ความละเอียดและรายละเอียด: เส้นที่มีขนาดเล็กมากหรือกราฟิกที่ออกแบบเองอาจมีราคาแพงกว่า โดยเฉพาะสำหรับงานออกแบบหรือการผลิตแบบเฉพาะทาง

ปริมาณ: สำหรับการผลิตจำนวนมาก การส่งผลกระทบต่อค่าใช้จ่ายจะลดลงเนื่องจากเศรษฐกิจเชิงปริมาตร อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นโดยละเอียดมีน้อยเมื่อเทียบกับบทบาทสำคัญที่การพิมพ์ซิลค์สกรีน (Silkscreen) มีต่อความสามารถในการผลิตและการติดตามย้อนกลับ

3. สามารถพิมพ์ซิลค์สกรีนบนทั้งสองด้านของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้หรือไม่?

ได้แน่นอน ผู้ผลิต PCB มืออาชีพจำนวนมากสามารถพิมพ์ซิลค์สกรีนได้ทั้งด้านหน้า (ด้านบน) และด้านบัดกรี (ด้านล่าง) แม้ว่าการพิมพ์ซิลค์สกรีนทั้งสองด้านจะให้ประโยชน์หลายประการ แต่อาจทำให้เวลาและต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นเล็กน้อย โปรดระบุความต้องการเกี่ยวกับซิลค์สกรีนอย่างชัดเจนในคำสั่งซื้อและไฟล์ Gerber ของท่านเสมอ

4. เหตุใดซิลค์สกรีนจึงมีความสำคัญต่อเอกสารประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)?

ซิลค์สกรีนทำหน้าที่นำแผนผังวงจร (Schematic) มาแสดงผลจริง โดยวางป้ายกำกับที่สำคัญ ตัวระบุองค์ประกอบ (Designators) รอยบอกขั้ว (Polarity Marks) และสัญลักษณ์เตือนภัยไว้โดยตรงบนแผงวงจร ข้อมูลที่พิมพ์ไว้บนแผงวงจรนี้ช่วยขจัดความคลุมเครือในการติดตั้ง ช่วยเร่งกระบวนการแก้ไขปัญหา สนับสนุนการซ่อมแซมเฉพาะจุด และสอดคล้องกับข้อกำหนดทางกฎระเบียบต่าง ๆ มากมาย

5. การพิมพ์สกรีนสามารถปรับแต่งได้ทั้งหมดสำหรับทุกงานและทุกงานหรือไม่

ใช่! กระบวนการพิมพ์สกรีนสมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการพิมพ์แบบ DLP (Digital Light Processing) ทำให้สามารถปรับแต่งแผงวงจรแต่ละแผ่นได้ตามความต้องการ — แม้ในบริบทของการผลิตจำนวนน้อยหรือการสร้างต้นแบบก็ตาม คุณสามารถใส่ลวดลายโลโก้ บาร์โค้ด คิวอาร์โค้ด และรหัสติดตามแหล่งที่มาเฉพาะได้ด้วย สำหรับสินค้าที่มีมูลค่าสูงหรือสินค้าที่อยู่ภายใต้ข้อบังคับ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยสนับสนุนด้านความปลอดภัย การติดตามห่วงโซ่อุปทาน และการติดฉลากเฉพาะลูกค้า