PCBシルクスクリーン完全ガイド：正確な部品配置のために

シルクスクリーンとは？ PCB製造後、コンポーネントを正しい位置に配置する必要があります。しかし、間違った配置をしてしまったら？標準的なPCBでは異なるリファレンスを持つ複数の抵抗が使用されるため、コンポーネントを配置する最適な位置を見つけるにはどうすればよいでしょうか？

このようなシナリオで、あなたのPCBに必要なのがシルクスクリーンです。間違いなく、シルクスクリーンなしでは適切なコンポーネント配置は不可能です。でも、シルクスクリーンについてあまり知らなくても心配いりません。

この記事では、シルクスクリーンについてのすべてと、シルクスクリーン付きPCBを設計する際の注意点を紹介します。

始めましょう。

PCBにおけるシルクスクリーンとは

PCB上のシルクスクリーン（編集済み）

シルクスクリーンを使用する目的は、コンポーネントの容易な識別です。シルクスクリーンはPCBの最上層であり、PCBの部品、マーク、リファレンス、コンポーネント、シンボル、テストポイントを識別します。

通常、シルクスクリーンはPCBのコンポーネント側にありますが、ハンダ面に使用することも可能です（ただしコストが高くなります）。

シルクスクリーンは非導電性エポキシインクを使用し、基板の性能に干渉しません。シルクスクリーンテキストの一般的な色は黄色、黒、白です。さまざまなフォントから選べますが、値が読みやすいことを確認してください。

また、従来のシルクスクリーン印刷では、ポリエステルスクリーンをアルミフレームに張り、レーザーフォトプロッター、硬化炉、スプレーデベロッパーを使用します。

なぜシルクスクリーン印刷が重要なのか

シルクスクリーン項目

前述の通り、シルクスクリーンは基板の機能性に影響しません。しかし、メーカーとエンジニアに有益な情報を提供します。それには以下が含まれます：

1. リファレンスインジケータ：シルクスクリーンはBOMを通じてコンポーネントを特定するリファレンスインジケータを示します。これにはPin 1インジケータと極性インジケータがあります。Pin 1インジケータはコンポーネントピンをフットプリントパッドにどう接続するかを示し、極性インジケータは極性矢印の配置方法を示します。

2. 警告シンボル：名前の通り、超えてはならない電圧ポイントや取り扱い注意点を警告します。

3. シルクスクリーンは、基板固有の番号とテストポイントを迅速に特定するのに役立ちます。

4. また、シルクスクリーンがあればリファレンスデシグネータを通じてコンポーネントを簡単に特定できます。

5. さらに、シルクスクリーンはテストポイントを通じてメーカーと技術者が基板の問題を迅速に特定するのを助けます。これらのテストポイントはテストとトラブルシューティングを容易にする情報も提供します。

6. データシートがなくてもデバイスの情報を提供するので、迷うことがありません。

シルクスクリーン印刷の方法

PCBにシルクスクリーンを適用するには3つの方法があります：

1. ダイレクトレジェンド印刷 (DLP)

ダイレクトレジェンド印刷は3つの中で最も高価な方法です。アクリルインクとインクジェットプロジェクタを必要とするプロセスです。

アクリルインク

高価な理由はこれだけではありません。まず、CADソフトウェアを通じてインクを基板に適用します。その後、インクをUV光に露光させる必要があります。

さらに、銀仕上げのPCBにはアクリルインクを使用しないでください。相性が悪いからです。

2. 液体フォトイメージング (LPI)

4ミル（0.1mm）以上のラインを印刷する場合、LPIが最適です。ソルダーマスクの適用に似ており、高精度です。

この方法では、ラミネートをエポキシでコーティングし、UV光で露光します。その後、インクを硬化させ、基板を現像します。

エポキシ

しかし、LPIは他の印刷方法よりインクを多く消費し、セットアップ時間が長いです。また、白色のみ使用可能です。

3. 手動スクリーン印刷

基板のトラック幅が0.007インチ（約0.18mm）以上、または位置合わせ公差が0.005インチ（約0.13mm）以上の場合、手動スクリーン印刷が使用できます。本質的には、トレースとテキストのステンシル印刷が必要なプロセスです。ナイロンでトレースを作り、ステンシルを通じてインクを基板のラミネートまたは層に導きます。

その後、オーブンで焼いてインクを硬化させます。シルクスクリーン層を作るシンプルな方法で、大きなサイズのテキストも作れます。しかし、この方法をマスターするにはある程度の職人技が必要です。

焼成炉

シルクスクリーン付きPCB設計時の考慮事項

PCBのシルクスクリーン設計時の考慮点：

DIYしない

シルクスクリーンは作成が難しいです。芸術的な応用であるため、DIYシルクスクリーンでは、特に必要なスキルセットがない場合、メーカーから得られる結果は得られません。プロに任せ、PCBと一緒にシルクスクリーンを注文してください。

モノクロカラーを使用する

PCBのシルクスクリーンに派手な色を使う必要はありません。黒と白のみを使用し、シェードを調整してソルダーマスクの色とシャープなコントラストを作りましょう。しかし、コントラストが不十分ならシルクスクリーンは見えません。

すべてのフォントが使えるわけではない

製造プロセスで機能しないフォントもあります。ソフトウェアで作成しやすく高速でも、契約メーカー（CM）が承認したフォントのみを使用することを検討してください。また、これらのフォントは読みやすいものでなければなりません。

契約メーカーの要件を守る

CMのクリアランスと寸法要件をすべて満たしてください。そうしないと、シルクスクリーンの値が隠れてしまいます。アイテムが見えなければシルクスクリーンは効果的ではありません。

コンポーネント内のシルクスクリーン vs PCBレイアウト内のシルクスクリーン

PCB設計ソフトウェアでは、シルクスクリーンをトップオーバーレイまたはボトムレイヤーとして指定します（シルクスクリーンタイプによります）。設計ソフトウェアで、シルクスクリーンを直接PCBレイアウトに配置するか、コンポーネント内に配置するかを選べます。

PCBレイアウトとは、シルクスクリーンを手動で配置することを意味します。一方、コンポーネントシルクスクリーンは、コンポーネントを設計にインポートした後に自動的に適用される場合です。

PCBレイアウトに手動で配置すべき項目と、コンポーネントを通じて自動的に配置すべき項目：

シルクスクリーン項目を示す表

シルクスクリーンのクリーンアップ方法

シルクスクリーンマークに重複が発生する可能性があります。そのような場合、より明確な表示と可読性のために、マークを再配置しクリーンアップする必要があります。

幸い、深刻な問題ではなく、優れた設計ツールを使えば（Gerberファイルがあれば）シルクスクリーンのミスを修正できます。使いやすいツールを選んで、シルクスクリーンのクリーンアップ中に問題が起きないようにしましょう。

PCBシルクスクリーン vs ソルダーマスク

ソルダーマスクとシルクスクリーン

PCBシルクスクリーンは、基板の機能性に影響を与えずにさまざまな情報を表示する単なる方法です。一方、ソルダーマスクは電気的ショートと腐食から基板を保護することでPCB機能性を高めます。また、ハンダがパッドに留まり、トレースやプレーンに流れてブリッジするのを防ぎます。

PCBシルクスクリーンの色

シルクスクリーンに推奨する色は4色です。白は汎用的で製造プロセスで問題を起こしません。黄色、黒、赤もシルクスクリーンに適した色です。

一部のデザイナーはピンクなどを使用しますが、独自の特性があるため推奨しません。製造プロセスで問題を引き起こす可能性があります。

シルクスクリーンカラー

PCBシルクスクリーンメーカーの選び方

シルクスクリーン制作で問題を避けたいなら、信頼できるPCBメーカーが必要です。多くのPCBエキスパートがこのテーマに精通していますが、選択前にいくつかの要因を考慮する必要があります。

まず、シルクスクリーンの視覚的側面を考えます。この段階でクリアランススペース、フォントサイズ、色、その他のシルクスクリーン設計オプションを選択します。これが製造コストに影響するため、これらの側面を正しく選択するのを助けてくれる信頼できるメーカーが必要です。

次に、あなたの要件を伝えてメーカーの能力を確認できます。信頼できるメーカーなら、自信を持ってプロセスを説明してくれるでしょう。経験豊富で専念するPCBメーカーを選べば、プロセスがスムーズになります。

まとめ

シルクスクリーン項目を持つPCB

PCBシルクスクリーンはスキルを要するプロセスで、PCBの全体的な品質に影響します。興味深いことに、シルクスクリーンがあるおかげで、銅層にアウトラインを描く必要がありません。

シルクスクリーンは直接PCB性能に影響せず、PCBに文字を書く優れた方法です。しかし、使用する色には注意し、シルクスクリーン項目が視認可能であることを確認してください。

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