KiCad’de serigrafi boşluk sorunları genellikle ayak izinde başlar, üretim notunda değil

KiCad kullanıcıları genellikle serigrafi ile maske arasındaki boşluğu geç fark ederler: Kart, düzenleyicide gayet iyi görünür; ancak üretim önizlemesinde referans metinleri, polarite işaretleri veya 1 numaralı pin göstergeleri, açıkta kalan pedlerden kesilir. Bu sadece görsel bir sorun değildir. Silikscreen, küçük pasif bileşenlerin, ince aralıklı IC'lerin veya konektör pedlerinin yakınında kaybolursa, montaj operatörleri ilk ürün denetimi ve manuel düzeltme işlemleri sırasında güvendikleri işaretleri kaybederler. Üretim ve servis çalışmalarında kullanılan daha genel PCB serigrafi kuralları burada da geçerlidir, ancak KiCad bu sorunu ayak izi ve çizim ayarı düzeyinde ortaya çıkarır.

Bu kılavuz, KiCad’in serigrafi-maske açıklığı kontrolünün gerçekte neye dikkat çektiğini, çakışmanın genellikle nereden kaynaklandığını ve Gerber dosyalarında farklı bir üretim sorunu yaratmadan bunu nasıl düzeltebileceğinizi açıklamaktadır.

KiCad uyarısının gerçekte ne anlama geldiği

Bu uyarı, bir serigrafi nesnesinin lehim maskesindeki bir açıklığa çok yakın konumlandığında görüntülenir. Üretim sırasında, fabrikalar genellikle mürekkebin lehimlenebilir pedlerin üzerine bulaşmaması için açıkta kalan bakırdan uzaklaştırır. Bu, KiCad'in tam bir dış hat veya referans göstergesi gösterirken, üretilen kartta o alanda kısaltılmış bir versiyon, kesik bir şekil veya hiç gösterge bulunmayabileceği anlamına gelir.

Uygulamada, bu risk en çok QFN köşeleri, yoğun direnç ağları, ince aralıklı konektörler, LED polarite işaretleri ve montaj etiketlerinin yakınına yerleştirilmiş test pedleri çevresinde yüksektir. Kart, elektriksel kontrolleri geçebilse de, montajı, denetimi veya onarımı zorlaşabilir; çünkü üretim tesisi ilk olarak bu yararlı işaretleri kaldırmıştır.

Bu sorun neden gerçek düzenlerde bu kadar sık ortaya çıkıyor?

Serigrafi ile maske arasındaki çakışmaların çoğu, tek bir yanlış ayardan kaynaklanmaz. Bu çakışmalar, aşağıda sıralanan ve birbiriyle etkileşim halinde olan kararların birikiminden kaynaklanır:

• Bir ayak izi kütüphanesi, dar gövde dış hatları veya aşırı büyük polarite işaretleriyle çizildi.
• Lehim maskesi genişlemesi, özellikle ince aralıklı parçalarda tasarımcının beklediğinden daha fazladır.
• Referans metni, pedlerin etrafındaki boş alanın çoktan dolmuş olduğu bir aşamada, yollandırma işleminden sonra taşındı.
• Fab efsanesi, kağıt üzerinde tekrarlanabilir seri üretime kıyasla daha sınırlı bir kapasiteye sahiptir.
• Kartta, 0,15 mm’lik bir kayma bile bir işaretin kırpılmadan kalıp kalmayacağını belirleyen küçük paketler kullanılmaktadır.

KiCad yalnızca geometri çakışmalarını işaretleyebilir. Seçtiğiniz üretim tesisinin açıklama metnini kesip kesmeyeceğini, kaybolan 1 numaralı pin işaretinin AOI’da karışıklığa yol açıp açmayacağını ya da kartın daha sonra onu tasarlamayan bir kişi tarafından tezgahta yeniden işlenmeye ihtiyaç duyup duymayacağını belirleyemez.

Genel kurallarla değil, yerel uygulamalarla başlayın

Aynı uyarı, bir paketin birçok yerleştirme noktasında tekrarlanıyorsa, sorunu gidermek için genellikle ayak izi üzerinde değişiklik yapmak en doğru yoldur. Uyarılar ortadan kalkana kadar boşluk mesafesini genel olarak genişletmek yerine, serigrafi dış hat segmentini küçültmek, polarite noktasını taşımak veya gövde dış hatlarını ped kenarlarından uzaklaştırmak daha güvenli bir yöntemdir.

Bu durum, özellikle yeniden kullanılabilir kütüphaneler için büyük önem taşır. Bir prototipte bir kez onaylanan bir ayak izi, aynı paket daha yoğun bir kartta, panelize bir tasarımda veya farklı bir maske genişletme kuralıyla yeniden kullanıldığında üretimde sorun yaratabilir. Kaynak ayak izini düzeltmek, hatanın bir sonraki projeye de sıçramasını önler.

Üretim aşamasında da işlevselliğini koruyan pratik bir temizlik iş akışı

Bu kontrolü sadece bir DRC düzeltme görevi olarak değil, küçük çaplı bir DFM incelemesi olarak değerlendirin. Pratik bir iş akışı şöyledir:

1. Çatışmanın vücut ana hatlarında, referans metninde, polarite işaretlemesinde mi yoksa 1 numaralı pin işaretlemesinde mi olduğunu belirleyin.
2. Açığa çıkan maske açıklığının, ped boyutundan, yerel maske genişlemesinden mi yoksa aşırı geniş çizilmiş bir ayak izi alanından mı kaynaklandığını kontrol edin.
3. Serigrafi elemanının montaj sırasında gerekli olup olmadığını yoksa sadece dekoratif amaçlı olup olmadığını sorun.
4. Öncelikle ayak izini veya yerel metin yerleşimini düzeltin.
5. Onay vermeden önce Gerber dosyalarını yeniden çiziniz ve lehim maskesi açıklıklarının görülebildiği serigrafi katmanını inceleyiniz.

Birçok üretim tesisi için, serigrafi ile maske açıklıkları arasında en az yaklaşık 0,15 mm ile 0,20 mm arasında bir mesafe bırakmak ve ardından bunu üreticinin yayınladığı baskı kapasitesi ile karşılaştırarak doğrulamak, ihtiyatlı bir başlangıç noktasıdır. Küçük paketlerde çizgi genişliği de önemlidir. Çizginin kendisi zaten üretim tesisinin minimum basılabilir genişliğine yakınsa, teorik olarak uygun olan bir boşluk bile kırpma işleminden sonra ortadan kalkabilir.

Açıklama metnini kesmenin ne zaman güvenli olduğu ve ne zaman olmadığı

Her uyarı aynı tepkiyi hak etmez. İki pimli bir dirençte kısa bir gövde çizgisi segmentinin kaybolması kabul edilebilir olabilir. Ancak bir QFN’deki tek 1 numaralı pin işaretinin, bir LED dizisindeki polarite işaretinin veya bir konektörün yönlendirme işaretinin kaybolması, aynı sınıftaki bir sorun değildir.

Asıl sorulması gereken soru “Üretim tesisi bunu kesebilir mi?” değil, “Üretim tesisi bunu keserse, hangi üretim veya servis görevi zorlaşır?” olmalıdır. Eksik işaret, yerleştirme doğrulamasını, yeniden işleme yönünü, ICT fikstür etiketlemesini veya saha onarımını etkiliyorsa, işaretten vazgeçilmek yerine yeniden tasarlanmalıdır.

Gerber dosyalarını yeniden oluşturmadan önce KiCad’e özgü olarak kontrol etmeniz gereken noktalar

Dosyaları yeniden dışa aktarmadan önce, KiCad’de bu uyarının sıklıkla ortaya çıktığı yerleri kontrol edin:

• Yayılma alanı serigrafi elemanları F.SilkS padlerin yakınına veya açıkta kalan termal pedlerin üzerine yerleştirin.
• Etkileşimli yollandırma veya bakır dolgu güncellemelerinden sonra referans tanımlayıcılarının yerleştirilmesi.
• Ayak izi veya kart kurallarında pad lehim maskesi açıklık ayarları.
• Gerber dosyası oluşturma sırasında serigrafi katmanını lehim maskesine göre kırpan ayarları belirleyin.

Yalnızca metin yerleşimini düzeltir, ancak polarite üçgenini veya gövde dış hatlarını pedlere çok yakın bırakırsanız, bir sonraki ECO’da uyarı tekrar ortaya çıkabilir. Yalnızca DRC eşiğini gevşetirseniz, KiCad’de açıklamaları eksiksiz görünen ancak imalatçı tarafından kısmen kaldırılan bir kartı piyasaya sürebilirsiniz.

Bunun verim, denetim ve sonraki onarımları nasıl etkilediği

Serigrafi netliği, sadece görünüşü etkilemekle kalmaz. İlk parça denetimi sırasında teknisyenler, genellikle merkez noktası verileri, montaj çizimleri ve kartın üzerinde hâlâ okunabilir durumda olan bilgilerin bir karışımını kullanarak yönlendirmeyi doğrular. Kart üzerindeki işaretler belirsiz olduğunda, her manuel doğrulama adımı daha uzun sürer. Bu durum, yeni ürün tanıtımı (NPI) çalışmalarını yavaşlatır ve birbirine benzeyen parçalarda yönlendirme hatalarının gözden kaçma olasılığını artırır.

Yerinde onarım, hatalı etiketleme kararlarının pahalıya mal olduğu bir alandır. Konformal kaplama, akı kalıntısı veya ısı kaynaklı renk değişikliği ortaya çıktığında bir regülatör, konektör veya atlama kablosunun konumunu tespit etmek artık kolay değilse, basit bir yeniden işleme başlamadan önce kartın şeması üzerinde ek bir inceleme yapılması gerekebilir. Bu, önlenebilir bir yerleşim detayı nedeniyle boşa harcanan zamandır.

Yoğun devre kartları için daha iyi bir genel kural

Yoğun düzenlerde, temel açıklama bilgilerini az ve amaca uygun tutun. 1 numaralı pini, polariteyi, elle yerleştirilen parçaların referans kimliklerini ve servisle ilgili etiketleri koruyun. Dekoratif gövde dış hatlarının gerektiğinde küçülmesine veya kesilmesine izin verin. Bu yaklaşım, her bileşenin etrafında tam bir paket dış hatını korumaya çalışmaktan genellikle üretim sürecinde daha iyi sonuç verir.

Kart, seri SMT montajına gönderilecekse, sonucu şablon erişimi, referans noktalarının görünürlüğü, test noktalarına erişilebilirlik ve bileşen aralıkları gibi diğer üretilebilirlik kontrolleriyle birlikte gözden geçirin. Kalabalık tasarımlarda serigrafi çakışmaları nadiren tek başına ortaya çıkar; bu nedenle, verim, denetim ve yeniden işlemeyi etkileyen yüzeye monte PCB yerleşim kararlarıyla birlikte kontrol edilmeleri önemlidir.

Sonuç

KiCad’in serigrafi ile maske arasındaki boşluk uyarısı, gerçek bir üretim sorununa işaret ettiği için yararlıdır: Kart üzerinde olmasını istediğiniz işaretler, lehimlemeniz gereken bakır yüzeye çok yakındır. En iyi çözüm genellikle, uyarıyı basitçe gizleyen genel bir kural değişikliği değil, montaj açısından kritik olan açıklamaları koruyan bir ayak izi veya yerleştirme değişikliğidir. Sonucu Gerber dosyalarında doğruladığınızda ve aynı zamanda montaj ve yeniden işleme süreçlerini de göz önünde bulundurduğunuzda, bu uyarı bir sıkıntı olmaktan çıkıp bir DFM kontrol noktası haline gelir.