انتخاب رنگ محافظ مناسب برای چاپ PCB ؟
به نظر شما انتخاب رنگ محافظ مناسب برای برد الکترونیکی اهمیتی دارد ؟ اگر تا به حال در کیس کامپوتر یا قاب لپ تاپ خود را باز کرده باشید تعدادی برد الکترونیکی خواهید دید و متوجه می شوید که اکثر این برد های الکترونیکی را با رنگ سبز دیده اید. سبز رنگی است که اکثر کارخانه های تولید مدار چاپی از آن استفاده می کنند. ولی با این وجود در چند سال اخیر این استاندارد در حال تغییر است و رنگ محافظ بردهای الکترونیکی از انحصار رنگ سبز خارج شده است.
چرا این تغییر در حال وقوع است ؟ آیا یک رنگ بر رنگ دیگر ارجحیت دارد ؟ ما در این مطلب قصد داریم بررسی کنیم که چرا رنگ سولدرمسک (Solder Mask) یا محافظ اهمیت دارد و بهترین گزینه برای مصرف کنندگان و تولید کنندگان چیست؟
آیا انتخاب رنگ محافظ مناسب مهم است ؟
رنگی که روی بردهای مدار چاپی مشاهده می کنید به نام رنگ محافظ، لایه محافظ، لایه مقاوم در برابر لحیم کاری و یا سولدرمسک شناخته می شود. رنگ محافظ، لایه ای نازک از جنس پلیمر است که از اکسید شدن مسیر های مسی چاپ شده بر روی برد الکترونیکی جلوگیری می کند. همچنین عملکرد مهم دیگر این لایه این است که مانعی برای ایجاد اتصالات ناخواسته بین دو هادی ( که با عنوان Solder Bridge شناخته می شود) می باشد.
پس از اعمال رنگ محافظ بر روی PCB با فرآیندی با نام فوتولیتوگرافی باید بخش های مشخص شده ای از آن برداشته شود تا امکان اتصال قطعات و شرایط لحیم کاری فراهم شود. در پروسه تولید بردهای مدار چاپی، برای ایجاد الگو های هندسی مشخص برای هر لایه از فوتولیتوگرافی استفاده می کنند. به طور مشابه با مراحل قبل در فوتولیتوگرافی مرحله چاپ سولدرمسک، از یک ماده شیمیایی حساس به نور به نام فوتورزیست بهره می برند. برای برداشتن بخش های مشخص از رنگ محافظ، گراف های لازم بر روی فیبر یا ویفر (Wafer) با کمک فوتورزیست، چاپ شود.
در این مرحله با استفاده از فایلی به نام گربرفایل (Gerber file) یک پلات تهیه می شود. در این پلات بخش های تیره مشخص کننده ی قسمت هایی از لایه محافظ است که برداشته خواهند شد. لایه فوتورزیست روی برد اعمال می شود و برد به همراه فوتوپلات وارد دستگاه تابش نور فرابنفش و به آن نور UV تابیده می شود. بخش های که نور UV را دریافت کرده اند سخت می شوند. در بخش بعدی برد با مواد شیمیایی شویند، شسته می شود و قسمت های از رنگ محافظ و فوتورزیست که مورد تابش UV قرار نگرفته اند، از روی PCB برداشته می شوند. به این صورت دهانه های لازم برای نصب قطعات و لحیم کاری بر روی سولدرمسک پدید می آید.
از منظر عملکرد برد الکترونیکی، رنگ محافظ به ندرت تفاوتی ایجاد می کند. عملکرد اصلی این لایه حفاظت است که هر رنگ قادر به انجام کامل آن می باشد. اگر چه انتخاب رنگ محافظ برای بررسی و یافتن نقص در برد بسیار حیاتی است. رنگ با کنتراست بالا مانند رنگ سبز در انتخاب رنگ مناسب برای محافظ در اولویت است. چرا که بیشترین میزان وضوح دید برای یافتن مسیرها (Tracks) بر روی PCB را ارائه می دهد و این نکته در نمونه سازی و آزمایش برد مدار چاپی اهمیت زیادی دارد.
موارد مهم در انتخاب رنگ محافظ مناسب
انتخاب ها برای رنگ بردهای الکترونیکی می تواند بسیار متنوع و با اهداف مختلفی از جمله موارد زیر باشد:
- شناسایی: امکان دارد بعضی از تولیدکنندگان رنگ بردهای خود را متنوع انتخاب کنند تا بتوانند بین بردهای الکترونیکی خود تفاوت ایجاد کنند تا آسان تر شناسایی شوند. همچنین ممکن برای PCB های نمونه خود از یک رنگ خاص استفاده کنند. این تفاوت رنگی در محیط هایی که تنوع کاری بالایی دارند، می تواند هم به کنترل کیفیت بهتر محصولات و هم به نگهداری و تعمیر فنی آسان تر کمک کند.
- زیبایی شناسی: برای عموم مردم که نگاه تخصصی نسبت به بردهای الکترونیکی ندارند، رنگ محافظ تنها از لحاظ زیبایی اهمیت دارد. تفاوت رنگ PCB تنها می تواند تفاوت چشم نوازی برای مصرف کننده نهایی ایجاد کند. برخی از تولیدکنندگان محصولات الکترونیکی، از رنگ محافظ برای منحصربه فرد کردن و فروش بهتر محصولات خود بهره می برند مخصوصاً زمانی که این محصولات در محیطی استفاده شود که قابل رویت باشند.
- قابلیت انعکاس: رنگ محافظ نقش مهمی در بازتاب نور و هدایت گرما ایفا می کند. این نکته در برخی از زمینه ها مانند ساخت PCB برای لامپ LED بسیار مهم می باشد.
بهترین رنگ محافظ برای PCB پروژه شما کدام است؟ در ادامه پنج رنگ رایج در تولید بردهای مدار چاپی را بررسی خواهیم کرد و معایب و مزایا هر مورد را مشخص می کنیم.
اگر ایده ای دارید که وقت یا شرایط طراحی و اجرای آن را ندارید، ما در مرصا در خدمت شما هستیم و می توانید برای سفارش طراحی هر گونه مدار، برد الکترونیکی و PCB روی کمک ما حساب کنید. همچنین می توانید برای سفارش بر روی دکمه زیر کلیک نمایید.
طیف رنگی برای محافظ یا سولدرمسک بردهای مدار چاپی : مزایا و معایب
رنگ سبز
در بازار کنونی، رنگ سبز رایج ترین انتخاب برای محافظ PCB می باشد. دلایل خوبی نیز برای این امر وجود دارد. سبز بیشترین کنتراست بصری را بین تمام رنگ های موجود دارد و بهترین وضوع دید را برای مسیرها، لایه ها و فضای های خالی ارائه می کند. همین مورد، رنگ سبز را برای تعمیر و نگهداری بسیار مطلوب می کند.
به دلیل محبوبیت آن، تقریباً در تمام کارخانه های تولید کننده PCB موجود و در حجم بالا قابل دسترس است. رنگ سبز به عنوان رنگ جهانی برای بردهای الکترونیکی در سراسر دنیا در نظر گرفته می شود. همچنین همین دلایل، این رنگ را به ارزان ترین رنگ موجود در بازار تبدیل کرده است. به لطف تحقیق و توسعه های زیادی که بر روی آن انجام شده، می تواند نازکترین ضخامت برای لایه محافظ را ارائه دهد و کوچکترین بخش ها را، جهت جلوگیری از Solder Bridges، پوشش دهد.
رنگ قرمز
رنگ قرمز از لحاظ بصری جلب توجه زیادی می کند و این مطلب می تواند دلیلی باشد برای انتخاب آن در طراحی سخت افزارهایی که برد الکترونیکی آن از بیرون قابل مشاهده است. با اینکه این رنگ به یکی از رنگ های جذاب و جایگزین برای رنگ سبز تبدیل شده است، باز هم نسبت به رنگ سبز که استانداردی برای PCB ها در نظر گرفته می شود، از کنتراست و میزان وضوح دید کمتری برخوردار است. تکنسین هایی که امور تعمیر و نگهداری بردهای الکترونیکی را انجام می دهند برای بررسی PCB های قرمز به ذره بین (یا لوپ) قوی تری نیاز خواهند داشت تا بتوانند نقص های این بردهای مدار چاپی را بیابند.
رنگ قرمز عموماً به علت جذابیت ظاهری مورد انتخاب قرار می گیرد تا عملکرد آن.
رنگ آبی
آبی دومین رنگ رایج به عنوان جایگزین رنگ سبز در ساخت PCB های محصولات الکترونیکی حساب می شود. ولی کنتراست کمتری نسبت به رنگ سبز، زرد و قرمز به عنوان لایه محافظ برای بردهای مدار چاپی دارد. از آن جایی که مارکاژ (Silkscreen) روی این رنگ به خوبی دیده و خوانده می شود به رنگ منتخب برای بردهای آردوینو (Arduino) تبدیل شده است. معمولاً رنگ آبی در نمونه سازی تجهیزات الکترونیکی منبع باز (Open-source) بیشتر مشاهده می شود. شاید انتخاب این رنگ برای این محصولات، به اینکه در نمونه سازی و نقشه ساخت از واژه ی “چاپ آبی (Blue Print)” استفاده می شود ارتباطی داشته باشد.
انتخاب آبی به عنوان رنگ محافظ PCB هایی که در پشت صفحه نمایش ها نصب می شود، گزینه مناسبی می باشد.
رنگ مشکی
محافظ مشکی رنگ، گران ترین گزینه برای لایه سولدرمسک است و در مقایسه با رنگ های دیگر معمولاً به زمان بیشتری برای تولید نیاز دارد. رنگ مشکی مستعد جذب گرما است و در کاربردهای حرارت بالا، انتخابی نامطلوب خواهد بود. به علاوه این، کنتراست بسیار کمی دارد و انجام تعمیرات و سایر عملیات فنی روی آن را به شدت دشوار می کند. در کنار همه این موارد، رنگ مشکی بیشترین نرخ خطا را در طول فرآیند تولید دارد.
با توجه به همه این مسایل و نگرانی ها چرا هنوز برخی از شرکت ها مانند اپل (Apple) از رنگ مشکی به عنوان رنگ مورد علاقه خود برای PCB های محصولاتش استفاده می کند؟
با اینکه کنتراست و وضوح مسیرهای هادی روی PCB های مشکی پایین است، کنتراست بالایی با مارکاژ که معمولاً به رنگ سفید می باشد، دارد و همین علت سبب می شود مارکاژ به خوبی قابل مشاهده باشد. همچنین کمترین انعکاس نور را دارد از این رو برای کاربردهایی که نور و بازتاب آن نامطلوب است، گزینه ی ایده آلی به حساب می آید.
ممکن است جذابیت بصری رنگ مشکی برای لایه محافظ PCB، برای شرکت هایی مانند اپل، که طراحی شیک و ظریف در الویت است، مهم باشد. اما از نظر کاربردی و فنی، کار کردن با رنگ مشکی دشوار و همراه با چالش خواهد بود. حتماً قبل از سفارش PCB با رنگ محافظ مشکی تمام موارد گفته شده را به دقت مورد توجه قرار دهید تا در پروژه خود به مشکل برنخورید.
رنگ سفید
یک PCB سفید حتی کنتراست کمتری نسبت به PCB سیاه دارد که باعث می شود از لحاظ بازرسی بصری، دشوارترین باشد. همچنین خاک جمع شده در طول زمان و آلودگی روی رنگ سفید به وضوح دیده می شود. این رنگ چه کاربردی می تواند داشته باشد ؟
به طور متداول برای ساخت برد مدار چاپی لامپ های LED از محافظ سفید رنگ بهره می برند مخصوصاً زمانی که بر زیر سطوح با رنگ های روشن به کار می روند. چرا که رنگ سفید کمترین تاثیر رو بر روی نور و رنگ آن می گذارد و علاوه بر این در زمان خاموش بودن لامپ به خوبی با رنگ بدنه ترکیب می شود و از نظر ظاهر و زیبایی خللی ایجاد نمی کند. از طرفی چون رنگ سفید بیشترین انعکاس نور را در بین همه رنگ ها دارد، در هنگام روشن بودن لامپ، بیشترین شدت نور را فراهم می کند.
از لحاظ جنس و متریال همه رنگ های محافظ مشابه هم نیستند در هنگام سفارش PCB برای لامپ ال ای دی، مطمئن شوید که تولید کننده بردهای مدار چاپی شما از متریالی استفاده کند که بیشترین ضریب انعکاس را داشته باشد. این مورد به کیفیت نور خروجی محصولات شما کمک خواهد کرد.
لایه Silkscreen یا مارکاژ PCB
آخرین مطلب در مورد انتخاب رنگ محافظ مناسب، مارکاژ است. شما باید در انتخاب رنگ سولدرمسک توجه داشته باشید که لایه مارکاژ بر روی این رنگ چگونه دیده خواهد شد. رنگ محافظ با رنگ ماکاژ باید کنتراست کافی داشته باشد تا خواندن موارد روی آن با دشواری همراه نباشد. بر خلاف لایه محافظ برد مدار چاپی که از جنس پلیمر است، مارکاژ با استفاده از جوهر فرموله شده روی PCB چاپ می شود.
عملکرد این لایه به طور ویژه در راستای کمک به مونتاژ بردهای الکترونیکی در نظر گرفته شده است. باید از فونت هایی که از خوانایی خوبی برخوردار می باشند، بهره برد. این مطلب برای افرادی که PCB ها رو به صورت دستی مونتاژ می کنند و کارکنانی که در بخش بازرسی و کنترل کیفیت فعالیت می نمایند، اهمیت بالایی دارد.
مانند لایه سولدرمسک و سایر لایه های PCB، لایه مارکاژ از گربر فایل پروژه استخراج می شود.
در حالی که رنگ لایه محافظ برای هر PCB قابل سفارشی سازی است، باز هم در هنگام سفارش برد مدار چاپی، در نظر داشته باشید مهمترین نکته، کنتراست و وضوح دید کافی بر روی برد می باشد.
متداولترین رنگ برای مارکاژ، سفید است زیرا از لحاظ تجربی و بصری بهترین گزینه می باشد و کنتراست کافی را با انواع رنگ های رایج برای لایه محافظ PCB، دارد.
رنگ محافظ بیشتر از لحاظ ظاهری اهمیت دارد تا عملکردی
رنگ انتخاب شده برای لایه محافظ برد مدار چاپی در عملکرد برد الکترونیکی کمترین تاثیر را دارد. البته همانطور که در بخش های قبلی گفته شد، برای برخی از کاربردها استثنائاتی برای این قانون وجود دارد به عنوان مثال رنگ مشکی جذب حرارت بالایی دارد و برای استفاده در کاربردها و محیط های حرارت بالا مناسب نیست. با این حال باز هم به طور معمول رنگ محافظ بر عملکرد کلی برد الکترونیکی تاثیر نخواهد گذاشت.
در طراحی محصولات و تجهیزات الکترونیکی همه چیز به مدار الکترونیکی زیر آن ختم نمی شود. برای محصولاتی مانند مانیتور کامپیوتر، صفحه نمایش تلویزیون و روشنایی LED، رنگ روی PCB بسیار اهمیت دارد. کیفیت و فروش این وسایل در گرو عملکرد هر چه بهتر در بعد بصری است. برای این منظور، انتخاب رنگ محافظ مناسب برای بدست آوردن بهترین نتیجه بسیار مهم می باشد.
به علاوه رنگ PCB از لحاظ زیبایی و ظاهری می تواند در برخی از محصولات الکترونیکی نقش بسزایی بازی کند و نظر ایده خاصی را به خود جلب کنند. برای مثال می توان به کارت گرافیک، برد اصلی و کارت حافظه در کامپیوترهای مخصوص بازی اشاره کرد. انتخاب رنگی غیر از سبز و زرد برای PCB، ممکن است پروسه تعمیر و نگهداری را مشکل تر کند ولی می تواند برای مخاطبانی که خواستار خرید این محصولات هستند جذاب تر باشد.
از دید فنی، رنگ سبز بی رقیب و شکست ناپذیر است. چرا که بیشترین تحقیق و توسعه روی آن صورت گرفته، کنتراست بالایی دارد، نازکترین پوشش را می تواند فراهم کند و از لحاظ قیمتی مقرون به صرفه ترین گزینه موجود در بازار است. فقط استثنائاتی می توان قائل شد که آن هم کاملاً وابسته به هدف از محصول نهایی است.
منبع:
https://www.pcbnet.com/blog/what-is-solder-mask-color-selecting-the-right-option-for-your-product
سفارش چاپ PCB
شرکت مرصا آماده ارائه هر گونه خدمات طراحی، چاپ و مونتاژ بردهای الکترونیکی برای شما بزرگواران است. ما در راستای افزایش درخواست شما عزیزان برای سفارش چاپ برد مدار چاپی ظرفیت بخش چاپ PCB در مرصا را به طرز چشمگیری افزایش دادیم و برای ارائه هر گونه خدمات چاپ آماده ایم. شما برای سفارش هر نوع PCB می توانید از دکمه زیر اقدام به ثبت سفارش نمایید.
برای دریافت هر گونه اطلاعات بیشتر یا مشورت در اجرا پروژه های خود با تیم مرصا تماس بگیرید. ما مشتاقانه آماده خدمت رسانی به شما هستیم 🙏
