Diseño de la serigrafía de PCB: conserve las marcas esenciales tras el montaje

Diseño de la serigrafía de PCB: conserve las marcas esenciales tras el montaje
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Una referencia puede verse perfecta en CAD y, aun así, desaparecer de la placa terminada. Es posible que se excluya de la exportación, que quede recortada cerca de una abertura de máscara de soldadura o que se imprima correctamente y luego quede oculta bajo un componente. La pregunta útil no es solo «¿Está la marca en el diseño?», sino «¿Podrá alguien leerla e interpretarla cuando la necesite?»

Priorice las marcas que ayudan durante el montaje y el uso posterior: referencias de componentes, polaridad y pines, puntos de prueba, identificación de conectores y revisión de la placa. Si falta espacio, pueden eliminarse los contornos decorativos. Si una marca esencial no puede conservarse impresa y visible después del montaje, muévala o establezca una referencia aprobada en la documentación de montaje, en vez de reducirla hasta que quepa en pantalla.

La serigrafía, también llamada leyenda, es el gráfico impreso en la placa que contiene estas marcas. Su área imprimible está limitada por las aberturas de la máscara y los bordes de la placa; su utilidad también depende de los cuerpos de los componentes, los herrajes de los conectores y el lado desde el que se prevé observarla.

Fotografía de referencia retocada de una PCB verde sin componentes, con referencias y contornos; se eliminó la marca del fabricante.

Fotografía de referencia de terceros retocada que muestra marcas de componentes de PCB. Se eliminó la marca del fabricante y se reconstruyeron las zonas afectadas; la imagen no es un registro dimensional ni de inspección y no demuestra la visibilidad tras el montaje. Foto original: Nic Wood / Pexels.

Diferencie los cuatro bordes importantes

Una regla de separación solo sirve si todos miden desde el mismo límite. Alrededor de una almohadilla de montaje superficial, distinga:

  • Borde de la almohadilla de cobre: el borde de la forma de cobre en la capa correspondiente.
  • Borde de la abertura de máscara de soldadura: el límite de la zona sin máscara alrededor de esa forma. Puede extenderse más allá de la almohadilla.
  • Borde del trazo de serigrafía: el borde más cercano del carácter o línea realmente impreso, no el anclaje del texto ni la línea central del trazo.
  • Borde del cuerpo del componente: el límite físico que puede ocultar una marca impresa después del montaje. Un conector acoplado o un cable puede ampliar aún más la obstrucción.

La abertura de pasta y el patio de colocación del footprint no sustituyen el límite de la abertura de máscara. La pasta define otro elemento gráfico; el patio ayuda a describir el espacio de colocación. Ninguno indica dónde debe terminar la serigrafía respecto de la abertura real de la máscara.

Los bordes de la placa también importan. Compruebe el contorno final y cualquier elemento que afecte al área utilizable, en vez de considerar disponible para texto el espacio situado fuera del contorno. Aplique las reglas de fabricación acordadas para la separación al borde.

Presupuesto hipotético de separación

Suponga los siguientes valores en un lado de una almohadilla:

Supuesto Distancia
La abertura de máscara sobresale del borde de la almohadilla de cobre 0.05 mm
Separación de diseño acordada con el proveedor entre la abertura y el trazo de serigrafía 0.15 mm
Margen adicional de colocación elegido por el diseñador 0.05 mm
Distancia nominal desde el borde de la almohadilla hasta el borde más cercano del trazo de serigrafía 0.25 mm

El cálculo es 0.05 + 0.15 + 0.05 = 0.25 mm. Se trata de un ejemplo didáctico, no de una especificación de APTPCB ni de un mínimo de fabricación general. Supone que la abertura y las separaciones indicadas se aplican en el lado medido.

El último margen es una reserva de diseño elegida, no una capacidad de registro medida. Si la regla declarada por el proveedor ya incluye el registro, no vuelva a sumar la misma tolerancia. Puede elegirse un margen discrecional independiente siempre que todos entiendan qué representa.

Ejemplo conceptual de serigrafía R17 con una almohadilla de cobre, abertura de máscara, borde del texto, presupuesto de separación supuesto y un componente que oculta la etiqueta.

Ejemplo conceptual con geometría ficticia: la abertura de la máscara sobresale 0.05 mm del borde de la almohadilla de cobre; la separación acordada con el proveedor entre la abertura y el borde del trazo de serigrafía es 0.15 mm; se añade un margen de colocación de 0.05 mm elegido por el diseñador. La distancia nominal desde el borde de la almohadilla hasta el borde más cercano del trazo es, por tanto, 0.05 + 0.15 + 0.05 = 0.25 mm. No es una especificación de APTPCB ni un mínimo general de fabricación. Aun así, un componente puede ocultar R17.

Este presupuesto sitúa el borde más cercano del trazo de serigrafía a 0.25 mm del borde de la almohadilla de cobre, según la geometría indicada para la abertura. No hace legible una etiqueta situada bajo un componente. Para las decisiones relacionadas con la abertura y el puente de máscara, consulte las reglas de separación y dique de la máscara de soldadura.

Elija las marcas según su uso real

Rara vez hay suficiente superficie libre en una placa para etiquetarlo todo por igual. Decida quién necesita cada marca y cuándo.

Marcas de montaje e inspección. Una referencia o indicador de orientación debe ser inequívoco respecto del plano aplicable y la hoja de datos del componente. No suponga que todos los puntos, bandas o signos más significan lo mismo en todos los dispositivos. Para una pieza concreta, determine el pin 1 o la polaridad con la información exacta del encapsulado del fabricante y la documentación de montaje aprobada. El artículo relacionado sobre polaridad de componentes SMT trata la interpretación; la decisión de serigrafía consiste en comprobar si la marca elegida resiste el proceso y sigue visible.

Etiquetas de conectores y puntos de prueba. Identifique el conector o punto de prueba en una posición que siga siendo útil cuando se instalen las piezas cercanas. En un conector, compruebe tanto su cuerpo como el espacio que ocupa el enchufe o cable acoplado. Una referencia de pin oculta por el conector enchufado puede ayudar durante el montaje, pero no es una etiqueta fiable durante el servicio.

Revisión e identificación. Si el proyecto lo requiere, coloque la revisión de la placa donde pueda encontrarse sin desmontar el producto. Un identificador de lote o número de serie impreso puede ayudar a identificar una placa, pero la marca por sí sola no establece la trazabilidad con los registros de producción.

Contornos y gráficos. Mantenga los contornos cuando ayuden a reconocer los elementos, pero no sacrifique un carácter crítico para conservar completo un recuadro decorativo. Las líneas bajo un componente de orificio pasante pueden servir como ayuda temporal durante el montaje; no deben tratarse como marcas que seguirán visibles después de instalarlo.

Decisión de colocación: R17 y J2

Suponga que la referencia R17 cumple el presupuesto hipotético respecto de la abertura de máscara cercana, pero el cuerpo del componente tapa «17». Si se aleja más la etiqueta de la almohadilla en la misma dirección, quedará bajo un conector. Reducir el texto hace que la vista CAD parezca menos abarrotada, pero no resuelve la obstrucción de forma fiable.

Una solución mejor es mover la referencia R17 completa a una zona libre adyacente y comprobar que no pueda confundirse con la pieza vecina. Si no hay espacio inequívoco, omita la referencia de la placa solo si se acuerda una referencia en la documentación de montaje; no deje una «R» parcial como si identificara el componente.

Suponga ahora que la etiqueta J2 cabe en una esquina del conector, pero el enchufe acoplado tapa el indicador del pin 1. Mueva el indicador a una ubicación legible asociada a J2 y verifique su significado con la hoja de datos exacta del conector y el plano. Si la marca solo se necesita antes de acoplarlo, deje constancia de ese uso previsto. Si los técnicos necesitan la información con el conector acoplado, la ubicación debe servir en esa condición o el proyecto debe aprobar otro medio para proporcionarla.

El plano de montaje es una alternativa útil para referencias y orientaciones que no caben todas en la placa. No sustituye automáticamente una etiqueta que el usuario del producto o el procedimiento de servicio necesitan ver.

Haga que el texto sea imprimible antes de reducirlo

Solicite con suficiente antelación las reglas de leyenda aplicables al proyecto para que puedan influir en el diseño. La altura de los caracteres, el ancho del trazo, la separación respecto de las aberturas y los bordes de la placa, así como el texto positivo o invertido, pueden afectar al resultado. Ningún tamaño de este artículo debe considerarse una regla universal.

En el texto positivo habitual se imprimen los propios trazos de los caracteres. En el texto invertido, las letras quedan sin imprimir dentro de un campo impreso alrededor. En ambos casos, inspeccione las formas reales: los huecos estrechos pueden perjudicar un carácter invertido, mientras que un trazo positivo demasiado fino puede comprometer la letra impresa. Que una fuente parezca legible en el monitor no demuestra que los datos de producción sean adecuados.

Configure las comprobaciones de diseño conforme a las reglas confirmadas del proyecto. Si una marca queda demasiado apretada:

  1. Muévala sin hacer ambigua su asociación.
  2. Elimine gráficos no esenciales o acorte el texto prescindible.
  3. Amplíe o cambie el estilo de la marca si hay espacio.
  4. Si la placa no puede incluirla, documente una alternativa aprobada para el uso previsto.

Inspeccione también los caracteres reales, no solo el cuadro delimitador del texto. Un «7» recortado, un trazo de polaridad ausente o una letra invertida cuyos espacios se han unido pueden cambiar el significado aunque quede algo de tinta.

KiCad 10: revise los ajustes, los archivos de salida y la cara física

KiCad 10 ofrece comprobaciones útiles, pero una pantalla limpia y una DRC aprobada no constituyen la aprobación final.

Configure y ejecute las comprobaciones pertinentes

En Archivo → Configuración de la placa, establezca las restricciones aplicables al texto y a la separación entre elementos de serigrafía. Trate como comprobación independiente la separación exigida respecto del borde real de la abertura de máscara: verifíquela con una regla confirmada que mida ese límite o mida la geometría exportada. Ejecute Inspeccionar → Comprobador de reglas de diseño y revise las infracciones de legibilidad, incluidos los recortes por aberturas de máscara y bordes de la placa. Que una comprobación no encuentre intersecciones no demuestra por sí solo que se cumpla la separación supuesta de 0.15 mm respecto del borde de la abertura.

Considere el resultado una herramienta de cribado, no una garantía de visibilidad. En particular, la comprobación de colisiones de serigrafía de KiCad no se limita a informar de intersecciones entre formas. Revise también los gráficos y compruebe por separado las obstrucciones de componentes y conectores.

La convención de biblioteca F5.1 de KiCad ayuda a mantener visibles tras el montaje las marcas importantes de serigrafía y orientación. Es una convención de biblioteca, no una especificación de capacidad de fábrica ni un sustituto de las reglas de fabricación acordadas para el proyecto.

Distinga la visibilidad en pantalla de los gráficos exportados

Una marca puede estar oculta en la vista del editor sin que eso determine si se incluirá en la salida. A la inversa, ver una marca en el espacio de trabajo no demuestra que se vaya a trazar.

Compruebe tanto los controles de visualización de capas y objetos como las propiedades de capa y visible/oculto del propio campo del footprint. Los campos de footprint a nivel de placa pueden editarse en la placa; el texto gráfico del footprint se edita en el editor de footprints. Vuelva a comprobar la colocación y la visibilidad tras actualizar la biblioteca de footprints, ya que esas actualizaciones pueden cambiar las propiedades de los campos.

Abra Archivo → Trazar, verifique las capas que se incluirán y genere los gráficos previstos para la cara superior e inferior. La opción de KiCad Restar máscara de soldadura de serigrafía elimina la serigrafía de las zonas sin máscara. Si la utiliza, inspeccione el resultado: un carácter que parecía completo en el archivo fuente puede quedar recortado. Esta opción no demuestra por sí sola el cumplimiento de todos los requisitos de separación o legibilidad acordados por separado.

Abra los archivos exportados en un visor Gerber y compare la serigrafía con las capas correspondientes de máscara y cobre. Compruebe que los caracteres críticos estén completos, en la cara prevista y asociados a las piezas correctas.

Revise la cara inferior desde abajo

Identifique las vistas por cara e inspeccione las marcas inferiores tal como se leerían al mirar la parte física inferior de la placa. Una vista desde arriba a través de la placa puede hacer que una marca inferior correctamente prevista parezca confusa.

KiCad incluye comprobaciones de legibilidad para el texto frontal reflejado y el texto posterior sin reflejar; la severidad predeterminada de ambas es Ignorar. Configure y revise esas comprobaciones según el proyecto. Corrija el texto o el problema de visualización correspondiente y después inspeccione los gráficos exportados. No refleje a ciegas todas las exportaciones inferiores: un paso adicional de reflejo puede crear precisamente el error que se pretendía evitar.

Revise la supervivencia de las marcas durante la liberación

Lleve un breve registro de revisión de las marcas críticas, no solo una captura de pantalla del espacio de trabajo CAD.

Etapa Evidencia y responsable de la revisión Acción correctiva si falla
CAD El diseñador comprueba la identidad de la marca, los campos del footprint, las restricciones, las aberturas, las envolventes de los cuerpos y la cara prevista. Mover, ampliar o modificar la marca; resolver la orientación consultando el plano y la información exacta de la pieza.
Exportación El diseñador comprueba los Gerber frontal y posterior junto con la máscara y el cobre en un visor. Corregir la selección de capas, la visibilidad, el trazado o la geometría y volver a generar los archivos afectados.
CAM El diseñador y el fabricante comparan los datos de producción enviados y los propuestos cuando se dispone de esa evidencia. Señalar los caracteres críticos recortados o eliminados; acordar una corrección en vez de aceptar silenciosamente un cambio de significado.
Vista montada El responsable de montaje o del producto comprueba las obstrucciones del cuerpo y del conector acoplado según el uso previsto. Reubicar la marca o aprobar un plano adecuado u otra referencia; detener la liberación si la información esencial sigue siendo ambigua.

Si se propone mover o borrar una marca, registre la marca o referencia, las revisiones de los archivos y planos afectados, el uso previsto, el cambio propuesto, la persona responsable de aprobarlo y el estado de aprobación. Acortar sin consecuencias un contorno decorativo no equivale a eliminar una referencia de pin. Los cambios que alteren el significado requieren autorización del diseñador o del cliente antes de continuar con la liberación afectada.

Cuando no se disponga de los datos CAM finales para su revisión, acuerde cómo se comunicarán los recortes o cambios críticos. Para las marcas especialmente importantes durante el servicio, planifique una inspección adecuada de una placa poblada; la revisión de una placa desnuda no demuestra la visibilidad a través del conjunto instalado.

Convierta la revisión en una solicitud de cotización útil para APTPCB

Para la placa hipotética R17/J2, envíe los gráficos de serigrafía superior e inferior, máscara y cobre, el contorno de la placa, la revisión, el plano de montaje y una lista breve de marcas críticas. Especifique:

  • R17 como referencia que debe permanecer completa y claramente asociada a su componente.
  • La identificación de J2 y la información del pin 1, indicando si cada una debe verse con el conector acoplado.
  • La expansión de máscara supuesta, la separación solicitada entre serigrafía y abertura y el margen de colocación elegido, con sus límites de medición.
  • Las dimensiones reales de texto y trazo utilizadas, incluido cualquier texto invertido.
  • El tratamiento solicitado para los caracteres recortados y quién aprueba cualquier movimiento o eliminación.

En la solicitud de cotización, pida a APTPCB que confirme las reglas aplicables al proyecto y cómo gestionará los cambios CAM propuestos para esas marcas. Use contacto para solicitar una aclaración técnica si el contexto de la cotización no basta.

La decisión de liberación es condicional: si no se puede garantizar el texto R17 propuesto o su separación, reubíquelo o modifíquelo y vuelva a generar los archivos. Si la referencia de pin necesaria para J2 queda oculta tras acoplar el conector, muévala o solicite la aprobación de otra referencia utilizable. Si no se puede conservar el significado de una marca crítica o su resolución sigue pendiente, detenga esa parte de la liberación en vez de suponer que fabricación lo corregirá.

Fuentes: Manual del editor PCB de KiCad 10.0 — restricciones, comprobaciones DRC de legibilidad, opciones de trazado y campos de footprint; Convenciones de bibliotecas de KiCad — F5.1, requisitos de la capa de serigrafía. Para la orientación de un componente concreto, consulte la hoja de datos exacta del fabricante para el encapsulado seleccionado.