Bestückungsdruck (Silkscreen) auf Leiterplatten: Leitfaden für Design & Fertigung

Nach der PCB-Fertigung folgt die Bestückung. Doch wie findet man bei dutzenden Widerständen, ICs und Steckern die korrekte Position und Orientierung? Die Antwort: Silkscreen (Bestückungsdruck) – die oberste, nicht-leitende Beschriftungsschicht auf der Leiterplatte. Ohne sie wird Bestückung zur Fehlerquelle.

Was ist Silkscreen auf der PCB?

Abbildung: Bestückungsdruck auf PCB (Bearbeitet)

Silkscreen (auch Legend oder Overlay genannt) ist die oberste Schicht einer Leiterplatte. Sie trägt textuelle und grafische Informationen auf: Referenzdesignatoren (R1, C3, U1), Pin-1-Markierungen, Polarity-Symbole, Testpunkt-Bezeichnungen, Warnhinweise, Versionsnummern, Logos, Datums-Codes.

Üblicherweise auf der Bestückungsseite (Top); bei Bedarf auch auf der Lötseite (Bottom) – kostet Aufpreis. Gedruckt mit nicht-leitendem Epoxidharz-Tinte (keine Beeinträchtigung der Schaltung). Standardfarben: Weiß, Gelb, Schwarz. Schriftarten: Vektorbasiert, gut lesbar (keine Serifen, keine zu feinen Striche).

Traditionelles Siebdruckverfahren: Polyestergewebe auf Alurahmen, Fotoplotter, Belichtung, Entwickeln, Einbrennen. Heute weitgehend abgelöst durch moderne Digitaldruckverfahren.

Warum ist Silkscreen wichtig?

Abbildung: Silkscreen-Elemente

Silkscreen beeinflusst nicht die elektrische Funktion, aber entscheidend für:

1. Referenzindikatoren: Zuordnung Bauteil ↔ Stückliste (BOM). Pin-1-Markierung (Kerbe/Punkt) & Polarity-Pfeile (Diode, Elko, IC).
2. Warnhinweise: Hochspannung, ESD-empfindlich, nicht bestücken (DNP), Hot-Surface.
3. Identifikation: Platinen-Name, Revision, Seriennummer, Herstelldatum.
4. Testpunkte: TP1, TP2… → Messpunkte für ICT/FCT, Debug-Schnittstellen (JTAG, SWD).
5. Fehlersuche: Techniker finden Bauteile & Messpunkte ohne Schaltplan.
6. Dokumentation: Wichtige Parameter (Spannung, Strom) direkt auf der Platte – hilft wenn Datenblatt fehlt.

Druckverfahren im Vergleich

1. Direct Legend Printing (DLP) – Tintenstrahldruck

Abbildung: Acryl-Tinte

Modernstes Verfahren: Inkjet-Drucker trägt Acryltinte direkt per CAD-Daten auf. Danach UV-Aushärtung. Vorteil: Hohe Auflösung (< 100 µm), variable Inhalte, keine Siebe. Nachteil: Teuerster Prozess; Acryltinte nicht auf Silber-Oberflächen (Immersion Silver) – Haftungsprobleme.

2. Liquid Photo Imaging (LPI) – Fotolithografie

Abbildung: Epoxidharz

Ähnlich Lötstoppmasken-Prozess: Epoxidharz auftragen → Belichten (Maske) → Entwickeln → Einbrennen. Vorteil: Sehr hohe Genauigkeit, feine Linien (< 150 µm). Nachteil: Nur Weiß; hoher Tintenverbrauch; langer Rüstprozess; ab ca. 4 mil Linienbreite sinnvoll.

3. Manuelles Siebdrucken (Manual Screen Printing)

Abbildung: Einbrennofen

Klassisches Verfahren: Schablone (Stencil) auf Gewebe → Farbe per Rakel drucken → Einbrennen. Vorteil: Günstig bei großen Stückzahlen; große Schrift möglich. Nachteil: Geringe Auflösung (Spurbreite > 0,18 mm / 7 mil, Toleranz > 0,13 mm / 5 mil); handwerkliches Geschick nötig; nur grobe Grafiken.

Design-Richtlinien für Silkscreen

Nicht selbst machen (No DIY)

Silkscreen erfordert Prozess-Know-how (Tintenwahl, Aushärtung, Haftung). Eigenversuche liefern schlechte Lesbarkeit, Abblättern, Kontamination. Bestellen Sie Silkscreen immer beim PCB-Hersteller mit.

Monochrome Farben nutzen

Kontrast ist alles. Weiß auf Grün/Blau/Schwarz, Schwarz auf Gelb/Weiß, Gelb auf Blau/Schwarz. Keine Farbverläufe, keine Mehrfarbigkeit – erhöht Kosten & Fehlerquote.

Schriftarten: Nur genehmigte Fonts

CAD-Tools bieten viele Fonts – aber nicht alle sind fertigungstauglich. Nur vom Hersteller freigegebene Vektor-Fonts verwenden (z. B. Stroke-Fonts: Hershey, Vector). Keine TrueType/Serifen – brechen bei kleinen Größen aus.

Hersteller-Vorgaben (DFM) einhalten

• Mindestabstand zu Pads/Vias (typ. 0,15–0,2 mm)
• Mindestlinienbreite (Stroke Width): 0,15 mm (6 mil)
• Mindestzeichnhöhe: 1,0 mm (40 mil) für Lesbarkeit
• Kein Silkscreen auf Lötpads, Vias (außer Zeltung), Goldfingern

Verstöße → Silkscreen wird vom Hersteller gelöscht/verschoben → Information verloren.

Silkscreen im PCB-Layout vs. im Footprint

In EDA-Tools (KiCad, Eagle, Altium): Top Overlay / Bottom Overlay Layer.

• Manuell im Layout: Platinen-Name, Rev, Warnhinweise, Testpunkte, Montagelöcher, Outline.
• Automatisch über Footprint (Library): Referenzdesignator (R1), Pin-1-Markierung, Polarity-Pfeil, Bauteil-Outline, Wert (optional).

Abbildung: Tabelle – manuelle vs. automatische Silkscreen-Elemente

Silkscreen bereinigen (Cleanup)

Überlappungen (Text auf Pad, sich überschneidende Designatoren) sind häufig. Gute EDA-Tools bieten Silkscreen-Cleanup-Funktionen (KiCad: „Bereinigen“, Altium: „Silkscreen Rebuild“, Eagle: ULP-Skripte). Voraussetzung: Gerber-Dateien vorhanden. Einfaches Tool wählen – manuelle Nacharbeit minimieren.

Silkscreen vs. Solder Mask (Lötstopplack)

Abbildung: Solder Mask & Silkscreen

Merkmal	Silkscreen	Solder Mask
Funktion	Information, Kennzeichnung	Isolierung, Lötkontrolle, Schutz
Material	Epoxid-Tinte (nicht leitend)	Photosensitives Polymer (meist grün)
Elektrisch relevant?	Nein	Ja (Verhindert Brücken, Korrosion)
Farben	Weiß, Gelb, Schwarz, Rot	Grün, Blau, Schwarz, Rot, Weiß, Gelb
Schichtreihenfolge	Oberste Schicht	Unter Silkscreen, auf Kupfer

Empfohlene Silkscreen-Farben

Abbildung: Silkscreen-Farben

• Weiß: Universell, bester Kontrast auf Grün/Blau/Schwarz.
• Gelb: Gut auf Blau/Schwarz.
• Schwarz: Auf Gelb/Weiß-Lötstopplack.
• Rot: Für Warnhinweise / Spezialkennzeichnung.

Nicht empfohlen: Pink, Orange, Hellblau – schlechte Lesbarkeit, Prozessprobleme (UV-Aushärtung, Kontrast).

PCB-Hersteller für Silkscreen auswählen

1. Visuelle Aspekte klären: Schriftgröße, Farbe, Freiräume, Kontrast – beeinflussen Kosten & Lesbarkeit.
2. Fähigkeiten prüfen: DLP, LPI, Siebdruck im Haus? Muster anfordern.
3. Erfahrung & Support: DFM-Check, Stackup-Beratung, schnelle Kommunikation.
4. Zertifizierungen: ISO 9001, UL, IPC-Konformität.

Fazit

Abbildung: PCB mit vollständigen Silkscreen-Elementen

Silkscreen ist kein kosmetisches Extra, sondern essenziell für fehlerfreie Bestückung, Test & Wartung. Professioneller Druck beim Hersteller, monochromes Design, DFM-konforme Abstände und genehmigte Fonts garantieren Lesbarkeit und Prozesssicherheit. Bereit für Ihre Silkscreen-Designs? Wir bieten kostengünstige, zuverlässige PCB-Fertigung mit integriertem Bestückungsdruck.