Fiducial PCB Ontwerp: Doel, Plaatsing en Best Practices

Printplaten (PCB's) zijn een vitaal onderdeel van de meeste elektronische en elektrische apparaten. Daarom moeten ontwerpers het goed doen bij het ontwerpen van een PCB. Om dit te doen, voegen PCB-ontwerpers referentiepunten toe aan het PCB-ontwerp. Deze referentiepunten helpen je de oriëntatie correct te houden.

Het doel van fiduciale markeringen is om referentiepunten te bieden voor beeldverwerkingssystemen. Helaas hebben veel beginnende ontwerpers geen diepgaande kennis over fiduciale markeringen. Om die reden hebben we deze uitgebreide gids over fiduciale PCB markeringen voorbereid. Lees verder om meer te leren.

（Fiduciale PCB in 2D-weergave)

1. Wat is Fiduciale PCB

De term fiduciaal verwijst naar een vast punt als basis van referentie. Het doel is voor vergelijking. Fiduciale markeringen zijn oppervlaktemarken die ontwerpers gebruiken als richtingsmaten voor indexeringssystemen.

In elektronische assemblage-industrieën die automatisering gebruiken, functioneren fiduciale markeringen als uitlijningsmarkeringen die indexeringssystemen helpen de PCB in de juiste scheefstand en richting te oriënteren. De kenmerken laten het visionsysteem componenten precies op circuits plaatsen.

Fiduciale PCB-markeringen zijn een vitaal aspect van het gehele geautomatiseerde proces. Daarom kan een enkele fout in de locatie van het bord of circuit een automatiseringsramp veroorzaken.

De fiduciale markering bestaat uit 3 delen.

• Massief koperen ring op de boven- of onderlaag
• De cirkel in het soldeermasker is het doel dat we moeten uitlijnen
• Optionele tekstlabel aan de zijkant

（Afbeelding introductie van fiduciale markeringen）

2. De Benchmarks van Onze Gangbare Fiduciale PCB

Er zijn drie hoofdbenchmarks van de gangbare fiduciale PCB-markeringen. Laten we kijken naar deze benchmarks en waar je ze op het bord moet plaatsen.

Eerste Datum

De eerste datum is nuttig om de montage-machines te helpen de PCB-locatie in de ruimte te herkennen. Typisch gebruikt deze benchmark de X- en Y-dimensies.

Tweede Fiduciale Benchmark

Deze benchmark helpt je machine de PCB-orienteering te herkennen. Het onthult ook de scheefstand van de PCB in de klemmen. Zelfs een lichte rotatie van de PCB kan resulteren in totale ruïne van de gehele assemblage. Fiduciale PCB-markeringen zorgen ervoor dat dit niet gebeurt. Typisch meet de machine de hoek van de bordrotatie tot op de dichtstbijzijnde 0,01 graden. Daarna compenseert het alle placeringen dienovereenkomstig.

De Derde Benchmark

De laatste fiduciale benchmark helpt de montagemachine om te compenseren voor krimp en rek die in de PCB aanwezig zijn. In veel gevallen kunnen PCB's over een lange afstand lichtelijk variëren. Om die reden is het essentieel om deze variaties in grotere PCB's te identificeren. Zulke PCB's ervaren een grotere mate van rek of krimp dan hun kleinere tegenhangers.

In dubbelzijdige SMT-assemblages kan reflow van de eerste kant in de oven het bord laten rekken, krimpen, buigen of vervormen. Om die reden heb je een derde fiduciale benchmark nodig om daarvoor te compenseren.

3. Waarom is Fiduciale PCB zo Belangrijk?

Fiduciale markeringen zijn essentieel tijdens PCB-assemblage door pick-and-place machines. In elk proces dat automatisering gebruikt, is precisie vitaal. Kortom, machines moeten de exacte locatie van het bord weten en waar de componenten moeten worden geplaatst. Fiduciale markeringen zorgen ervoor dat de oriëntatie van het bord in de juiste richting en uitlijning is. Door het gebruik van high-tech camera's kunnen assemblagesmachines de precieze locatie van het bord lokaliseren. Daarom heeft het hele proces verschillende fiduciale markeringen in een onomkeerbaar patroon nodig.

（Het gebruik van fiduciale PCB is essentieel）

4. Wanneer Fiduciale PCB Gebruiken

Massa-assemblage en Kleinserie-assemblage

Fiduciale markeringen zijn cruciaal voor hoge volume Bill Of Materials (BOM) van een PCB die op een bord gemonteerd worden. PCB-assemblage. Dat is omdat deze markeringen correcte onderdeelsplaatsing en registratie garanderen; laag-volume assemblage vereist deze markeringen niet noodzakelijk. Echter, het gebruik van fiduciale tekens is altijd een goed idee, of je nu een hoge- of laagvolume PCB-assembler bent. Natuurlijk, als je je onderdelen handmatig plaatst, zijn PCB-markeringen volledig overbodig.

5. Vereist Moderne Productietechnologie Referentiemarkeringen?

Het eenvoudige antwoord is ja. Fiduciale markeringen spelen een vitaal rol in de huidige WellPCB. Wij bieden je een one-stop service en hoogwaardige producten. Je kunt ons de documenten sturen die je nodig hebt om te maken en direct een offerte krijgen! Wacht waarop? We hebben tien jaar PCB-productietechnologie. Over het algemeen zijn er twee typen fiduciale kenmerken:

• Globale fiduciale markeringen: Ze dienen om het circuitpatroon en de paneel-PCB-referentie te onderscheiden. Ze moeten driedimensionaal systeembaseerd positionering zijn, waarbij het referentiepunt zich bevindt aan de linksonderkant 0,0, en de andere twee in de positieve X- en Y-as richting.
• Lokale fiduciale markeringen: Positionering vereist een hogere precisie van de positie van individuele componenten.

Afhankelijk van de grootte van je PCB's kun je kiezen om lokale fiduciale markeringen op te nemen of weg te laten. Waar de PCB's klein zijn, kunnen ontwerpers locale PCB's vergeten om ruimte voor signaaltraces te vergroten. In dergelijke gevallen kunnen assemblagesmachines globale fiduciale punten gebruiken om SMT-componenten te plaatsen.

Een andere situatie waarin je locale fiduciale markeringen kunt weglaten is bij het gebruik van oppervlaktemontagecomponenten met een grotere pitch. Waar componenten 1 mm en hoger rijzen, hebben de nieuwste machines geen locale fiduciale titels nodig om ze op de borden te plaatsen.

(PCB met globale fiduciale markeringen en lokale fiduciale markeringen.)

6. Voorzorgsmaatregelen voor het Gebruik van Fiduciale PCB in PCB-ontwerp

Basisprincipes van fiduciale PCB-ontwerp

Voor de beste resultaten tijdens machine-assemblage moeten ontwerpers fiduciale markeringen correct krijgen. Deze sectie bespreekt een paar essentiële richtlijnen om te volgen bij het plaatsen van fiduciale markeringen in je ontwerp.

1. Behoud een cirkelvormige vorm bij het plaatsen van de niet-geboorde koperlaag. Houd fiduciale markeringen vrij van enig soldeermasker.
2. De optimale grootte van fiduciale markeringen ligt tussen 1 mm en 3 mm. Behoud een vrijruimtegebied vergelijkbaar met de diameter van de markering.
3. Bij het maken van globale fiduciale markeringen, plaats drie markeringen aan de randen van de borden. Het garandeert de best mogelijke nauwkeurigheid. Waar onvoldoende ruimte is, gebruik ten minste één globale fiduciale markering.
4. Zorg ervoor dat de fiduciale markering een afstand van 0,3 inch van de rand van het bord handhaaft. Deze afstand sluit het vrijruimtegebied van de fiduciale markering uit.
5. Voor lokale fiduciale markeringen, plaats ten minste twee fiduciale PCB-markeringen diagonaal op de randplannen van het oppervlaktemontagecomponent.

（fiduciale pcb ontwerp afbeelding)

Optimaliseer het Fiduciale Ontwerp

Er zijn vier factoren om te overwegen bij het ontwerpen van je fiduciale markeringen. Deze zijn:

De Vorm: Hoe zullen je fiduciale PCB-markeringen eruitzien? Sommige machines kunnen een verscheidenheid aan vormen herkennen, inclusief vierkanten, diamanten en zandlopers. Andere apparaten kunnen dat niet. Daarom is het het beste om te blijven bij cirkelvormige markeringen, die machines universeel herkennen.

De Grootte: Fiduciale markeringen kunnen een verscheidenheid aan groottes hebben. Gemiddeld meten fiduciale pads tussen 1 en 3 mm. De grootte maakt het gemakkelijk voor de camera en apparatuur om plaatsen als fiduciale markeringen te herkennen.

De grootte van de fiduciale markering op dezelfde printplaat mag niet meer dan 25 µm overschrijden. Wij bevelen aan dat de minimumgrootte van het gatgebied tweemaal de straal van de centrummarkering is.

（Aanbevolen standaardgrootte-）

Materiaal: Zorg ervoor dat de fiduciale pad hetzelfde materiaal is als de rest van het bord. Zorg ervoor dat de plaats vrij is van soldeermasker of silkscreen die de markeringen kunnen bedekken.

Uitknippen / Vrijruimte: Het is vitaal om de juiste vrijruimte rondom de pad te garanderen. Dat is omdat open ruimte rondom het PCB-bord het gemakkelijk maakt voor de camera om de fiduciale markeringen op te pikken zonder interferentie. Houd de diameter van de vrijruimte ten minste tweemaal de grootte van de pad. Maak je geen zorgen over de vorm van de ruimte. Het kan cirkelvormig of vierkant zijn.

7. Problemen bij het Ontwerpen van Fiduciale PCB

Als alle andere processen in de assemblage van PCB's, is het mogelijk om problemen te tegenkomen bij het ontwerpen van fiducials. Enkele van deze problemen zijn:

7.1. Positie Afwijking

Waar de fiducials aan beide kanten van het bord in een symmetrisch patroon zijn, kan je assemblagesmachine moeite hebben om het incorrectheidsalarm te activeren voor de 180-graden plaatsing omgekeerd bord. Waarom? Omdat wanneer je een bord 180 graden in de omgekeerde richting omkeert, de symmetrische fiduciale markeringen hun plaatsen wisselen en je assemblage-optische machine bedriegen.

Erger nog, de assemblagelijnt gaat doorgaan met het verkeerd plaatsen van componenten zonder het alarm te activeren. Uiteindelijk heb je foutieve PCB-bordproductie. Als gevolg verlies je tijd, geld, materiaal en andere middelen.

7.2. Direct Licht Kan Bulten Veroorzaken

Een ander groot probleem met fiduciale markeringen heeft te maken met het harde directe licht van de visie erboven. Dit natuurlijke licht kan bulten creëren die visiedetectie verwarren. Dat is voornamelijk door het oneffen soldeeroppervlak, dat schaduwen creëert.

De oplossing hier is het verlagen van lichtniveaus. Als dat niet helpt, probeer de fiduciale te programmeren met een detectieverschuiving in één richting. Gevolgd hiervan diffundeer je de hoek en het licht.

7.3 Heb Je Fiduciale Markeringen Nodig aan Beide Kanten van de PCB?

Het belang van fiduciale markeringen op een PCB-ontwerp is onbetwistbaar. Waar je SMD-componenten aan elke kant van het bord hebt, moet je fiduciale markeringen aan beide kanten plaatsen.

Zorg ervoor dat er geen soldeermasker de markeringen bedekt. Dat is omdat het visionsysteem de fiducials gemakkelijk moet kunnen vinden. Een soldeermasker bovenop de kenmerken maakt dit alleen moeilijker te bereiken.

Samenvatting:

Fiduciale PCB-markeringplaatsing is een kritisch onderdeel van de WellPCB. Wij bieden je een one-stop service en hoogwaardige producten. Je kunt ons de documenten sturen die je nodig hebt om te maken en direct een offerte krijgen! Wacht waarop? We hebben tien jaar PCB-productieproces. Hoe je het werk doet, kan het verschil zijn tussen een naadloze assemblagelijn en een situatie waar je constant aanpassingen moet maken. Neem de tijd om fiducials correct in je ontwerpen te incorporeren, zelfs als je leverancier zegt dat hun machines zonder de markeringen kunnen werken. Voor het geval de noodzaak ontstaat om je plannen te herwerken of je eindproduct te testen, kunnen deze markeringen nuttig blijken.

Wil je meer leren over fiduciale markeringen? WellPCB kan professionele begeleiding en hoogst innovatieve suggesties voor je ontwerpen bieden. Onze toonaangevende professionals kunnen ook helpen bij het leveren van custom PCB-oplossingen voor je projecten. Meer weten over defecten en waarschijnlijke oplossingen voor PCB-problemen? Neem vandaag nog contact met ons op voor een diepgaand bevredigende samenwerking.