Influência na qualidade de impressão do PCB com base no design incorreto de marcas fiduciais

Como um importante transportador de todos os tipos de componentes eletrônicos, as placas de circuito impresso fornecem excelente suporte mecânico para os componentes e conectam esses componentes através de linhas de folha de cobre com diferentes espessuras e almofadas de solda com tamanhos diferentes de acordo com os circuitos lógicos para implementar o desempenho elétrico dos produtos. Uma vez que a maioria dos produtos eletrônicos são fabricados pela SMT, a qualidade do projeto da placa de circuito impresso está diretamente relacionada com a operação normal do desempenho elétrico e com a operação efetiva da fabricação do conjunto da placa de circuito impresso. Com a influência da Marca Fiducial na qualidade de impressão, este artigo discute a importante influência da fabricação de PCBs no campo da fabricação de produtos eletrônicos no método ponto a área.

Funções das Marcas Fiduciais

No processo de produção em volume de produtos eletrônicos com o método de dispositivos SMT, cada lote de PCBs para montagem deve estar em conformidade com os requisitos de placa correta e posição precisa. A operação manual sem design especial pode levar a baixa eficiência e precisão, o que possivelmente causará defeitos nos produtos.


As posições precisas da placa geralmente podem ser asseguradas através de furos de posicionamento ou Marcas Fiduciais. Como o design dos furos de posicionamento depende da marca e do número do modelo do equipamento de montagem de PCB, os furos de posicionamento não são colocados em cada PCB, enquanto a Marca Fiducial é a necessidade de cada PCB.


Marca Fiducial é um símbolo de posicionamento óptico especial. Durante a fabricação, os dispositivos de montagem irradiam na Marca Fiducial com coordenadas de imagem geradas que são então comparadas com os dados padrão predefinidos no sistema. Se as coordenadas forem compatíveis com os dados padrão ou as diferenças estiverem dentro da categoria permitida, a máquina julgará a exatidão dos PCBs que serão enviados para o interior das máquinas para procedimentos, incluindo impressão, montagem e soldagem. Caso contrário, os PCBs serão julgados como incorretos e o envio da placa será pausado com a transmissão do alarme.


Portanto, a Marca Fiducial desempenha um papel significativo na correção da garantia de produtos eletrônicos. No entanto, muitos projetistas de PCB às vezes não conseguem fazer com que seus PCBs projetados não sejam reconhecidos pelos dispositivos de montagem, de modo que a produção normal subsequente não possa ser implementada. É extremamente necessário estar atento aos requisitos e regulamentos da Marca Fiducial no processo de projeto de PCB.

Requisitos do Design de Marca Fiducial

• Composição da Marca Fiducial e parâmetros de projeto


Uma Marca Fiducial integrada contém marca e autorização, que são exibidas na Figura 1. Os padrões gerais da Marca Fiducial são mostrados na Figura 2.

De um modo geral, o círculo sólido com um diâmetro de 1mm (±0,2mm) é a escolha ideal para Fiducial Mark que é feito de cobre nu, estanhado ou niquelado protegido por revestimento inoxidável transparente. Para que as Marcas Fiduciais sejam facilmente reconhecidas pelos dispositivos de montagem, a cor das Marcas Fiduciais deve ser obviamente diferente daquela da área circundante. Além disso, folgas com o tamanho 1mm maior devem ser separadas de Marcas Fiduciais. Geralmente, o raio de folga não é inferior a 2R (R refere-se ao raio da Marca Fiducial) e quando o raio de folga é igual a 3R, o efeito de reconhecimento dos dispositivos é o melhor.

• Requisitos de roteamento de Marcas Fiduciais


Com base na teoria de que 3 pontos não lineares determinam um plano, 3 Marcas Fiduciais devem ser colocadas com um padrão de "L" na PCB conforme mostrado na Figura 3. Se o espaço da placa for limitado para que 3 Marcas Fiduciais possam não deve ser colocado sobre ele, pelo menos um par de Marcas Fiduciais deve ser colocado no tabuleiro ao longo da linha diagonal, assim como na Figura 4.

Marcas Fiduciais ao longo da linha diagonal não devem ser colocadas de forma completamente simétrica. Caso contrário, o erro não pode ser encontrado pelos dispositivos quando as placas não estiverem corretas, de modo que os defeitos surgirão com a placa imprecisa ou montagem incorreta. Para componentes com alguns requisitos especiais e posicionamento preciso, as Marcas Fiduciais locais podem ser projetadas para aumentar a precisão da montagem.


Além disso, a distância entre as Marcas Fiduciais e a borda da PCB deve ser maior que o requisito de distância mínima fixada por dispositivos SMT, estar dentro da PCB em vez de na borda da placa e atender ao requisito de folga da Marca Fiducial mínima. Além disso, para aumentar o efeito de reconhecimento do dispositivo de impressão e do dispositivo de montagem, outros roteamentos, serigrafia, almofada de solda ou V-Cut não devem ser definidos dentro da folga da Marca Fiducial e a distância entre a folga e outros pontos de metal (ponto de teste, por exemplo ) com tipos semelhantes deve ser de 5,0 mm no mínimo.

• Requisitos de fabricação de Marcas Fiduciais


No processo de fabricação de placas de circuito impresso, a mudança de tamanho das Marcas Fiduciais não deve ser superior a 25μm. Se a mudança de tamanho for muito grande, o desvio de dados adquirido pela imagem do computador excederá a categoria de mudança de valores padrão, de modo que tanto o carregador de placa quanto o alarme serão influenciados e a eficiência de fabricação será reduzida.


A planicidade da superfície das Marcas Fiduciais deve ser controlada dentro de 15μm e elas devem compartilhar o mesmo fundo interno. Caso contrário, o baixo grau de planicidade possivelmente influenciará no efeito de reconhecimento de dispositivos ou mesmo dispositivos que não funcionariam.


Todas as Marcas Fiduciais nos PCBs com o mesmo número de placa devem ser iguais em termos de tamanho e forma. Sugere-se que todas as Marcas Fiduciais sejam marcadas como círculos sólidos com diâmetro de 1mm. O melhor desempenho pode ser obtido quando há alto contraste entre as Marcas Fiduciais e o material do substrato das PCBs. Além disso, as Marcas Fiduciais devem ser isoladas com folha de cobre em placas de folha de cobre.

Análise de Caso

A fim de fornecer uma explicação de fácil compreensão, um protótipo de PCB com o tamanho 50mmx30mm é desenhado pelo software Protel com suas Marcas Fiduciais colocadas ao longo da linha diagonal conforme mostrado na Figura 5.

Para o projeto Fiducial Marks na Figura 5, o dispositivo é capaz de reconhecer e comparar parâmetros por câmera com a direção correta de carregamento da placa para garantir o trabalho de impressão correto feito pela impressora.


No entanto, uma vez que a direção de carregamento da placa esteja incorreta, como na situação mostrada na Figura 6, em que o protótipo é tombado 180°, o dispositivo ainda manterá a correção da direção de carregamento da placa e as posições da PCB atual. Sob esta condição, o trabalho normal de impressão será implementado de acordo com o procedimento estabelecido.

Isso reduzirá muito a eficiência de fabricação. O que é pior, como a eficiência do PCBA é bastante alta, muitos PCBs problemáticos serão gerados antes da pausa da fabricação após o advento de PCBs defeituosos. Nesta circunstância, o tempo de fabricação e a eficiência serão reduzidos e a qualidade do produto será influenciada.


Além da colocação das Marcas Fiduciais que devem evitar total simetria, também deve ser observada a distância entre a borda da Marca Fiducial e a borda da placa. A distância deve ser definida na faixa de 3,5 mm a 5 mm. Além disso, a marca das Marcas Fiduciais deve ser média, nem muito grande nem muito pequena. Para o padrão circular, o diâmetro deve ser controlado na faixa de 1,0 a 3,0 mm. Se o diâmetro for muito grande, o dispositivo fará um ajuste de lugar relativamente grande para que ocorra um desvio relativamente grande com defeitos de impressão. Se o diâmetro for muito pequeno, o dispositivo possivelmente deixará de reconhecê-los, de modo que o dispositivo se recusará a carregar as placas ou fazer o alarme.

Em conclusão, embora seja relativamente simples projetar Marcas Fiduciais, alguns detalhes tendem a ser negligenciados. Se forem projetados de forma inadequada, as funções correspondentes que as Marcas Fiduciais deveriam ter não podem ser implementadas e até mesmo alguns problemas podem ocorrer, levando a erros de impressão e atrasos na fabricação. Portanto, os projetistas de circuitos devem dominar o conhecimento teórico sobre o projeto de circuitos e os requisitos do dispositivo de montagem na fabricação de PCBs e devem considerar todos os requisitos listados em todos os aspectos da linha de produção para aumentar a capacidade de fabricação, a eficiência de fabricação e a economia dos produtos.


Recursos úteis
• Requisitos de projeto de PCBs SMT Parte quatro:Marca
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