Fiducial PCB： Design e Função

Placas de circuito impresso (PCBs) são um componente vital da maioria dos dispositivos eletrônicos e elétricos. É por isso que os designers precisam acertar ao projetar um PCB. Para fazer isso, os projetistas de PCB adicionam pontos de referência ao projeto de PCB. Esses pontos de referência ajudam você a manter a orientação correta.

O objetivo dos marcadores fiduciais é fornecer pontos de referência para sistemas de imagem. Infelizmente, muitos designers iniciantes não têm conhecimento profundo sobre títulos fiduciais. Por esse motivo, preparamos este guia abrangente sobre PCB fiducial marcadores. Continue lendo para aprender mais.

(PCB fiducial em vista 2D)

1. O que é Fiducial PCB

O termo fiducial refere-se a uma base de referência de ponto fixo. Seu objetivo é a comparação. Marcadores fiduciais são marcas de superfície que os designers usam como medidas direcionais para sistemas de indexação.

Nas indústrias de montagem eletrônica que usam automação, os marcadores fiduciais funcionam como marcas de alinhamento que ajudam os sistemas de indexação a orientar o PCB na inclinação e direção corretas. Os recursos permitem que o sistema de visão insira componentes em circuitos com precisão.

Marcadores de PCB fiduciais são um aspecto vital de todo o processo automatizado. Portanto, um único erro na localização da placa ou circuito pode causar um desastre de automação.

A marca fiducial consiste em 3 partes.

• Anel de cobre sólido na camada de cobre superior ou inferior
• O círculo na máscara de solda é o alvo que precisamos alinhar
• Etiqueta de texto de opção na lateral

（Introdução de imagens de marcas fiduciais）

2. Os Benchmarks de Nosso PCB Fiducial Comum

Existem três referências principais dos marcadores de PCB fiduciais comuns. Vejamos esses benchmarks e onde você deve colocá-los no quadro.

Primeiro Datum

O primeiro dado é útil para ajudar as máquinas de montagem a reconhecer a localização do PCB em seu espaço. Normalmente, esse benchmark usa as dimensões X e Y.

Segundo Benchmark Fiducial

Essa referência ajuda sua máquina a reconhecer a orientação da PCB. Também revela a inclinação do PCB nos grampos. Mesmo uma ligeira rotação do PCB pode resultar na ruína total de todo o conjunto. Marcadores de PCB fiduciais garantem que isso não aconteça. Normalmente, a máquina mede o ângulo de rotação da placa com a aproximação de 0,01 graus. Depois disso, compensa todas as colocações de acordo.

O terceiro comparativo

A referência fiducial final auxilia a máquina de montagem a compensar os encolhimentos e alongamentos presentes no PCB. Em muitos casos, os PCBs de longa distância podem variar em pequenas quantidades. Por esse motivo, é essencial identificar essas variações em PCBs maiores. Tais PCBs experimentam um grau mais considerável de estiramento ou encolhimento do que suas contrapartes menores.

Em montagens SMT de dupla face, o refluxo do primeiro lado no forno pode fazer com que a placa estique, encolha, arqueie ou flexione. Por esse motivo, você precisa de uma terceira referência fiducial para ajudar a compensar isso.

3. Por que o Fiducial PCB é tão importante?

Marcadores fiduciais são essenciais durante a montagem de PCB por máquinas pick and place. Em qualquer processo que use automação, a precisão é vital. Resumindo, as máquinas precisam saber a localização exata da placa e onde colocar os componentes. Marcadores fiduciais garantem que a orientação da placa esteja na direção e alinhamento corretos. Usando câmeras de alta tecnologia, as máquinas de montagem podem localizar a localização precisa da placa. Portanto, todo o processo necessita de várias marcas fiduciais em um padrão irreversível.

（O uso de PCB fiducial é essencial）

4. Quando usar o PCB fiducial

Montagem em massa e montagem em pequenos lotes

Marcas fiduciais são cruciais para que uma lista de materiais (BOM) de alto volume de um PCB seja instalada em uma placa. Montagem de PCB. Isso porque essas marcas garantem o correto posicionamento e registro das peças; a montagem de baixo volume não exige necessariamente essas marcas. No entanto, usar caracteres fiduciais é sempre uma ótima ideia, seja você um montador de PCB de alto ou baixo volume. Obviamente, se você colocar suas peças manualmente, as marcas de PCB serão totalmente desnecessárias.

5. A tecnologia de fabricação moderna exige marcas de referência?

A resposta simples é sim. Os marcadores fiduciais desempenham um papel vital no WellPCB de hoje. Wne irá fornecer-lhe um serviço de balcão único e produtos de alta qualidade. Você pode nos enviar os documentos que você precisa fazer e obter uma cotação imediatamente! O que estamos esperando? Temos dez anos de tecnologia de fabricação de PCB. Geralmente, existem dois tipos de características fiduciais:

• Marcadores fiduciais globais:Eles servem para distinguir o padrão do circuito e a referência da placa de circuito impresso. Eles devem ser três posicionamentos baseados em sistema de grade, em que o ponto de referência está localizado na extremidade inferior esquerda 0,0, e os outros dois na direção positiva dos eixos X e Y.
• Marcadores fiduciais locais:o posicionamento requer uma maior precisão da posição de componentes individuais.

Dependendo do tamanho de seus PCBs, você pode optar por incluir ou omitir marcadores fiduciais locais. Onde os PCBs são pequenos em tamanho, os projetistas podem esquecer os PCBs locais para aumentar o espaço para traços de sinal. Nesses casos, as máquinas de montagem podem usar pontos fiduciais globais para colocar componentes SMT.

Outra situação em que você pode omitir marcadores fiduciais locais é ao usar componentes de montagem em superfície com um passo maior. Onde os membros sobem 1 mm ou mais, as máquinas mais recentes não precisam de títulos fiduciais regionais para colocá-las nos quadros.

(PCB com marcadores fiduciais globais e marcadores fiduciais locais.)

6. Precauções para o uso de PCB fiducial no projeto de PCB

Princípios básicos do design fiducial de pcb

Para obter os melhores resultados durante a montagem da máquina, os projetistas devem acertar os marcadores fiduciais. Esta seção discute algumas diretrizes essenciais a serem seguidas ao colocar marcadores fiduciais em seu projeto.

1. Mantenha uma forma circular ao colocar a camada de cobre não perfurada. Mantenha os marcadores fiduciais livres de qualquer máscara de solda.
2. O tamanho ideal dos marcadores fiduciais é entre 1 mm e 3 mm. Mantenha uma área de folga semelhante ao diâmetro do marcador.
3. Ao fazer marcadores fiduciais globais, coloque três marcadores nas bordas das tábuas. Garante a melhor precisão possível. Onde houver espaço insuficiente, use pelo menos um marcador fiducial global.
4. Certifique-se de que o marcador fiducial mantenha uma distância de 0,3 polegadas da borda da placa. Essa distância exclui a área de liberação do marcador fiducial.
5. Para marcadores fiduciais locais, coloque pelo menos dois marcadores de PCB fiduciais diagonalmente nos planos de borda do componente montado em superfície.

(imagem fiducial do projeto do pcb)

Otimize o design fiducial

Há quatro fatores a serem considerados ao projetar seus marcadores fiduciais. Estes são:

A Forma:Como seus marcadores fiduciais de PCB aparecerão? Algumas máquinas podem reconhecer uma variedade de formas, incluindo quadrados, diamantes e ampulhetas. Outros dispositivos não podem fazer isso. Portanto, é melhor manter as marcas circulares, que os motores reconhecem universalmente.

O Tamanho:Os marcadores fiduciais podem ser de vários tamanhos. Em média, as almofadas fiduciais medem entre 1 e 3 mm. O tamanho facilita para a câmera e o equipamento reconhecer locais como marcadores fiduciais.

O tamanho da marca fiducial na mesma placa de circuito impresso não deve exceder 25 µm. Recomendamos que o tamanho mínimo da área de folga seja duas vezes o raio da marca central.

（Tamanho padrão recomendado-）

Material:Certifique-se de que a almofada fiducial seja do mesmo material que o restante da placa. Certifique-se de que o local esteja livre de máscara de solda ou serigrafia que possa cobrir os marcadores.

Corte / Folga:É vital garantir a folga adequada ao redor da almofada. Isso porque o espaço aberto ao redor da placa PCB facilita para a câmera pegar os marcadores fiduciais sem interferência. Mantenha o diâmetro da folga pelo menos duas vezes o tamanho da almofada. Não se preocupe com a forma do espaço. Pode ser circular ou quadrado.

7. Problemas ao projetar PCB fiducial

Como todos os outros processos na montagem de PCBs, é possível encontrar problemas ao projetar fiduciais. Alguns desses problemas incluem:

7.1. Desvio de posição

Onde os fiduciais em ambos os lados da placa estão em um padrão simétrico, sua máquina de montagem pode ter problemas para acionar o alarme de incorreção para o posicionamento de 180 graus em uma placa invertida. Por quê? Porque quando você vira uma placa 180 graus na direção inversa, as marcas fiduciais simétricas trocam de lugar e enganam sua máquina óptica de linha de montagem.

Pior ainda, a linha de montagem continua colocando os componentes de forma errada sem dar o alarme. No final, você tem um defeito na fabricação da placa PCB. Como resultado, você perde tempo, dinheiro, material e outros recursos.

7.2. A luz direta pode causar solavancos

Outro grande problema com marcadores fiduciais tem a ver com a forte luz direta da visão acima. Essa luz natural pode criar solavancos que confundem a detecção da visão. Isso se deve principalmente à superfície irregular da solda, que cria sombras.

A solução aqui é reduzir os níveis de luz. Se isso não ajudar, tente programar o fiducial com um deslocamento de detecção em uma direção. Consequentemente, seu ângulo e difundir a luz.

7.3 Você precisa de marcas fiduciais em ambos os lados do PCB?

A importância dos marcadores fiduciais em um projeto de PCB é inquestionável. Onde você tem componentes SMD em cada lado da placa, você deve colocar marcadores fiduciais em ambos os lados.

Certifique-se de que não há máscara de solda cobrindo os marcadores. Isso porque o sistema de visão deve ser capaz de encontrar os fiduciais facilmente. Uma máscara de solda em cima dos recursos só torna isso mais difícil de realizar.

Resumo:

A colocação do marcador de PCB fiducial é uma parte crítica do WellPCB. Wne irá fornecer-lhe um serviço de balcão único e produtos de alta qualidade. Você pode nos enviar os documentos que você precisa fazer e obter uma cotação imediatamente! O que estamos esperando? Temos dez anos de processo de fabricação de PCB. Como você faz o trabalho pode ser a diferença entre uma linha de montagem perfeita e uma situação em que você precisa fazer ajustes continuamente. Aproveite o tempo para incorporar corretamente os fiduciais em seus projetos, mesmo quando seu fornecedor diz que suas máquinas podem funcionar sem os marcadores. Caso surja a necessidade de refazer seus planos ou testar seu produto final, esses marcadores podem ser benéficos.

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