Diseño de la placa PCB: por qué debería preocuparse por las marcas fiduciales - 💡 Fix My Ideas

Diseño de la placa PCB: por qué debería preocuparse por las marcas fiduciales

Diseño de la placa PCB: por qué debería preocuparse por las marcas fiduciales


Autor: Ethan Holmes, 2019

Si vienes del mundo bancario y financiero, entonces has oído hablar de la responsabilidad fiduciaria. Dado que no muchas personas saltan de las finanzas al diseño electrónico, no es un término muy importante para recordar en el mundo de la fabricación tecnológica. Sin embargo, cambie "ry" a "l" y terminará con fiducial, que puede ser bastante Importante para los diseñadores de electrónica.

Propósito de una Marca Fiducial

Las marcas fiduciales entran en juego cuando usted tiene un tablero de PC ensamblado por una máquina automática de selección y colocación: robots que colocan los componentes en su tablero. La maquinaria de ensamblaje automatizado requiere una precisión increíble para colocar con precisión una resistencia de tamaño 0201 o un micro BGA a escala de chip de 2 mm x 2 mm. Las máquinas tienen que saber exactamente dónde está su tablero.

Un fiducial es una marca de alineación para máquinas de montaje de montaje en superficie. Las marcas aseguran que su tablero esté orientado en la dirección correcta y alineado de la manera más perfecta posible. Las máquinas de ensamblaje usan cámaras para ubicar marcas fiduciales y luego ajustan la ubicación de los componentes en función de la posición exacta de la placa. El proceso completo generalmente requiere más de una marca fiducial en un patrón no reversible.

Echa un vistazo a las siguientes dos imágenes. En ambos ejemplos, uno con tres marcas y otro con dos, quedará claro para la máquina si las tablas están boca abajo o de lado. El patrón de tres marcas es recomendado por el IPC, el encargado de los estándares de la industria. El segundo patrón, aunque solo tiene dos marcas y, por lo tanto, no se puede invertir, se ve con suficiente frecuencia y también funciona.

Foto de los circuitos de gritos.

Foto de los circuitos de gritos.

Cuándo usar una marca fiducial

El montaje de alto volumen siempre requiere marcas fiduciales para garantizar un registro preciso y la colocación de las piezas. El ensamblaje de bajo volumen, como encontraría en un especialista de bajo volumen o prototipo, no siempre los requiere. Sin embargo, dado que algunas tiendas de bajo volumen dependen de ellas, pregunte antes de asumir. Incluso si no se requieren marcas fiduciales para ensamblar su producto en particular, todavía ayudan y siempre son una buena idea. La única vez que puede estar seguro de que las marcas fiduciales son innecesarias es cuando coloca sus partes con la mano.

En la imagen de abajo, puede ver tres pequeños puntos metálicos (parte superior izquierda, superior derecha e inferior derecha de la tabla). Esas son las marcas fiduciales. Si los componentes electrónicos de esta placa se colocaran a mano, las marcas no serían necesarias. Sin embargo, dado que se están produciendo cientos de copias de esta placa en una línea de ensamblaje, es importante que las máquinas sepan la diferencia entre la parte superior / inferior y los lados de la placa. No desea que la electrónica se coloque de manera que no siga el patrón designado.

Foto de los circuitos de gritos.

Construcción de una Marca Fiducial.

En términos de la construcción específica de las marcas fiduciales, dos cosas son las más importantes: la precisión de la posición y el contraste.

Precisión de la posición

Un fiducial debe ser creado en la capa superior de cobre. ¿Por qué el cobre, cuando teóricamente usar una pantalla de seda o un agujero de perforación funcionaría? La respuesta es el registro. Todo el cobre superior se coloca en una sola operación. Por lo tanto, la precisión posicional de una almohadilla de montaje en superficie en relación con un fiducial de cobre siempre será la misma. La pantalla de seda y los orificios de perforación se agregan en operaciones separadas, por lo que siempre existe la posibilidad de que el registro varíe de una tabla a otra.

Un BGA de paso de 0.4 mm típico tiene un tamaño de almohadilla de .254 mm (.01 "), y tiene un espacio de .15 mm (.0059") entre las almohadillas. La serigrafía y los orificios de perforación simplemente no tienen la precisión necesaria para la alineación en esas geometrías.

Contraste

Las cámaras de la máquina necesitan un buen contraste, por lo que la marca debe ser de cobre puro. La máscara de soldadura en la parte superior de una almohadilla de cobre disminuirá el contraste hasta el punto en que la cámara no pueda verla. La máscara de soldadura tiene los mismos problemas de registro que la serigrafía, por lo que debe asegurarse de que no se oculte ninguna parte de la almohadilla.

Hacer la almohadilla de cobre de 1 a 2 mm de diámetro. La abertura de la máscara debe ser 2 - 5 mm más grande que el cobre. Algunos paquetes CAD tienen marcas fiduciales en su biblioteca de componentes. Esa sería la ruta más fácil.

Forma de una marca fiducial

La siguiente imagen muestra los detalles del primer plano de un fiducial utilizado en el tablero que se muestra arriba. Esta marca fiducial particular utiliza un recorte cuadrado en la pantalla de seda. La mayoría utiliza un recorte redondo, pero la forma no es tan importante. Dicho esto, la almohadilla de cobre debería ser redondo

Imagen de los circuitos de gritos

Si su tablero provendrá de la casa fabulosa en un panel, puede colocar las marcas fiduciales en los rieles del panel. Si está recibiendo sus tablas como individuos, coloque las marcas fiduciales en ellas. Si no está seguro, no es una mala idea hacer ambas cosas. De esa manera, ya sea que las tablas se armen como un panel o que las tablas deban ser despanelizadas antes del montaje, usted está cubierto.

Recuerde, las marcas fiduciales no siempre son necesarias en volúmenes bajos. Sin embargo, incluso si no son necesarios, siguen siendo una buena idea. Una gran cantidad de calidad en la electrónica está estrechamente relacionada con la reducción de riesgos, y eso comienza con un buen diseño de la placa de PC.



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