In quanto importante supporto per tutti i tipi di componenti elettronici,circuiti stampatifornire un eccellente supporto meccanico ai componenti e collegare tali componenti tramite piste in foglio di rame con diverso spessore e piazzole di saldatura di varie dimensioni in base ai circuiti logici, per realizzare le prestazioni elettriche dei prodotti. Poiché la maggior parte dei prodotti elettronici è realizzata tramite SMT, la qualità della progettazione del PCB è direttamente correlata sia al normale funzionamento delle prestazioni elettriche sia al funzionamento efficace diProduzione di assemblaggi PCB. Con l'influenza del Fiducial Mark sulla qualità di stampa, questo articolo discute l'importante influenza della producibilità dei PCB nel campo della produzione di prodotti elettronici con il metodo punto-area.
Funzioni dei punti fiduciali
Nel processo di produzione in serie di prodotti elettronici con il metodo dei dispositivi SMT, ogni lotto di PCB destinato all’assemblaggio deve soddisfare i requisiti di correttezza della scheda e precisione del posizionamento. Un’operazione manuale priva di una progettazione speciale può portare a bassa efficienza e scarsa accuratezza, il che può causare difetti nei prodotti.
Le posizioni accurate della scheda possono essere generalmente garantite tramite fori di posizionamento o Fiducial Mark. Poiché la progettazione dei fori di posizionamento dipende dalla marca e dal numero di modello diAttrezzature per l'assemblaggio di PCBi fori di posizionamento non sono presenti su ogni PCB, mentre il Fiducial Mark è indispensabile per ogni PCB.
Il Fiducial Mark è un simbolo speciale di posizionamento ottico. Durante la produzione, i dispositivi di assemblaggio irradiano il Fiducial Mark generando coordinate d’immagine che vengono poi confrontate con i dati standard preimpostati nel sistema. Se le coordinate sono compatibili con i dati standard o le differenze rientrano nella categoria consentita, la macchina giudicherà corrette le PCB, che verranno inviate all’interno delle macchine per le procedure di stampa, montaggio e saldatura. In caso contrario, le PCB saranno giudicate non corrette e l’invio delle schede verrà interrotto con la trasmissione di un allarme.
Pertanto, il Fiducial Mark svolge un ruolo significativo nella garanzia di correttezza dei prodotti elettronici. Tuttavia, moltiProgettisti PCBa volte non riescono a far riconoscere i PCB da loro progettati dai dispositivi di assemblaggio, così che la successiva normale produzione non può essere eseguita. È estremamente necessario essere consapevoli dei requisiti e delle normative sui Fiducial Mark nel processo di progettazione PCB.
Requisiti per la Progettazione dei Marcatori Fiduciali
• Composizione del marchio di riferimento e parametri di progettazione
Un Fiducial Mark integrato contiene il contrassegno e lo spazio libero, come mostrato in Figura 1. I modelli generali del Fiducial Mark sono mostrati in Figura 2.
In generale, il cerchio pieno con un diametro di 1 mm (±0,2 mm) è la scelta ottimale per il Fiducial Mark, realizzato in rame nudo, stagnatura o nichelatura protetta da un rivestimento trasparente inossidabile. Per consentire ai dispositivi di assemblaggio di riconoscere facilmente i Fiducial Mark, il colore dei Fiducial Mark deve essere chiaramente diverso da quello dell’area circostante. Inoltre, deve essere previsto uno spazio libero attorno ai Fiducial Mark con una dimensione maggiore di 1 mm. In generale, il raggio dello spazio libero non deve essere inferiore a 2R (dove R indica il raggio del Fiducial Mark) e, quando il raggio dello spazio libero è pari a 3R, l’effetto di riconoscimento dei dispositivi è il migliore.
• Requisiti di instradamento dei riferimenti fiduciali
In base alla teoria secondo cui 3 punti non lineari determinano un piano, 3 Fiducial Mark devono essere posizionati con un motivo a “L” sul PCB come mostrato in Figura 3. Se lo spazio sulla scheda è limitato al punto che non è possibile posizionare 3 Fiducial Mark, almeno una coppia di Fiducial Mark deve essere posizionata sulla scheda lungo la diagonale, come in Figura 4.
I riferimenti fiduciali lungo la linea diagonale non devono essere posizionati in modo completamente simmetrico. In caso contrario, i dispositivi non possono rilevare gli errori quando le schede non sono corrette, con il risultato che si verificheranno difetti dovuti a schede imprecise o a un montaggio errato. Per i componenti con requisiti particolari e posizionamento accurato, è possibile progettare riferimenti fiduciali locali per aumentare la precisione del montaggio.
Inoltre, la distanza tra i Fiducial Mark e il bordo del PCB deve essere maggiore del requisito di distanza minima imposto dai dispositivi SMT, in modo che si trovino all’interno del PCB invece che sul bordo della scheda e per soddisfare il requisito di distanza minima del Fiducial Mark. Inoltre, per aumentare l’effetto di riconoscimento del dispositivo di stampa e del dispositivo di montaggio, non si devono impostare altre piste, serigrafie, piazzole di saldatura o V-Cut all’interno dell’area di rispetto del Fiducial Mark e la distanza tra tale area di rispetto e altri punti metallici (ad esempio punti di test) di tipo simile deve essere di almeno 5,0 mm.
• Requisiti di produzione dei riferimenti fiduciali
Nelprocesso di produzione di PCB a scheda nudala variazione di dimensione dei Fiducial Marks non deve superare i 25 μm. Se la variazione di dimensione è troppo grande, la deviazione dei dati acquisiti dall’immagine computerizzata supererà l’intervallo di variazione dei valori standard, influenzando così sia il caricatore di schede sia il sistema di allarme e riducendo l’efficienza produttiva.
La planarità superficiale dei Fiducial Marks deve essere controllata entro 15 μm e devono condividere lo stesso sfondo interno. In caso contrario, il basso grado di planarità potrebbe influenzare l’effetto di riconoscimento dei dispositivi o addirittura impedirne il funzionamento.
Tutti i riferimenti fiduciali sui PCB con lo stesso numero di scheda devono essere identici per dimensioni e forma. Si consiglia che tutti i riferimenti fiduciali siano indicati come cerchi pieni con un diametro di 1 mm. Le migliori prestazioni si ottengono quando si realizza un elevato contrasto tra i riferimenti fiduciali e il materiale del substrato dei PCB. Inoltre, i riferimenti fiduciali devono essere isolati con foglio di rame sui circuiti stampati in rame.
Analisi del caso
Per fornire una spiegazione di facile comprensione, unPrototipo di PCBcon le dimensioni 50 mm x 30 mm è disegnato con il software Protel, con i suoi riferimenti fiduciali posizionati lungo la linea diagonale come mostrato in Figura 5.
Per il design dei Fiducial Marks mostrato nella Figura 5, il dispositivo è in grado di riconoscere e confrontare i parametri tramite la fotocamera con il corretto verso di caricamento della scheda, per garantire che la stampante esegua correttamente il lavoro di stampa.
Tuttavia, una volta che la direzione di caricamento della scheda risulta errata, come nel caso mostrato in Figura 6 in cui il prototipo è capovolto di 180°, il dispositivo continuerà comunque a mantenere la correttezza della direzione di caricamento della scheda e delle posizioni dell’attuale PCB. In queste condizioni, il normale lavoro di stampa verrà eseguito secondo la procedura stabilita.
Questo ridurrà notevolmente l'efficienza di produzione. Peggio ancora, poiché l'efficienza del PCBA è piuttosto elevata, verrà generato un gran numero di PCB difettosi prima dell'interruzione della produzione dopo la comparsa dei PCB difettosi. In questa circostanza, il tempo e l'efficienza di produzione diminuiranno e la qualità del prodotto ne risentirà ulteriormente.
Oltre al posizionamento dei Fiducial Mark, che dovrebbe evitare una simmetria completa, occorre prestare attenzione anche alla distanza tra il bordo del Fiducial Mark e il bordo della scheda. La distanza dovrebbe essere impostata nell’intervallo da 3,5 mm a 5 mm. Inoltre, la dimensione dei Fiducial Mark deve essere media, né troppo grande né troppo piccola. Per il modello circolare, il diametro dovrebbe essere mantenuto nell’intervallo da 1,0 a 3,0 mm. Se il diametro è troppo grande, il dispositivo effettuerà una regolazione di posizionamento relativamente ampia, causando così una deviazione relativamente grande con difetti di stampa. Se il diametro è troppo piccolo, il dispositivo potrebbe non riuscire a riconoscerli, rifiutando quindi di caricare le schede o generando un allarme.
In conclusione, sebbene sia relativamente semplice progettare i Fiducial Marks, alcuni dettagli tendono a essere trascurati. Se vengono progettati in modo improprio, le funzioni corrispondenti che i Fiducial Marks dovrebbero avere non possono essere implementate e potrebbero persino verificarsi alcuni problemi, causando errori di stampa e ritardi nella produzione. Pertanto, i progettisti di circuiti devono padroneggiare le conoscenze teoriche sulla progettazione dei circuiti e i requisiti dei dispositivi di assemblaggio nella produzione di PCB, e devono considerare tutte le esigenze elencate da tutti gli aspetti della linea di produzione per aumentare la producibilità, l’efficienza produttiva e l’economicità dei prodotti.
Risorse utili
•Requisiti di progettazione dei PCB SMT Parte Quattro: Marcatura
•Servizio completo di produzione PCB da PCBCart - Molteplici opzioni a valore aggiunto
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