PCB-Fiducial-Markierung: Ein umfassender Leitfaden für Anfänger

Passmarken, auch Fiducials genannt, sind kleine, auf Leiterplatten gedruckte Kupfermarkierungen, die als visuelle Referenzpunkte bei der Montage und Prüfung dienen und es automatisierten Montagemaschinen und Qualitätskontrollsystemen ermöglichen, bestimmte Merkmale und Komponenten präzise zu lokalisieren. Passmarken bestehen typischerweise aus kreisförmigen Pads oder anderen freiliegenden Kupferformen, die von Freiräumen umgeben sind. Dieser Leitfaden stellt verschiedene Passmarkentypen vor, erläutert ihre Funktionen und Designaspekte und bietet Einsteigern im PCB-Design eine Orientierungshilfe. Lassen Sie uns eintauchen.

Arten von PCB-Fiducial-Markierungen

Es gibt zwei Haupttypen von Fiducials, die häufig verwendet werden: globale Fiducials und lokale Fiducials.

Globale Fiducials sind Referenzmarkierungen entlang der Kanten einer Leiterplatte. Sie ermöglichen Bestückungsmaschinen die Ausrichtung der Leiterplatte und die präzise Ausrichtung entlang der XY-Achse. Globale Fiducials ermöglichen es den Maschinen außerdem, etwaige Schräglagen auszugleichen, die beim Festklemmen der Leiterplatte entstehen.

Lokale Fiducials werden in der Nähe der Bauteil-Footprints platziert, insbesondere bei großen oder fein gerasteten SMD-Bauteilen. Lokale Fiducials geben den Montagemaschinen genaue Referenzpunkte zur Lokalisierung jedes Bauteil-Footprints. Dies reduziert Fehler und Variabilität bei der Platzierung.

Funktionsweise von Passermarken

Passermarken dienen als Identifikationspunkte auf einer Leiterplatte und bieten Ausrichtungshilfen für PCB-Schablone Positionierung und automatisierte Pick-and-Place-Komponenteninstallation.

Automatisierte Maschinen nutzen die Markierungspositionen während der Montage, um die Platine korrekt zu platzieren. Die Messungen dieser Positionen können als Referenzpunkte für die genaue Platzierung von SMT-KomponentenDas Gerät nutzt Bilderkennung, um die genauen Positionen der Passermarken auf der Leiterplatte jedes Mal präzise zu ermitteln, wenn ein Bediener die Leiterplatte zum Drucken oder zur Komponenteninstallation einlegt. Anschließend passt die Maschine ihre Positionierung anhand der Passermarkeninformationen selbstständig an.

Vorteile der Verwendung von Fiducial Mark

1. Verbessern Sie Genauigkeit und Präzision inLeiterplattenmontage

Fiducials bieten feste Referenzpunkte, die Bestückungsmaschinen zur präzisen Positionierung und Ausrichtung nutzen. Dies verbessert die Platzierungsgenauigkeit der Bauteile im Vergleich zur ausschließlichen Verwendung der Platinenkanten. Sie ermöglichen eine präzise Ausrichtung zwischen Leiterplatte und Schablone beim Lötpastendruck. Dies verbessert die Druckqualität und reduziert Fehler. Fiducials erhöhen die Montagepräzision bei großen Leiterplattenplatten durch Berücksichtigung etwaiger Verzerrungen.

2. Reduzieren Sie menschliche Fehler

Automatisierte Montagesysteme verlassen sich für die Genauigkeit auf Fiducials statt auf menschliches Sehvermögen. Dies reduziert Positionsfehler, die durch Bedienervariationen verursacht werden. Darüber hinaus machen PCB-Fiducial-Marker das manuelle Messen oder Markieren von Bauteilmitten überflüssig. Das spart Zeit und vermeidet menschliche Messfehler.

3. Unterstützung bei der automatisierten optischen Inspektion

AOI-Systeme Verwenden Sie Fiducials, um geprüfte Leiterplatten digital am Referenzdesign auszurichten. Dies ermöglicht die Erkennung von Defekten durch Vergleich mit dem Originaldesign. Fiducials auf Leiterplatten bieten Inspektionskameras feste Skalierungs- und Messreferenzen. Dies ermöglicht präzise automatisierte Messungen von Bauteilen, Pads, Abständen usw. Sie ermöglichen effektive Nacharbeit, indem sie AOI-Kameras helfen, Bauteilpositionen zu identifizieren und hervorzuheben, die korrigiert werden müssen.

Richtlinien zur Integration von Passermarken in das PCB-Design

Ein korrektes Design der Leiterplatten-Fiducials erleichtert die automatisierte Montage und verbessert die Qualitätskontrolle. Nachfolgend sind einige wichtige Punkte zur Verwendung von Fiducial-Markierungen aufgeführt:

• Passermarken sollten nur auf den oberen oder unteren Kupferschichten einer Leiterplatte angebracht werden, da das Kupfer dadurch freiliegt und leichter erkannt werden kann.
• Die Passermarken müssen von der Lötstoppmaske unbedeckt bleiben, damit automatisierte optische Systeme sie während der Montage erkennen können, da das Abdecken der Passermarken die maschinelle Bildverfolgung behindern würde.
• Ein hoher optischer Kontrast zwischen dem Kupfer der Fiducialmarkierung und dem Material der Grundplatte erleichtert die Erkennung, daher sind dunkle Fiducialmarkierungen auf hellem Hintergrund oder umgekehrt optimal.
• Halten Sie den Durchmesser der Referenzpunkte zwischen 1 und 3 mm und die Größenabweichung auf einer einzelnen Platine unter 25 Mikrometer, da die Konsistenz eine präzise Kalibrierung ermöglicht.
• Verwenden Sie für globale Fiducials nach Möglichkeit mindestens drei, verteilt über die PCB-Kanten, da dies die beste Rotationsausrichtung bietet; platzieren Sie mindestens 3 globales Fiducial.
• Für lokale Fiducials sind zwei Markierungen neben den Footprints der oberflächenmontierten Komponenten erforderlich, um die Komponentenpositionen genau zu lokalisieren.
• Positionieren Sie globale Fiducials mindestens 0.3 Zoll von den Platinenkanten entfernt, ausgenommen den Fiducial-Freiraumbereich, um Störungen zu vermeiden.
• Platzieren Sie auf größeren Platinen die Fiducials weiter auseinander, um leichte Winkelfehlstellungen während der Herstellung besser erkennen zu können.

Key Take Away

Fiducial-Markierungen spielen trotz ihrer geringen Größe eine wichtige Rolle bei Leiterplattendesign und -fertigung. Sie dienen Montagemaschinen als Orientierungspunkte für eine präzise Ausrichtung und Bauteilplatzierung. Die Integration von Fiducials in das Leiterplattendesign bietet zahlreiche Vorteile, wie z. B. höhere Präzision, Minimierung von Fehlern bei der automatisierten Montage und Optimierung der Fertigungseffizienz durch vereinfachte Maschinenprozesse.

Durch das Verständnis der Bedeutung der richtigen Platzierung und Gestaltung von Fiducials können Leiterplattenhersteller die Gesamtqualität und -leistung steigern. Die Einhaltung optimaler Fiducial-Strategien verbessert die Genauigkeit und Effektivität elektronischer Produkte. Wir hoffen, dieser Artikel hat wertvolle Hinweise zu Fiducial-Markierungen auf Leiterplatten gegeben, insbesondere für Neueinsteiger in der Leiterplattenbranche. Bei weiteren Fragen wenden Sie sich bitte an uns.