เครื่องหมายอ้างอิงในงานออกแบบและประกอบ PCB

ในการออกแบบและประกอบ PCB การทำความแม่นยำเป็นความท้าทายที่สำคัญ เมื่อบอร์ดมีความซับซ้อนมากขึ้น เราจะรับประกันได้อย่างไรว่าอุปกรณ์ประกอบจะวางชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ? เครื่องหมาย Fiducial ซึ่งมักถูกมองข้าม มีความสำคัญต่อกระบวนการนี้ พวกมันทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงสำหรับอุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการผลิต

บทความนี้ครอบคลุมแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด ปัจจัยในการออกแบบ และคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องหมาย Fiducial เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการออกแบบและประกอบ PCB ของคุณ

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการวาง Fiducial บน PCBs

เกี่ยวกับการวาง Fiducial การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสามารถเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพของกระบวนการประกอบ PCB ของคุณ ลองมาดูปัจจัยสำคัญสำหรับการวาง Fiducial ที่เหมาะสมกันเถอะ

จำนวน Fiducials

จำนวน Fiducials ที่คุณใช้สามารถส่งผลต่อความแม่นยำในการประกอบได้อย่างมาก สำหรับผลลัพธ์ที่ดีที่สุด คำแนะนำทั่วไปคือใช้ Fiducial ทั่วโลกสามจุด ซึ่งเป็นจุดอ้างอิงที่ดีที่สุดสำหรับอุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติในการจัดแนวบอร์ดให้ถูกต้อง แล้วถ้าพื้นที่บน PCB ของคุณมีจำกัดล่ะ?

ในกรณีที่พื้นที่บนบอร์ดมีจำกัด คุณอาจสงสัยว่าน้อยกว่าหนึ่ง Fiducial จะเพียงพอไหม แม้ว่า 3 จุดจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด แต่คุณสามารถใช้ Fiducial ทั่วโลกอย่างน้อยหนึ่งจุดถ้าจำเป็น อย่างไรก็ตาม ควรจำไว้ว่านี่อาจลดความแม่นยำโดยรวมของการวางชิ้นส่วน โดยเฉพาะบนบอร์ดขนาดใหญ่

สำหรับ Fiducial ท้องถิ่น ซึ่งใช้สำหรับการจัดแนวชิ้นส่วนเฉพาะจุด กฎเบื้องต้นคือใช้อย่างน้อยสองจุด ควรวางไว้ในแนวทแยงมุมบนขอบนอกของชิ้นส่วน Surface Mount การวางในแนวทแยงนี้จะให้จุดอ้างอิงสองจุดแก่เครื่องประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดแนวและวางชิ้นส่วนถูกต้อง

น่าสนใจที่คุณอาจคิดว่ายิ่งมี Fiducial มากขึ้นจะนำไปสู่ความแม่นยำที่ดีขึ้น แต่ในความเป็นจริง การใช้ Fiducial สี่จุดอาจทำให้ระบบมองเห็นอัตโนมัติสับสน ระบบนี้อาศัยการเปรียบเทียบตำแหน่ง Fiducial กับมุมที่ไม่มี Fiducial ดังนั้น Fiducial สี่จุดอาจรบกวนกระบวนการนี้

การวางตำแหน่ง

การวาง Fiducial ก็สำคัญเท่ากับจำนวนของมัน เพื่อเพิ่มความแม่นยำ ควรวาง Fiducial ใกล้มุมของ PCB กลยุทธ์การวางนี้จะเพิ่มระยะห่างระหว่าง Fiducial ซึ่งช่วยให้เครื่องประกอบสามารถตรวจจับและแก้ไขความเบี่ยงเบนเชิงมุมเล็กน้อยได้ดีขึ้น

Fiducial ทั่วโลกควรวางไว้บนขอบของบอร์ด อย่างไรก็ตาม ควรรักษาระยะห่างขั้นต่ำ 0.3 นิ้ว (7.5 มม.) ระหว่าง Fiducial กับขอบบอร์ด ยกเว้นบริเวณที่มีช่องว่าง เพื่อให้แน่ใจว่า Fiducial สามารถตรวจจับได้ง่ายโดยอุปกรณ์ประกอบ ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับการจัดการและกระบวนการผลิตบอร์ด

เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะหลีกเลี่ยงการวางตำแหน่ง fiducials ที่เหมือนกันไว้ติดกันเมื่อวาง fiducials ซึ่งอาจทำให้เครื่องประกอบสับสนและนำไปสู่ความผิดพลาดในการจัดตำแหน่ง แทนที่จะเป็นเช่นนั้น ควรตั้งเป้าหมายให้วางในตำแหน่งที่ชัดเจนและแตกต่างกัน ซึ่งให้จุดอ้างอิงที่ไม่คลุมเครือ

บนแผ่นบอร์ดขนาดใหญ่ ระยะห่างระหว่าง fiducials ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น การแยกออกจากกันมากขึ้นระหว่าง fiducials ช่วยปรับปรุงการตรวจจับความเบี่ยงเบนเชิงมุมขนาดเล็ก ทำให้การวางชิ้นส่วนมีความแม่นยำมากขึ้นทั่วทั้งพื้นผิวบอร์ด

กรณีพิเศษ

การออกแบบ PCB ไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป และบางสถานการณ์ต้องการการพิจารณาเป็นพิเศษเมื่อพูดถึงการวางตำแหน่ง fiducial สำหรับ PCB ที่ไม่ใช่สี่เหลี่ยม เช่น บอร์ดรูปตัวทีหรือรูปตัวแอล คุณจะต้องปรับกลยุทธ์การวางตำแหน่ง fiducial ให้เหมาะสมกับเรขาคณิตเฉพาะ จุดสำคัญคือเพื่อให้แน่ใจว่า fiducials ให้จุดอ้างอิงที่ชัดเจนสำหรับทุกพื้นที่ของบอร์ด ซึ่งอาจต้องใช้มากกว่าสาม fiducials มาตรฐาน

เมื่อทำงานกับบอร์ดแบบ 2 ชั้น จะมีข้อพิจารณาเพิ่มเติม ในกรณีเหล่านี้ เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องแน่ใจว่า fiducials บนชั้นบนและชั้นล่างอยู่ในแนวเดียวกันโดยตรง การจัดแนวนี้ช่วยรักษาความสอดคล้องระหว่างชั้นและรับประกันความแม่นยำในการวางชิ้นส่วนทั้งสองด้านของบอร์ด

การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการวางตำแหน่ง fiducial สามารถช่วยเพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของกระบวนการประกอบ PCB ของคุณ ควรปรึกษากับผู้ผลิต PCB และโรงงานประกอบของคุณเสมอเพื่อให้แน่ใจว่ากลยุทธ์การวางตำแหน่ง fiducial ของคุณสอดคล้องกับอุปกรณ์และกระบวนการเฉพาะของพวกเขา

กฎการออกแบบและข้อควรพิจารณาสำหรับเครื่องหมาย Fiducial

แม้ว่าการวางตำแหน่งจะเป็นสิ่งสำคัญ แต่การออกแบบเครื่องหมาย fiducial เองก็สำคัญไม่แพ้กัน นี่คือกฎและข้อพิจารณาหลักในการออกแบบที่สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องหมาย fiducial ของคุณเพื่อผลลัพธ์การประกอบที่ดีที่สุด

รูปร่าง

เมื่อพูดถึงรูปร่างของเครื่องหมาย fiducial ความเรียบง่ายและความเป็นสากลเป็นกุญแจ รูปร่างวงกลมเป็นมาตรฐานทองสำหรับเครื่องหมาย fiducial แล้วทำไมต้องเป็นวงกลม? คำตอบอยู่ที่ความสมมาตรและความง่ายในการรับรู้โดยอุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติ

แม้ว่าเครื่องจักรสมัยใหม่จะมีความซับซ้อนมากขึ้นและสามารถรับรู้รูปร่างต่าง ๆ ได้ แต่เครื่องหมาย fiducial วงกลมยังคงเป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับการรับรู้แบบสากล ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งหาก PCB ของคุณอาจถูกประกอบด้วยอุปกรณ์ที่แตกต่างกันหรือในโรงงานที่แตกต่างกัน การใช้เครื่องหมาย fiducial วงกลมช่วยให้แน่ใจว่ามีความเข้ากันได้ในกระบวนการประกอบที่หลากหลาย

ขนาด

ขนาดมีความสำคัญเมื่อพูดถึงเครื่องหมาย fiducial และการหาสมดุลที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ ขนาดที่เหมาะสมสำหรับเครื่องหมาย fiducial มักอยู่ระหว่าง 1 ถึง 3 มม.ในเส้นผ่านศูนย์กลาง ช่วงนี้ให้สมดุลที่ดีระหว่างความสามารถในการมองเห็นของอุปกรณ์ประกอบและการใช้พื้นที่บนบอร์ดให้น้อยที่สุด

ตัว fiducial เองเป็นเพียงส่วนหนึ่งของสมการ การรักษาพื้นที่ว่างรอบ ๆ fiducial ก็สำคัญเช่นกัน พื้นที่ว่างนี้ควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางใกล้เคียงกับเครื่องหมาย ซึ่งเป็นการเพิ่มพื้นที่โดยรวมที่อุทิศให้กับแต่ละ fiducial บางผู้ผลิตยังชอบพื้นที่ว่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสามเท่าของ fiducial

สำหรับช่องเปิดของแผ่นปิดทองคำ การปฏิบัติที่ดีคือทำให้มันเป็นสองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของทองแดงเปล่า การเปิดที่ใหญ่ขึ้นนี้ช่วยให้แน่ใจว่า fiducial มองเห็นได้ชัดเจนสำหรับอุปกรณ์ประกอบ แม้จะมีความแตกต่างเล็กน้อยในกระบวนการผลิตก็ตาม

ความสอดคล้องเป็นกุญแจสำคัญเมื่อพูดถึงขนาดของ fiducials บนบอร์ดเดียวกัน ทั้ง fiducials ทั่วโลกและในพื้นที่ควรมีขนาดที่สอดคล้องกัน โดยมีความแตกต่างไม่เกินประมาณ 25 ไมครอน ความสอดคล้องนี้ช่วยให้แน่ใจว่าการรับรู้และการจัดแนวเป็นไปอย่างน่าเชื่อถือทั่วทั้งบอร์ด

วัสดุและระยะห่าง

วัสดุที่ใช้สำหรับเครื่องหมายอ้างอิงควรเป็นชนิดเดียวกับแผงวงจรโดยทั่วไป คือทองแดง ซึ่งช่วยให้ได้ความสม่ำเสมอในลักษณะและช่วยป้องกันปัญหาที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้วัสดุที่แตกต่างกัน

แง่มุมสำคัญของการออกแบบเครื่องหมายอ้างอิงคือการรับรองว่าเครื่องหมายปราศจากแผ่นบัดกรีและไม่ถูกคลุมด้วยซิลค์สกรีน ทองแดงเปล่าของเครื่องหมายอ้างอิงให้ความคอนทราสต์ที่ดีที่สุดสำหรับการรับรู้ด้วยแสงโดยอุปกรณ์ประกอบ เพื่อเสริมความคอนทราสต์นี้ ควรเว้นพื้นที่ว่างรอบเครื่องหมายด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อยสองเท่าของขนาดแผ่นบัดกรี พื้นที่ว่างนี้ช่วยให้อุปกรณ์ประกอบสามารถแยกแยะเครื่องหมายอ้างอิงจากคุณสมบัติรอบข้างบนแผงวงจรได้ง่ายขึ้น

อัตราส่วนคอนทราสต์

ประสิทธิภาพของเครื่องหมายอ้างอิงขึ้นอยู่กับความสามารถในการมองเห็นของอุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ การรับรองว่าอัตราส่วนคอนทราสต์ระหว่างเครื่องหมายอ้างอิงและพื้นหลังสูงเป็นสิ่งสำคัญ คอนทราสต์สูงนี้ช่วยให้อุปกรณ์สามารถค้นหาเครื่องหมายอ้างอิงได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำมากขึ้น ส่งผลให้การวางชิ้นส่วนมีความแม่นยำมากขึ้น

ชั้นป้องกัน

แม้ว่าเครื่องหมายอ้างอิงจะไม่มีฟังก์ชันในแง่ของวงจร แต่ความสมบูรณ์ของมันก็สำคัญต่อการประกอบที่แม่นยำ เพื่อรักษาความสามารถในการแยกแยะของเครื่องหมายอ้างอิงตลอดกระบวนการและการจัดการ ควรพิจารณาใช้ชั้นป้องกัน เช่น การชุบ Nickel/tin หรือ HASL (Hot Air Solder Leveling) ซึ่งสามารถมีประสิทธิภาพได้

ความหนาของชั้นป้องกันนี้มีความสำคัญ โดยทั่วไปชั้นที่มีความหนาระหว่าง 5 ถึง 10 ไมครอนก็เพียงพอ แต่ไม่ควรเกิน 25 ไมครอน ชั้นนี้ทำหน้าที่ป้องกันการเกิดออกซิเดชันหรือการเกิดคราบสนิมซึ่งอาจทำให้ระบบรับรู้ด้วยแสงในกระบวนการประกอบอัตโนมัติสับสนได้

เป้าหมายคือการให้จุดอ้างอิงที่ชัดเจนและสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยให้เครื่องจักรอัตโนมัติสามารถวางชิ้นส่วนด้วยความแม่นยำสูงสุด

จำเป็นต้องมีจุดอ้างอิงท้องถิ่นในงานประกอบ PCB สมัยใหม่หรือไม่?

ในด้านการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ความจำเป็นของจุดอ้างอิงท้องถิ่นเป็นหัวข้อที่ยังคงมีการถกเถียงกันอยู่ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า คุณอาจสงสัย: จุดอ้างอิงท้องถิ่นยังคงมีความเกี่ยวข้องในกระบวนการประกอบ PCB สมัยใหม่อยู่หรือไม่ จริง ๆ แล้ว คำตอบขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย

ขนาดบอร์ด

ขนาดของ PCB ของคุณมีความสำคัญในการกำหนดความจำเป็นของเครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่ สำหรับแผงวงจรขนาดเล็ก เครื่องหมายอ้างอิงระดับโลกมักจะเพียงพอ ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่เนื่องจากพื้นที่ผิวที่เล็กลง ในกรณีเหล่านี้ ระยะห่างระหว่างจุดใดๆ บนแผงและเครื่องหมายอ้างอิงระดับโลกจะค่อนข้างน้อย ซึ่งช่วยให้สามารถวางชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำทั่วทั้งแผง

เมื่อขนาดแผงเพิ่มขึ้น ความจำเป็นในการใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่ก็จะเพิ่มขึ้น แผงวงจรที่มีขนาดใหญ่กว่า 8×8 นิ้วโดยทั่วไปจะต้องใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่เพื่อความแม่นยำในการวาง โดยเฉพาะเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนที่มีระยะห่างละเอียด เนื่องจากแผงวงจรขนาดใหญ่มีแนวโน้มที่จะบิดเบี้ยวหรือมีความแตกต่างในมิติ ซึ่งอาจนำไปสู่ความผิดพลาดสะสมในการวางชิ้นส่วนเมื่อระยะห่างจากเครื่องหมายอ้างอิงระดับโลกเพิ่มขึ้น

รายละเอียดของชิ้นส่วน

ประเภทของชิ้นส่วนที่คุณใช้บน PCB สามารถมีอิทธิพลอย่างมากต่อความจำเป็นในการใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่ ชิ้นส่วนที่มีระยะห่างน้อยกว่า 1.0 มม., โดยเฉพาะ BGAs ที่มีระยะห่างน้อยกว่า 0.5 มม. – 0.8 มม. โดยทั่วไปจะต้องใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่ ชิ้นส่วนที่มีระยะห่างละเอียดเหล่านี้ต้องการการวางตำแหน่งที่แม่นยำอย่างยิ่ง และเครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่จะให้จุดอ้างอิงเพิ่มเติมที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุระดับความแม่นยำนี้

ชิป SMD ขนาดใหญ่ที่อยู่ในศูนย์กลาง เช่น BGAs ขนาดใหญ่ มีแนวโน้มที่จะต้องใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่มากขึ้น เนื่องจากความเสี่ยงที่จะแนวผิดพลาด แม้แต่ความผิดพลาดเล็กน้อยในมุมองศาก็อาจส่งผลให้เกิดการแนวผิดพลาดอย่างมีนัยสำคัญที่ขอบของชิ้นส่วนขนาดใหญ่เหล่านี้

ในทางกลับกัน ชิ้นส่วนที่มีระยะห่างมากขึ้น (เช่น 1.0 มม. ขึ้นไป) อาจไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องหมายอ้างอิงในพื้นที่ อุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติสมัยใหม่สามารถวางชิ้นส่วนเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำโดยใช้เพียงเครื่องหมายอ้างอิงระดับโลกเท่านั้น โดยเฉพาะบนแผงวงจรขนาดเล็ก

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยี

ความสามารถของเครื่องจักรแบบ pick-and-place ได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากเครื่องเหล่านี้มีความแม่นยำมากขึ้น ร้านประกอบบางแห่งจึงเลิกใช้ fiducials ท้องถิ่น โดยเฉพาะบนบอร์ดขนาดเล็ก เครื่องจักรขั้นสูงเหล่านี้สามารถบรรลุระดับความแม่นยำสูงโดยใช้ fiducials ทั่วไปเท่านั้น ลดความจำเป็นในการใช้จุดอ้างอิงเพิ่มเติม

การตัดสินใจละเว้น fiducials ท้องถิ่นควรทำอย่างรอบคอบ ความสามารถเฉพาะของอุปกรณ์ประกอบที่ใช้อยู่ รวมถึงความซับซ้อนของการออกแบบบอร์ดของคุณ ควรนำมาพิจารณา

การสื่อสารกับผู้ผลิต

เนื่องจากความแปรปรวนของอุปกรณ์และกระบวนการประกอบ การสื่อสารกับผู้ผลิตของคุณจึงเป็นสิ่งสำคัญ ก่อนตัดสินใจว่าจะรวม fiducials ท้องถิ่นหรือไม่ ควรพูดคุยเกี่ยวกับการออกแบบและสเปคของเครื่อง pick-and-place กับผู้ผลิตของคุณ พวกเขาสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับความสามารถและความต้องการเฉพาะของพวกเขา

ตรวจสอบกับผู้ผลิตของคุณเสมอเกี่ยวกับข้อกำหนดของเครื่องหมาย fiducial ของพวกเขา บางรายอาจมีกฎระเบียบที่เข้มงวดตามอุปกรณ์และกระบวนการของพวกเขา ในขณะที่บางรายอาจมีความยืดหยุ่นมากขึ้น การสื่อสารนี้จะช่วยให้การออกแบบบอร์ดของคุณสอดคล้องกับความสามารถของผู้ผลิต ซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์การประกอบที่ดีที่สุด

การซ่อมแซมและการปรับปรุงใหม่

แม้ว่าจุดเน้นหลักมักอยู่ที่การประกอบครั้งแรก แต่ควรพิจารณาความจำเป็นในการซ่อมแซมหรือปรับปรุงในอนาคต แม้ว่าฟิ ดั คัลส์ ท้องถิ่นอาจไม่จำเป็นสำหรับการวางตำแหน่งเริ่มต้น แต่ก็สามารถเป็นประโยชน์ในสถานการณ์เหล่านี้ จุดอ้างอิงท้องถิ่นให้ข้อมูลอ้างอิงที่แม่นยำ ซึ่งอาจเป็นสิ่งสำคัญเมื่อเปลี่ยนหรือปรับตำแหน่งชิ้นส่วนในระหว่างกระบวนการซ่อมแซม

การใช้ Fiducial บนแผงและแม่พิมพ์

เครื่องหมาย fiducial เป็นสิ่งจำเป็นไม่เพียงแต่บน PCB แต่ยังรวมถึงแผงและแม่พิมพ์ที่ใช้ในกระบวนการผลิต การเข้าใจวิธีการใช้ fiducials ในบริบทเหล่านี้สามารถช่วยให้คุณเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต PCB ของคุณโดยรวม:

บนแผง

แผง PCB ซึ่งประกอบด้วยบอร์ดหลายชิ้น ต้องการชุด fiducials ของตัวเองเพื่อเป็นแนวทางในกระบวนการผลิต แต่ fiducials เหล่านี้ตั้งอยู่ที่ใดแน่ และแตกต่างจาก fiducials บนบอร์ดแต่ละใบอย่างไร?

Fiducials บนแผงใช้เพื่อให้การวัดทิศทางสำหรับแผงทั้งหมดในระหว่างการผลิต พวกมันมักจะวางตามขอบแผงใกล้รูเครื่องมือ คล้ายกับการวาง fiducials บน PCB แต่ละใบ การวางตำแหน่งนี้ช่วยให้เครื่องจักรสามารถจัดแนวและดำเนินการกับแผงทั้งหมดได้อย่างแม่นยำ

น่าสนใจที่ fiducials บนแผงอาจมีขนาดเท่ากับ fiducials บนบอร์ดทั่วไป ความสอดคล้องนี้สามารถทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นและลดโอกาสเกิดข้อผิดพลาด อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าบอร์ดแต่ละใบภายในแผงจะยังคงมี fiducials ของตัวเองเพื่อการจัดแนวหลังจากแยกออกจากแผง

บนแม่พิมพ์

แม่พิมพ์สำหรับวางตะกั่วบัดกรี ซึ่งใช้ในการทาแผ่นตะกั่วบัดกรีบน PCB ก่อนการวางชิ้นส่วน ก็ต้องมี fiducials เพื่อความแม่นยำในการจัดแนวด้วย แล้ว fiducials บนแม่พิมพ์แตกต่างจากบน PCB อย่างไร?

แม่พิมพ์โดยทั่วไปมีจุดอ้างอิงระดับโลกสามจุด ซึ่งตรงกับตำแหน่งบน PCB การจับคู่นี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าสารละลายบัดกรีจะถูกนำไปใช้ในพื้นที่ที่ถูกต้องบนแผ่นบอร์ด แตกต่างจาก PCB แม่พิมพ์โดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีจุดอ้างอิงในท้องถิ่น เนื่องจากจุดอ้างอิงระดับโลกให้การจัดแนวที่เพียงพอสำหรับแม่พิมพ์ทั้งชิ้น

การจัดแนวที่แม่นยำระหว่างแม่พิมพ์และ PCB เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าสารละลายบัดกรีจะถูกนำไปใช้เฉพาะในพื้นที่ที่ตั้งใจไว้ แม้แต่การผิดแนวเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่สะพานบัดกรีหรือบัดกรีไม่เพียงพอบนแผ่นรองชิ้นส่วน ซึ่งอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องในการประกอบ

นอกเหนือจากจุดอ้างอิงแม่พิมพ์ด้วยการจ่ายอัตโนมัติ

แม้ว่าการใช้แม่พิมพ์เป็นวิธีทั่วไปในการนำสารละลายบัดกรีมาใช้ แต่ก็มีแนวทางทางเลือกที่กำลังได้รับความนิยมในบางสถานการณ์: การจ่ายสารละลายบัดกรีอัตโนมัติ วิธีนี้ใช้จุดอ้างอิงของ PCB อย่างไร และเมื่อไหร่ที่อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่าการใช้แม่พิมพ์?

เครื่องจ่ายสารละลายบัดกรีอัตโนมัติให้ทางเลือกแทนแม่พิมพ์ โดยใช้จุดอ้างอิงของ PCB สำหรับการจัดแนว วิธีนี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการทำแม่พิมพ์และการทำความสะอาด ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างยิ่งสำหรับการผลิตต้นแบบหรือการผลิตจำนวนต่ำ

การใช้จุดอ้างอิงของ PCB โดยตรงทำให้การจ่ายอัตโนมัติสามารถวางสารละลายบัดกรีได้อย่างแม่นยำโดยไม่ต้องใช้แม่พิมพ์แยก ซึ่งสามารถทำให้กระบวนการผลิตเป็นไปอย่างราบรื่น โดยเฉพาะสำหรับบอร์ดที่มีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบบ่อยครั้ง หรือสำหรับผู้ผลิตที่ต้องรับมือกับการออกแบบบอร์ดที่หลากหลาย

การจ่ายอัตโนมัติมักมีอัตราการผลิตที่ต่ำกว่าการใช้แม่พิมพ์ ในขณะที่แม่พิมพ์สามารถนำสารละลายบัดกรีไปยังทุกจุดพร้อมกัน เครื่องจ่ายอัตโนมัติจะต้องนำสารละลายไปยังแต่ละจุดทีละจุด ผลลัพธ์คือ การจ่ายอัตโนมัติมักเป็นที่นิยมสำหรับงานประกอบระยะสั้นและรวดเร็ว ซึ่งเวลาการตั้งค่าที่ลดลงมีความสำคัญมากกว่าความเร็วในการนำไปใช้

การตอบคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวาง Fiducial

เมื่อเราดำดิ่งเข้าสู่โลกของเครื่องหมายอ้างอิง จุดคำถามและข้อกังวลหลายอย่างมักเกิดขึ้น มาทำความเข้าใจประเด็นสำคัญเหล่านี้เพื่อช่วยให้คุณนำทางความซับซ้อนของการวางตำแหน่งจุดอ้างอิงในดีไซน์ PCB ของคุณ

การวางชิ้นส่วนใกล้ขอบ

ข้อกังวลบ่อยครั้งคือการวางชิ้นส่วนให้ห่างจากจุดอ้างอิงและใกล้ขอบ PCB ทำไมถึงเป็นปัญหา และจะแก้ไขได้อย่างไร?

เมื่อชิ้นส่วนวางห่างจากจุดอ้างอิงและใกล้ขอบบอร์ด ความเสี่ยงในการผิดแนวในระหว่างการประกอบอัตโนมัติก็จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากยิ่งชิ้นส่วนอยู่ห่างจากจุดอ้างอิง ยิ่งมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดสะสมในการวางตำแหน่ง

ตัวอย่างเช่น พิจารณาสถานการณ์ที่ชิ้นส่วนวางอยู่ในพื้นที่ห่างจากจุดอ้างอิงที่ใกล้ที่สุด ซึ่งเรียกว่าพื้นที่ “A” อุปกรณ์ประกอบต้องประมาณตำแหน่งที่ถูกต้องโดยอิงจากจุดอ้างอิงที่อยู่ห่างไกล การผิดแนวเชิงมุมเล็กน้อยหรือการบิดเบี้ยวของบอร์ดสามารถขยายผลได้ในระยะทางนี้ ซึ่งอาจนำไปสู่การวางตำแหน่งชิ้นส่วนที่ไม่แม่นยำมากขึ้น

เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ให้พิจารณากลยุทธ์ต่อไปนี้:

1. ถ้าเป็นไปได้ ปรับการออกแบบบอร์ดของคุณเพื่อให้ชิ้นส่วนสำคัญอยู่ใกล้จุดอ้างอิงมากขึ้น
2. สำหรับบอร์ดขนาดใหญ่ ควรพิจารณาเพิ่มจุดอ้างอิงในพื้นที่ที่มีการวางชิ้นส่วนหนาแน่น โดยเฉพาะถ้าพื้นที่เหล่านี้อยู่ห่างจากจุดอ้างอิงระดับโลก
3. ปรึกษากับโรงงานประกอบของคุณ พวกเขาอาจมีคำแนะนำเฉพาะตามความสามารถของอุปกรณ์ของพวกเขา

ชิ้นส่วนความละเอียดสูงและจำนวน Fiducial

คำถามที่พบบ่อยอีกข้อหนึ่งคือความขัดแย้งที่เห็นได้ชัดในการเพิ่ม Fiducial มากกว่าที่แนะนำสามตัวเมื่อทำงานกับชิ้นส่วนความละเอียดสูงเช่น BGAs หรือ QFNs ซึ่งจะละเมิดกฎ “สูงสุด 3 Fiducial” หรือไม่?

กุญแจสำคัญในการเข้าใจเรื่องนี้คือการแยกระหว่าง Fiducials ทั่วไปและ Fiducials ท้องถิ่น กฎ “สูงสุด 3 Fiducial” โดยทั่วไปใช้กับ Fiducials ทั่วไป ซึ่งใช้สำหรับการปรับแนวของบอร์ดโดยรวม Fiducials ท้องถิ่นในทางกลับกัน ใช้สำหรับการปรับแน่ที่แม่นยำของชิ้นส่วนเฉพาะ และสามารถเพิ่มได้ตามความจำเป็น

สำหรับชิ้นส่วนความละเอียดสูงเช่น BGAs หรือ QFNs ขนาดใหญ่ การเพิ่ม Fiducials ท้องถิ่น (โดยปกติสองตัว วางในแนวทแยงมุม) ใกล้กับชิ้นส่วนสามารถปรับปรุงความแม่นยำในการวางได้อย่างมาก Fiducials ท้องถิ่นเหล่านี้ทำงานร่วมกับ Fiducials ทั่วไป โดยให้จุดอ้างอิงเพิ่มเติมสำหรับอุปกรณ์ประกอบเพื่อให้แน่ใจว่าการปรับแน่ที่แม่นยำของชิ้นส่วนสำคัญเหล่านี้

ดังนั้น ในขณะที่คุณอาจมี Fiducials ทั่วไปสามตัวบนบอร์ดของคุณ คุณยังสามารถเพิ่ม Fiducials ท้องถิ่นใกล้ชิ้นส่วนความละเอียดสูงโดยไม่ละเมิดแนวทางทั่วไป กุญแจคือการใช้ Fiducials ท้องถิ่นอย่างรอบคอบ เพิ่มเฉพาะเมื่อพวกมันให้ประโยชน์ชัดเจนในแง่ของความแม่นยำในการวาง

รูปร่าง PCB ที่ไม่ใช่สี่เหลี่ยมจัตุรัส

การออกแบบ PCB ไม่ใช่สี่เหลี่ยมจัตุรัสเสมอไป แล้วการวาง fiducial บน PCB ที่ไม่ใช่สี่เหลี่ยมจัตุรัส เช่น แผ่น T-shaped หรือ L-shaped ล่ะ?

รูปร่าง PCB ที่ไม่ใช่มาตรฐานนำเสนอความท้าทายเฉพาะตัวในการวาง fiducial หลักการสำคัญที่ควรจำไว้คือ fiducials ควรให้จุดอ้างอิงที่ชัดเจนสำหรับทุกพื้นที่ของแผ่น ในกรณีของแผ่น T-shaped หรือ L-shaped อาจต้องใช้มากกว่าฟีดจิวัลสามจุดตามมาตรฐาน

สำหรับรูปร่างที่ไม่ใช่สี่เหลี่ยมจัตุรัสเหล่านี้ ให้พิจารณาวิธีการต่อไปนี้:

1. วาง fiducials ที่ปลายสุดของรูปร่างแผ่น สำหรับแผ่น T-shaped อาจหมายถึงการวาง fiducials ที่ปลายของคาน “T” และที่ด้านล่างของลำต้น
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพื้นที่สำคัญของแผ่นอยู่ในระยะที่สมเหตุสมผลจากอย่างน้อยสอง fiducials ซึ่งอาจต้องเพิ่ม fiducials เพิ่มนอกเหนือจากสามจุดตามมาตรฐาน
3. ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับพื้นที่ที่ยื่นออกมาจากตัวหลักของแผ่น พื้นที่เหล่านี้อาจได้รับประโยชน์จาก fiducials ท้องถิ่นหากมีชิ้นส่วนที่มี pitch เล็กหรือเป็นชิ้นส่วนสำคัญ

จำไว้ว่า เป้าหมายคือการให้เครื่องประกอบมีจุดอ้างอิงเพียงพอเพื่อกำหนทิศทางและตำแหน่งของแผ่นอย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็นรูปร่างใด แม้ว่าจะต้องใช้ fiducials มากกว่าสามจุด แต่ความแม่นยำที่ดีขึ้นในการวางชิ้นส่วนคุ้มค่ากับพื้นที่บนแผ่นที่เพิ่มขึ้น

ในทุกกรณีเหล่านี้ – ชิ้นส่วนใกล้ขอบ ชิ้นส่วนที่มี pitch เล็ก และรูปร่างแผ่นที่ไม่ใช่มาตรฐาน – การสื่อสารกับผู้ผลิต PCB และโรงประกอบเป็นสิ่งสำคัญ พวกเขาสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าโดยอิงจากความสามารถของอุปกรณ์เฉพาะของพวกเขา และอาจมีคำแนะนำเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสำหรับการออกแบบ PCB เฉพาะของคุณ