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PCB板上的蓝宝石---关于光学定位点的DFM

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发表于 2020-5-15 10:33:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:王辉东    一博科技高速先生团队队员1 R$ b  J4 u7 Y. d2 c! |4 u
“这个PCB光学定位点的设计就像秋高,把我给气爽了”
$ [( X( z7 X5 w  s2 j( _
3 x/ r  f6 n. g* u) D9 t* r( [' V正在伤春悲秋感叹中的赵理工,耳畔突然传来了大师兄这不和谐的声音,不禁扭头关切的问道:“什么事呀大师兄,整得你秋高气爽的。”; T0 z6 |9 e) M

& D+ \# @  v; q1 m# ]: b$ e“哎,理工如烟还有其它的同事,你们一起过来,我们今天就来讲讲这个光学定位点的DFM案例。”大师兄对大家发出了邀请。
/ |: ^# y4 g7 v! z- g) U3 D  \6 n, b. n% m. Y1 e# w3 k& `6 k2 g- o
瞬间大家围在了大师兄的旁边,听大师兄娓娓道来。
; n; {: n9 o  u- f! i9 |1 G
4 P! g9 q' l9 x什么是PCB的光学定位点?
9 q) s" n* s# _7 x  n3 u0 I$ B
' O( t/ }" \1 Y- u5 o- w
学名:PCB光学定位点
9 ~0 k" [' N3 _$ x- x# e  y) G
. [1 C/ R1 |" t5 t! I1 l, `$ F9 j" z别名:基准点,光标点,mark点等(外号比较多)
9 D/ k3 C* y! B" H4 T; u2 N  p0 @! ?
英文名:fiducial mark
: |+ `# _6 c: [. r3 g* U
) ~1 b0 h5 n+ ?9 a/ o作用:6 B# E+ ]7 ~: Y0 I) r* |1 ^
它是设计在PCB上,在PCB裸板制造时用于精准对位和测量,在PCBA时应用于自动贴片机上的位置识别点点,给表面贴装工艺中的所有步骤提供共同的可测量点,保证了smt设备能精确的定位PCB板元件。
. K9 s1 w, d6 c0 k1 I. U) O" Z/ o, T+ L* u+ `5 Y
点评:不要小看这个小小的光学定位点,在PCB上作用巨大。它甘做绿叶映衬红花,躲在角落默默无闻奉献芳华,激光照射,惊艳刹那,素用PCB上的蓝宝石之称。
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Mark点的分类3 Q2 ?/ Z! b" \2 ~( x
% P4 I1 Y) d, |' C; S7 O
根据Mark点在PCB上的作用,可分为拼板Mark点、单板Mark点、局部Mark点(也称器件级Mark点)8 L6 @* ^% ?  O, G6 t- w& W
: ?8 q1 u( q) U" A

1 K" N1 w: z# Z
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' A$ c8 R) n! p% C& U( Q
5 @2 r" F+ Q7 I

' Z4 V' [6 b  R0 G  Q: K3 W  D$ _9 @; t, d; Z( ~' V* c: I
放置的要求:9 A5 K5 Y  T/ l/ `) O
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拼板的工艺边上和不需拼板的pcb单板上应至少有三个Mark点,呈L 形分布,且对角Mark点关于中心不对称。5 a+ u. H' R+ M$ b/ p
8 y, f& x& f) H0 O' x7 J9 u8 F
如果双面都有贴装元器件,则每一面都应该有Mark点。不要只加一面,否则贴片时无法精确对位。+ b- X1 T! ]8 [6 w5 G
2 T+ ~0 `: k9 X- o- H$ ]# i
需要拼板的单板上尽量有Mark点,如果没有放置光学定位点的位置,在单板上可不放置光学定位点,但是可以把它加在工艺边上,切记。3 D1 N' g$ J1 H7 F9 u0 o" q
7 O2 c# e9 `* k
引线中心距≤0.65 mm的QFP以及中心距≤0.8 mm的BGA等器件,应在该元件中心点对角线附近的对角设置局部Mark点,以便对其精确定位。
7 D6 I% W; U3 a8 Z
% n4 m2 h* Q5 l  @8 F* Q
如果几个相同的IC器件比较靠近(≤100mm)形成阵列,可以把它们看作一个整体,在其对角位置设计两个局部Mark点。下面的情况是不是有点太奢侈了……4 L% o0 _! K: J5 N7 @$ ?- s
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光学定位的点形象特征
: _) o: c5 t7 @$ H6 ~

, W6 K% t; ?( Z# DMark点的形状是直径为1mm的实心圆,材料为铜。为了增加Mark点和基板之间的对比度,可以在Mark点下面敷设铜箔。同一板上的Mark点其内层背景要相同,即Mark点下有无铜箔应一致。
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0 S0 N: K' r+ A* u表面处理要求:Mark点标记可以是裸铜、透明的防氧化涂层保护的裸铜、镀镍或镀锡或焊锡涂层。如果使用阻焊,不应该覆盖Mark点或其空旷区域。7 q) p8 l! y9 Y) D
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需注意它的平整度,边缘光滑、齐整,颜色与周围的背景色有明显区别;阻焊开窗与Mark点同心,对于拼板和单板的阻焊开窗直径可以为3mm,对于局部的Mark点阻焊开窗直径为2mm.光点周围的禁布区域要大于开窗的尺寸……
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5 A  L' s4 B0 R& y光点放置区域及要求
& u# _4 P. p- o4 e; p/ L" ?; }
9 ^8 P* ^. R8 z: {  M单板上的Mark点,中心距板边不小于5mm;工艺边上的Mark点,中心距板边不小于3.5mm。如果光点到板边的中心距离小于3.5mm,贴片时被轨道挡住,导致机器无法正常判断坐标,无法进行正常的贴件。
" a/ H6 c' a, p

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# d- b: d9 c. j! c- ]6 ]拼板时5mm宽的工艺边,光点加在中心位置,真的是除了对称好看,别无他用。实际贴件时光点被轨道挡住,不能被机器识别,无法精确定位。
4 B/ N* d% l, Z! E; \
. C4 D% U0 K. i+ m' u" U4 a* E+ S

% }. \9 {: j& p" P; q

6 L  c8 N2 u* y下图为我司的光点添加的标准,注意光点加4个,必须有一个防呆,否则PCB板旋转180度后,光点还能对得上,那么贴片时会有要幺蛾子出现…..
! _& @( ~4 D2 D7 `) R$ e  E

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对于单板和拼板的Mark点应当作元件来设计,对于局部的Mark点应作为元件封装的一部分设计,便于赋予准确的坐标值进行定位。
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& T. I- n! g0 d- s7 C& p
, d8 t; P- }4 y
关于光点的DFM案例7 n; O- d" b7 }5 [4 C

) B# Q( \1 x+ z7 k( ^7 ~: o' }9 L: Q1.        板内有SMD器件的PCB,全板不加光学定位点,导致贴装时需要取板内小焊盘或者孔来定位,会出现贴片偏移的不良和生产效率低下的情况。
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6 q& Y1 w' s2 Z8 p: v" p
2.        因PCB单板尺寸太小,无法在板内放置全局光点,为了后面SMD时贴装对位,在工艺边上添加光点,结果加在了V切中心线上。那么在成型时,只听“咔嚓”一声,两个光点应声而断,瞬间灰飞烟灭……这个就是气得大师兄大喊秋高气爽的案例……
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为了保证印刷和贴片的识别效果,Mark点范围内应无焊盘、过孔、测试点、走线及丝印标识等,不能被V-CUT槽所切造成机器无法辨识。一定要保证光点禁布区域内的洁净度,否则如果设备识别灵敏度不高,会出现贴装时频繁停机的情况。
! P6 z+ X; p2 @3 S

+ _$ Y/ `; E) q2 m; ^/ {7 D3 \. T% k
3.器件到板边距离小于5mm,要加工艺边及光点,否则开治具,说好的costdown呢,钱呀……( [! [$ C* L% ~. K1 i3 @: X
  

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林如烟听大师兄讲起光点的洁净度,突然心中莫名敏感起来了,她突然想起一个问题,她想要回自己电脑旁看看去,她怕有问题,因为有一个BGA加了局部光点,为了布线空间,她删除光点的禁布区,走线的空间是有了,万一禁布区有了东西,洁净度就不能保证。她悄悄的回到座位,点开了屏幕,哎呀喂,还真是怕什么来什么呀,真的光点净空区里有了走线……
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4 Y$ N' J, D6 I/ [5 L( p# k“幸亏我自己看到了,别人没看到,改…..”林如烟一边自言自语,一边认真改动光点的禁布及走线。4 ^% _& q4 J$ R5 [4 t) S

% H2 L. q/ a; R' ~% C7 |“谁说别人没看到,我看到了.呵呵…….”一个声音不合时宜的在如烟耳畔响起。2 j( s3 y: Q+ Y7 X5 ?$ b6 x

# l* |# r2 S) N林如烟抬起头看到了赵理工那张幸灾乐祸的笑脸。1 C1 d* S! c5 o% W) o
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“你看到了什么,赵理工,是不是又想戴手表了”林如烟瞪着美目,咬着银牙恨恨说道。3 F2 O0 y4 W! X; L  I
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“我看到了一个美女不行呀”
) n  ~9 \" b9 ^" f# d* n" [. `& S7 p! K# u2 t1 b
“讨厌“林如烟望着噗嗤一声笑了出来。% M3 Y) I9 y- C) ~

6 w! U& y; G( A; o7 t: ^“时间不早了,大家还要做设计,案例到此为止,光点案例下次继续……”大师兄说道。$ M- M! ^6 U) Z3 p3 Q+ Q+ \* U
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哈哈哈 谢谢分享
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发表于 2020-9-26 22:24:56 | 显示全部楼层
xiexiefenxiang6 y& A. b/ ~) }" B% s' ?
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学习了,光学定位点怎么做
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