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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
* t  R, {( m/ [5 O) J8 i9 m
“这个PCB光学定位点的设计就像秋高,把我给气爽了”" A6 C- g% E5 j: t4 z* v/ G
$ y- ?1 p; |: [& N: \! X- G4 W
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。”
! }% [* g/ V. @
9 V9 u1 F. J& ~& r$ ^0 `/ T“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。
$ K" E: @1 ]0 _; c- U2 X
" g  ]1 p0 p) h! y- R瞬间大家围在了大师兄的旁边,听大师兄娓娓道来。4 X  {. E# P9 C; f! b& H
& I* Q) t' r/ I4 g/ h$ j
什么是PCB的光学定位点?
, f8 L# d  {* W- I; Y6 r( O
7 v1 P/ \/ B3 ^+ k, Z0 A* L6 ^
学名:PCB光学定位点
8 L6 g! H: D, ?
: D3 R* R8 k$ P( o4 X- T5 K9 t别名:基准点,光标点,mark点等(外号比较多)/ y! E& S" b  C. a

- ^2 m% j# X% c* M, Y: v* {英文名:fiducial mark
/ e5 Q; d8 H4 b. [+ Y* U& c. i. u3 U- M! T; {0 X( X+ D8 ]( y% _3 |
作用:) K. q! {" k* f+ _, P8 g
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。
4 X. s6 a" u& e# i8 Z
# s3 `/ q8 O3 L& N* k4 v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。
4 @9 ~% R# n0 O6 y4 I) x5 ^
3 M8 d3 o6 o( _' }  e5 w  F5 w
- r; U- ^# A9 X' x
Mark点的分类
3 l# C4 ?4 R+ X& {
7 [# g5 k, n! p3 V- U4 ^
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)" c* _, e2 [9 W$ |& [2 R
, ~# j8 p8 _, ~9 p9 w

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放置的要求:' b6 @2 K& [/ c8 ^3 g- p- @% \7 I
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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。
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. E% l: T6 d/ z* h/ b# E' p  @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。+ l# H- A( r9 j# y6 |
$ v; E+ o4 N- U( V/ n8 G7 s
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。2 v' }7 m0 l# J/ Y+ P

+ Y) `" v9 [  r9 @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。
0 V) h+ u, W$ K3 I
# J/ c' ^' ~- C6 D1 W# N* u
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……
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8 V2 S( R3 f( k' P

2 \) g" E/ f0 V( v% {7 D光学定位的点形象特征
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9 ~2 K& s7 k2 [! f" ^; xMark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。4 }5 }8 w$ \. z% F4 A

/ Z( m9 d& ~- }2 x! M3 z. a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。# e3 J+ E& ]5 g: m9 \

3 P" y' `: I6 Z3 c0 a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……: o% K/ A1 s0 O- I) E: @7 p
) A; v) h+ O" d/ l
光点放置区域及要求' g) r& J1 ]* s* J6 v/ S

( x3 E' m: |. J- F; D( w+ v% z$ \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。
# j. N- |% Z! D1 t1 D
# s- W( c' ~4 V; ]

+ M& U+ t7 q. q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。
! Q$ L7 c! `( U, J3 H* Y- Y
: I: a. ]; s, N% X+ m
1 i* h' d/ I1 i3 ?$ o4 x" w) {" {+ V+ A
1 _; [8 c( ?+ n  D5 o( s
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…..
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4 \( E, B8 K3 x6 I% U; U$ C9 l6 v/ r4 |
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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( M- H4 k: T: [, U5 d; T& m4 |+ s8 d. o: l
关于光点的DFM案例9 {: ]* Q0 s% r$ ]
9 M% X* v+ T. V( t
1.        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。
3 V! Q7 f9 }& m. t

6 f# F" e% W& \& U/ v0 Z2.        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……
4 o0 b3 }+ P+ l/ }
  
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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。; c+ k2 E! f0 P; T& Y* H, E" X
! L) E/ F/ z( ^# S" n
; ]: Y6 n* n9 C* B! I( T
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……: r) E- w# j* D9 z) I
  
+ O1 |/ D# {) H  X/ H& p
/ [. I  T( n# x- \3 L/ I3 z
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……: {( D& r8 ?9 x% y* f% e
3 \  B1 e2 s# f8 O( O* b
“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。
" K( M2 O# F8 x- f! i' a

6 X- t- u" P7 v1 s$ I0 ^$ y2 a“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。
1 @/ J# y! x4 F/ F0 g
' }8 l/ T& v: }( Q% b( ?林如烟抬起头看到了赵理工那张幸灾乐祸的笑脸。
0 G+ t/ p" L# q# }1 ?
0 `9 h) H6 k4 p/ g7 {+ L9 a) v% c6 W“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。
1 L: J. z3 g3 G9 K( f' `; }
/ L& q5 E& I. R7 H) \“我看到了一个美女不行呀”
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“讨厌“林如烟望着噗嗤一声笑了出来。
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“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。1 t) ]% j9 ]% v  K/ x- T6 u
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发表于 2020-9-25 04:59:35 | 显示全部楼层
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 k+ ]. a" R, ]
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学习了,光学定位点怎么做
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