Einfluss auf die Druckqualität von Leiterplatten aufgrund von schlechtem Design von Passermarken

Als wichtiger Träger aller Arten von elektronischen Komponenten bieten Leiterplatten eine hervorragende mechanische Unterstützung für Komponenten und verbinden diese Komponenten durch Kupferfolienleitungen mit unterschiedlicher Dicke und Lötpads mit unterschiedlichen Größen gemäß logischen Schaltkreisen, um die elektrische Leistung von Produkten zu implementieren. Da die meisten elektronischen Produkte von SMT hergestellt werden, steht die Qualität des PCB-Designs sowohl in direktem Zusammenhang mit dem normalen Betrieb der elektrischen Leistung als auch mit dem effektiven Betrieb der Herstellung von PCB-Baugruppen. Mit dem Einfluss der Passermarke auf die Druckqualität diskutiert dieser Artikel den wichtigen Einfluss der Herstellbarkeit von Leiterplatten im Bereich der Fertigung elektronischer Produkte im Point-to-Area-Verfahren.

Funktionen von Passermarken

Bei der Massenproduktion elektronischer Produkte mit der Methode der SMT-Geräte muss jede Charge von Leiterplatten für die Montage den Anforderungen der richtigen Platine und der genauen Position entsprechen. Manueller Betrieb ohne spezielles Design kann zu geringer Effizienz und Genauigkeit führen, was möglicherweise zu Produktfehlern führen kann.

Die genaue Position der Platine kann im Allgemeinen durch Positionierungslöcher oder Passermarken sichergestellt werden. Da das Design von Positionierungslöchern von Marke und Modellnummer der PCB-Bestückungsausrüstung abhängt, werden Positionierungslöcher nicht auf jeder PCB platziert, während eine Bezugsmarkierung für jede PCB erforderlich ist.

Fiducial Mark ist ein spezielles optisches Positionierungssymbol. Während der Fertigung bestrahlen Montagegeräte auf Passermarken mit erzeugten Bildkoordinaten, die dann im System mit den voreingestellten Standarddaten verglichen werden. Wenn die Koordinaten mit den Standarddaten kompatibel sind oder die Unterschiede innerhalb der zulässigen Kategorie liegen, beurteilt die Maschine die Korrektheit der Leiterplatten, die für Verfahren wie Drucken, Montieren und Löten in das Innere der Maschinen geschickt werden. Andernfalls werden die PCBs als falsch beurteilt und das Senden der Platine wird angehalten und ein Alarm übertragen.

Daher spielt die Bezugsmarke eine bedeutende Rolle bei der Gewährleistung der Korrektheit elektronischer Produkte. Trotzdem versäumen es viele PCB-Designer manchmal, ihre entworfenen PCBs von Bestückungsgeräten nicht zu erkennen, so dass die anschließende normale Produktion nicht implementiert werden kann. Es ist äußerst wichtig, die Anforderungen und Vorschriften von Fiducial Mark im Prozess des PCB-Designs zu kennen.

Anforderungen an das Design von Passermarken

• Zusammensetzung der Passermarke und Designparameter

Eine integrierte Passermarke enthält Markierung und Abstand, die in Abbildung 1 dargestellt sind. Die allgemeinen Muster der Passermarke sind in Abbildung 2 dargestellt.

Im Allgemeinen ist der Vollkreis mit einem Durchmesser von 1 mm (±0,2 mm) die optimale Wahl für Passermarken, die aus blankem Kupfer, einer Zinnbeschichtung oder einer Nickelbeschichtung bestehen, die durch eine transparente, nicht oxidierbare Beschichtung geschützt ist. Damit Passermarken von Montagegeräten leicht erkennbar sind, sollte sich die Farbe der Passermarken deutlich von der Umgebung unterscheiden. Außerdem sollte ein um 1 mm größerer Freiraum für Passermarken vorgesehen werden. Im Allgemeinen beträgt der Abstandsradius nicht weniger als 2R (R bezieht sich auf den Radius der Bezugsmarke), und wenn der Abstandsradius gleich 3R ist, ist der Erkennungseffekt der Geräte am besten.

• Routing-Anforderungen von Passermarken

Basierend auf der Theorie, dass 3 nichtlineare Punkte eine Ebene bestimmen, sollten 3 Passermarken mit einem Muster von „L“ auf der Leiterplatte platziert werden, wie in Abbildung 3 gezeigt. Wenn der Platz auf der Platine begrenzt ist, können 3 Passermarken verwendet werden nicht darauf platziert werden, sollte mindestens ein Paar Passermarken entlang einer diagonalen Linie auf dem Brett platziert werden, genau wie in Abbildung 4.

Passermarken entlang der diagonalen Linie sollten nicht vollständig symmetrisch platziert werden. Andernfalls können Fehler von Geräten nicht festgestellt werden, wenn Platinen nicht in Ordnung sind, so dass Defekte bei ungenauer Platine oder falscher Montage auftreten. Für Komponenten mit einigen besonderen Anforderungen und genauer Positionierung können lokale Passermarken entworfen werden, um die Genauigkeit der Montage zu erhöhen.

Darüber hinaus muss der Abstand zwischen Passermarken und Leiterplattenrand größer sein als der Mindestabstand, der von SMT-Geräten geklemmt wird, innerhalb der Leiterplatte statt am Platinenrand liegen und die Abstandsanforderung der minimalen Passermarke erfüllen. Um den Wiedererkennungseffekt von Druckgerät und Montagegerät zu erhöhen, sollten außerdem andere Routings, Siebdrucke, Lötpads oder V-Cut nicht innerhalb des Passermarkenabstands und des Abstands zwischen Abstand und anderen Metallpunkten (z. B. Testpunkt) gesetzt werden ) bei ähnlichen Typen muss mindestens 5,0 mm betragen.

• Herstellungsanforderungen von Passermarken

Bei der Herstellung von Bare-Board-Leiterplatten darf die Größenänderung von Passermarken nicht mehr als 25 μm betragen. Wenn die Größenänderung zu groß ist, übersteigt die vom Computerbild erfasste Datenabweichung die Änderungskategorie der Standardwerte, so dass sowohl der Platinenlader als auch der Alarm beeinflusst werden und die Fertigungseffizienz verringert wird.

Die Oberflächenebenheit von Passermarken sollte innerhalb von 15 μm kontrolliert werden und sie müssen den gleichen inneren Hintergrund haben. Andernfalls wird die geringe Ebenheit möglicherweise die Erkennungswirkung von Geräten beeinträchtigen oder Geräte würden gar nicht funktionieren.

Alle Passermarken auf den Leiterplatten mit gleicher Platinennummer müssen in Größe und Form gleich sein. Es wird empfohlen, alle Passermarken als ausgefüllte Kreise mit einem Durchmesser von 1 mm zu markieren. Die beste Leistung kann erzielt werden, wenn ein hoher Kontrast zwischen Passermarken und dem Substratmaterial von Leiterplatten entsteht. Außerdem sollten Passermarken auf Kupferfolienplatinen mit Kupferfolie isoliert werden.

Fallanalyse

Um eine leicht verständliche Erklärung bereitzustellen, wird ein PCB-Prototyp mit der Größe 50 mm x 30 mm von der Protel-Software gezeichnet, wobei die Passermarken entlang einer diagonalen Linie angeordnet sind, wie in Abbildung 5 gezeigt.

Für das Design der Passermarken in Abbildung 5 ist das Gerät in der Lage, Parameter per Kamera mit der richtigen Laderichtung der Platine zu erkennen und zu vergleichen, um sicherzustellen, dass der Drucker die richtige Druckarbeit leistet.

Wenn jedoch die Platinenladerichtung nicht korrekt ist, wie in der in Fig. 6 gezeigten Situation, in der der Prototyp um 180° gekippt ist, hält sich das Gerät immer noch an die Korrektheit der Platinenladerichtung und Positionen der vorliegenden PCB. Unter dieser Bedingung werden die normalen Druckarbeiten gemäß den festgelegten Verfahren durchgeführt.

Dies wird die Herstellungseffizienz stark verringern. Was noch schlimmer ist, da die Effizienz von PCBA ziemlich hoch ist, werden viele problematische PCBs vor der Unterbrechung der Herstellung nach dem Aufkommen defekter PCBs erzeugt. Unter diesen Umständen werden die Herstellungszeit und -effizienz verringert und die Produktqualität sogar beeinflusst.

Abgesehen von der Platzierung der Passermarken, dass sie eine vollständige Symmetrie vermeiden sollten, sollte auch der Abstand zwischen der Kante der Passermarke und der Platinenkante beachtet werden. Der Abstand sollte im Bereich von 3,5 mm bis 5 mm eingestellt werden. Außerdem muss die Marke von Passermarken mittelgroß sein, weder zu groß noch zu klein. Für Kreismuster sollte der Durchmesser im Bereich von 1,0–3,0 mm kontrolliert werden. Wenn der Durchmesser zu groß ist, nimmt das Gerät eine relativ große Stellenanpassung vor, so dass eine relativ große Abweichung mit Druckfehlern stattfindet. Wenn der Durchmesser zu klein ist, erkennt das Gerät sie möglicherweise nicht, so dass das Gerät das Laden von Brettern verweigert oder einen Alarm auslöst.

Obwohl es relativ einfach ist, Passermarken zu entwerfen, werden einige Details vernachlässigt. Bei unsachgemäßem Design können die entsprechenden Funktionen, die Passermarken haben sollten, nicht implementiert werden und es treten möglicherweise sogar einige Probleme auf, die zu Druckfehlern und verzögerter Herstellung führen. Daher müssen Schaltungsdesigner das theoretische Wissen über das Schaltungsdesign und die Anforderungen an die Montagevorrichtung für die Leiterplattenherstellung beherrschen und alle aufgeführten Anforderungen aus allen Aspekten der Produktionslinie berücksichtigen, um die Herstellbarkeit, Fertigungseffizienz und Wirtschaftlichkeit von Produkten zu erhöhen.

Hilfreiche Ressourcen
• Designanforderungen für SMT-Leiterplatten, Teil 4:Mark
• PCB-Fertigungsservice mit vollem Funktionsumfang von PCBCart – Mehrere Mehrwertoptionen
• Erweiterter PCB-Bestückungsservice von PCBCart – Beginnen Sie ab 1 Stück