Fiducial-PCBs verstehen: Wichtige Vorteile und Branchenauswirkungen

Sind Sie neu in der PCB-Fertigung oder -Design und fragen sich, was Fiducial-PCBs sind und ob sie in modernen Fertigungstechniken unverzichtbar sind? Dann sind Sie hier richtig. Dieser Beitrag bietet einen knappen, aber umfassenden Einblick.

Was sind Fiducial-Marker?

Fiducial-PCBs sind im Grunde Leiterplatten mit Fiducial-Markern. Angenommen, Sie kennen PCBs bereits – verstehen wir, was Fiducial-Marker sind.

Ein Fiducial-Marker ist ein runder Kupferbereich, der einen Referenzpunkt für Bestückungsmaschinen zum Pick-and-Place identifiziert. Sie helfen Maschinen, die Orientierung Ihrer PCB sowie der SMD-Bauteile darauf zu verstehen.

Die Gehäuse dieser Bauteile haben winzige Rastermaße, wie Ball Grid Arrays (BGAs), Quad Flat Packages (QFP) und Quad Flat No-Leads (QFN).

Arten von Fiducial-Markern

Bei der PCB-Design kommen Fiducial-Marker in zwei Kategorien vor:

· Globaler Fiducial-Marker – Kupferreferenzpunkt am Rand Ihrer Leiterplatte. Er ermöglicht der Bestückungsmaschine, die Orientierung Ihres Boards in X- und Y-Achse zu verstehen. Auch zur Kompensation von Schräglagen (Skew) nutzbar, falls die PCB-Spannvorrichtung versetzt.

· Lokaler Fiducial-Marker – Kupfermarkierungen an der äußeren Ecke Ihres Quad-gehäusten SMD-Bauteils. Ihre Bestückungsmaschinen nutzen lokale Fiducials, um den Footprint Ihrer Bauteile präzise zu identifizieren. Dies reduziert Platzierungsfehler, besonders bei großen Quad-Gehäusen und feinrasterigen Bauteilen in Ihren PCB-Designs.

Sind Fiducial-Marker noch notwendig?

Manche meinen, das Weglassen von Fiducial-Markern auf kleinen PCBs ermögliche mehr Platz für Signalleiterbahnen. Mit fortschreitender PCB-Design- und Fertigungstechnologie kann man unter bestimmten Umständen auf lokale Fiducials verzichten.

Beispiel: Auf kleinen PCBs können moderne Bestückungsmaschinen SMD-Bauteile via globaler Fiducial-Punkte präzise platzieren. Auch bei Bauteilen mit größerem Durchmesser kann das Weglassen akzeptabel sein – moderne Maschinen platzieren präzise ohne Identifier. Dies gilt für SMD-Bauteile mit einem Rastermaß von 1,0 mm oder größer.

Wenn Sie PCB-Hersteller mit modernster In-House-Design- und Fertigungsmaschinerie sind, können Sie Fiducials weglassen. Lagern Sie Design und Fertigung aus, müssen Sie die Maschinenfähigkeiten des Herstellers berücksichtigen.

Benötigen deren Bestückungsmaschinen Fiducials, um das Layout Ihrer PCB und die Bauteilplatzierung zu lesen, müssen Sie diese angeben.

Bei globalen Fiducial-Markern: Egal wie fortschrittlich Ihre PCB-Fertigungsmaschinen sind – Sie sollten sie niemals aus Ihrem PCB-Design weglassen.

Best Practices für Fiducial-PCBs

Fiducial-Marker auf Ihren Leiterplatten holen das Beste aus Ihren Bestückungsmaschinen. Hier wesentliche Tipps:

· Fiducial-Marker immer kreisrund über eine nicht-gebohrte Kupferlage erstellen.

· Der Fiducial-Marker auf Ihrer PCB darf keinen Lötstopplack haben.

· Zur Optimierung der Markergröße: 1 bis 3 mm beibehalten.

· Einen Freiraum genau in Höhe des Markerdurchmessers einhalten.

· Für lokale Fiducials: Mindestens 2 Marker diagonal an der äußeren Kante Ihres SMD-Bauteils platzieren.

· Für globale Fiducials: 3 Marker am Boardrand für beste Genauigkeit. Bei Platzmangel mindestens 1 Marker.

· Ihre PCB-Fiducials müssen einen Mindestabstand von 0,3 Zoll (ca. 7,6 mm) vom PCB-Rand einhalten.

Fazit

Am Ende müssen Sie stets prüfen, ob Ihre Lötstopplack-Öffnungen und Fiducial-PCB-Größen korrekt sind. Manche Hersteller ändern Ihre Fiducial-PCB-Größen, falls Sie diese nicht korrekt dimensionieren. Daher vor der Massenfertigung mit den Assemblern abstimmen.