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印刷电路板设计:为什么反光点很重要?

发布时间 :2018-03-31 17:25 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
如果你在银行业和金融业上班,想必听过信托责任(fiduciary responsibility)。但是从金融业改行做电子工程的人并不多,因此在PCBA技术制造这块领域中,这个词可能不是每个人都听过。然而,只要把信托的字尾「ry」换成「l」,就成了电子工程师不可不知的fiducial!
 
反光点的功用
若电路板是以能自动将元件安装在电路板上的置件机(pick and place machinery)组装,反光点(fiducial marks)就派上用场了。置件机的准确度必须很高,才能准确放置0201电阻或2mm x 2mm晶片尺寸的微型BGA。此外,机器也需要确切知道电路板的位置。
 
反光点专为表面贴焊机设计,这些记号可确保电路板方向正确,并尽可能地放在准确的位置上。置件机利用摄影机来定位反光点,接着基于电路板的确切位置,来调整内部元件的位置,整套流程通常需要1个以上不可逆的反光点。
 
看看下面的两张图,其中一张有3个反光点,另一张有2个反光点,无论何者皆有助于机器判断电路板是否颠倒或偏移。有3个反光点的是由国际印刷电路板协会(IPC)推荐使用。有2个反光点的,由于反光点是不可逆的,所以也可以使用。
 印刷电路板设计:为什么反光点很重要?
图片来源:Screaming Circuits
 印刷电路板设计:为什么反光点很重要?
图片来源:Screaming Circuits
 
何时要使用反光点?
PCBA量产组装的工作必须要有反光点辅助,以确保精确配准和元件置放。PCBA少量组装如少量生产或原型制作就非必要,但还是有一些例外,所以你最好事先确认。即使你组装特定产品不需要反光点,反光点仍有用途,因此总是好事,除非你确定要完全仰赖人工置放元件。
 
下图有三个小金属点(左上、右上、右下),这些都是反光点。如果内部元件完全仰赖人工放置,你就不需要使用反光点。但由于生产线有无数电路板等着组装,因此机器必须要先能辨识电路板的上下左右。你绝对不会希望元件被放置在错误的地方。
 印刷电路板设计:为什么反光点很重要?
图片来源:Screaming Circuits
 
设计反光点
说到反光点的特殊构造,有两件事特别重要:位置准确性和对比性。
 
位置准确性
反光点必须位于顶部铜层。为什么一定要铜层,而不是用网印或钻孔呢?答案就出在配准!顶部铜层是一次置入完成的,所以表面贴焊垫相对于铜箔反光点的位置永远不会变,反观网印或钻孔都还要另外多一道手续,以致每块电路板的配准可能会不同。
 
一般0.4mm间距 BGA的焊垫尺寸为0.254mm(.01”),焊垫之间的间距为0.15mm(.0059”)。网印和钻孔无法达到配准所需的精准度。
 
对比性
置件机的摄影机需要接收强烈的对比,因此铜层非裸铜不可。铜垫上的防焊油墨可能会降低对比度,让摄影机难以辨识。防焊油墨和网印一样有配准的问题,因此你必须确保铜垫清晰可见。
铜垫直径大约需1~2mm,因此防焊油墨的开口要比铜箔大2~5mm。有些CAD软件套件的元件库中就有反光点,那是最简便的方式。
 
反光点的形状
下图是电路板反光点的特写,这个反光点的防焊油墨开口是方型的,一般来说会是圆形的,不过开口的形状不是那么重要。但是反光点铜垫必须要是圆形的!
 
 印刷电路板设计:为什么反光点很重要?
图片来源:Screaming Circuits
 
如果你的电路板来自连板,你可以将反光点置于连板的导轨上,如果你是组装个别的电路板,可以将反光点直接做在板子上。如果你不确定,也可以两个都做,这样无论是要在连板上组装或分板组装,你都不用担心。
 
别忘了,少量制造不一定需要反光点,然而即使派不上用场也仍值得做。电子产品的品质大多跟风险管理有关,所以将电路板设计好是很重要的事情!


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