A fiduciális olyan jelölés, amely az elhelyezés vagy a méret referenciájaként használatos; a név érdekes módon a latin „bizalom” szóból származik. Elméletileg ezek a jelölések bármilyen alakúak lehetnek, amíg biztonsággal felismerhetők. A nyomtatott áramköri lapok tervezésénél a fiduciálisokat azért használjuk, hogy a gépek és a megmunkálandó anyagok a lehető legpontosabban igazodjanak egymáshoz. Ezért a referenciapontok geometriája és elhelyezése döntő fontosságú annak megbízhatósága szempontjából, amit gyártunk. Ahogy a korábban tárgyalt témák esetében megszokhatták, az egyszerűnek tűnő ügy – csak három kerek dolgot kell a lapra helyezni – összetettebb, mint amilyennek elsőre gondolnánk.
A legelterjedtebb fiduciális kör alakú, lakkmentes rajzolati pad a nyomtatott áramköri lapokon (1:2 vagy 1:3 arányban).
Miért van szükségünk fiduciálisra?
Nyomtatott áramköri lap megrendelése esetén a lap fizikai ábrázolását küldjük el a gyártónak, általában Gerber fájlként. Amennyiben a nyomtatott áramköri lapot beültetéssel kérjük, akkor az alkatrészek gyártói cikkszámán túlmenően a koordinátáit és elforgatását is meg kell adnunk. Ehhez anyagjegyzéket (BOM) és alkatrész elhelyezési listát (CPL) is biztosítanunk kell, vagy olyan formátumot kell használni, mint a Gerber X3, amely már tartalmazza ezeket az információkat. A nálunk is rendelkezésre álló automata beültető gépek (P&P) ezeket az információkat használják, de mindenekelőtt meg kell találniuk a tényleges fizikai helyet a vevői panelen, amelyen egy vagy több egyedi nyomtatott áramköri lap található.
Megpróbálhatjuk nagyon pontosan igazítani a nyomtatott áramköri lapokat tartalmazó panelt a gépen, bár a mechanikai és gyártási regisztrációs tűrések miatt ez többnyire nem lesz megbízható. Ehelyett fiduciális alkalmazása indokolt a lapokon vagy a panelen, hogy a gép megfelelően igazodni tudjon hozzá, ami sokkal megbízhatóbb, mert nem függ a mechanikai tűrésektől vagy a kezelői készségektől.
Hogyan használjuk a fiduciálisokat?
Itt egy olyan vevői panel látható, amely két egyedi PCB-t tartalmaz, mindegyikben három referenciapontot; ezek kékkel vannak bekarikázva. A referenciapontok a PCB „sarkaiban” vannak, egymástól minél távolabb, de úgy, hogy ne zavarják a funkcionalitást, például ne legyenek az antenna keeout területén belül.
A legelterjedtebb fiduciális kör alakú, lakkmentes rajzolati pad a nyomtatott áramköri lapokon (1:2 vagy 1:3 arányban, ami IPC által meghatározott tartomány). A fiduciális átmérője általában valahol 1 mm és 2 mm között van. Mivel a fiducialsok elsősorban az alkatrészek elhelyezéséhez használatosak, ugyanabban a folyamatban kell létrehozni őket, mint a forrasztási felületeket (az IPC-7351B szerint így kell eljárni). Ez biztosítja számunkra a legjobb regisztrációs pontosságot. Pozíciónyomtatás nem javasolt a fiduciálisok esetében, mivel annak regisztrációs tűrése megengedőbb. A lakkmentesség pedig a kontraszt és a tükröződés csökkentése érdekében fontos, továbbá a paszta réteget úgy kell kialakítani, hogy forraszanyag ne kerülhessen ezekre a jelölésekre, mert az drámaian csökkenti a hatékonyságukat.
Helytakarékossági okokból hasznos, ha a fiducialsokat a lap mindkét oldalán ugyanarra a helyre helyezzük el, de ez nem gyártási követelmény. A fiduciális megakadályozza, hogy via vagy fémezett furat kerüljön arra a helyre, ezért célszerú a fiduciálisokat “egymásra helyezni”mindkét oldalon.
Fiduciális típusok
A globális fiduciálisok olyanok, amelyek a teljes nyomtatott áramköri lap regisztrációját biztosítják. Normál esetben három ilyet helyezünk el valahol a PCB sarkai közelében, egymástól minél távolabb. Kerülni kell az azonos fiducialsokat egymás mellett, hiszen nem csak annak alapvegtő funkióját hiúsítja meg, de a beültető gépet is összezavarhatja. Egy fiduciális nem ad sok információt, kettő jobb, de még mindig zavart okozhat a lap regisztrációjával kapcsolatban. Három referenciapont azonban már lehetővé teszi a gép számára, hogy magabiztos legyen a tájolásban, és képes legyen kompenzálni a gyártási és beültetési folyamat során esetlegesen bekövetkezett deformációt. Azáltal, hogy a referencipontokat a lap széléhez közel és egymástól távol helyezzük el, maximalizáljuk a használatukat. Négy fiducials ismét zavart okozhat, ha a gép három után már nem keresi, és a regisztrációra így téves következtetéseket von le.
A helyi fiduciálisok olyanok, amelyek még jobban segítik a beültető gépeket azáltal, hogy olyan finom osztású alkatrészek közelében adnak referenciapontokat, amelyeknek pontosabb illesztésre van szükségük más alkatrészekkel szemben. Itt a fiducialsokat az illesztéshez használjuk, bár a mintától függően forgatási információ is kinyerhető. Az IPC két, egymástól átlósan, az alkatrészen keresztben elhelyezkedő helyi referenciapontot javasol; a helyi referenciapontok közeli alkatrészek között megoszthatók, ha a hely szűkös. Míg a globális referenciapontok a legtöbbször alapvetően szükségesek, a helyi referenciapontok szükségessége valójában a beültető gép képességeitől és a lap méretétől függ: egyes gépek nem igénylik, más gépeknél pedig csak a nagyobb lapok esetében indokoltak. A helyi fiducialsokat időnként bosszantó lehet alkalmazni, mert ilyen kis méretarányban sok helyet foglalnak el, általában pont ott, ahol leginkább szeretnék helyet spórolni. Célszerű a gyártóval egyeztetni, hogy a helyi fiduciálisok szükségesek-e, illetve hogy milyen legkisebb mérettel lehet őket létrehozni.
A panelkereten található fiduciálisok a globális fiduciálisok egy formája, amelyek a panel “kieső” anyagán kerülnek elhelyezésre.
Az Eurocircuits által a panelek szélein használt fiduciálisok.
Amennyiben a beültetést az Eurocircuits végzi a nyomtatott áramköri lapokon, valójában nincs szükség a lapon lévő referenciapontokra: mi a saját referenciapontjainkat adjuk hozzá a vevői panelhez, amelyen az Ön nyomtatott áramköri lapja szerepel. Szükség esetén pedig a PCB egyéb jellemzőit (pl. padek) helyi referenciapontokként használjuk. Javasoljuk azonban, hogy három fiduciálist adjon hozzá tervéhez, amennyiben a PCB a jövőben esetleg máshol gyártódna.
A legtöbb esetben 1.5 mm átmérőjű fiduciális használata ideális a rajzolati rétegeken kialakítva, de szükség esetén 0.6 mm átmérőig csökkenthető. Fontos, hogy ne helyezze őket túl közel egymáshoz, és ahogy fentebb említettük, amennyiben nincs elég hely a nyomtatott áramköri lapon, hagyja el őket, találunk más jellemzőket, amelyekre támaszkodhatunk. Gépeink akár képesek háromnál több fiduciálist kezelni a lapokon, mindazonáltal három fiducális elegendő az esetek túlnyomó többségében.
Hasznos link:
Miért kerek a fiduciáis?
Sok elmélet létezik ennek magyarázataként. Megkérdeztük követőinket a Twitteren és a következő válaszok érkeztek:
- A kerek elemeket a gépek könnyebben megtalálják
- A HAL felületfémezésnél egy kerek fiduciálison a domború forma még mindig kerek, míg például egy szögletesnél már nem biztos, hogy teljesen szögletes marad
- A gépek könnyebben megtalálják egy kerek alakzat középpontját
- A kerek alakzatoknak van a legkisebb felületük
- Egyenletes maratás az alakzat körül
- Ez többszörös fiduciálisok használatára ösztönöz a kevésbé hatékony furcsa alakúak helyett, amelyek elméletileg tartalmazhatnának forgási információt, de nehezen feldolgozhatók
- Megszokásból
Ezek közül néhány közel járhat az igazsághoz. Mindenesetre gép kamerájának pontosan meg kell találnia a referenciapontot, majd meg kell becsülnie annak pontos középpontját, így a kerek forma tudja talán a legjobban maximalizálni ezt az eredményt.
Értesüljön legfrissebb híreinkről elsőként! Kövessen minket!
