PCB Design: Fiducials (Passermarken) optimal platziert
Erfahren Sie in diesem Artikel wie Sie die Fiducials optimal auf Ihrer Leiterplatte platzieren um eine problemlose Fertigung Ihres Produkts zu erzielen.
Fiducials in der Elektronikfertigung
In der hoch automatisierten Elektronikfertigung werden Maschinen mit Bilderkennungssystemen (Vision-Systemen) eingesetzt, mit denen vor einem Lotpastendruck, einer SMD-Bestückung oder einer AOI-Prüfung, die tatsächliche Positionierung der Schaltungsstruktur auf der Leiterplatte vermessen wird.
Bei der Vermessung werden auf der Leiterplatte die Fiducials angefahren und deren Lage bestimmt. Anschließend werden diese Positionen mit dem mathematischen Abbild verglichen und eine eventuelle Dehnung/Stauchung sowie Verdrehung der Leiterplatte kompensiert.
Was passiert, wenn keine Fiducials vorhanden sind?
Fehlende Fiducials führen zu erhöhtem Einrichtaufwand bei der Bestückung, da man auf alternative Marken wie Durchkontaktierungen oder Bohrungen zurückgreifen muss. Fiducials weisen im Gegensatz zu alternativen Marken eine größere Präzision auf, da diese im gleichen Fertigungschritt geätzt werden wie die Schaltungsstrukturen.
Nicht selten muss von Hand nachgearbeitet werden, um überhaupt automatisch bestücken zu können. Finepitch-Bauelemente können in ungünstigen Fällen nicht bestückt werden, wenn keine ausreichende Genauigkeit zur Lageerkennung vorhanden ist.
Die optimalen Eckdaten für Fiducials
Für eine optimale Fertigung Ihres Produkts empfehlen wir folgende Eckdaten:
Optimale Größe und Form von Fiducials
- Fiducials weisen 1 mm Durchmesser auf,
- Fiducials sind plan und freigestellt vom Lötstopplack,
- Fiducials sind in der Lötstoppmaske 3 mm im Durchmesser oder quadratisch 3x3 mm freistgestellt.
Bei geringen Platzverhältnissen können auch kleinere Fiducials gesetzt werden. Diese sollten jedoch in keinem Fall kleiner als 0,5 mm sein und ausreichend Kontrast durch eine Freistellung aufweisen.
Beispiele
| OPTIMAL | OPTIONAL | MINIMAL | |
|---|---|---|---|
| Durchmesser Fiducial Mark | 1 mm | 1 mm | 0,5 mm |
| Freistellung umlaufend | 1 mm | 0,5 mm | 0,25 mm |
| Durchmesser (Fiducial inkl. Freistellung) | 3 mm | 2 mm | 1 mm |
Positionierung von Fiducials
Globale-/Nutzenfiducials
- Drei Fiducials je einzel-PCB im „L“ angeordnet.
- Bei einer Mehrfach-Leiterplatte im Nutzen zusätzlich drei Fiducials im „L“ angeordnet auf dem Nutzenrand.
- Alle Fiducials möglichst weit außen angeordnet, damit maximale Abstände entstehen. Mindestens jedoch
5 mm Abstand zum Rand (Transportrand!). - Empfohlene Referenzbezeichnung: FD1 bis FD3 für TOP-Seite, FD4 bis FD6 für BOTTOM-Seite (diese sollten wie Bauteile im Pick & Place File vorhanden sein).
- Fiducials auch in den Lotpastendaten eintragen (diese werden bei der Herstellung der Schablone von unten angelasert).
Lokale Fiducials
Bei Bauteilen mit einem Pin-Abstand (Pitch) ≤ 0,5 mm, empfehlen wir lokale Fiducials vorzusehen.
- Für jedes entsprechende Bauteil drei Fiducials anordnen (Minimum zwei diagonal),
- Koordinaten ebenfalls wie Bauteile (Referenz FDx-IC# ) im Pick & Place File angeben,
- genügend Abstand zum Bauteil (Fiducials sollten nach der Bestückung noch sichtbar sein).
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