Uneori, trecând de la asamblarea electronică manuală la cea industrializată proiectanţii scapă din vedere specificul acesteia. Plantarea automată a unor componente tot mai miniaturizate cu maşini pick-and-place necesită nu numai fişierele *.pnp conţinând coordonatele pieselor, dar şi un sistem de referinţă pentru precizia alinierii acestora.
În acest scop se utilizează reperele fiduciale, simbolurile putând avea diferite forme (disc, pătrat, triunghi, cruce, Figura 1) utilizate pentru recunoaşterea de către sistemele de viziune ale maşinilor a structurilor de circuit care furnizează punctele de măsură comune pentru un proces automatizat de asamblare. Concret, un reper fiducial este o zonă de cupru finisată sau nu, înconjurată de o zonă clară a materialului de bază (fără acoperire de protecţie, solder mask, sau marcaj, silk screen), pentru asigurarea unui contrast cât mai bun. Reperul fiducial se reprezintă prin flash pe acelaşi layer ca şi structura de interconectare pentru că se realizează împreună. Preferabil este modelul circular, cu un raport 1:3 între diametrele celor două zone (Figura 2).
Conform Standardului IPC-7351A (Generic Requirements for Surface Mount Design and Land Pattern Standard) dimensiunea elementului central este cuprinsă între 1 şi 3mm, iar între dimensiunile tuturor reperelor fiduciale de pe acelaşi cablaj nu trebuie să fie o abatere mai mare de 25μm. Amplasarea sa trebuie să fie la o distanţă de cel puţin 2mm faţă de forme similare care pot crea confuzii, iar distanţa dintre marginea reperului (inclusiv zona clară) şi marginea plăcii nu trebuie să fie mai mică de 4.75mm pentru ca vizibilitatea lor să nu fi obstrucţionată de sistemul de antrenare a plăcii pe linia tehnologică. Standardul mai prevede cerinţe de material, calitate a suprafeţei, contrast, precum şi o clasificare a fiducilor.
Astfel, conform ierarhizării reperelor există: reper fiducial local, utilizat pentru localizarea poziţiei unei componente individuale
necesitând o precizie mai mare de amplasare; reper fiducial global, utilizat pentru localizarea poziţiei componentelor de pe un circuit individual; reper fiducial de panel, utilizat pentru localizarea poziţiei componentelor în cazul unui circuit multiplicat în panel (Figura 3). Toate fiducialele de pe un cablaj trebuie să fie identice din punct de vedere constructiv. Se prezintă două contraexemple în care se observă cum sunt utilizaţi atât fiduci tip diamond, cât şi de tip circular (Figura 4) pe acelaşi cablaj, sau că există dezalinieri vizibile şi cu ochiul liber (în Figura 5 se ilustrează mărit doar unul din cele 3 repere) între centrele celor două zone.
Reperele locale sunt utilizate pentru a identifica precis locaţia fiecărui pad al circuitelor tip fine-pitch şi sunt plasate, inerent, în imediata apropiere a componentelor şi vias-urilor. Fiducii locali aparţinând unor circuite adiacente pot fi partajaţi. Reperele globale sau de circuit se plasează în colţurile zonei de amplasare a componentelor unui circuit sau cât mai departe posibil de alte elemente (componente, găuri, paduri de test etc). Sunt utile pentru corectarea deplasărilor unghiulare
(tetha distorsion) şi pentru compensarea dimensionării, întinderii sau îndoirii plăcii de cablaj. Reperele de panel se plasează de regulă în număr de 3 pe marginile tehnologice. Aceşti fiduci sunt foarte agreaţi deoarece sunt plasaţi departe de componente, ceea ce permit parametri de rezoluţie şi contrast mai puţin critici pentru sistemul de recunoaştere şi probabilitate mai redusă de confundare cu o componentă sau gaură. Reperele globale împreună cu cele de panel asigură o precizie mai mare a poziţionării componentelor. Dacă fiducii de panel nu oferă suficiente informaţii pentru o plantare precisă a unei matrici de cablaje dispuse într-un panou, atunci trebuie utilizate şi repere globale pe fiecare circuit al matricii.
Prezentarea reperelor fiduciale în documentaţia CAD se ilustrează prin exemplul din figura 6. Se precizează originea fiecăruia din cele 4 circuite care formează panelul împreună cu orientarea lor în plan. În pachetul de documentaţie gerber reperele fiduciale nu sunt reprezentate în layerele tip solder paste (SPT/SPB), dar coordonatele centrelor reperelor fiduciale sunt date în fişierele pick-and-place.
Există şi repere fiduciale pentru alinierea şablonului (stencil) pe maşina de printare a pastei de lipit. Conform geometriei definite, reperele fiduciale sunt realizate pe faţa inferioară (bottom) a şablonului prin gravare, şablonul nefiind străpuns.
ing. Gaudenţiu Vărzaru
gaudentiu.varzaru@cetti.ro
CETTI
Tel.: +40 21 3169633
cetti@cetti.ro
www.cetti.ro
