Fiducial Nedir? PCB Dizgi Otomasyonundaki Önemi...
Yüzey montaj dizgi makinelerindeki (SMT'ler) görüntü ve robotik sistemlerin, elektronik bileşenleri son derece yakın toleranslar içinde, küçük bir baskı devre kartı (PCB) üzerinde tam olarak gitmeleri gereken yere yerleştirebilmesinin nasıl mümkün olduğu kayda değer bir düşünce konusudur.
Bir SMT görüntü sistemi için hedefler birden fazladır:
- PCB artwork devre modelini, fabrikasyonu tamamlanmış olan PCB'nin üstü veya altıyla eşleştirmek
- PCB'nin x, y ve z düzlemleri boyunca konumunu belirlemek
- Belirli bir bileşeni yerleştirmek için devre üzerindeki kesin konumu bulmak
 |
| Şekil 1. Fiducial (Referans) İşareti |
Fiducial (Referans) İşaretleri Nelerdir?
Kulağa finansal bir terim gibi gelse de, "fiducial" terimi, karşılaştırma amacıyla baz alınan sabit bir referans anlamına gelir. Genel olarak fiducial işareti, indeksleme ve görüntüleme sistemleri için bir yön ölçüsü veya referans noktası olarak kullanılan gömülü bir nesne veya yüzey işaretidir.
Otomasyonel elektronik montaj uygulamalarında fiducial işaretleri, indeksleme sisteminin PCB'yi doğru yöne ve eğriye yönlendirmesi için hizalama işaretleridir. Görüntü sistemi, bileşenleri bir devreye isabetli bir şekilde yerleştirmek için fiducial işareti yerleşimini kullanır. "Devre modeli tanıma işaretleri" olarak da bilinen fiducial işaretleri, test ve paketleme boyunca tüm otomatik üretim sürecinin çok önemli bir yönüdür. Fiducial işareti yerleştirmenin önemi göz ardı edilemez, çünkü montaj sırasında herhangi bir noktada kartın veya devrenin tam konumu doğru ölçülmezse otomasyonda zincirleme bir kazanın oluşması muhtemeldir.
Fiducial İşaretleri Baskı Devre Kartlarına Nasıl Yerleştirilir?
Fiducial işaretleri genellikle baskı devre kartının dairesel bir alanını lehim maskesi kaplamasından hariç bırakarak yapılır. Bu dairesel alanın içinde, altındaki bakır kaplama açığa çıkar. İyi bir görüntü tanıma için fiducial işaretinin etrafında hiçbir şey olmaması gerekir. Bu nedenle montajda fiducial işaretinin etrafında mat bir arka plan olmasına özen gösterilmelidir.
İlk iki referans noktasından (birbirinden çapraz olarak yerleştirilir) makine, X ve Y konumu ile PCB'nin nerede olduğunu ve ayrıca PCB'nin konveyör kelepçelerinde ne kadar eğri olduğunu anlayabilir. Son olarak, üçüncü referans noktası, makinenin PCB'deki herhangi bir büzülme veya gerilmeyi telafi etmesine yardımcı olur.
Bileşenler çift taraflı PCB tasarımları üzerine yerleştirildiyse, PCB'nin her iki tarafına referans işaretleri yerleştirmek gerekir. PCB oryantasyonu için çoklu referans işareti yerleşimleri "global referans işaretleri" olarak adlandırılır. Yüksek derecede yerleştirme hassasiyeti gerektiren bileşenler, daha yüksek derecede hassas hedefleme sağlamak için o bileşen konumuna yakın tekil "lokal referans işaretleri" içerebilir.
Fiducial (Referans) İşaretleri Kullanılmazsa Ne Olur?
Tek veya prototip kartların manuel olarak montajı gerçekleştirilecek ise referans işaretlerini kullanmamak uygundur. Ancak amaç otomatik üretime geçmekse, SMT yerleştirme makinelerinin seçenekler arasına girmediği görülür. Çünkü bunların çalışması, PCB'lerin düzgün şekilde hizalanması için referans noktalarını gerektirir. Ayrıca manuel montaj, test ve kalite standartlarında başarısız olan kartların daha yüksek bir yüzdede görülmesine neden olur ve kusurlu manuel lehimlemeyi düzeltmek için saatler harcanacaktır.
Fiducial İşareti Yerleştirme İpuçları:
- Referans işaretinin optimal boyutu 1 mm ile 3 mm arasında olmalıdır. İşaret çapıyla yaklaşık olarak aynı boyutta olan, işaret çevresinde mat bir "tampon" alanı hedeflenmelidir.
- Lehim maskesi şeffaf olmadığı sürece referans işareti lehim maskesinden arındırılmış olmalıdır.
- Global referans işaretleri bazında, bileşen yerleşiminde keskin bir isabetlilik için en az 2 ve tercihen 3 adet işaret olmalıdır. İşaretler birbirinden zıt uçlarda konumlandırılmalı ve kart yüzeyinde mümkün olduğunca ayrı tutulmalıdır. 3 adet referans işareti varsa, bunlar kartta mümkün olduğunca geniş bir aralık bırakarak üçgen şeklinde yerleştirilmelidir.
- Kartın kenarlarında yeterli boşluk olmadığında, bir global referans işareti gereklidir.
- Referans işareti, referans işaretinin tampon alanı hariç kartın kenarına 0,3 inç mesafeye sahip olmalıdır.
- Yerel referans noktaları için, belirli bir bileşenin etrafındaki dış kenarda çapraz olarak en az iki referans işareti yerleştirilmelidir. Bileşenlerdeki yerleştirme hatalarını düzeltmek için yerel referans işaretleri de kullanılabilir.
 |
| Şekil 2. Standart fiducial boyutları |
Genel olarak bu nedenlerden dolayı, bir PCB'yi tasarlarken veya mevcut bir PCB'yi revize ederken tasarıma referans noktaları eklemek göz önünde bulundurulmalıdır. Birçok tasarımcı, çevresinde 2 mm maskeleme alanı olan 1 mm'lik yuvarlak bir referans noktası kullanmanın en iyi sonucu verdiğini bulmuştur. Bu maskeleme alanı, maskelemenin parlak yüzeyinden kameraya yansıyabilecek her türlü parlamayı ortadan kaldırır. Referansların en iyi yerleşimi PCB'nin köşelerinde olacaktır. Ancak kenar çizgisine varacak kadar olmamalıdır. Çünkü bu, makinelerin kıskaçlarının referans noktalarını kapatmasına neden olabilir. Referans noktaları kenardan yaklaşık 5 mm uzakta tutulmaya çalışılmalıdır. Muhtemelen 3 mm'ye kadar sıkıştırmak mümkündür, ancak bu yakın kesim bir tercih olacaktır. 5 mm'lik bir mesafe rahatça nefes alınabilecek bir alan bırakır.
Kaynakça
Yorumlar
Yorum Gönder