Fiducial'lar isteğe bağlı değildir. PCB'niz hafifçe döndürülmüş, hafifçe kaydırılmış, hafifçe eğilmiş ve bazen kameranın nefret ettiği bir şekilde hafifçe parlak göründüğünde makineye “sıfır” ın ne anlama geldiğini söyleyen sessiz hakemlerdir.
Akıllı ekiplerin, asla bir makine sorunu olmayan bir alma ve yerleştirme makinesi hizalama sorununu “ayarlamak” için günlerini boşa harcadığını gördüm. Bu bir kart sorunuydu. Fiducial'lar çok küçüktü, serigrafi tarafından sıkıştırılmıştı, bakır dökülme gürültüsünün yakınında duruyordu ve lehim maskesi açıklığı kör bir uç tarafından çiğnenmiş gibi görünüyordu.
Peki gerçekte neler oluyor?
Seç ve yerleştir “CAD'inize göre hizalanmaz”. Piksellere göre hizalar. Kontrasta göre hizalar. Konveyör hala titreşirken SMT görüntü sistemi hizalama algoritmasının 30.000+ CPH'de güvenilir bir şekilde kilitlenebildiği her şeye hizalanır.
Ve evet, sektör bunun ne kadar zor olduğunu hâlâ hafife alıyor.
PCB referans işaretleri gerçekte ne yapar (ve ne yapmaz)
İşte çirkin gerçek: Makine asla tahtaya tam olarak güvenmez. Matematiğe güvenir.
Yamaha, Fuji, Panasonic, ASM, Hanwha, JUKI - rozetinizi seçin - çalıştırıyor olsanız da tipik bir yerleştirme iş akışı şu şekildedir:
- Tahta girer, kenetlenir ve hızlı bir “neredesin?” yakalaması alır.
- Kamera şunları arar PCB tescil işaretleri (fiducials).
- Yazılım şunları çözer çeviri (X/Y) ve rotasyon (θ) en az iki noktadan.
- Daha iyi sistemler ayrıca ekstra işaretler kullanarak hafif ölçeklendirmeyi/kaymayı tahmin eder (insanların demolarda övündüğü “tahta esneme telafisi” özelliği).
- Sonra yerleştirme başlar... ve düzeltmeye devam eder.
Basit mi? Pek sayılmaz. Çünkü fiducial görüntü nadiren mükemmeldir.
Parlama olur. Maske yanlış kaydı olur. Toz oluşur. Çarpıklık olur. Ve referans noktası kötü tasarlandığında, kamera avlanmak için fazladan milisaniyeler harcar - o zaman hat hızınız düşer ve herkes bunun besleyiciyle ilgili olduğunu varsayar.
Sıkıcı vaatlerin yazılı olmasını istiyorsanız, tedarikçiniz bunu bir poliçe gibi bir belgeye koymalıdır. SMT ekipman desteği için hizmet sözü, sadece bir satış destesi değil.
Tasarımcılar neden mali bilgileri yanlış anlamaya devam ediyor?
Çünkü referanslar “gerçek devre” gibi görünmüyor. Bu yüzden sonunda köşeye itilirler. Sonra PCB panelize edilmiş olarak geri gelir, raylar eklenir, V-skorları taşınır ve “köşeniz” artık bir köşe değildir.
Ayrıca, yerleşim ekipleri yönlendirme yoğunluğu için optimizasyon yapar. Hat, görsel kesinlik için optimizasyon yapar. Bu hedefler birbiriyle savaşır.
Görüş kalitesinin “sadece referans işaretleri ekle” onay kutusu değil, gerçek bir araştırma sorunu olduğuna dair kanıt ister misiniz? 2023 tarihli PubMed endeksli bir referans işareti segmentasyonu makalesi, özellikle gerçek referans işaretlerinin dağınık, yüksek gürültülü arka planlarda yer alması nedeniyle değiştirilmiş bir U-Net yaklaşımından (mARU-Net) ölçülebilir doğruluk kazanımları bildirmiştir. Bu hobi işi değil. Bu, vizyonu davranmaya zorlayan fabrikalardır. Çalışma için PubMed kaydı. (PubMed)
Gerçekten güvendiğim referans işareti yerleştirme yönergeleri
Üç kelime: kolaylaştırın.
Şimdi ayrıntılı versiyonu, çünkü “kolay ”ın özellikleri vardır:
- Küresel referansları kullanın: en azından 2, ideal olarak 3, birbirinden uzakta. Bunları panonun karşıt köşelerine (veya makinenin ilk gördüğü şey buysa panel raylarına) yakın yerleştirin.
- Yerel referanslar ekleyin ince aralıklı ve yoğun alanlar için: BGA'lar, 0,4 mm aralıklı QFN'ler, µBGA'lar, dar konektör bölgeleri.
- Onları temiz tutun: serigrafi yok, metin yok, lehim pastası yok, keepout içinde via yok.
- Kontrol geometrisi: yuvarlak bakır ped, sağlam kenar, tutarlı yüzey.
- İzin verin: Lehim maskesi boşluğu ve bakır tutma “sahip olunması güzel” şeyler değildir. Net bir hedef ile lekeli bir leke arasındaki farktır.
Ve evet, söyleyeceğim: eğer küçük pasifler kullanıyorsanız (01005 0,4 × 0,2 mm'dir) ve hala “logoya yakın bir fiducial” kullanıyorsanız, verimle kumar oynuyorsunuz demektir.
Küresel güvenilirlere karşı yerel güvenilirler: bunu bir tartışma gibi ele almayı bırakın
Bu din değil. Hata bütçelemesi.
Global referanslar kart seviyesinde konum ve dönüşü sabitler. Yerel referanslar, kritik bir yerleştirme bölgesinin yakınındaki artık hatayı azaltır; özellikle de kart büküldüğünde, panel esnediğinde veya depaneling işleminden kaynaklanan birikmiş toleransınız olduğunda.
Karma iş yapıyorsanız (bugün prototip, yarın hacim), her ikisi için de tasarım yapın. Dramasız vites değiştirebilen bir hatta ihtiyacınız varsa, şunlara bakın prototip ve küçük parti SMT hattı çözümleri ve ayrıca yüksek hızlı seri üretim SMT hatları-Çünkü 2.000 CPH'de “işe yarayan” fiducial strateji, görüş döngüsü süresi darboğaz haline geldiğinde 35.000 CPH'de dağılabilir. (Alma ve Yerleştirme Makinesi)
Fiducial işaret boyutu ve açıklığı: insanların el sallayıp durduğu rakamlar
Burada pratik olacağım.
Saygı duyduğum çoğu montajcı bu civarda bir şeyle mutlu oluyor:
- Bakır ped çapı: ~ 1.0 mm (genellikle kabul edilebilir aralık: 0,8-1,5 mm)
- Lehim maskesi açıklığı: ~ 2.0-3.0 mm (etrafında maskesiz temiz bir “halka” olmasını istersiniz)
- Keepout (bakır özellik yok, serigrafi yok, vias yok): kabaca 2.0-3.0 mm kamera görüş alanına ve montajcınızın kurallarına bağlı olarak referans kenarının etrafında
Ama. Ve bu önemli. “En iyi” sayılar kamera kurulumuna bağlıdır: lens tipi (telesentrik vs standart), aydınlatma (koaksiyel vs halka) ve algılama yöntemi (kenar algılama vs desen eşleştirme vs ML tabanlı segmentasyon). Bu nedenle ciddi ekipler DFM kurallarını genel internet çizelgeleriyle değil, belirli bir hatla uyumlu hale getirir.
Daha az sürprizle karşılaşmak istiyorsanız, bunu süreç dokümantasyonunuza ve eğitiminize dahil edin. Size anahtar teslim hat satan bir tedarikçi şunları da sunmalıdır eğitim ve satış sonrası destek, çünkü hizalama ağrısının yarısı operatör kurulumu ve yarısı PCB tasarım alışkanlıklarıdır. (tsapps.nist.gov)
Kimsenin kabul etmek istemediği “güvene dayalı görünürlük” sorunu
Kameralar “bakır” görmez. Kontrast görürler. Yani yüzey kalitesi önemlidir.
ENIG belirli ışıklar altında parlayabilir. OSP daha düz görünebilir. HASL kenarlarda düzensiz görünebilir. Bunların hiçbiri ölümcül değildir - fiducial'ınız küçük ve kalabalık ve maske açıklığı özensiz olmadığı sürece. O zaman görüş sistemi tahmin yürütmeye başlar.
Ve tahmin etmek pahalıdır.
İşte bu yüzden insanlar ölçüm ve algı araştırmalarından bahsettiğinde gözlerimi devirmiyorum. NIST, üretim robotları için ölçüm bilimi ihtiyaçlarına ilişkin bir 2024 raporu yayınladı ve fabrikalar işgücü ve maliyet baskısı altında daha fazla otomasyonu benimserken temel bir teknik ihtiyaç olarak algılama / makine görüşünü açıkça belirtti. NIST GCR 24-054 (Haziran 2024). (tsapps.nist.gov)
PCB tasarımcısına verebileceğiniz bir karşılaştırma tablosu
| Konu | Küresel Finansallar | Yerel Mali Kuruluşlar | Gerçek hayatta ne yapardım? |
|---|---|---|---|
| Amaç | Kart düzeyinde X/Y/θ hizalama | Kritik parçaların yakınında ince hizalama | Herhangi bir “ciddi” tahtada ikisini de kullanın |
| Saymak | Minimum 2, tercihen 3 | Yoğun bölge başına 1-2 | BGA/QFN bölgeleri için 3 global + yerel |
| Yerleştirme | Uzakta, köşelere/raylara yakın | Bileşen kümesine yakın | Mümkün olduğunca yerel halkı hedef alanın ~25-50 mm yakınında tutun |
| Yanlışsa risk | Tüm pano kayar/döner | Sadece bir bölge sürükleniyor | Küresel hatalar verimi hızla öldürür |
| Tasarım tuzakları | Raylarla gizlenmiş, serigrafi, bakır dökümü | Kalelerin içine koyun, pedlere çok yakın | Kuralları CAD'de kilitleyin, “göz atmayın” |
| En iyi kullanım durumu | Herhangi bir PCB montajı | İnce aralıklı, yüksek yoğunluklu, eğri paneller | Karışık SMT hatları, sıkı toleranslar |
Gerçek dünya baskısı: Bu neden 2024'te 2014'te olduğundan daha önemli?
Otomasyon parası akıyor. Bu bir his değil. Bu sermaye.
Reuters'in Haziran 2024'te bildirdiğine göre Bright Machines $106 milyon Nvidia ve Microsoft'un da dahil olduğu bir finansman turunda, açıkça yapay zeka ve bilgisayar görüşü ile üretim görevlerini otomatikleştirmeye odaklandı. Bu da sektörün sıkıntının nerede olduğunu düşündüğünü gösteriyor: işgücü, hız, tutarlılık. Reuters kapsamı. (Reuters)
Ancak insanların gözden kaçırdığı kısım şu: Yapay zeka katmanlaşsa bile, referanslar düşük seviyeli gerçeklik çapası olmaya devam ediyor. Kötü hedeflerden “yapay zeka ile” kurtulamazsınız. Sadece daha incelikli bir şekilde başarısız olan daha akıllı bir sistem inşa edersiniz - karmaşıklık için zaten ödeme yaptıktan sonra.
Ayrıca, robotik araştırmaları hassas kullanım konusunda daha da keskinleşiyor. MIT'nin SimPLE (Science Robotics) hakkındaki 2024 yazısı, çeşitli nesneler arasında yüksek yerleştirme başarı oranlarını kovalayan alma ve yerleştirme yöntemlerini vurgulamaktadır, çünkü gerçek dağıtımlarda hassasiyet hala zor kısımdır. MIT Haberleri (9 Ağustos 2024). (news.mit.edu)
Yani evet, güvene dayalı kurallarınız önemli. Her zamankinden daha fazla.
Çoğu şirketin kaçındığı iç süreç düzeltmesi
Size bir sahip lazım. “Herkese” değil.”
İyi fabrikalarda, PCB referans işaretleri bir kabile hafızası değil, sürüm kontrol listesinin bir parçasıdır. DFM gözden geçiricisi şunları kontrol eder: global sayı, aralık, maske boşluğu, keepout, panel rayı etkisi ve ihtiyaç duyulan yerlerde yerel referansların mevcut olup olmadığı.
Ekipman satın alıyor veya bir hattı yeniden inşa ediyorsanız, bunu bir sistem olarak yapın. İşte bu yüzden Anahtar teslim SMT hattı çözümleri ilk etapta var: yazıcı + yerleştirme + yeniden akış + denetim + taşıma, birlikte ayarlanmış, “en iyi fırsatlardan” Frankensteined değil. (tsapps.nist.gov)
SSS
PCB referans işaretleri, alma ve yerleştirme makinelerinin PCB'leri hizalamasına nasıl yardımcı olur?
PCB referans işaretleri, bir al ve yerleştir kamerasının kartın X/Y kaymasını ve dönüş açısını hesaplamak için ölçtüğü ve ardından bu düzeltmeyi yapı sırasında her yerleştirme koordinatına uyguladığı açık referans hedeflerdir. Sürüklenen, kusurlu bir konveyör dünyasını makinenin güvenebileceği istikrarlı bir koordinat sistemine dönüştürürler.
Bu tanımdan sonra, işte pratik kısım: iki işaret konum ve dönüşü çözer; ekstra işaretler hafif esneme, panel esnekliği veya yoğun parçaların yakınındaki lokalize bozulmayı telafi etmeye yardımcı olur. Hattınız 01005 veya 0,4 mm aralıklı parçalar yerleştiriyorsa, sıcak bölgeye yakın yerler genellikle gerçek verim tasarrufu sağlar.
Yerleştirme hatalarını azaltan fiducial işaret yerleştirme yönergeleri nelerdir?
Fiducial işaret yerleştirme yönergeleri, temiz, yüksek kontrastlı fiducialleri (global ve lokal) konumlandıran yerleşim kurallarıdır, böylece SMT görüntü sistemi bunları serigrafi, bakır özellikler, yollar veya lehim maskesi artefaktlarından etkilenmeden hızlı ve tekrarlanabilir bir şekilde algılayabilir. Amaç, birçok kartta hızlı algılama ve düşük yanlış kilit riskidir.
Pratikte: 2-3 global referans noktasını birbirinden uzağa yerleştirin, cömert maske boşluğu bırakın, her işaretin etrafında özelliksiz bir koruma alanı bırakın ve ince aralıklı kümelerin yakınına yerel referans noktaları ekleyin. Referansları panelizasyon ile değiştirilen raylara gömmeyin.
Küresel güvenilirlikler yerel güvenilirliklere karşı: hangisi daha önemli?
Global referanslar ve yerel referanslar, hangi hatayı kontrol etmeye çalıştığınızla ilgili bir sorudur: global referanslar tüm pano ofsetini ve rotasyonunu düzeltirken, yerel referanslar warp, flex veya tolerans yığılması yerel sapma yarattığında belirli bir bileşen bölgesinin yakınındaki artık yanlış hizalamayı azaltır. Her ikisi de aynı hizalama sorununun farklı kısımlarına hizmet eder.
Yalnızca birini seçerseniz global kazanır çünkü temel koordinat sistemini belirler. Ancak dar aralıklı BGA'lar veya mikro parçalar yerleştiriyorsanız, yereller genellikle mühendislerin besleyicileri, nozulları veya macunu suçlamasına neden olan “bu köşe dışında her şey iyi görünüyor” hatasını önler.
SMT görüşü için hangi referans işareti boyutunu ve açıklığını kullanmalıyım?
Fiducial işaret boyutu ve boşluğu, bakır ped çapını ve kameranın güçlü kenar kontrastı ve minimum arka plan gürültüsü ile net bir dairesel hedef görmesini sağlayan çevreleyen lehim maskesi açıklığı / tutma bölgesini ifade eder. Doğru boyutlandırma parlamayı, maske tecavüzünü ve algılamayı yavaşlatan yanlış kenarları önler.
Yaygın fabrika dostu başlangıç noktaları, 2,0-3,0 mm lehim maskesi açıklığı ve etrafında özelliksiz bir muhafaza ile ~1,0 mm bakırdır, ancak montajcınızın kuralları ve kamera kurulumu bunu değiştirebilir. Şüpheye düştüğünüzde, tahmin etmek yerine hattın kanıtlanmış DFM kurallarına uyun.
PCB kayıt işaretleri fiducialler ile aynı mıdır?
PCB kayıt işaretleri, süreçleri hizalamak için kullanılan referans özelliklerdir ve SMT montajında bu genellikle referans işaretleri anlamına gelir: baskı, yerleştirme ve bazen denetimde kart hizalaması için optik sistemler tarafından kullanılan açık hedefler. İnsanlar terimleri gevşek bir şekilde kullanır, ancak “fiducial” çoğu hattın güvendiği özel SMT görüş hedefidir.
Aynı konuşmada “takım deliklerini” de duyacaksınız. Takım delikleri mekanik kullanım ve kaba hizalamaya yardımcı olur; referanslar ise optik hassasiyetle ilgilenir. Bunları karıştırmak kötü kararlara neden olur.
Referanslar mevcut olsa bile alma ve yerleştirme makinesi hizalaması neden başarısız olur?
Kamera parlama, lehim maskesi yanlış kaydı, serigrafi örtüşmesi, bakır dökümü karmaşası, kirlenme, panel rayı değişiklikleri veya dönme matematiğini dengelemek için birbirine çok yakın yerleştirilmiş referanslar nedeniyle hedefleri güvenilir bir şekilde algılayamayabileceğinden, alma ve yerleştirme makinesi hizalaması referanslarla bile başarısız olabilir. “Referans noktalarına sahip”, “tespit edilebilir referans noktalarına sahip” ile aynı şey değildir.”
Görüntü algoritması yanlış kenara veya kirli bir hedefe kilitlenirse, düzeltme yanlıştır ve her yerleştirme tutarlı bir şekilde kayar. Bu yüzden düzeltme genellikle PCB tasarım kurallarında ve panelizasyon kontrolünde bulunur, bir saatlik makine parametresi ayarlamasında değil.
Sonuç
Hizalama konusunda tartışmayı bırakmanın en hızlı yolunu istiyorsanız, Gerber'lerinize ve hat hedeflerinize birlikte bakalım. Kullanım SMT ekibimizle iletişime geçin ve bize ne inşa ettiğinizi söyleyin (bileşen boyutları, hatve, panel formatı, hedef CPH). Eğer ölçek büyütüyorsanız, şunlarla başlayın Anahtar teslim SMT hattı çözümleri Böylece yazıcı, montajcı, taşıma ve denetim tek bir koordinat gerçekliği üzerinde anlaşır - çünkü referanslarınız kendi kendine savaşan bir çizgiyi düzeltemez.
