Dampak Tanda Fiducial Cacat pada Kualitas Cetak PCB
Sebagai pembawa penting dari berbagai komponen elektronik, papan sirkuit cetak memberikan dukungan mekanik yang baik untuk komponen dan menghubungkan komponen-komponen tersebut melalui garis foil tembaga dengan ketebalan yang berbeda dan pad pengolahan dengan ukuran yang berbeda sesuai dengan sirkuit logis untuk mengimplementasikan kinerja listrik produk. Karena sebagian besar produk elektronik diproduksi oleh SMT, kualitas desain PCB tidak hanya terkait langsung dengan operasi normal kinerja listrik tetapi juga dengan operasi efektif manufaktur perakitan PCB. Dengan pengaruh Fiducial Mark pada kualitas cetak, artikel ini membahas pengaruh penting kemanufakturan PCB dalam bidang manufaktur produk elektronik dengan metode titik-ke-area.
Fungsi Tanda Fiducial
Dalam proses produksi massal produk elektronik dengan metode perangkat SMT, setiap batch PCB untuk perakitan harus memenuhi persyaratan papan yang benar dan posisi yang akurat. Operasi manual tanpa desain khusus dapat menyebabkan efisiensi dan akurasi rendah, yang mungkin menyebabkan cacat produk.
Posisi yang akurat papan umumnya dapat dijamin melalui lubang penempatan atau Fiducial Marks. Karena desain lubang penempatan bergantung pada merek dan nomor model peralatan perakitan PCB, lubang penempatan tidak ditempatkan pada setiap PCB sementara Fiducial Mark adalah keharusan setiap PCB.
Fiducial Mark adalah simbol penempatan optik khusus. Selama manufaktur, perangkat perakitan memancarkan cahaya pada Fiducial Mark dengan koordinat gambar yang dihasilkan yang kemudian dibandingkan dengan data standar yang telah ditentukan dalam sistem. Jika koordinat kompatibel dengan data standar atau perbedaan dalam kategori yang diizinkan, mesin akan menilai kebenaran PCB yang akan dikirim ke dalam mesin untuk prosedur termasuk cetak, pemasangan dan pengolahan. Jika tidak, PCB akan dinilai salah dan pengiriman papan akan dihentikan dengan alarm dikirim.
Oleh karena itu, Fiducial Mark memerankan peran signifikan dalam jaminan kebenaran produk elektronik. Meskipun demikian, banyak desainer PCB kadang-kadang gagal membuat PCB yang mereka desain tidak dikenali oleh perangkat perakitan sehingga produksi normal selanjutnya tidak dapat diimplementasikan. Sangat penting untuk menyadari persyaratan dan peraturan Fiducial Mark dalam proses desain PCB.
Persyaratan Desain Fiducial Mark
• Komposisi Fiducial Mark dan parameter desain
Sebuah Fiducial Mark terintegrasi berisi mark dan clearance, yang ditampilkan pada Gambar 1. Pola umum Fiducial Mark ditunjukkan pada Gambar 2.
Secara umum, lingkaran padat dengan diameter 1 mm (±0,2 mm) adalah pilihan optimal untuk Fiducial Mark yang terbuat dari tembaga polos, plating timbal atau plating nikel yang dilindungi dengan lapisan transparan anti karat. Untuk membuat Fiducial Marks mudah dikenali oleh perangkat perakitan, warna Fiducial Marks harus sangat berbeda dari warna area sekitarnya. Selain itu, clearance dengan ukuran 1 mm lebih besar harus disisihkan di sekitar Fiducial Marks. Secara umum, jari-jari clearance tidak kurang dari 2R (R merujuk pada jari-jari Fiducial Mark) dan ketika jari-jari clearance sama dengan 3R, efek pengenalan perangkat terbaik.
• Persyaratan perutean Fiducial Marks
Berdasarkan teori bahwa 3 titik non-linear menentukan bidang, 3 Fiducial Marks harus ditempatkan dengan pola "L" pada PCB seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Jika ruang papan terbatas sehingga 3 Fiducial Marks tidak dapat ditempatkan di atasnya, setidaknya sepasang Fiducial Marks harus ditempatkan pada papan sepanjang garis diagonal, seperti pada Gambar 4.
Fiducial Marks sepanjang garis diagonal tidak boleh ditempatkan sepenuhnya simetris. Jika tidak, kesalahan tidak dapat ditemukan oleh perangkat ketika papan tidak benar sehingga cacat akan timbul dengan papan yang tidak akurat atau pemasangan yang salah. Untuk komponen dengan beberapa persyaratan khusus dan penempatan yang akurat, Fiducial Marks lokal dapat dirancang untuk meningkatkan akurasi pemasangan.
Selain itu, jarak antara Fiducial Marks dan tepi PCB harus lebih besar dari persyaratan jarak minimum yang dipegang oleh perangkat SMT, berada di dalam PCB bukan di tepi papan dan memenuhi persyaratan clearance Fiducial Mark minimum. Selain itu, untuk meningkatkan efek pengenalan perangkat cetak dan perangkat pemasangan, perutean lain, silkscreen, pad pengolahan atau V-Cut tidak boleh diatur dalam clearance Fiducial Mark dan jarak antara clearance dan titik logam lain (misalnya titik uji) dengan jenis serupa harus minimal 5,0 mm.
• Persyaratan manufaktur Fiducial Marks
Dalam proses manufaktur papan polos PCB, perubahan ukuran dari Fiducial Marks harus tidak lebih dari 25 µm. Jika perubahan ukuran terlalu besar, deviasi data yang diperoleh oleh komputer gambar akan melebihi kategori perubahan nilai standar sehingga tanto papan loader dan alarm akan terpengaruh dan efisiensi manufaktur akan menurun.
Ketidakrataan permukaan Fiducial Marks harus dikontrol dalam 15 µm dan mereka harus berbagi latar belakang dalam yang sama. Jika tidak, tingkat ketidakrataan mungkin mempengaruhi efek pengenalan perangkat atau perangkat bahkan tidak akan bekerja.
Semua Fiducial Marks pada PCB dengan nomor papan yang sama harus sama dalam hal ukuran dan bentuk. Disarankan semua Fiducial Marks ditandai sebagai lingkaran padat dengan diameter 1 mm. Kinerja terbaik dapat diperoleh ketika kontras tinggi timbul antara Fiducial Mark dan bahan substrat PCB. Selain itu, Fiducial Marks harus diisolir dengan foil tembaga pada papan foil tembaga.
Analisis Kasus
Untuk memberikan penjelasan yang mudah dipahami, prototipe PCB dengan ukuran 50 mm x 30 mm digambar dengan perangkat lunak Protel dengan Fiducial Marks ditempatkan sepanjang garis diagonal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.
Untuk desain Fiducial Marks pada Gambar 5, perangkat mampu mengenali dan membandingkan parameter dengan kamera dengan arah pemuatan papan yang benar untuk memastikan pekerjaan cetak yang benar dilakukan oleh printer.
Namun, sekali arah pemuatan papan salah seperti situasi yang ditunjukkan pada Gambar 6 di mana prototipe dibalik 180°, perangkat akan tetap berpegang pada kebenaran arah pemuatan papan dan posisi PCB saat ini. Dalam kondisi ini, pekerjaan cetak normal akan diimplementasikan sesuai prosedur yang ditetapkan.
Ini akan sangat mengurangi efisiensi manufaktur. Semakin buruknya, karena efisiensi PCWA cukup tinggi, banyak PCB bermasalah akan dihasilkan sebelum penjedaan manufaktur setelah kemunculan PCB cacat. Dalam hal ini, waktu dan efisiensi manufaktur akan menurun dan kualitas produk bahkan akan terpengaruh.
Selain penempatan Fiducial Marks yang harus menghindari simetris sepenuhnya, jarak antara tepi Fiducial Mark dan tepi papan juga harus diperhatikan. Jarak harus diatur dalam rentang 3,5 mm hingga 5 mm. Selain itu, tanda Fiducial Marks harus sedang, tidak terlalu besar atau terlalu kecil. Untuk pola lingkaran, diameter harus dikontrol dalam rentang 1,0–3,0 mm. Jika diameter terlalu besar, perangkat akan melakukan penyesuaian tempat yang cukup besar sehingga deviasi yang cukup besar akan terjadi dengan cacat cetak. Jika diameter terlalu kecil, perangkat mungkin gagal mengenali mereka sehingga perangkat akan menolak memuat papan atau membuat alarm.
Dalam kesimpulan, meskipun relatif sederhana untuk merancang Fiducial Marks, beberapa detail cenderung diabaikan. Jika mereka dirancang tidak tepat, fungsi yang seharusnya dimiliki Fiducial Marks tidak dapat diimplementasikan dan bahkan beberapa masalah mungkin akan timbul, yang mengakibatkan kesalahan cetak dan penundaan manufaktur. Oleh karena itu, desainer sirkuit harus menguasai pengetahuan teoritis tentang desain sirkuit, dan persyaratan perangkat perakitan pada manufaktur PCB dan mereka harus mempertimbangkan semua persyaratan yang tercantum dari semua aspek garis produksi untuk meningkatkan kemanufakturan, efisiensi manufaktur dan ekonomi produk.
Sumber Berguna
• Persyaratan Desain PCB SMT Bagian Empat: Mark
• Layanan Manufaktur PCB Full Feature dari PCBCart - Banyak opsi nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Canggih dari PCBCart - Mulai dari 1 potong
