Fiducial Mark - فیدوشیال
- تعریف کوتاه فنی
- فیدوشیال (Fiducial) یک علامت هندسی مشخص، معمولا به شکل دایره‌ای از مس نمایان روی PCB است که به دستگاه‌های مونتاژ خودکار SMT کمک می‌کند موقعیت و جهت قرارگیری برد را با دقت تشخیص دهند. دوربین دستگاه Pick and Place با شناسایی این نشانگرها، مختصات واقعی برد را تعیین کرده و خطاهای احتمالی ناشی از جابه‌جایی یا چرخش PCB را اصلاح می‌کند.
- معادل فارسی
- فیدوشیال
- نام‌های دیگر
- Fiducial Marker، Fiducial Target، Alignment Mark، Registration Mark، نشانگر هم‌ترازی، علامت مرجع مونتاژ، نشانگر موقعیت‌یابی PCB
در خطوط مونتاژ خودکار، دستگاه باید موقعیت دقیق پدها و محل قرارگیری قطعات را تشخیص دهد. اما هنگام قرارگیری PCB روی نوار نقاله یا فیکسچر، ممکن است برد اندکی جابه‌جا شده یا چرخیده باشد.
فیدوشیال به‌عنوان یک نقطه مرجع نوری عمل می‌کند. دوربین دستگاه با شناسایی مرکز این نشانگر و مقایسه آن با مختصات تعریف‌شده در فایل طراحی، موقعیت واقعی برد را محاسبه می‌کند.
به این ترتیب، دستگاه می‌تواند محل قرارگیری قطعات را با دقت بیشتری تنظیم کند.
انواع فیدوشیال:
۱. Global Fiducial
نشانگر مرجع کلی برد است که برای تشخیص موقعیت و جهت PCB استفاده می‌شود. معمولاً حداقل دو نشانگر در موقعیت‌های دور از یکدیگر در گوشه های برد بصورت ضربدری قرار می‌گیرند.
۲. Local Fiducial
نشانگر مرجعی است که در نزدیکی قطعات حساس و با تراکم پایه بالا مانند BGA و QFP قرار می‌گیرد تا موقعیت‌یابی دقیق‌تر آن قطعه در ناحیه موردنظر انجام شود.
۳. Panel Fiducial
نشانگرهایی هستند که روی پنل تولیدی (PCB Panel) قرار می‌گیرند و برای موقعیت‌یابی پنل در فرآیند مونتاژ استفاده می‌شوند.
ساختار معمول یک Fiducial:
یک فیدوشیال استاندارد معمولاً از یک دایره مسی نمایان تشکیل می‌شود که اطراف آن ناحیه‌ای بدون مس و بدون سولدرمسک در نظر گرفته می‌شود تا دوربین بتواند مرز دایره را به‌وضوح تشخیص دهد.
برای فیدوشیال استاندارد، ابعاد معمول به این صورت در نظر گرفته می‌شوند:
- قطر پد مسی (Copper Diameter): معمولا بین ۱ تا ۲ میلی‌متر؛ مقدار رایج ۱ میلی‌متر است.
- قطر ناحیه آزاد اطراف (Clearance Diameter): معمولا حدود ۲ تا ۳ میلی‌متر؛ یعنی ناحیه آزاد اطراف پد از هر طرف حدود ۰٫۵ تا ۱ میلی‌متر باشد.
- سولدرماسک: در محدوده ناحیه آزاد اطراف فیدوشیال نباید پوشش سولدرمسک وجود داشته باشد.
- فاصله از سایر المان‌ها: نباید مس، نوشته سیلک‌اسکرین، سوراخ یا علائم دیگری در محدوده آزاد اطراف فیدوشیال قرار بگیرند.
کاربرد
- تشخیص موقعیت و جهت قرارگیری PCB در دستگاه Pick and Place.
- اصلاح خطای جابه‌جایی و چرخش برد هنگام مونتاژ.
- افزایش دقت جانمایی قطعات SMD.
- موقعیت‌یابی دقیق قطعات Fine Pitch مانند QFP، QFN و BGA.
- هم‌ترازی PCB با شابلون در دستگاه چاپ خمیر لحیم (Stencil Printer).
- موقعیت‌یابی پنل‌های چندتایی در خطوط تولید SMT.
- کاهش خطاهای مونتاژ و افزایش تکرارپذیری فرآیند تولید.
نکات طراحی PCB
در طراحی فیدوشیال باید شرایط نوری و قابلیت تشخیص آن توسط دوربین دستگاه مونتاژ در نظر گرفته شود.
- شکل نشانگر: معمولا از یک پد مسی دایره‌ای با سطح فلزی نمایان استفاده می‌شود. شکل دایره‌ای تشخیص مرکز نشانگر را برای دوربین آسان می‌کند.
- قطر فیدوشیال: قطر متداول پد مسی معمولاً حدود ۱ میلی‌متر است؛ البته باید با مشخصات دستگاه مونتاژ هماهنگ باشد.
- فاصله سولدرمسک: اطراف پد فیدوشیال باید به‌اندازه کافی از سولدرمسک پاک باشد تا دوربین بتواند مرز دایره مسی را به‌خوبی تشخیص دهد.
- عدم وجود مس در اطراف: در اطراف نشانگر باید ناحیه‌ای بدون مس و سایر ویژگی‌های مزاحم در نظر گرفته شود تا کنتراست تصویری مناسبی ایجاد شود.
- عدم قرارگیری چاپ سیلک: نباید نوشته، علامت یا خطوط سیلک‌اسکرین روی فیدوشیال یا نزدیک آن قرار بگیرند.
- تعداد و موقعیت: حداقل دو نشانگر با فاصله مناسب از یکدیگر برای تعیین موقعیت و چرخش برد استفاده می‌شود. استفاده از سه نشانگر نیز برای موقعیت‌یابی مطمئن‌تر و بررسی خطاهای هندسی مفید است.
- فیدوشیال محلی: برای قطعات حساس مانند BGA و QFP می‌توان نشانگرهای محلی در نزدیکی قطعه قرار داد.
- فیدوشیال پنل: در بردهای پنل‌شده، علاوه بر نشانگرهای مربوط به هر برد، فیدوشیال‌های کلی روی ریل‌های پنل نیز می‌توانند در نظر گرفته شوند.
- دوطرفه بودن برد: اگر هر دو سمت PCB مونتاژ می‌شوند، باید برای هر سمت نشانگرهای مناسب در نظر گرفته شوند.
- هماهنگی با سازنده: ابعاد، فاصله‌ها و تعداد فیدوشیال‌ها باید با الزامات دستگاه مونتاژ و دستورالعمل تولیدکننده هماهنگ باشند.
اصطلاحات مرتبط
- Global Fiducial فیدوشیال کلی برد
- Local Fiducial فیدوشیال محلی
- Panel Fiducial فیدوشیال پنل
- Alignment Mark نشانگر هم‌ترازی
- Registration Mark علامت ثبت موقعیت
- Fiducial Diameter قطر فیدوشیال
- Copper Pad پد مسی
- Solder Mask Clearance فاصله کلیرنس سولدرمسک
- Optical Recognition تشخیص نوری
- Machine Vision بینایی ماشین
- Pick and Place دستگاه جانمایی قطعات
- PCB Panelization پنل‌سازی PCB
- Component Placement جانمایی قطعات
- Stencil Alignment هم‌ترازی شابلون
- SMT Assembly مونتاژ سطحی
نکته تخصصی: فیدوشیال نباید صرفا یک پد مسی معمولی باشد. سطح فلزی نمایان، ناحیه آزاد اطراف آن و کنتراست مناسب با سطح PCB برای تشخیص صحیح توسط دوربین اهمیت دارند. همچنین فیدوشیال را نباید با سوراخ‌های موقعیت‌یابی مکانیکی (Tooling Holes) اشتباه گرفت؛ اولی برای تشخیص نوری و دومی برای موقعیت‌یابی مکانیکی استفاده می‌شود.