表面組裝印制電路板基準(zhǔn)標(biāo)記的可制造性設(shè)計

梁萬雷 周 彤

（北華航天工業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000）

1 引言

表面組裝印制電路板的光學(xué)定位基準(zhǔn)標(biāo)記，又是印制電路板的定位標(biāo)識，作用是為電子裝配工藝中的所有步驟提供共同的可測量點。要實現(xiàn)錫膏精確印刷和元器件精確貼片等操作，首先需要精確的定位，只有確定了準(zhǔn)確的位置關(guān)系，才可以進行有效的校準(zhǔn)，糾正印制電路板由于切割、安裝等引起的位置偏差。通過對識別印制電路板定位標(biāo)記，設(shè)備可以計算出印制電路板定位標(biāo)記的位置偏差及PCB整體的角度偏移等。因此，標(biāo)記的規(guī)范性設(shè)計與否，直接影響到組裝設(shè)備的效率高低和產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。

2 定位標(biāo)記分類

根據(jù)定位標(biāo)記在PCB上的作用，可分為單板定位標(biāo)記、拼板定位標(biāo)記和局部定位標(biāo)記（也稱器件級定位標(biāo)記），如圖1所示。

（1）單板定位標(biāo)記。單板定位標(biāo)記是單塊板上定位所有電路特征的位置。

（2）拼板定位標(biāo)記。拼板定位標(biāo)記是拼板上輔助定位所有電路特征的位置。

（3）局部定位標(biāo)記。局部定位標(biāo)記是定位單個元件的基準(zhǔn)點標(biāo)記，一般用于引腳數(shù)量多、引腳間距?。ㄖ行木嘈∮?.65 mm）的單個器件，可以提高貼裝精度（QFP、CSP、BGA等重要元件必須有局部定位標(biāo)記）。

3 定位標(biāo)記可制造性設(shè)計

可制造性的定位標(biāo)記設(shè)計包括定位標(biāo)記的形狀、完整定位標(biāo)記的組成、定位標(biāo)記的位置、尺寸、邊緣距離、空曠度、材料、平整度和對比度等。

3.1 形狀

定位標(biāo)記常見的形狀有實心圓（●）、三角形（▲）、菱形（◆）、方形（■）、十字（）、空心圓（○）等，優(yōu)選實心圓。

3.2 組成

一個完整的Mark包括：標(biāo)記點（或特征點）和空曠區(qū)域，如圖2所示。

圖1 Mark點分類

圖2 完整標(biāo)記點的組成

3.3 位置

（1）單板定位標(biāo)記數(shù)量通常為三個，在板邊呈“L”形分布，各基準(zhǔn)點之間的距離應(yīng)盡量遠。

（2）拼板時，每一單板的定位標(biāo)記相對位置必須一樣。不能因為任何原因而挪動拼板中任一單板上定位標(biāo)記的位置，而導(dǎo)致各單板定位標(biāo)記位置不對稱，如圖3所示。

（3）PCB板上所有定位標(biāo)記只有滿足：在同一對角線上且成對出現(xiàn)的兩個定位標(biāo)記，方才有效。因此定位標(biāo)記必須成對出現(xiàn)。

圖3 拼板中單板定位標(biāo)記位置圖示

3.4 尺寸

（1）定位標(biāo)記標(biāo)記最小的直徑為1.0 mm，最大直徑是3.0 mm。定位標(biāo)記標(biāo)記在同一塊印制板上尺寸變化不能超過25微米。

（2）同一板號的PCB上所有定位標(biāo)記的大小必須一致（包括不同廠家生產(chǎn)的同一板號的PCB）。

3.5 邊緣距離

定位標(biāo)記邊緣距離印制板邊緣必須不小于5 mm（器夾持PCB最小間距要求），如圖4所示。

圖4 定位標(biāo)記邊緣距離要求

3.6 空曠度要求

在定位標(biāo)記周圍，必須有一塊沒有其它電路特征或標(biāo)記的空曠面積?？諘鐓^(qū)圓半徑 r≥2R（R為定位標(biāo)記半徑），r達到3R時，機器識別效果更好，如圖5所示。

圖5 定位標(biāo)記空曠度要求示意圖

3.7 材料

定位標(biāo)記標(biāo)記可以是裸銅、清澈的防氧化涂層保護的裸銅、鍍鎳或鍍錫、或焊錫涂層。如果使用阻焊膜（Solder Mask），注意阻焊不應(yīng)該覆蓋定位標(biāo)記本身或其空曠區(qū)域。

3.8 平整度

定位標(biāo)記標(biāo)記的表面平整度應(yīng)該在15微米之內(nèi)。

3.9 對比度

（1）當(dāng)定位標(biāo)記標(biāo)記與印制板的基質(zhì)材料之間出現(xiàn)高對比度時可達到最佳的性能。

（2）所有定位標(biāo)記的內(nèi)層背景必須相同。

4 定位標(biāo)記設(shè)計不良實例

為了更好地理解上述定位標(biāo)記設(shè)計的相關(guān)規(guī)范，現(xiàn)列舉常見的定位標(biāo)記設(shè)計不良實例并附錄不良圖片及參照標(biāo)準(zhǔn)，見表1所示。

5 PCB定位標(biāo)記的設(shè)計制作

PCB設(shè)計軟件眾多，下面以市面上比較常見的protel99se軟件為例，詳細介紹PCB定位標(biāo)記的設(shè)計制作方法。

5.1 放置定位標(biāo)記

打開需要添加定位標(biāo)記的PCB設(shè)計文件，點擊“Place”菜單下的“Pad”工具，按鍵盤“Tab”鍵進行屬性設(shè)置，如圖6所示。主要設(shè)置定位標(biāo)記的直徑和孔徑大小：在這里我們把直徑設(shè)為1.5 mm、孔徑（Hole Size）設(shè)置為零，形成一個實心焊盤，然后放置位置距板邊應(yīng)不小于5 mm。

表1 定位標(biāo)記設(shè)計不良實例

圖6 定位標(biāo)記屬性設(shè)置

5.2 空曠區(qū)的設(shè)置

（1）挖銅區(qū)的設(shè)置

雙擊剛才放置的焊盤，彈出圖6屬性設(shè)置菜單，設(shè)置X-Size，Y-Size分別為3 mm，3 mm。此時焊盤變?yōu)橹睆綖?mm的焊盤，然后進行敷銅操作，敷銅完畢以后，再把焊盤尺寸改回原來的1 mm。這樣，在定位標(biāo)記的周圍就出現(xiàn)帶寬為1 mm的沒有敷銅的空曠區(qū)。

（2）無阻焊區(qū)的設(shè)置

點擊圖6上的Advanced選項，如圖7所示。選中Override復(fù)選框，后面輸入1mm。這樣一來，定位標(biāo)記周圍就形成了帶寬1 mm的無阻焊區(qū)。設(shè)置好后的效果如圖8所示。

圖7 無阻焊區(qū)的設(shè)置

圖8 完整的定位標(biāo)記點圖形

—— 姜雪飛撰文 張彩瑞書

6 結(jié)語

表面組裝印制電路板基準(zhǔn)點的可制造性設(shè)計是表面組裝印制電路板可制造性設(shè)計重要組成部分。作為表面貼裝印制電路板設(shè)計技術(shù)人員，除了要熟悉電路設(shè)計方面的有關(guān)理論知識，熟知常用的元器件外形封裝外，還必須了解表面貼裝生產(chǎn)的工藝流程，掌握表面貼裝生產(chǎn)設(shè)備和工藝本身的設(shè)計要求。只有做到這些，才能縮短開發(fā)周期，設(shè)計出高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品，滿足大批量生產(chǎn)的要求，從而提高市場競爭力。

[1]梁萬雷, 曹白楊. 表面組裝印制電路板的可制造性設(shè)計[J]. 電子工藝技術(shù), 2008, 第29卷第2期:74-78.

[2]張文典. 實用表面組裝技術(shù)[M]. 第2版.北京:電子工業(yè)出版社, 2006.

[3]彭占勇. 表面貼裝印制板設(shè)計要點[J]. 電子工藝技術(shù), 2001, 第22卷第1期:16-17.

[4]陳正浩. 電子裝聯(lián)可制造性設(shè)計[J. 電子工藝技術(shù),2006, 第27卷第3期: 177-178.

[5]曾勝之. SMT印制板的電子裝焊設(shè)計[J]. 電子與封裝, 2005, 第5卷第9期:13-16.