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一、基準(zhǔn)點(diǎn)（mark點(diǎn)）是什么意思？

mark點(diǎn)也叫基準(zhǔn)點(diǎn)，也叫光學(xué)定位點(diǎn)，是貼片機(jī)使用時的定位點(diǎn)。由于PCB在大批量生產(chǎn)中為裝配過程中的所有步驟提供了共同的可測量點(diǎn)，因此裝配中使用的每個設(shè)備都可以準(zhǔn)確定位電路圖案以實(shí)現(xiàn)精度，通過mark點(diǎn)程序員就可以在加載程序后自動設(shè)置機(jī)器。

mark 點(diǎn)

mark 點(diǎn)

 

二、mark點(diǎn)在PCB板上的作用

當(dāng)我們要打板的時候，我們就會將 Gerber 文件發(fā)給制造商。如果要需要將組件與PCB組裝在一起，我們還需要提供物料清單（BOM文件）以及坐標(biāo)文件（PNP文件）。這些文件會用自動貼片機(jī)來獲取這些信息，然后需要在PCB上找到一個或者多個電路板的實(shí)際物理點(diǎn)。

如果我們在電路板上使用mark 點(diǎn)就可以讓機(jī)器更好的放置組件，準(zhǔn)確度更高，而且不依賴機(jī)器公差或者人工的誤差。

mark 點(diǎn)

 

三、mark點(diǎn)識別原理

PCB 上的mark 點(diǎn)是表面貼裝技術(shù)(SMT) 和自動光學(xué)檢測(AOI) 等自動化機(jī)械使用的參考標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)記由一個遠(yuǎn)離任何其他可見地標(biāo)的單獨(dú)銅墊組成，沒有基準(zhǔn)標(biāo)記，機(jī)器要么放置組件不正確，要么完全拒絕運(yùn)行。然而，通過讀取放置在 PCB 上的各種基準(zhǔn)標(biāo)記位置，自動化設(shè)備可以確定放置或掃描組件的確切位置。

不過大多數(shù)機(jī)器在技術(shù)上不會讀取放置在 PCB 上的內(nèi)容，相反，它識別mark 點(diǎn)焊盤的反射。

 

四、不同類型的mark點(diǎn)

1、單板mark點(diǎn)

全局mark 點(diǎn)作用是單板上定位所有電路特征的位置，用于區(qū)別電路圖形和PCB基準(zhǔn)，是基于三個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的定位，其中參考點(diǎn)位于左下端 0.0，另外兩個在在X和Y軸的正方向。

全局mark點(diǎn)

2、局部mark點(diǎn)

局部mark點(diǎn)主要用來定位引腳多、引腳間距?。ㄒ_距中心不大于0.65mm）的各元器件，輔助定位。

局部mark點(diǎn)

3、工藝邊mark點(diǎn)

作用在拼接板上，輔助定位所有電路功能，輔助定位。

工藝邊mark點(diǎn)

 

五、mark點(diǎn)定位的一般原則和步驟

1、mark點(diǎn)形狀

選擇基準(zhǔn)標(biāo)記的位置后，就可以決定它們的顯示方式了。雖然一些制造設(shè)備被編程為可以識別各種形狀，如菱形、正方形或沙漏形，但并不是所有的機(jī)器都可以處理。還是建議使用比較普遍的圓形mark點(diǎn)。

為什么通常都使用圓形mark點(diǎn)？

●圓形物體更容易被機(jī)器定位。

●對于 HAL 完成，圓形基準(zhǔn)上的凸形仍將是圓形，而在方形基準(zhǔn)上，例如，它可能不再是正方形。

●機(jī)器更容易找到圓形的中心。

●圓形的表面積最小。

●均勻蝕刻圓形形狀。

●可以使用多個基準(zhǔn)點(diǎn)，而不是效率較低的奇形怪狀基準(zhǔn)點(diǎn)，后者在理論上可能包含旋轉(zhuǎn)信息，但難以處理。

●這是一個與傳統(tǒng)電路板可能具有的功能最不同的功能，傳統(tǒng)電路板主要是矩形。

●圓形安裝孔可以兼作便宜的基準(zhǔn)。

機(jī)器視覺需要準(zhǔn)確地找到基準(zhǔn)點(diǎn)，然后估計其確切的中心，圓形是最優(yōu)的。

 

mark點(diǎn)形狀

2、mark點(diǎn) 尺寸

基準(zhǔn)標(biāo)記可以有多種尺寸，主要取決于裝配的機(jī)器。

3.2mm 阻焊層開口直徑和 1.6mm 裸銅直徑或 2mm 阻焊層開口直徑和 1mm 裸銅直徑的尺寸基本上可以適用于所有的機(jī)器。

同一印刷電路板上的基準(zhǔn)標(biāo)記尺寸不應(yīng)超過 25 µm，建議間隙區(qū)域的最小尺寸為中心標(biāo)記半徑的兩倍。

參考點(diǎn)周圍應(yīng)該有一個空白區(qū)域，該區(qū)域沒有任何其他電路元件或標(biāo)記?？瞻讌^(qū)域的最小尺寸應(yīng)為參考點(diǎn)半徑的兩倍。

PCB 基準(zhǔn)尺寸通常為 1 到 3 毫米，主要取決于制造商使用的組裝機(jī)器。一些制造商建議在電路板的角處添加 3 個基準(zhǔn)點(diǎn)，因?yàn)檫@會提供 2 個角度對齊測量值，并允許貼片機(jī)推斷出正確的方向。一些制造商會說明具體尺寸，這也取決于制造商使用的裝配設(shè)備。

一般來說，阻焊層開口的直徑應(yīng)該是基準(zhǔn)裸銅直徑的兩倍，此外，同一塊電路板（全局和局部）上的 PCB 基準(zhǔn)尺寸應(yīng)該一致，變化不應(yīng)超過 ~25 微米。

如果要組裝 2 層板，則頂層和底層基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)位于彼此之上。頂層和底層 PCB 基準(zhǔn)尺寸應(yīng)相同，包括阻焊層開口。

兩種常見的 PCB mark點(diǎn)尺寸和阻焊層開口建議

局部基準(zhǔn)往往小至 1 毫米，阻焊層開口為 2 毫米，上圖中顯示的 D-3D 規(guī)則，是因?yàn)橛行┲圃焐瘫容^喜歡這種較大的阻焊層開口。

 

局部 PCB 基準(zhǔn)尺寸通常不超過 1 毫米，以便進(jìn)行走線布線并為其他組件留出空間。對于 0201 電阻或芯片大小的 BGA 等小型元件，組裝機(jī)將足夠精確，因此不需要本地基準(zhǔn)，并且機(jī)器將準(zhǔn)確知道您元件需要放置的位置。

 

3、mark點(diǎn) 邊緣距離

避免將基準(zhǔn)點(diǎn)靠在 PCB 的邊緣，貼裝機(jī)械通常使用夾具在組裝期間將 PCB 鎖定到位。如果夾具覆蓋了基準(zhǔn)點(diǎn)，則問題很嚴(yán)重?？梢詫⒒鶞?zhǔn)標(biāo)記置于距邊緣至少 3 毫米的中心位置（建議 5 毫米，可以消除這些風(fēng)險）

mark點(diǎn) 邊緣距離

 

4、mark點(diǎn) 組成

mark點(diǎn) 組成由 3 部分組成：

●頂部或底部銅層上的實(shí)心銅環(huán)

●阻焊層中的圓圈是我們需要對準(zhǔn)的目標(biāo)

●側(cè)面的選項(xiàng)文本標(biāo)簽

mark點(diǎn) 組成

 

5、mark 點(diǎn) 位置布局

需要在PCBA的四個角或?qū)蔷€上，形成多點(diǎn)面定位，定位準(zhǔn)確，距離越遠(yuǎn)越好。

1）pcb mark點(diǎn)

mark點(diǎn) 的布局位置由貼片機(jī)的PCB傳輸方式?jīng)Q定。當(dāng)使用導(dǎo)軌傳送PCB時，Mark不能放置在靠近夾持面或定位孔的位置，具體尺寸因貼片機(jī)而異。一般要求如下圖 所示。

區(qū)域標(biāo)記無法定位

 

●定位針過程中，mark點(diǎn)無法定位。

●對邊過程中，mark點(diǎn) 不能定位在夾邊到邊4mm 范圍內(nèi)。PCB mark點(diǎn) 位置應(yīng)沿對角線放置，并且它們之間的距離應(yīng)盡可能大。

●對于長度小于200mm 的 PCB，至少應(yīng)放置2 個標(biāo)記，如下圖。對于長度超過200mm的PCB，需要如圖b 在PCB上放置4個mark點(diǎn)，沿著PCB長邊的中心線或靠近中心線放置1或2個mark點(diǎn) 。

 

PCB mark點(diǎn) 標(biāo)記應(yīng)沿著每個小板的對角線放置，如下圖 所示。

 

PCB mark點(diǎn) 位置布局

 

2）局部 mark點(diǎn)

局部mark點(diǎn) 位置應(yīng)滿足以下要求：對于超過 100 個引腳的 QFP 元件，應(yīng)沿對角線放置 2 個 mark點(diǎn) ，如圖 a 所示。對于引腳數(shù)超過 160 的 QFP 元件，應(yīng)在四個角放置 4 個標(biāo)記，如圖 b 所示。

局部mark 點(diǎn)

mark點(diǎn)

6、mark點(diǎn) 切口間隙

mark點(diǎn)周圍的適當(dāng)間隙至關(guān)重要。在焊盤周圍放置一個開放區(qū)域（無銅、阻焊層、絲網(wǎng)印刷等）。有了這個空間，相機(jī)就可以在沒有視覺干擾的情況下拾取標(biāo)記。

 

開放空間的直徑應(yīng)至少是焊盤尺寸的兩倍。因此，對于 2mm 的焊盤，你需要在其周圍至少留出 4mm 的間隙區(qū)域。間隙區(qū)域的形狀不太重要；圓形和方形區(qū)域是兩種流行的設(shè)計。

mark點(diǎn) 切口間隙

7、mark點(diǎn) 材料

mark點(diǎn) 焊盤需要用電路板其余部分使用的金屬完成。（記住，焊盤是用來反射光的。）因此，不要用阻焊層、絲網(wǎng)印刷或任何其他材料覆蓋焊盤。

 

8、mark點(diǎn) 數(shù)量

三個基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量是消除模板相對于 PCB 意外錯位的最佳數(shù)字。

 

1）1 個mark點(diǎn)

只有一個基準(zhǔn)標(biāo)記可用，掃描軟件無法確定 PCB 的正確旋轉(zhuǎn)。一臺機(jī)器實(shí)際上無法運(yùn)行只有一個基準(zhǔn)標(biāo)記的 PCB。

 

2）2個 mark點(diǎn)

有兩個可用的基準(zhǔn)標(biāo)記，機(jī)器可以正常運(yùn)行。然而，這里有兩個風(fēng)險在起作用。

 

●雙標(biāo)記設(shè)置提供了很好但通常不是很好的位置跟蹤。如果使用的是細(xì)間距組件，可能就不會那么準(zhǔn)確

 

●相反的基準(zhǔn)點(diǎn)可能會導(dǎo)致操作員錯誤。如果將 PCB 倒置插入，機(jī)器可能仍會看到基準(zhǔn)點(diǎn)并繼續(xù)其愉快的工作。這種失誤最好的情況是浪費(fèi)時間，最壞的情況是導(dǎo)致災(zāi)難性的組件堆積或永久性 PCB 和設(shè)備損壞。

 

3）3 個mark點(diǎn)

三個是正確運(yùn)行 PCB 的最佳基準(zhǔn)標(biāo)記數(shù)，包括第三個基準(zhǔn)標(biāo)記可以為三角測量增加一個額外的點(diǎn)，從而提高整體精度。它還消除了錯誤旋轉(zhuǎn)的板通過相機(jī)的任何可能性。

 

4）4 個mark點(diǎn)

雖然看起來添加四個點(diǎn)只能進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性，但很少有更多的東西可以通過這一點(diǎn)獲得。這里的主要缺點(diǎn)是第四個基準(zhǔn)標(biāo)記會重新引入處理倒置面板的危險。走這條路線時要格外小心。

mark 點(diǎn)

9、mark 點(diǎn)銅飾面

mark 點(diǎn)焊盤需要是平穩(wěn)的以反映均勻的圖像，銅標(biāo)記鍍有你選擇的任何金屬飾面。電鍍和浸漬等工藝在均勻性方面是可靠的，而熱風(fēng)焊料的變化往往更大一些。

mark 點(diǎn)銅飾面

如果飾面的厚度有任何變化，則無法正確反映。雖然并非無法克服，但它確實(shí)迫使生產(chǎn)操作員花費(fèi)額外的時間來恢復(fù)標(biāo)記。根據(jù)問題的嚴(yán)重程度，就需要編輯軟件程序以進(jìn)行補(bǔ)償，或完全重新焊接基準(zhǔn)點(diǎn)。簡而言之，修復(fù)需要花費(fèi)大量時間。

 

10、mark 點(diǎn) 對比度

當(dāng) mark點(diǎn)標(biāo)記與印制板基板材料之間存在高對比度時，可實(shí)現(xiàn)最佳性能。對于所有標(biāo)記點(diǎn)，內(nèi)部背景必須相同。

 

六、mark點(diǎn)怎么制作？

器件孔接口器件和連接器多為插件式元件。插件的通孔直徑比管腳直徑大8～20mil，焊接時滲錫性好。需要注意的是線路板出廠時的孔徑存在誤差。近似誤差為±0.05mm。每0.05mm為一鉆。直徑超過3.20mm，每0.1mm為一鉆。因此，在設(shè)計器件孔徑時，應(yīng)將單位換算為毫米，孔徑應(yīng)設(shè)計為0.05的整數(shù)倍。制造商根據(jù)用戶提供的鉆孔數(shù)據(jù)設(shè)定鉆孔工具的尺寸。鉆具尺寸通常比用戶要求的成型孔大0.1-0.15mm。越少越好。

mark 點(diǎn)制作

 

七、MARK點(diǎn)設(shè)計不良實(shí)例