PCB'de Fiducial Tasarımı ve Kullanımı

[Erol YILMAZ]

Arkadaşlar PCB tasarlarken seri üretim için oldukça kritik konulardan birisi de FIDUCIAL'lerdir...
2 tip FIDUCIAL vardır.

1. tip: KOMPONENT Fiducial
2. tip: STENCIL Fiducial
 
Ayrıntılarını öğrenelim.

PCB'lerde fiducial konusu, özellikle otomatik montaj (pick & place) ve optik hizalama süreçlerinde kritik öneme sahiptir.

1. KOMPONENT Fiducial Nedir?

Fiducial, PCB üzerinde bulunan küçük, dairesel ve genellikle çıplak bakır (lehim maskesi açılmış) işaretlerdir.
Amaç:
PCB'yi otomatik montaj makinelerinin tanıyabilmesi ve hizalayabilmesi için referans noktası sağlamaktır.
İnsan gözü için anlamlı bir işaret değil, tamamen makinenin kamerası için görsel referanstır.

2. Kullanım Alanları

Global Fiducial:

Kartın köşelerine yerleştirilir.
Tüm PCB'nin yönünü ve konumunu makineye bildirir.
En az 2 (tercihen 3) adet kullanılır.
Kartın dönüklük ve kayma durumunu düzeltmeye yarar.

Local Fiducial:

Özellikle ince pinli IC'ler (QFP, BGA, QFN vb.) yakınında kullanılır.
Makine, ilgili entegreyi yerleştirirken ekstra hassas hizalama yapabilsin diye konur.

3. Fiziksel Özellikler

Şekil: Genellikle daire (çap: 1 mm civarı bakır, 2 mm lehim maskesi açılmış).
Kaplama: Üstünde lehim maskesi olmamalı, çıplak bakır olmalı.
Çevre boşluğu: Etrafında en az 2 mm boşluk olmalı (başka pad, via, baskı olmamalı).

Konum:

Global fiducial: PCB'nin karşılıklı köşelerine.
Local fiducial: Komponentin yakınında, kart üzerindeki simetrik noktalarına.



4. Neden Gereklidir?

PCB üretiminde delaminasyon, çekme, büzülme gibi mikron seviyesinde kaymalar olur.
Pick & place makineleri, yalnızca CAD verisiyle değil, kamerayla fiducial taraması sayesinde gerçek PCB ile CAD'i eşleştirir.
Böylece komponentler doğru pozisyonda lehimlenir.
Özellikle BGA'larda hatasız montaj için hayati öneme sahiptir.

5. Tasarım Önerileri

Minimum: En az 2 global fiducial şarttır (ama 3 önerilir → daha doğru açı hesaplaması yapılır).
Local fiducial: Çok pinli entegrelerde mutlaka kullanılmalı.
Fiducial boyutu ve boşluğu montaj firması standartlarına göre belirlenmeli (bazı firmalar kendi guideline'larını paylaşır).
Panellerde (birden fazla PCB aynı panelde üretildiğinde) ayrıca panel fiducial'ı eklenir.

ÖZET:

PCB'de fiducial, montaj makinelerinin "referans gözü" gibidir.
Küçük ama kritik bu işaretler sayesinde tüm kart ve komponentler doğru şekilde hizalanır.
Global fiducial kartın tamamını, local fiducial ise belirli bir entegreyi referans alır.


STENCIL PRINTER için fiducial:

1 mm çıplak bakır daire, etrafında 2 mm lehim maskesi açılmış alan,
Kartın en az 2–3 köşesinde global olarak yerleştirilmiş,
Çevresinde başka pad/via olmayan, net kontrastlı işaretler olmalı.

[istinaf duvarı]

İki fiducial kullanıldığı zaman bunlar kartta herhangi bir eksene göre simetrik olmayacak şekilde yerleştirilmelidir.