核心設(shè)計(jì)目標(biāo):零位移、高精度、穩(wěn)定性1. 的定位與零間隙夾緊(關(guān)鍵)這是防止整個(gè)PCB移動(dòng)的基礎(chǔ)。如果PCB本身在治具里有晃動(dòng),貼片精度就無(wú)從談起。
定位銷(xiāo)(Dowel Pins)的選擇與布置:
數(shù)量:至少使用3個(gè)非對(duì)稱(chēng)分布的定位銷(xiāo)(推薦使用4個(gè),對(duì)角布置)。這可以完全消除PCB在X, Y, Z軸以及旋轉(zhuǎn)(θ)方向的所有自由度,實(shí)現(xiàn)“過(guò)定位”但的固定。
類(lèi)型:優(yōu)先選擇錐形定位銷(xiāo)(Tapered Pins)或“鳶尾銷(xiāo)”(Iris Pins)。它們能更好地補(bǔ)償PCB和治具定位孔之間的微小公差,確保PCB放入后嚴(yán)絲合縫,沒(méi)有間隙。
精度:定位銷(xiāo)和治具上的定位套筒的配合精度必須非常高,通常要求在H7/g6級(jí)別。
夾緊機(jī)制:
除了定位銷(xiāo),必須有可靠的夾緊機(jī)構(gòu)(如側(cè)壓夾、頂針壓板等)將PCB牢牢固定在治具底座上,防止在貼片頭下壓或移動(dòng)過(guò)程中PCB發(fā)生微小的翹起或移位。
2. 支撐與平整度確保PCB在整個(gè)貼片過(guò)程中始終保持平整,避免因PCB彎曲或懸空導(dǎo)致貼片高度變化和偏移。
支撐柱/支撐面:
在PCB底部,特別是BGA元件所在區(qū)域的周?chē)仨氃O(shè)置密集的支撐柱或連續(xù)支撐面,確保PCB背面得到均勻、的支撐。
支撐高度:所有支撐點(diǎn)的高度必須嚴(yán)格一致,通常要求控制在±0.02mm以?xún)?nèi),以確保PCB的共面性。
避開(kāi)底部元件:支撐設(shè)計(jì)必須完美避開(kāi)PCB背面已有的較低元件(如貼片電容電阻),防止因支撐不平導(dǎo)致PCB變形??梢允褂?span>可調(diào)支撐針或不同高度的支撐塊來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的背面布局。
3. 治具本身的剛性與穩(wěn)定性治具本身必須是“鐵板一塊”,不能有任何彎曲或變形。
材料選擇:使用高強(qiáng)度、高剛性、低變形的材料。常用的有:
鋁合金(陽(yáng)極化處理):重量輕、強(qiáng)度好、成本適中,是主流選擇。
合成石:熱穩(wěn)定性,不變形,但較脆且重。
厚度:治具底座必須有足夠的厚度(通?!?5mm)來(lái)抵抗長(zhǎng)期使用和外部應(yīng)力,防止自身彎曲。
4. 與貼片機(jī)的接口匹配治具必須能完美適配貼片機(jī)的工作臺(tái)。
基準(zhǔn)點(diǎn)(Fiducial Marks):
治具上必須加工有治具基準(zhǔn)點(diǎn)。這些基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該是高對(duì)比度的(如陽(yáng)極化鋁上的黑色氧化點(diǎn)或鑲嵌的陶瓷基準(zhǔn)點(diǎn)),供貼片機(jī)相機(jī)識(shí)別。
貼片程序應(yīng)首先識(shí)別治具基準(zhǔn)點(diǎn),將其與PCB的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系統(tǒng)一,從而補(bǔ)償治具在貼片機(jī)平臺(tái)上的任何微小放置偏差。
固定方式:治具底部應(yīng)設(shè)計(jì)有與貼片機(jī)工作臺(tái)定位銷(xiāo)和夾緊邊條匹配的孔槽,確保治具每次放上平臺(tái)的位置都且固定。
5. 針對(duì)BGA區(qū)域的特殊考慮開(kāi)窗設(shè)計(jì):治具上對(duì)應(yīng)BGA位置的開(kāi)口必須。內(nèi)壁要光滑垂直,避免刮擦PCB。
間隙控制:BGA元件下方的支撐區(qū)域(如果有)與PCB之間的間隙要嚴(yán)格控制,不能有任何可能引起PCB局部變形的點(diǎn)。
設(shè)計(jì)檢查清單(總結(jié))關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)目標(biāo)具體措施定位消除所有自由度使用≥3個(gè)非對(duì)稱(chēng)分布的錐形定位銷(xiāo);設(shè)計(jì)可靠的夾緊機(jī)構(gòu)。支撐平整,零變形支撐點(diǎn)高度公差<±0.02mm;密集支撐BGA周?chē)鷧^(qū)域;完美避開(kāi)背面元件。治具剛性自身不變形使用足夠厚的鋁合金或合成石;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。基準(zhǔn)匹配補(bǔ)償放置誤差加工高對(duì)比度的治具基準(zhǔn)點(diǎn);貼片程序使用治具基準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。開(kāi)窗精度不干涉、不刮板CNC精密加工開(kāi)口,保證尺寸和位置精度。材料處理耐用、防靜電鋁合金做陽(yáng)極化處理(黑色更佳);表面清潔,無(wú)碎屑。額外建議溝通:與您的治具制造商密切溝通,提供完整的Gerber文件、PCB實(shí)物、以及重點(diǎn)關(guān)注的元件位置。
首件檢驗(yàn):治具完成后,不要直接投入生產(chǎn)。應(yīng)進(jìn)行首件檢驗(yàn)(FAI),使用高度規(guī)測(cè)量所有支撐點(diǎn)的高度,用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)檢查定位孔和基準(zhǔn)點(diǎn)的位置精度。
定期維護(hù):貼片治具是精密工裝,需定期清潔和檢查,防止定位銷(xiāo)磨損或基準(zhǔn)點(diǎn)污損導(dǎo)致精度下降。
通過(guò)以上這些關(guān)鍵點(diǎn)的嚴(yán)格控制,可以設(shè)計(jì)制造出能有效保障0.4mm間距BGA等高精度元件貼裝精度的治具,從根本上防止貼片偏移的發(fā)生。
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