核心設計目標:零位移、高精度、穩(wěn)定性1. 的定位與零間隙夾緊(關鍵)這是防止整個PCB移動的基礎。如果PCB本身在治具里有晃動,貼片精度就無從談起。
定位銷(Dowel Pins)的選擇與布置:
數(shù)量:至少使用3個非對稱分布的定位銷(推薦使用4個,對角布置)。這可以完全消除PCB在X, Y, Z軸以及旋轉(θ)方向的所有自由度,實現(xiàn)“過定位”但的固定。
類型:優(yōu)先選擇錐形定位銷(Tapered Pins)或“鳶尾銷”(Iris Pins)。它們能更好地補償PCB和治具定位孔之間的微小公差,確保PCB放入后嚴絲合縫,沒有間隙。
精度:定位銷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級別。
夾緊機制:
除了定位銷,必須有可靠的夾緊機構(如側壓夾、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過程中PCB發(fā)生微小的翹起或移位。
2. 支撐與平整度確保PCB在整個貼片過程中始終保持平整,避免因PCB彎曲或懸空導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)域的周圍,必須設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:所有支撐點的高度必須嚴格一致,通常要求控制在±0.02mm以內,以確保PCB的共面性。
避開底部元件:支撐設計必須完美避開PCB背面已有的較低元件(如貼片電容電阻),防止因支撐不平導致PCB變形??梢允褂?span>可調支撐針或不同高度的支撐塊來應對復雜的背面布局。
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:使用高強度、高剛性、低變形的材料。常用的有:
鋁合金(陽極化處理):重量輕、強度好、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)來抵抗長期使用和外部應力,防止自身彎曲。
4. 與貼片機的接口匹配治具必須能完美適配貼片機的工作臺。
基準點(Fiducial Marks):
治具上必須加工有治具基準點。這些基準點應該是高對比度的(如陽極化鋁上的黑色氧化點或鑲嵌的陶瓷基準點),供貼片機相機識別。
貼片程序應首先識別治具基準點,將其與PCB的設計坐標系統(tǒng)一,從而補償治具在貼片機平臺上的任何微小放置偏差。
固定方式:治具底部應設計有與貼片機工作臺定位銷和夾緊邊條匹配的孔槽,確保治具每次放上平臺的位置都且固定。
5. 針對BGA區(qū)域的特殊考慮開窗設計:治具上對應BGA位置的開口必須。內壁要光滑垂直,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之間的間隙要嚴格控制,不能有任何可能引起PCB局部變形的點。
設計檢查清單(總結)關鍵點設計目標具體措施定位消除所有自由度使用≥3個非對稱分布的錐形定位銷;設計可靠的夾緊機構。支撐平整,零變形支撐點高度公差<±0.02mm;密集支撐BGA周圍區(qū)域;完美避開背面元件。治具剛性自身不變形使用足夠厚的鋁合金或合成石;結構設計加強筋。基準匹配補償放置誤差加工高對比度的治具基準點;貼片程序使用治具基準進行校準。開窗精度不干涉、不刮板CNC精密加工開口,保證尺寸和位置精度。材料處理耐用、防靜電鋁合金做陽極化處理(黑色更佳);表面清潔,無碎屑。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實物、以及重點關注的元件位置。
首件檢驗:治具完成后,不要直接投入生產。應進行首件檢驗(FAI),使用高度規(guī)測量所有支撐點的高度,用三坐標測量機(CMM)檢查定位孔和基準點的位置精度。
定期維護:貼片治具是精密工裝,需定期清潔和檢查,防止定位銷磨損或基準點污損導致精度下降。
通過以上這些關鍵點的嚴格控制,可以設計制造出能有效保障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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