★ FEATURED ARTICLE 1. 拼板场景下Mark点为什么不能随便放拼板这件事做过PCB Layout的人都不陌生。板子面积小、异形、需要过SMT产线单板直接上机器效率太低于是把多块小板拼成一个大板一次过炉、一次贴片成本能压下来不少。但拼板之后有个细节特别容易被忽略——Mark点。很多新手在单板上画好了Mark点拼板的时候直接复制粘贴结果SMT产线那边反馈识别不到贴片偏移回头一查Mark点要么被V-Cut切掉了要么周围有走线干扰要么间距不对。Mark点基准点在SMT贴片环节的作用相当于给贴片机一个坐标系原点。贴片机的视觉相机先拍Mark点计算出PCB在机器上的实际位置和角度偏差然后所有元件的贴装坐标都基于这个基准做补偿。如果Mark点本身有问题后面所有元件的贴装精度都会受影响。单板上的Mark点通常放在板边对角位置但拼板之后整块拼板需要重新布置Mark点因为贴片机识别的是整块拼板不是单块小板。这里有个常见的误区很多人觉得单板上已经有Mark点了拼板直接复用就行。实际上拼板后的Mark点需要满足几个条件——放在拼板的最外围对角、周围不能有器件或走线、不能被V-Cut或邮票孔破坏、距离板边有明确要求。这些条件单板上的Mark点往往不满足所以拼板时必须手动添加新的Mark点器件。注意Mark点的作用对象是整块拼板不是单块小板。拼板完成后贴片机只认拼板最外围的Mark点单板内部的Mark点如果被保留反而可能干扰识别。我在实际项目中遇到过好几次因为Mark点问题导致贴片偏移的情况。有一次是一块四拼板单板上的Mark点正好落在V-Cut线上拼板后Mark点被切掉了一半贴片机识别时反复报错。还有一次是Mark点周围走了差分线相机拍的时候反光干扰识别不稳定。这些坑踩过一次就记住了后来每次拼板都会专门检查Mark点的位置和周围环境。2. 手动添加Mark点器件的完整操作链路2.1 先搞清楚Mark点器件的封装要求在Allegro里手动添加Mark点本质上就是放置一个特殊的器件。这个器件不需要电气连接只需要有正确的焊盘形状和尺寸。Mark点器件的封装通常是一个实心圆焊盘直径常见的有1.0mm、1.5mm、2.0mm几种规格具体用多大取决于贴片机的识别能力和PCB的密度。Mark点焊盘的标准做法是顶层一个圆形铜箔焊盘周围留出一圈阻焊开窗开窗直径比焊盘直径大0.5~1.0mm。这样做的目的是让相机能拍到清晰的圆形轮廓阻焊开窗保证了焊盘边缘的对比度。有些设计还会在Mark点周围加一圈禁布区防止走线或铺铜影响识别。在Allegro中Mark点器件通常放在Place Manually里但前提是你的库里有对应的Mark点封装。如果库里没有需要先做一个。做Mark点封装的时候焊盘用Circle类型Regular Pad设成目标直径Soldermask设成焊盘直径加0.5~1.0mmPastemask通常不需要因为Mark点不参与焊接。参数项常见取值说明焊盘直径1.0mm / 1.5mm / 2.0mm根据贴片机精度和板密度选择阻焊开窗焊盘直径 0.5~1.0mm保证边缘对比度周围禁布区焊盘直径 × 2防止走线干扰识别放置位置拼板对角至少两个对角线布置距离板边≥5mm避免V-Cut或邮票孔影响2.2 在Allegro中手动放置Mark点器件的步骤打开Allegro的PCB Editor加载拼板后的brd文件。确认当前处于Placement模式然后从菜单栏选择Place→Manually弹出Placement对话框。在对话框的Advanced Settings里勾选Library这样可以看到库里的所有封装。然后在Placement List里找到你做好的Mark点封装勾选它鼠标移到画布上Mark点器件就会跟随鼠标移动。放置的时候要注意几个细节。第一Mark点要放在拼板的最外围对角位置通常是左下角和右上角或者左上角和右下角。第二Mark点距离板边的距离要留够一般建议≥5mm如果拼板边缘有V-CutMark点要避开V-Cut线至少2mm。第三放置完成后用Show Element命令点一下Mark点确认它的焊盘层和阻焊层设置正确。放置完成后还需要检查Mark点的RefDes。Mark点器件的位号通常设为MK1、MK2这种方便后续识别。如果位号重复或者为空在出Gerber的时候可能会出问题。另外Mark点器件不需要连接任何网络所以在Net属性里应该是空的如果误连了网络记得删掉。提示放置Mark点时建议把格点设成0.1mm或者更小这样能精确控制位置。如果格点太大Mark点可能放不到理想的位置。2.3 拼板中Mark点的数量与布局策略Mark点放几个放在哪里这个问题没有唯一答案但有一些行业惯例。一般来说拼板至少需要两个Mark点对角布置。如果拼板尺寸较大或者贴片机精度要求高可以放三个或四个。三个Mark点通常呈L形布置四个则放在四个角。对于异形拼板或者有工艺边的拼板Mark点要放在工艺边上而不是单板上。工艺边是拼板时额外加的边条宽度通常5~10mm专门用来放Mark点和传送边。把Mark点放在工艺边上好处是V-Cut或邮票孔不会影响到它而且贴片机识别的时候视野更干净。如果拼板是阴阳拼一面拼正面一面拼反面Mark点需要在两面都放。顶层的Mark点和底层的Mark点位置要对应但不要重叠否则过炉的时候可能互相干扰。通常的做法是顶层Mark点放在左下和右上底层Mark点放在左上和右下错开布置。还有一个细节Mark点周围不能有高度超过0.5mm的器件否则相机对焦会受影响。如果实在避不开Mark点周围2mm范围内不要放器件。这个在布局阶段就要规划好不要等到拼板的时候才发现Mark点旁边有个大电容。3. 那些年我踩过的Mark点识别坑3.1 Mark点被V-Cut切掉一个低级但高频的错误V-Cut是拼板常用的分割方式在板与板之间切一条V形槽过炉后掰开就行。V-Cut的深度通常是板厚的1/3上下各切一刀。如果Mark点离V-Cut线太近切槽的时候会把Mark点的焊盘切掉一部分导致圆形不完整贴片机识别失败。我遇到过最典型的一次是四拼板单板尺寸很小拼板后V-Cut线正好穿过单板上的Mark点。当时没注意直接出了Gerber板厂也没提醒回来贴片的时候贴片机反复报Mark点识别错误。后来用放大镜看Mark点被切成了半圆相机拍出来的形状不对自然识别不了。解决这个问题的办法很简单拼板时把Mark点放在工艺边上或者放在远离V-Cut线的位置。如果拼板没有工艺边Mark点距离V-Cut线至少2mm。另外在出Gerber之前用Allegro的Film预览功能检查一下每层的Mark点是否完整特别是Soldermask层和Top层。3.2 阻焊开窗不对导致Mark点隐形Mark点的阻焊开窗如果设置错了相机拍出来就是一片铜色没有对比度识别率会大幅下降。常见的问题是阻焊开窗太小和焊盘一样大这样焊盘边缘没有露出来相机拍到的就是一个纯色圆没有轮廓。正确的做法是阻焊开窗比焊盘大0.5~1.0mm。比如焊盘直径1.0mm阻焊开窗设1.5mm或2.0mm。这样焊盘周围有一圈裸露的基材相机拍的时候能看到明显的圆形边界。在Allegro里阻焊开窗是在焊盘的Soldermask层设置的做封装的时候就要设好不要等到PCB里再改。还有一种情况是阻焊开窗被铺铜覆盖了。如果Mark点周围铺了铜而且铺铜没有避让阻焊开窗相机拍到的就是铜箔的反光识别也会出问题。所以Mark点周围要加禁布区禁止铺铜和走线。3.3 Mark点间距和位置偏差的排查思路贴片机识别Mark点的时候需要两个Mark点之间的距离在相机视野范围内。如果两个Mark点距离太远超出了相机的视野贴片机就没办法同时拍到两个点识别会失败。一般来说两个Mark点之间的距离建议在50~200mm之间具体取决于贴片机的型号。如果贴片机报Mark点间距错误排查思路是这样的先用Show Element确认两个Mark点的实际坐标计算距离然后检查拼板尺寸看是否超出了贴片机的最大识别范围最后检查Mark点是否在同一个平面上如果拼板有翘曲相机对焦也会出问题。还有一种情况是Mark点位置偏差。比如设计的时候Mark点在左下角但实际板厂做出来偏了0.2mm贴片机识别的时候就会补偿错误。这种偏差通常是板厂的加工精度问题但设计的时候可以留余量——Mark点周围留足够的禁布区即使偏一点也不会被其他元素干扰。问题现象可能原因排查方法识别不到Mark点阻焊开窗太小、被V-Cut切掉检查Soldermask层和板边距离识别不稳定周围有走线或铺铜反光检查禁布区设置贴片偏移Mark点间距超限、位置偏差测量实际坐标确认贴片机范围反复报错Mark点形状不完整、有遮挡用放大镜看实际板子4. 拼板Mark点设计的进阶经验4.1 阴阳拼板时Mark点怎么处理阴阳拼板是指一块拼板上既有正面朝上的单板也有反面朝上的单板。这种拼法通常用于板子两面都有器件的情况一次过炉完成两面贴片。阴阳拼板的Mark点处理比较特殊因为正面和反面的Mark点需要在不同层。顶层Mark点放在Top层底层Mark点放在Bottom层。放置的时候顶层Mark点和底层Mark点的位置要错开不要在同一垂直线上。如果重叠过炉的时候底层的Mark点可能会被顶层的器件遮挡或者反光干扰。另外阴阳拼板的Mark点数量要加倍。正面至少两个反面至少两个。如果拼板尺寸大正面和反面各放四个。放置完成后用Film功能分别预览Top和Bottom层确认Mark点都在正确的位置。4.2 工艺边上的Mark点与传送边的关系工艺边是拼板时加的辅助边条主要作用有两个一是放Mark点二是作为贴片机的传送边。传送边的宽度通常5~10mmMark点放在传送边的内侧距离传送边边缘至少3mm。如果工艺边太窄Mark点放不下可以考虑加宽工艺边。但工艺边太宽会浪费板材增加成本。折中的做法是工艺边宽度取5mmMark点放在工艺边中间距离板边2.5mm。这样既能保证Mark点不被传送轨道遮挡又能控制成本。还有一个细节工艺边和单板之间的连接方式。如果用V-CutMark点要远离V-Cut线如果用邮票孔Mark点要远离邮票孔至少3mm。邮票孔是钻孔周围有应力太近的话Mark点可能会变形。4.3 用Allegro的Skill脚本批量放置Mark点如果拼板数量多手动放置Mark点效率太低。Allegro支持Skill脚本可以写一个简单的脚本批量放置Mark点。思路是定义Mark点的坐标数组然后循环调用axlDBCreateSymbol函数放置器件。; 批量放置Mark点的Skill示例 procedure(placeMarkPoints() let((markPoints) markPoints list( list(0.0 0.0 MK1) list(100.0 0.0 MK2) list(0.0 80.0 MK3) list(100.0 80.0 MK4) ) foreach(point markPoints axlDBCreateSymbol( MARK_POINT_1MM nth(0 point) nth(1 point) nth(2 point) ) ) ) )这个脚本只是示例实际使用的时候需要根据你的封装名和坐标调整。Skill脚本的好处是可以精确控制位置而且可以重复使用。不过写脚本之前建议先手动放一遍确认坐标和封装没问题再用脚本批量处理。提示Skill脚本执行前建议先备份brd文件。脚本执行后用Show Element逐个检查Mark点的位号和位置确认没有遗漏或重叠。5. 从设计到出Gerber的Mark点检查清单5.1 出Gerber前的Mark点自检项出Gerber之前Mark点的检查不能省。我整理了一个自检清单每次出Gerber前过一遍能避免大部分问题。Mark点是否放在拼板最外围对角位置Mark点距离板边是否≥5mmMark点是否远离V-Cut线和邮票孔Mark点周围2mm内是否有器件或走线阻焊开窗是否比焊盘大0.5~1.0mmMark点焊盘是否在Top或Bottom层正确显示Mark点位号是否唯一且不为空阴阳拼板时两面Mark点是否错开Mark点间距是否在贴片机识别范围内Gerber预览中Mark点形状是否完整这个清单看起来简单但每一条都是踩过坑之后总结出来的。特别是阻焊开窗和周围禁布区这两个最容易忽略也最容易导致识别问题。5.2 和板厂、SMT产线沟通的要点Mark点的设计不是闭门造车需要和板厂、SMT产线沟通。板厂关心的是Mark点会不会影响V-Cut和钻孔SMT产线关心的是Mark点能不能被贴片机识别。和板厂沟通的时候要确认Mark点距离V-Cut线的距离以及阻焊开窗是否会影响阻焊印刷。有些板厂的阻焊精度有限开窗太小可能印不出来。和SMT产线沟通的时候要确认贴片机的Mark点识别范围、最小识别直径、以及相机视野大小。这些参数直接决定了Mark点的尺寸和间距。我一般会在出Gerber之前把拼板图发给SMT产线确认一下Mark点位置。产线工程师看一眼就能判断有没有问题比自己在软件里反复检查效率高得多。这个习惯帮我避免了好几次返工。5.3 常见问题速查表问题原因解决方案Mark点识别不到阻焊开窗太小开窗加大到焊盘0.5~1.0mmMark点被切掉距离V-Cut太近移到工艺边或距离≥2mm识别不稳定周围有走线反光加禁布区禁止铺铜走线贴片偏移Mark点间距超限调整间距到50~200mm阴阳拼识别错误两面Mark点重叠错开布置分别放Top和Bottom位号重复复制粘贴未改位号手动修改或脚本批量改这张表基本覆盖了Mark点设计中最常见的问题。遇到识别问题的时候按表排查一般都能找到原因。如果表里没有那就用Show Element逐个检查Mark点的属性看看有没有设置错误。6. 个人实操中的几点体会Mark点这件事说大不大说小不小。设计的时候多花五分钟检查比贴片的时候返工半天划算得多。我现在的习惯是拼板完成后先放Mark点再检查一遍然后才做其他处理。这个顺序能保证Mark点不会被后续操作影响。另外Mark点的封装建议做成标准库不要每次重新画。标准库里的Mark点封装经过多次验证参数稳定用起来放心。如果项目多可以按焊盘直径分类1.0mm、1.5mm、2.0mm各做一个需要哪个用哪个。最后分享一个小技巧在Allegro里可以用Color设置把Mark点所在的层用醒目的颜色标出来比如红色。这样在检查的时候一眼就能看到Mark点在哪里有没有被其他元素遮挡。这个设置不导出Gerber只影响显示但能提高检查效率。拼板Mark点的设计核心就一句话让贴片机看得清、认得准。围绕这个目标去布置基本不会出大问题。
阅读完成 · 觉得有帮助？
