PCB奥秘初探：Mark点的作用与识别（一）

今天来聊一下PCB上那些非常重要但却非常容易被忽视的“孔”和“点”。小编刚开始做设计的时候也不太重视这些与工艺、测试、装配相关的东西，跟着师傅做了几个量产的项目后，才意识到它们的重要性。

猜到是哪些“孔”和“点”了嘛？没错，就是它们：

• 基准点(Fiducial)，也有叫Mark点的
• 测试点(Testpoint)
• 安装孔(Mounting Hole)

新工程师们一头雾水。老工程师们却对这几个点是又爱又恨，在保证品质的同时，为如何在走线密度已经很大的PCB上添加这些点伤透了脑筋。让我们看一下这些“孔”和“点”究竟有什么讲究，该怎么设计。
 

基准点(又称Mark点)

基准点也叫Mark点，为装配工艺中的所有步骤提供共同的可测量点，保证了装配使用的设备能精确地定位器件封装。基准点对SMT生产非常重要。换句话说，只要PCB上有贴片器件，就应该放置Mark点，以便贴片机可以精确定位。
 

PCB上的Mark点一般长这样：

Mark点的理论知识

敲敲小黑板，打开IPC-SM-782A，看看IPC对Mark点的建议。
 

Mark点可以分为两类：

• 全局Mark点(Global Fiducials)
• 局部Mark点(Local Fiducials)

其中全局Mark点又可细分为单板Mark点和拼板Mark点(Panel Fiducial)。单板Mark点用来定位单块板上所有电路特征的位置；拼板Mark点用来辅助定位拼板上所有电路特征的位置；局部Mark点是定位单个元器件的基准点标记，以提高贴装精度(主要针对QFP、BGA等管脚较多且密的重要器件)。
 

下图分别解释了全局Mark点、局部Mark点及拼板Mark点：

为保证贴装精度，SMT设备要求PCB板内至少有一对符合设计要求的可供SMT机器识别的Mark点。这2个Mark点应放在对角的位置且距离应尽可能的远。为什么至少2个呢？主要是为了校正平移偏差(x,y方向)以及旋转偏差(theta)。
 

如果考虑非线性失真(缩放、拉伸、扭曲)，则至少需要3个Mark点，以三角形排布且尽可能互相远离。
 

• Mark点设计规范

以下规范是SMEMA定义并得到了IPC的支持

1. 形状 建议使用实心的圆，但也可以使用其他形状
2. 尺寸 Mark点最小直径1.0mm(40 mil)，更大直径3.0mm(120mil)。需要强调的是同一PCB上的所有Mark点大小必须一致。建议工程师将所有设计的Mark点统一直径为1.0mm。
3. 间距 Mark点周围需要有一块空旷区域，空旷区域半径最小为2R，R为mark点半径。如果能达到3R，机器识别效果更好（但需要占用更多PCB空间）。注意空旷区域内不能有任何对象(铜皮或丝印等)。
4. 材料 Mark点般使用裸铜。如果使用阻焊，阻焊不应覆盖Mark周围空旷区域。
5. 平整度 Mark点表面平整度应该在15微米以内。
6. 边缘距离 Mark点边缘距离PCB板边必须>=5mm（机器夹PCB最小间距要求），并满足空旷度间距要求。
7. 对比度 Mark点与PCB基材对比度高可达到更佳识别效果。

Mark点的不良实例

最常见的不良Mark点主要是离板边太近，机器无法识别；或者直接被V割槽所切；亦或是丝印盖住了空旷区域造成无法识别：

Mark点实际应用

估计看了IPC的规范后大家都有点晕，也没搞明白一般放几个mark点比较合适。以下是小编在实际设计中的应用原则，到目前为止，还没有被组装厂投诉

• 统一使用直径1.0mm，间距2R的Mark点
• 单板使用4个Mark点，分别放在PCB的4个角上。不用考虑对称，但要注意板边间距。
• 如果走线实在太密，可以考虑将Mark点放在直插件(比如RJ45, USB接插件)下方。由于组装都是先贴片再进行直插器件装配，这样不会影响SMT的环节。
• 如果是拼板，主副工艺边上再增加4个Mark点。
• 局部Mark点以目前的视觉检测技术来说可有可无，但如果有空间的话还是建议摆放。

小编会把Mark点做成一个器件，有原理图符号、有PCB封装。

• Mark点在Pcblib里长这样：

中间实心圆直径1mm，阻焊外扩1mm，不需要助焊，属性设置如下，供大家参考：

Mark点讲完了，下次讲讲安装孔和测试点。最后还会论述一些这些点做成器件的必要性以及在原理图中添加这些点的好处。
 

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