На форуме можно встретить противоположные сообщения: одни говорят, что реперные знаки помогают при установке ИМС, другие монтажники говорят, что им не нужны реперные знаки.
Чтобы не размазать проблему, рассмотрим конкретный пример. На плате размером 163х100 мм нужно установить 3 ИМС в корпусе bga 0.8 мм. Предполагается делать монтаж этих ИМС в специализированной фирме, а всё остальное паять у себя в ручную. Нужно ли делать реперные знаки возле каждой ИМС? Сколько реперных знаков делать возле каждой ИМС 1 или 2?
Непонятно как вообще используются эти знаки. По-моему для их использования надо знать из PCADовского файла растояние от реперного знака до какой-либо привязочной точки на корпусе BGA. Но привязочная точка на корпусе это абсурд, что это за точка? И ещё ведь надо знать точные размеры корпуса ИМС, чтобы расчитать растояние от выбранной привязочной точки до, например, первого вывода BGA. Из этого вытекает, что можно привязаться к любой планарной площадке подходящего размера.
А как работают ремонтные станции при ремонте материнок и сотовых телефонов,как они угадывают где притулить корпус BGA?

Нужны ли реперные точки лучше всего спрашивать у тех, кто будет устанавливать компонент. Реперные точки нужны автоматическим установщикам, при ручной установке (в ремонтных мастерских зачастую так) они естественно нафиг не нужны. Привязочных точек на корпусе естественно нет, идет привязка к центру корпуса.
Насчет того, что можно привязываться к планарным площадкам - вы абсолютно правы, современные установщики так и делают, и реперные точки им не нужны. Однако раньше видимо не получалось. Для компонентов в TQFP и TSSOP контактные площадки мелковаты(длинные но узкие) и, при недостаточной разрешающей способности оптики, их использовать для привязки трудно. Для BGA действительно КП вполне должны заменять реперные точки, однако на некоторых материнках встречаются реперные точки и возле BGA.
Вообще, если место позволяет, то проще поставить, и не париться. Хуже не будет

Надо ставить две реперные точки по диагонали корпуса микросхемы. Расстояние вроде как произвольное, но естественно как можно ближе к корпусу. На-сколько я понимаю привязка к контактным площадкам куда будет установлена микросхема все таки не возможно, можно привязаться к каким нибудь площадкам, расположенным по близости. Т.е. как мне кажется при установке микросхемы, когда она захвачена установщиком, он должен видеть эти реперные точки. То что находится под микросхемой он естественно не увидит.

Ну, если подумать, то нет разницы, где репер под ИМС или рядом с ней. Просто в первом случае нужно попасть глазом в репер и оътехать на заданное растояние, а во втором случае то же самое нужно попасть глазом в репер и оътехать на заданное растояние. Для этого вроде достаточно и одного репера, а зачем всегда рекомендуют два. Я так представляю себе этот аппарат как захват и рядом с ним датчик-глаз. Нужно глазом совместиться с ОДНИМ репером и отъехать на растояние вычисленное по какой-то формуле из 1 (растояние от глаза до оси захвата), 2 (растояния взятого из pcad-а от репера до первого вывода) и 3 (растояние от оси манипулятора до первого вывода, схватить элемент ведь можно по разному и они не всегда прямоугольные и симметричные - поэтому центр корпуса в общем случае это абсурд). Для знания п.2 нужен файл pcad-а, для п.3 нужен чертеж корпуса ИМС (из pcad-а его взять нельзя, так как ни кто не обязывает рисовать корпус точно как живой). Вот насчет последнего и есть сомнения, вроде никто из монтажников не трубует чертежи корпусов, маловероятно чтобы они имели образы на все корпуса, к тому же часто появляются новые.

Только не для случая с BGA.
Лучше всего действительно спросить у тех, кто будет выполнять монтаж. В общем же случае - 2 локальных реперных знака, раположенных по диагонали в непосредствееной близости от "проблемного" элемента еще никому при монтаже не помешали.

Предполагается делать монтаж этих ИМС в специализированной фирме, а всё остальное паять у себя в ручную. Нужно ли делать реперные знаки возле каждой ИМС? Сколько реперных знаков делать возле каждой ИМС 1 или 2?
Обязательно согласуйте этот момент с фирмой-будущим изготовителем. У нас на предприятии стоит старая установка поверхностного монтажа и мы прямо в стандарте предприятия прописали требования к реперным знакам. Заказчиков сразу информируем о наших требованиях. Кроме реперных знаков есть еще требования к отверстиям за которые установка "хватается" и тащит через печку. После монтажа эта технологическая зона отламывается. И еще. Элементы, расположенные близко к краям платы, (около технологической зоны) чуть хуже прогреваются.

А как вы откорректируете угол поворота элемента по одной точке? Вернее не вы, а установщик. Для этого нужна прямая, проходящая через два реперных знака.

По-моему, нормальные линии монтажа уже давно не требуют локальных реперов

Расскажите, пожалуйста, по-подробнее как по линии проведенной под произвольным углом (прямоугольники бывают с разным соотношением сторон) (этот угол можно вычислить только по файлу pcad-а) откорректировать угол поворота элемента. Проще плату горизонтально закрепить и потом плясать от одного репера.
Кто-нибудь может подробно описать как устанавливается элемент, исходя из каких данных? Минимум, что вытекает из требования иметь 1 или 2 репера - это то, что установщик должен быть компьютеризированный, а не присоска на палочке.

Вот выдержки из IPC-7351
[b]3.4.4.2[b] Local Fiducials Local fiducial marks are used to
locate the position of an individual component requiring
more precise placement.
A minimum of two local fiducial marks are required for
correction of translational offsets (x and y position) and
rotational offsets (theta position). This can be two marks
located diagonally opposed within or outside the perimeter
of the land pattern (see Figure 3-9).
Правда на том самом рисунке приведены только квадратные корпуса, но из текста видим что нужно не менее двух реперных знаков.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что рекомендует гост и что просят монтажные участки я знаю. Меня интересует подробное описание как устанавливается элемент, исходя из каких данных и как используются эти 2 репера?

У некоторых старых сборочных автоматов при использовании контактных площадок вместо реперных знаков могут появляться ошибки определения координат из-за световых бликов от паяльной маски вокруг площадки. Обычно паяльную маску отодвигают от реперного знака на 1.5 - 2 миллиметра.

Все просто. Все более-менее современные установщики (даже старый Topaz-X, например) имеют систему распознавания образов. Т.к. когда установщик берет микросхему он ее проносит над камерой с осветителем, затем распознает ее ориентацию, включая углы поворота, корректирует угол и затем уже ставит на плату по программе. Имея приличный комп в комплекте, установщик прекрасно разберется с точностью постановки элемента на плату. Вторая камера ставится на головке и можно видеть в реалтайме, как и куда автомат ставит элементы. Насчет БГА немного по-другому. Если вкратце и обобщить, не в даваясь в тонкости: автомат также проносит взятый БГА над камерой, т.о. распознавая его положение, корректирует что нужно. Камера смотрит на посадочное место на плате, также запоминает. Затем, учитывая что механика точная и откалибрована не составляет труда автомату точно совместить площадки на плате с шариками БГА, даже не видя их.
В ручных полуавтоматах-установщиках это делается так (похоже на микроскоп): кладут плату на держатель, закрепляют (вместо стеклышка в микроскопе). Затем на плату от руки примерно кладут БГА. Сверху опускается присоска, берет БГА и поднимает. Затем между платой и висящим БГА просовывается либо полупрозрачная зеркальная призма либо пара видеокамер. На экране вы видите 2 изображения, оба полупрозрачных - печатной платы и низа БГА. Крутите механически ручки, добиваетесь совмещения на экране обоих изображений (как в старых фотоаппаратах крутили фокус, добиваясь отсутствия двоения изображения). Затем камера/призма убирается и БГА опускается точно на посадочное место (ведь Вы же добились их вертикальной соосности ?).

Получается для автоматических установщиков наличие двух реперов желательно, если автомат не первой свежести. Для полуавтоматических они не нужны.
Если на плате 400 планарных элементов (из них 3 BGA) и нужно сделать 4 платы, сами не можем запаять только BGA, как стоит поступить: отдавать в монтаж все элементы или припаять 3 BGA, а остальное самому запаять. Или с полным монтажом 4-ёх! плат ни кто и не свяжется.

1. Не забудьте про глобальные реперы (даже если первые платы паять вручную). Их должно быть как минимум три - по углам платы. Диаметр точки - не иенее 1.5-2 мм. И вокруг вырез в маске не менее 1 мм

2. Так называемые fine pitch компоненты (а BGA 0.8 к ним, безусловно, относится), всегда сопровождайте local fiducials в количестве двух, по диагонали. Их диаметр может быть меньшим чем у глобальных. Но вырез в маске тоже должен быть большим.

3. Вам посоветую заказать монтаж BGA на стороне, а рассыпуху паять самим. Причем сначала сделать только ОДНУ плату, затем ВТОРУЮ. И только после запуска обеих плат - монтировать остальные. (возможно, их и не придется монтировать...)

В IPC7351 оговорен диаметр реперного знака от 1 до 3 мм вскрытие маски равно удвоенному диаметру реперного знака.

Спасибо за ответы

1) БГА в сушку. (чтобы накопленная влага при нагреве не вызвала разрушения микросхемы, пару некуда деться и происходит то что описано Тут)
2) Изготавливаем трафарет (например, у нас). (Пока БГА сушатся)
3) Наносим заранее подобранную пасту на плату через этот трафарет.
4) Проверяем качество нанесения
5) Устанавливаем на плейсере (у нас IR\PL 550 от ERSA) ваши БГА на покрытые пастой пятаки
6) Запекаем в печи по рекомендуемому в Даташите профилю.
7*)На опытную партию рекомендую просмотр под рентгеном. Не потому что мы дураки , а потому, что в первый раз на данную плату топология которой разрабатывалась вами устанавливаются микросхемы БГА.

Если пришлете PCB-файл, то соринтируем по цене.
на сайте есть форма для отправки заявки.

Уважаемый, RaaV, подводя итог всему сказанному, отмечу:
1. Прочитав все посты + собственный опыт, всё зависит
от маунтеров(установщиков), а точнее от их точности установки.
(Раньше у нас были маунтеры Yamaha Y180, так для них для BGA микросхем
и микросхем с шагом 0,5мм и менее в обязательном порядке требовались локальные реперные знаки(РЗ) по диагонали
иначе точность установки сильно страдала. Теперь же приобрели новейшую линейку от
Samsung c установщиками SM421, и необходимость в локальных РЗ вообще отпала, 3 сигмы = 50мкм. Достаточно
тех РЗ, которые размещены по краям мультиплицированной панели из плат, а это при сегодняшнем обилии
таких микросхем, существенно экономит место на плате и делает жизнь тополога проще .
А приведённый стандарт IPC, в отношении РЗ вообще устарел)

2. Если компания, осуществляющая SMT монтаж действительно серьёзная,
то их конструктора-технологи, как отметил ув.Монтажник,спректируют трафарет,
подберут режимы пайки и проконтролируют качество запаяных компонентов.

3. Ещё добавлю, что часто бывает ситуация, когда плат с BGA нужно запаять, ну скажем штуки 4.
Разумеется, изготавливать трафарет и писать программу для маунтера,заряжать питатели
не совсем целесообразно. В этом случае очень удобно предусмотреть(заложить) контур("уголки" корпуса)
BGA в слое шелкографии(если её нет, можно "уголками" вскрыть паяльную маску). Тогда на автомате
ручной установки компонентов всё будет прекрасно контролироваться.

Вывод: Обязательно узнайте технологические возможности контрактного сборщика электроники.

Если говорить об автоматических установщиках, то существует две технологии позиционирования: Split Field ( это Эрза, Зевак, а также целая куча китайских народных поделок) и Auto Visual Placement (Martin).

Первая - между микросхемой и посадочным местом вводится призма, которая позволяет смотреть одновременно и на контакты микросхемы и на контактное поле, оператор совмещает оба образа, призма убирается, затем микросхема опускается.
Один из минусов - требует калибровки союстировки всех осей, если уже вкралась ошибка, кроме как на заводе, исправить нельзя.

Вторая - использует принцип построения БЖА корпусов: 99.99% БЖА корпусов и расположение контактного поля на них симметричны относительно вертикальной, горизонтальной оси и центра. Под контролем камеры описывается сначала контактное поле, потом "подъехавший " корпус микросхемы, потом эти образы автоматически совмещаются, и микросхема устанавливается. В отличии от первой технологии - отсутствует "слепая" фаза установки, калибровка производится на месте, с помощью встроенного ПО.

Обе технологии успешно используются.
Но я бы предостерег вас от использования ИК излучения для запаивания БЖА корпусов.
Да, а еще бы я вам порекомендовал сначала набивать (запаивать) плату смд, а потом на готовую устанавливать БЖА. Это уже из опыта.

Делайте всё по стандарту IPC IPC-7351 - это позволит монтажить Ваше изделие где угодно (вне зависимости от того, какие автоматы стоят на вооружении у того или иного производителя) Обязательно закладывайте в топологию глобальные реперные знаки - в большинстве случаев этого достаточно для точной установки Fine Pitch и BGA корпусов. Но по паре локальных для каждого ответственного компонента в любом случае не помешает.

1. Плата механически фиксируется в автомате
2. Камера для считывания реперных знаков (её размещение различно для различных типов установщиков) - считывает глобальные реперные знаки. На основании запрограммированых координат реперных знаков и их реальных координат, считанных камерой, вычисляется поправка к координатам установки каждого компонента.
3. Подъъём компонента и его оптический контроль, определение геометрического центра компонента. Выполняется второй камерой.
4. Установка компонента на плату на основании запрограммированных координат и поправок, вычисленных на основании контроля реперных знаков и оптического контроля самого компонента
П. 1. выполняется как правило 1 раз перед началом установки компонентов. П. 3,4 выполняется, естественно, для каждого компонента. Если в программу заложен контроль локальных реперных знаков ()для более точной установки одного компонента или группы) , то перед его(их) установкой камера для считывания реперных знаков считывает локальные реперные знаки, вносятся дополнительные поправки для этого компонента (или группы компонентов) и происходит установка.


Хочу заметить, что, действительно, современные атоматы обеспечивают точность установки, не требующую внесения дополнительных коррекций на основании локальных реперов. Однако есть такой фактор как нелинейные искажения топологии самой печатной платы - и тут уже доминирующую роль играет не "ветхость" автомата а правильность выбора производителя ПП . Ошибки, вызванные нелинейностью топологии могут быть скомпенсированы считыванием дополнительных реперов, находящихся в непосредственной близости от "проблемного" компонента.


Использование КП в качестве реперного знака - это не степень "современности" установщика, а нештатная ситуация, компромис, так сказать, на который идут, как правило, при отсутствии реперных знаков на плате. Реперный знак - это, прежде всего, оптический элемент, эталон, коим КП являтся не может в силу ряда причин. Отсутствие реперных знаков на плате - грубейшее нарушение принципов автоматизированного монтажа.
В образовательных целях рекомендую почитать статейку о реперных знаках