フィデューシャルPCBの理解：主なメリットと業界への影響

PCB製造や設計の初心者で、フィデューシャルPCBとは何か、現代製造技術で不可欠なのか疑問に思っている方、ここが正解です。この記事では簡潔かつ包括的に解説します。

フィデューシャルマーカーとは

フィデューシャルPCBとは、フィデューシャルマーカーを持つプリント基板のことです。PCBについてはご存知と仮定し、フィデューシャルマーカーを理解しましょう。

フィデューシャルマーカーは、実装機械がピックアンドプレースの基準点として認識する円形の銅パッドです。基板の向き（X/Y軸）や、表面実装部品の向きを機械が理解するのを助けます。これらの部品パッケージは、ボールグリッドアレイ（BGA）、クアッドフラットパッケージ（QFP）、クアッドフラットノーリード（QFN）など、微細ピッチを持っています。

フィデューシャルマーカーの種類

プリント基板設計におけるフィデューシャルマーカーは、2つのカテゴリーに分類されます。

・ グローバルフィデューシャルマーカー ：プリント基板のエッジにある銅基準点。実装機械が基板のX/Y軸方向の向きを理解できます。PCBクランプによる歪み（スキュー）を補正するのにも使用できます。

・ ローカルフィデューシャルマーカー ：クアッドパッケージ表面実装部品の外側コーナーに配置される銅マーカー。実装機械が部品のフットプリントを精密に特定するために使用します。大型クアッドパッケージや微細ピッチ部品を搭載するPCB設計では、フィデューシャル配置エラーを特に低減できます。

フィデューシャルマーカーは今でも必要か？

一部の見解では、小型プリント基板でフィデューシャルマーカーを省略すれば、信号トレース用スペースを最大化できるとされます。PCB設計・製造技術の進歩により、特定の条件下ではローカルフィデューシャルマーカーを省略可能です。

例えば、小型PCBでは、最新の実装機械がグローバルフィデューシャルポイントで設定された識別子を用いてSMT部品を容易に配置できます。また、基板に大径部品がある場合、現代の機械なら識別子なしで正確に配置できるため、フィデューシャルマーカーを省略しても許容されることがあります。これにはピッチ1.0mm以上の表面実装部品が含まれます。

最新の社内設計・製造機械を持つPCBメーカーなら、フィデューシャルマーカーを省略できます。しかし、設計・製造を外注する場合は、製造業者の機械能力を考慮しなければなりません。彼らの実装機械がPCBレイアウトと部品配置位置を読み取るためにフィデューシャルマーカーを必要とするなら、記載必須です。

グローバルフィデューシャルマーカーについては、PCB製造機械がどれだけ先進的であっても、決してPCB設計から省略すべきではありません。

フィデューシャルPCBのベストプラクティス

プリント基板上のフィデューシャルマーカーは、実装機械の性能を最大限引き出すのに役立ちます。しかし、以下の重要なポイントをご検討ください。

・ フィデューシャルマーカーは、非穴あけ銅層で円形に作成します。
・ PCB上のフィデューシャルマーカーにはソルダーマスクを設けません。
・ フィデューシャルマーカーのサイズ最適化については、常に1〜3mmの範囲に保ちます。
・ マーカー直径と同一のクリアランス領域を確保します。
・ ローカルフィデューシャルマーカーの場合、表面実装部品の外側エッジに最小2個を対角線上に配置します。
・ グローバルフィデューシャルマーカーの場合、基板エッジに3個配置するのが最高精度です。スペース不足の場合は最低1個。
・ PCBのフィデューシャルマーカーは、基板エッジから最低0.3インチ（約7.62mm）の距離を保ちます。

結論

最終的に、ソルダーマスク開口とフィデューシャルPCBサイズが正しいか必ず確認してください。一部の製造業者は、正しくサイズ設定されていない場合、フィデューシャルPCBサイズを変更することがあります。したがって、基板が量産に入る前にアセンブラと相談してください。