Una marca fiducial de PCB es una referencia óptica deliberadamente sencilla que permite a impresoras de pasta, máquinas de colocación e inspectores relacionar sus coordenadas con la placa física. Suele ser un círculo de cobre expuesto rodeado de una zona libre que aporta contraste. La cámara lo localiza, lo compara con las coordenadas programadas y compensa desplazamiento, rotación y, si el equipo lo permite, pequeñas diferencias de escala o deformación.
Aunque pequeñas, estas marcas conectan los datos CAD con la fabricación real. Poco contraste, geometrías inconsistentes o una disposición ambigua pueden provocar problemas repetidos de alineación incluso en una línea capaz. Esta guía explica qué decisiones conviene acordar con el ensamblador antes de liberar el diseño.
Para qué sirven las marcas fiduciales#
Una línea automática no puede suponer que todas las placas llegan exactamente a la misma posición. Las tolerancias del transporte, el utillaje, la preparación de impresión y la fabricación introducen desplazamientos. El sistema de visión usa coordenadas conocidas para relacionar las de máquina y placa antes de imprimir, colocar componentes o realizar AOI.
Una marca reconocida puede fijar un origen o desplazamiento local. Dos separadas permiten resolver también la rotación. Tres no alineadas proporcionan una referencia más sólida para comprobar escala, estiramiento, sesgo o discrepancias con el programa, cuando equipo y proceso admiten esas correcciones. El método depende de la máquina, por lo que la capacidad documentada del ensamblador forma parte de las condiciones de diseño.
Fiduciales globales, de panel y locales#
| Tipo | Zona de referencia | Uso habitual |
|---|---|---|
| Fiducial de panel | Todo el panel de fabricación | Alinear el panel para impresión, colocación e inspección antes de separar las placas. |
| Fiducial global de placa | Una PCB individual | Ubicar la placa y corregir su posición y rotación globales. |
| Fiducial local | Un componente de paso fino o matriz de terminales | Mejorar el registro cerca de una colocación con poco margen de alineación. |
Un panel puede incluir marcas de panel y de placa. Las primeras localizan el conjunto y las segundas permiten corregir cada PCB cuando hace falta. No todos los BGA o encapsulados de paso fino necesitan automáticamente fiduciales locales: las máquinas modernas pueden alcanzar la precisión requerida con buenas referencias globales. Siguen siendo útiles si lo exige el ensamblador, la documentación del componente o la capacidad del proceso.
Geometría recomendada#
Un punto de partida práctico es un disco macizo de cobre de aproximadamente 1 mm, expuesto a través de la máscara y rodeado de espacio libre. Una apertura de 2 mm para una marca de 1 mm es frecuente, pero no sustituye la especificación del ensamblador. IPC-7351 incluye ejemplos globales, de panel y locales, así como requisitos de tamaño y separación; debe consultarse junto con las reglas del equipo.
Una buena marca es intencionadamente simple:
- un círculo real, no un logotipo, cruz, vía ni carácter;
- cobre macizo expuesto y sin taladro;
- una exclusión uniforme de máscara que cree contraste;
- sin serigrafía, pistas, pads, puntos de prueba ni texto dentro de la zona libre;
- igual tamaño, acabado y construcción en todas las marcas del mismo paso de alineación.
No cubras la marca con máscara. Tampoco es un agujero de utillaje: el fiducial es óptico, mientras que el agujero posiciona mecánicamente un panel o útil. Controlan errores diferentes.
Acabado y contraste óptico#
Los fiduciales suelen recibir el mismo acabado que los demás pads expuestos. ENIG, plata o estaño por inmersión, OSP y HASL presentan brillos, planitudes y reflectividades distintos. Importa más la uniformidad que un brillo excepcional. Un depósito irregular, suciedad o soldadura sobre la marca pueden desplazar el centro detectado o hacer intermitente el reconocimiento.
Mantén el anillo libre de formas que compitan visualmente. Con máscaras oscuras, el metal suele contrastar bien; en superficies claras o reflectantes puede ser necesario ajustar la visión. Si se prevé un acabado o máscara no estándar, aporta muestras representativas o confirma el diseño con el ensamblador, sin dar por hecho que funcionará la biblioteca predeterminada.
¿Cuántos fiduciales necesita una PCB?#
En una placa rectangular típica, tres marcas globales no alineadas son una base sólida. Dos bien separadas resuelven posición y rotación; la tercera aporta redundancia y comprobaciones geométricas adicionales. Una sola puede bastar en un proceso limitado, manual o automático, pero no permite resolver por sí misma todos los errores de alineación.
Sepáralas todo lo posible: una base larga reduce la sensibilidad de la medida angular a pequeños errores de centro. Evita colocar las tres en línea recta. Una disposición asimétrica ayuda además a que una placa girada 180 grados no resulte idéntica para la cámara.
Criterios de colocación#
- Utiliza la cara que se procesa. En un montaje de doble cara, proporciona marcas adecuadas en cada lado que se imprima o monte.
- Distribuye las marcas globales. Sitúalas cerca de esquinas distintas, respetando bordes de manejo, raíles, pinzas y zonas libres de componentes.
- Evita alineación y simetría. Las tres marcas deben formar un triángulo claro, no una recta ni un patrón fácil de invertir.
- Mantén una referencia rígida común. No coloques una marca crítica en una pestaña flexible, unión rompible o zona que pueda deformarse respecto al componente.
- Protege la visión de la cámara. Componentes altos, etiquetas, adhesivos, palés y útiles no deben tapar ni sombrear la marca cuando se necesite.
- Conserva una zona despejada. Pads, cobre y serigrafía cercanos pueden confundirse con la marca o reducir el contraste de sus bordes.
En conjuntos, diseña conjuntamente la panelización, los raíles, pestañas, cortes en V, apoyo de transporte y fiduciales. Una marca perfecta en un raíl retirado antes de una operación posterior no sirve para esa operación.
Fiduciales locales para paso fino#
Las marcas locales se sitúan cerca del componente exigente para corregir estiramiento o registro local. Son relevantes cuando paso, tamaño del encapsulado o precisión demostrada entre máquina y placa dejan poco margen. Las matrices de terminales, QFP de paso fino y conectores densos son candidatos habituales.
Usa al menos dos referencias locales separadas si deben resolverse desplazamiento y rotación, salvo que el ensamblador indique otro método. No las acerques tanto a la huella que interfieran con aperturas de pasta, pistas de salida o acceso de inspección. Si falta espacio, consulta si las referencias globales y el centrado de componentes del equipo bastan antes de forzar un diseño local deficiente.
Fiduciales en la biblioteca CAD#
Trata el fiducial como una huella controlada, no como un círculo de cobre improvisado. Su definición debe incluir:
- diámetro del objetivo de cobre;
- apertura de máscara y separación explícita;
- identificación en la capa de montaje;
- clasificación de componente o mecánica adecuada a la herramienta EDA;
- contorno o zona prohibida que evite invasiones accidentales;
- una referencia descriptiva, como FID1, FID2 y FID3.
Excluye los fiduciales de compras y cantidades normales de montaje en la BOM, pero mantenlos en los datos de posición si el importador del ensamblador espera esas referencias. Las capas de fabricación liberadas deben contener la geometría real de cobre y máscara, no solo el símbolo del esquema.
Fiduciales de panel y datos de repetición#
Si las placas se suministran en matriz, las marcas de panel deben quedar en raíles o zonas estables disponibles durante los pasos automáticos. El plano debe distinguir marcas de panel, de placa y locales. Documenta origen, unidades y convención de giro para que la fábrica no tenga que deducir a qué PCB corresponde cada marca.
Si el fabricante crea el panel, comunica la intención a nivel de placa y deja que fabricante y ensamblador coordinen los raíles. Un panel de fabricación no es automáticamente válido para ensamblaje: puede necesitar fiduciales, agujeros de utillaje, cupones, espacio para apoyos y ancho suficiente para transporte.
Errores habituales de diseño#
| Error | Por qué causa problemas | Mejor solución |
|---|---|---|
| Usar un agujero metalizado | Taladro, metalizado y anillo añaden bordes y dificultan mantener un centro consistente. | Usar un disco de cobre macizo sin taladro. |
| Cubrir parcialmente la marca con máscara | El borde detectado puede desplazarse o perder contraste. | Definir una apertura concéntrica explícita. |
| Serigrafía o cobre en la zona libre | La cámara puede detectar formas competidoras. | Aplicar la zona óptica libre en DRC y documentación. |
| Tres marcas en línea recta | Se debilitan las correcciones geométricas y la comprobación de orientación. | Usar un triángulo con amplia separación. |
| Marcas en una sola cara | La segunda impresión o colocación carece de referencias equivalentes. | Añadir marcas específicas en cada cara automatizada. |
| Marcas ocultas por útiles o etiquetas | Existen en CAD, pero no están disponibles para la cámara. | Revisar secuencia completa y volumen ocupado por útiles. |
| Coordenadas omitidas o ambiguas | La preparación se vuelve manual y propensa a errores. | Liberar datos de posición, plano y panel coherentes. |
¿Todas las PCB necesitan fiduciales?#
No todas requieren la misma estrategia. Un prototipo montado a mano con componentes pasantes grandes puede no necesitar referencias ópticas. Algunas máquinas modernas usan rasgos de placa, pads o referencias de panel si software y proceso están cualificados para ello. En cambio, una producción densa con paso fino suele beneficiarse de objetivos explícitos y repetibles.
Decide según precisión, tamaño de placa, formato de panel, paso, volumen previsto y equipo real. Eliminar marcas para ahorrar unos milímetros cuadrados puede trasladar el coste a preparación, menor margen de proceso o fallos de inspección.
Lista de revisión del diseño#
- Confirma diámetro, apertura y separación preferidos por el ensamblador.
- Aporta referencias globales o de panel para cada cara y operación automática que las necesite.
- Usa una distribución no alineada, asimétrica y con la mayor separación práctica.
- Comprueba que raíles, pinzas, palés, etiquetas y componentes no obstruyan la cámara.
- Añade marcas locales solo donde lo justifique el encapsulado o el proceso.
- Verifica cobre y máscara en Gerber o IPC-2581 finales, no solo en CAD.
- Mantén identidades y coordenadas coherentes entre planos y archivos de colocación.
- Inspecciona tamaño, acabado, suciedad y estabilidad de reconocimiento en las primeras piezas.
Comprueba la liberación final en un visor Gerber en línea y confírmala con el DFM del proveedor. Los fiduciales forman parte del plan de ensamblaje, igual que aperturas de plantilla, orientación y perfil de refusión.
Referencias primarias#
- Índice de IPC-7351B, con apartados de marcas globales/de panel y locales, posición, tamaño y separación.
- Tabla de revisiones IPC para comprobar el estado de las normas de diseño y ensamblaje.
- Array QFN Design Guide de Texas Instruments: relaciona la precisión con fiduciales, referencia, tamaño, planitud y equipo.
- QFN and SON PCB Attachment de Texas Instruments, sobre el montaje de estos encapsulados.
Preguntas frecuentes#
¿Qué es una marca fiducial de PCB?
Es una referencia óptica, normalmente un círculo de cobre expuesto con espacio libre alrededor, usada para alinear la placa física con las coordenadas programadas.
¿Qué tamaño debe tener?
Un objetivo de 1 mm y apertura de máscara cercana a 2 mm es un inicio habitual. Mandan la especificación cualificada del ensamblador y la norma de diseño aplicable.
¿Cuántas marcas hacen falta?
Tres globales separadas y no alineadas son una solución general robusta. Algunos procesos usan dos o una, y una colocación local exigente puede necesitar más. Confirma el método con el ensamblador.
¿Deben cubrirse con máscara?
No. Normalmente el cobre queda expuesto dentro de una apertura mayor y concéntrica para crear un borde óptico definido.
¿Hacen falta en ambas caras?
Si ambas caras se imprimen, montan o inspeccionan automáticamente, cada una debe tener referencias accesibles adecuadas a esas operaciones.
¿Son iguales que los agujeros de utillaje?
No. Los agujeros posicionan mecánicamente paneles o útiles. Los fiduciales aportan coordenadas ópticas al sistema de visión. Un panel puede necesitar ambos.