Znakowanie laserowe płytek w produkcji elektroniki – część 1

Po co znakować? Współczesne wymagania wobec produkcji zmierzają do jak najdokładniejszej identyfikacji produktów. Nie wystarcza zdolność do rozpoznania serii produkcyjnej, kiedy potrzebne jest określenie historii każdej z płytek dla:

• wyboru właściwych programów dla każdego z procesów produkcyjnych,
• rozpoznania historii każdej z płytek: naprawy, wersje oprogramowania, wersje montażowe…
• określenia jakości i wydajności procesu produkcji,
• kontroli w celu obsługi obowiązków gwarancyjnych.

W każdym z zakładów produkcyjnych różnie kładzione są akcenty na każdy z powyższych aspektów, ale w miarę możliwości dąży się do jak najdokładniejszego monitorowania procesu produkcji. Jak znakować? Poza najprostszymi metodami jak różnokolorowe znaki w wybranych miejscach płytki, wykonane za pomocą pędzelków lub pisaków, generalnie stosuje się dwie metody: etykiety samoprzylepne i znakowanie laserowe. Bardzo popularny w innych gałęziach przemysłu nadruk atramentowy z różnych powodów nie przyjął się w elektronice i jest stosowany marginalnie. Relatywnie niskie koszty użytkowania okupione są długim czasem schnięcia oraz potencjalnym ryzykiem wprowadzenia na płytkę źródeł korozji. Niewątpliwą zaletą jest możliwość nadruku na ceramicznych podłożach. Zaletą etykiet samoprzylepnych jest łatwość ich przygotowania bez większych nakładów inwestycyjnych. Niewielki koszt wejścia jest okupiony wieloma wadami. Najważniejszą z nich jest możliwość odklejenia etykiety i utrata lub manipulowanie historią płytki. Ma to długofalowe konsekwencje, bo oprócz problemów z identyfikacją płytki w procesie produkcyjnym, pod znakiem zapytania znajdują się możliwości kontroli obowiązków gwarancyjnych. Współczesne produkty mają zazwyczaj coraz mniej miejsca gdzie można przykleić etykietę i wymaga się stosowania mniejszych i mniejszych jej rozmiarów. Z punktu widzenia możliwości drukowania nie stanowi to większego problemu, ale kłopotem jest metoda naklejenia etykiety. W większości jest to wykonywane ręcznie przez operatorów i nie jest możliwe umieszczenie etykiety w wymaganym miejscu precyzyjnie i powtarzalnie, ludzkie możliwości są ograniczone. Często do rozważenia pozostają kwestie odporności termicznej oraz na chemikalia używane do mycia płytek, lub ich napraw. Każda firma dochodzi z czasem do wniosku, że ogólne koszty etykietowania są wysokie, mówimy tu o kosztach bezpośrednich etykiet, nadruku i operacji manualnych. Do tego dochodzą nie do końca policzalne konsekwencje braku oznakowania, możliwości zgubienia lub zdjęcia naklejki. Znakowanie laserowe Rozwiązaniem powyższych problemów jest proces znakowania laserowego. W porównaniu do wymienionych powyżej metod, znakowanie laserowe wprowadza zupełnie nowe możliwości. Kody, znaki, logotypy wypalane są bezpośrednio na płytce, komponentach, obudowie i są znakiem trwałym, niemożliwym do usunięcia. Zawsze zostanie ślad wykonanego znakowania laserowego, więc nie można go po prostu wypalić ponownie na tym samym podłożu. W zależności od wielkości kodu, który chcemy umieścić na podłożu, znakowanie trwa mniej niż sekundę; większe, bardziej skomplikowane treści tworzone są do kilkunastu sekund. Daje to szybkość dużo większą od nadruku zwykłej etykiety, do tego dochodzi czas jej naniesienia na podłoże. Drastycznie mniejszy jest również obszar zajmowany przez kod, szczególnie 2D. Tutaj największym ograniczeniem są możliwości czytników kodów, lub kamer zamontowanych w maszynach. Zazwyczaj znakowarki laserowe są w stanie wypalić poprawny kod mniejszy niż rozdzielczości czytników. Znaki wypalane są z precyzją i powtarzalnością niedostępną dla ludzkich rąk. Jest to bardzo istotne z punktu widzenia procesu produkcyjnego. Każda maszyna odczytująca kod i ustalająca swoją pracę w zależności od odczytanych danych poszukuje go na pewnym, z góry zaprogramowanym, obszarze. Wielokrotnie jest taka sytuacja, że z racji położenia czytnika, obszaru jego widzenia i oświetlenia, kod musi być powtarzalny jakościowo i przestrzennie. Z racji trwałej zmiany powierzchni, w postaci jej częściowego wypalenia, nie istnieje kwestia odporności na temperaturę, lub zmywanie. W tych procesach nie dochodzi do zmiany właściwości oznakowania. Odpowiednio oprogramowane maszyny są w stanie zmienić znakowaną treść z płytki na płytkę, w zależności od przekazanych parametrów, odczytanych kodów z poprzednich procesów, rozpoznanych zmian na płytce i komponentach. Czymś oczywistym jest, że możemy zmienić dane w kodzie w zależności od danych z serwera, np. nadać unikalny numer każdej płytce, który będzie zawierał nazwę produktu (ABC), nazwę serii (abc), oraz kolejny numer produktu (xxx). Dodatkowo każda płytka może być pominięta, oznakowana dodatkowo, lub może być nadrukowany znak uniemożliwiający odczytanie poprzedniego kodu, kiedy na płytce rozpozna się obecność/brak specyficznego znaku/kodu/komponentu. Często płytki zamawiane są u różnych dostawców, mogą mieć różną jakość i kolor maski. Może mieć to wpływ na jakość znakowania laserowego, dlatego dobre maszyny potrafią po specyficznych znakach lub kolorze zmienić parametry wiązki laserowej. Na koniec pozostaje kwestia kosztów i tutaj znakowanie laserowe jest najtańsze. Koszt użytkowania maszyny i energia potrzebna do oznakowania jednej płytki jest nawet 100 razy niższa od kosztów etykietowania. Dariusz Mazur Amtest Poland Już niedługo zaprosimy do części drugiej artykułu poświęconego znakowaniu laserowemu, w której omówione zostaną możliwości i wymagania technologiczne. © Amtest