用激光标记提高PCB组装的可追溯性

　　标签、直接喷墨和模板蚀刻标记（干法和湿法）技术实际上正面临着诸多困难，因为在印制电路板（PCB）的越来越小的空间上，需要容纳越来越多的数据。识别不仅必须在生产线的速度下进行，而且还必须在像致密贴装的表面贴装器件（SMD）的引线之间这样小距离的间距下进行。

　　将激光用于PCB板子标记的主要优点在于，这是一种快速的、可编程的、非接触的工艺，其工艺持久，通常不受组装过程中所需步骤的影响，也不受所经受的恶劣现场环境的影响。当然，它也有缺点，如激光标记设备的最初成本较高，在某些应用中标记的对比度不足，以及与精致SMD相关的系统额定功率（System Power）可控制性有限等问题。

　　新激光技术的作用

　　通常，在标记PCB组件时主要使用两种类型的激光：

　　***2激光，如其名称，这是使用二氧化碳气体生成单色光，以10640nm波长形成标记。

　　2.Nd：YAG激光，把掺杂金刚砂的晶体材料用作介质，从而以1064nm波长生成近远红外光束。

　　波长和激光功率结合在一起，在SMT各个领域的激光标记中发挥着重要作用。“某些波长在某些特定应用中表现得更好一些”，Rofin-Baasel公司的John Derzy说，“现在，新的需求促使人们开发新的激光，并对现有的激光进行调整以适应不同的应用需求。其中包括：倍频YAG或532nm‘绿色’波长激光、固态UV波长、分光式激光，以及各种可使用不同类型的晶体和谐振器设计的二极管激光，从而改善其在特定应用中的性能。”

　　John Derzy的同事Patrick Schlather剖、充说：“举个例子来说，如果使用1064nm或标准红色波长激光来标记microBGA的话，一定量的波长就会穿透该器件，就有可能损坏电路。而使用绿色波长，在不会有任何物质穿透该器件的情况下，标记表面会达到100%的吸收。”

　　Nd：YAG激光领域的新研发，基本上根除了对比度的问题。现在，特制的二极管激光具有精确的波束功率控制、高对比度的短脉冲宽度，以及小于25μm的材料渗透深度的稳定控制。这为激光的应用开辟了许多新的应用领域，包括条形码标记的应用，包括其他要求具有可读出性水平更高的、对比性能更充分的应用领域。

　　激光与数据矩阵符号

　　数据矩阵足当今各种形式的产品可追溯性的热门技术，完全适用于布局致密的PCB组件。它就是一个类似棋盘形的2-D符号，允许在显微区域植入大量信息。因为数据矩阵2-D书号只要求读出性能在50%甚至更低的对比率，所以采用数据矩阵符号，大大增加了激光应用的数量。

　　“数据矩阵的编码还具有内置的校正功能”，Schlather认为，“因此，如果由于某种原因部分代码被损坏，代码仍是可以读出的。”

　　配备专用光源，这些类型的代码实际上足看不见的，不过借助专用的数字解码阅读器，它们就像白色表面上的乌黑条形码一样清晰醒目。可根据激光点的尺寸制作光电管，其尺寸约为0.005"。同样，在lmm2内就可嵌入60个字符的信息。因为孔径比为1：1，其尺寸相对于不同的空隙可能上下有浮动。最后，数据矩阵还可以采用几种不同形式的译码加密，在数据中置入保护器件，使得这种类型的标记对拥有专利权的组件价值更大。

　　确认标记生效的重要性

　　使用显微代码，确认标记并使标记生效是很重要的。可编程的自动化光学检测（A0I）设备，与激光标记组合到一起，可以实现100%的检测和确认生效。于是，如果有错误被编程进标记的规则系统（或必须增加的内容）中，那么错误应该在最容易采取措施的某一点上被发现，事实上当今多数激光标记系统具有这种性能。

　　Schlather认为，在几种高档激光标记系统中，确认符号生效是与标记过程同时完成的。读出装置，通常是摄像机，可直接与标记装置集成到一起。代码的标记和读出，可以通过同一个光系统，并以这种方式实时生效。“内置的器件具有柔性，能够对所有的激光标记，从最小的到使用激光扫描头的相当大的标记区，进行确认和生效。举例来说，一个15x20″面板的电路板上，可能有20块板子，要求在每块板子上确定各自独有的代码，就是标记的确认和生效过程。可对各个符号或2-D代码进行标记，同时进行确认，然后，再对下一个面板进行同样的操作。”

　　成本如何?

　　对比度和可控制性对于PCB组装工艺的激光标记不再足个问题。然而，独立的激光标记或在线的激光标记与确认系统的最初投资一般会高于多数传统ID系统的投资。

　　CO2和许多较新的二极管激光不再比传统的ID系统设备成本更高。更为重要的是，如果以拥有成本的方式来进行比较的话，随着时间的推移，激光标记器实际上是一种更好的投资，因为它没有太重要的消耗品，没有重复发生的工艺成本，或根据订单供货、库存或新增产品的成本。寿命长、气密的CO2配置和二极管、固态激光标记器很少需要保养维护。还有，在大多数PCB加工工艺中，激光标记器已朝着自动化的方向发展，其操作无需特别关顾，而且很少或基本上不受操作人员的影响。

　　结论

　　现场故障引起的成本，可能比退货所造成的成本还要高。如果真的出现问题的话，公司的声誉、责任和将来的业务都取决于故障的解决和校正措施。数据矩阵编码为任意一种类型PCB板子上的完整的制造数据的应用和读出提 供了一种方法，以便实现整个生命周期中产品的追溯能力。采用激光似乎足应用这些符号的通用方法。此外，采用激光技术，可以实现许多新的专门性应用，如为制造商提供完全控制可能性的保护译码加密。

来源;greattong