Lasermarkering van ECC 200 2D-matrixcodes op printplaten

Fabrikanten van elektronische apparaten, van audio-apparatuur voor thuis tot keyless entry-systemen voor auto’s, zijn op zoek naar een betrouwbare, kosteneffectieve methode voor het uniek identificeren en volgen van producten via de productiecyclus, verkoopdistributie en garantie na verkoop. Een autonoom, geautomatiseerd volgsysteem vereist dat een permanente, machineleesbare code wordt toegepast op een interne printplaat om elk product uniek te identificeren. De code moet duurzaam genoeg zijn om productieprocessen te overleven, inclusief golfsoldeer en bordreiniging, mag de circuitprestaties niet beïnvloeden en moet informatie opslaan in de kleine ruimte die beschikbaar is op onroerend goed bewuste printplaten.

De 2D-matrixcode biedt een manier om alfanumerieke tekenreeksen op te slaan in zeer kleine gebieden van de printplaat. Lasermarkeertechnologie biedt een methode voor het permanent toepassen van 2D-matrixcodes op de meeste bordsubstraten. De hoge resolutie en hoge nauwkeurigheid van straalgestuurde lasermarkeersystemen bieden de mogelijkheid om goed gedefinieerde, hoge betrouwbaarheidscodes te maken, ongeacht de codegrootte. Lasermarkeren biedt de gebruiker ook een computergestuurd markeerproces voor eenvoudige implementatie in geautomatiseerde productvolgsystemen.

ECC 200 2D-matrixcodes

Tweedimensionale symbologieën coderen informatie in de vorm van een dambordpatroon van aan / uit-cellen. Specifieke voordelen van Data Matrix-codes ten opzichte van conventionele 1D-barcodes zijn onder meer:

· Codeer informatie digitaal, in tegenstelling tot de analoge codering van gegevens in conventionele barcodes.

Is geschikt voor afdrukken met een laag contrast, rechtstreeks op onderdelen zonder dat een etiket nodig is

· Bied een zeer hoge informatiedichtheid – de hoogste van andere veelgebruikte 2D-codes, wat betekent dat u veel informatie in een zeer klein gebied kunt plaatsen.

· Ze zijn schaalbaar, wat betekent dat u ze kunt afdrukken en in verschillende vergrotingsniveaus kunt lezen – alleen beperkt door de resolutie van de beschikbare afdruk- en beeldtechnieken.

· Vanwege de hoge informatiedichtheid die inherent is aan Data Matrix-codes, bieden ze ook ingebouwde foutcorrectietechnieken waarmee het bericht dat in een datamatrixsymbool is gecodeerd, volledig kan worden hersteld, zelfs als het merkteken is beschadigd en maximaal 20% van de symbool.

· Ze worden gelezen door videocamera’s in tegenstelling tot een gescande laserstraal die wordt gebruikt voor het lezen van conventionele barcodes, wat betekent dat ze in elke richting kunnen worden gelezen.

ECC 200 Data Matrix is ​​de meest populaire 2D-symbologie met uitgebreid gebruik in automotive, ruimtevaart, elektronica, halfgeleiders, medische apparaten en andere traceerbaarheidstoepassingen op fabricage-niveau. Datamatrixcodes vervangen doorgaans geen conventionele lineaire barcodes, maar worden gebruikt waar traditionele barcodes te groot waren, onvoldoende opslagcapaciteit boden of onleesbaar waren.

Datamatrix codestructuur

De 2D-matrixcodes verschijnen als een “dambord” met de afzonderlijke vierkanten (cellen) in de status Aan (wit) of Uit (zwart). De code bestaat uit vier verschillende elementen.

Het Finder “L” -patroon bestaat uit een solide rij cellen langs de linkerrand en onderkant van de code die de lezer naar de lay-out van de 2D-code oriënteert.

De Clock Track is een reeks aan / uit-cellen langs de rechterrand en bovenaan de code die het aantal rijen / kolommen voor de lezer aangeeft.

Het gegevensgebied is het patroon van zwarte en witte cellen in het L-patroon en de kloktracks die de alfanumerieke inhoud van de code bevatten.

De stille zone rond de code moet vrij zijn van functies die zichtbaar zijn voor de lezer. De stille zone moet minimaal twee rijen / kolommen breed zijn voor codes opgebouwd uit vierkante cellen. De stille zone moet minimaal vier rijen / kolommen breed zijn voor codes opgebouwd uit cirkelvormige cellen (stippen).

ECC 200 Data Matrix-codes kunnen maximaal 3.116 numerieke, 2.335 alfanumerieke tekens of 1.555 bytes binaire informatie opslaan in een reeks van 144 kolommen bij 144 rijen. Meer realistische symboolafmetingen voor printplaten kunnen nog steeds een aanzienlijke hoeveelheid informatie bevatten.

Lasermarkeersysteem

Het lasermarkeersysteem bestaat uit de laserbron, de straalvormende optiek en het straalstuursysteem.

De laser is een lichtversterker die een heldere, gecollimeerde lichtstraal op een specifieke golflengte genereert. Voor FR4- en soldeermaskertoepassingen kiezen de meeste gebruikers de luchtgekoelde CO2-laser die werkt op de verre infraroodgolflengte van 10.640 nm. Deze laser biedt verschillende prestaties en kostenvoordelen en levert uitstekende markeerresultaten.

De laserstraal wordt geprojecteerd door twee straalafbuigende spiegels gemonteerd op hoge snelheid, hoge nauwkeurigheid galvanometers. Terwijl de spiegels worden gedraaid onder richting van de systeemcomputer, scant de laserstraal over het doelmarkeringsoppervlak om het gewenste markeringsbeeld te “tekenen”.

Nadat de laserstraal is afgebogen van de bundel-stuurspiegels, wordt deze op de kleinst mogelijke plek scherpgesteld door de optiek met vlakveldfocus. Het vlakke veld focusseringssamenstel is een optisch apparaat met meerdere elementen dat is ontworpen om het brandpuntsvlak van de gefocusseerde laserstraal op een relatief vlak vlak door het markeerveld te houden. Het gerichte laserlicht verhoogt de vermogensdichtheid en het bijbehorende markeervermogen aanzienlijk.

De functie van de laseroptische trein is om de laserstraal op een kleine plek te focussen en de laserstraal met hoge snelheid en nauwkeurigheid over het doeloppervlak te scannen. Met de CO2-laserconfiguratie is de gerichte spotdiameter en bijbehorende markeringslijnbreedte ongeveer 0,0035 “tot 0,004”. Door de mens leesbare tekstkarakters kunnen zo klein zijn als 0,040 “en 2D-matrixcodes kunnen worden opgebouwd uit individuele functies zo klein als een enkele 0,004” -punt.

PCB-markering

Om printplaten te markeren, verandert de warmte die wordt gegenereerd door de laserstraal thermisch het oppervlak van de printplaat om een ​​contrasterende, leesbare markering te creëren. Het proces vereist geen etiketten, stencils, ponsen of andere hulphardware of verbruiksgoederen.

Voor toepassingen met printplaten kunnen verschillende variaties van deze techniek worden gebruikt voor verschillende plaat- / coatingmaterialen en achtergrondomstandigheden.

Soldeermasker of andere conforme coatings op FR4-platen –

De laserstraal kan de textuur van de coating veranderen, waardoor deze een lichter contrast krijgt, of de coating volledig verwijderen om het onderliggende substraat of koperen grondvlak bloot te leggen.

Ongecoate FR4 –

De laserstraal verandert de textuur van het oppervlak van de FR4 en produceert een bijna wit uiterlijk.

Zeefdruk inktblok –

Voor gebruikers die al identificatie van zeefdrukcomponenten of andere vaste informatie op de borden hebben, kan een zeefdrukblok met witte inkt als achtergrond voor de 2D-matrixcode fungeren om de leesbaarheid te optimaliseren. Deze techniek is vooral nuttig wanneer …

o De achtergrondkleur van het bord is vergelijkbaar met de kleur van de lasermarkering.

o Onderliggende circuits zouden het markeringsbeeld verbergen voor codelezers.

o Het plaatmateriaal is niet geschikt voor lasermarkering, zoals keramische substraten.

2D Matrix Code Verificatie

Verificatie van de leesbaarheid en inhoud van de 2D-matrixcodes is een belangrijke stap in het algemene kwaliteitsprogramma. Na het markeren van elk circuit controleert de lezer de integriteit van het merkteken voordat de lasermarkeerkop naar de volgende markeerlocatie wordt geïndexeerd. De lezer haalt de alfanumerieke tekstreeks op uit de 2D-code en vergelijkt deze met de te markeren tekstreeks.

De lezer evalueert ook de leesbaarheid van de code op basis van verschillende parameters, waaronder voorgrond- / achtergrondcontrast, geometrische nauwkeurigheid (scheeftrekking, haaksheid, enz.) En de dimensionale nauwkeurigheid van zowel de gemarkeerde als de niet-gemarkeerde cellen. De 2D-matrixcodes worden vervolgens gecategoriseerd als geslaagd (groen), gewaarschuwd (geel) of mislukt (rood). Voor algemene productie-efficiëntie kan het lasersysteem worden geprogrammeerd om slechts enkele geselecteerde 2D-codes op een paneel te verifiëren en vervolgens automatisch om te schakelen naar het verifiëren van elke code als de leesbaarheid van de code onder een bepaald niveau daalt.

Tegenwoordig kunnen lezers uitstekend 2D-codes met een lager contrast lezen. Als het lasermarkeersysteem wordt geïnstalleerd op een assemblagelijn met oudere 2D-matrixlezers stroomafwaarts van de lasermarker, kan de verificatie-lezer worden geconfigureerd om de codes te evalueren op basis van de prestaties van de oudere stroomafwaartse lezers om consistente prestaties tijdens het assemblageproces te garanderen.

Markeringsprestaties

De kenmerkende printplaatmarkering is een volledig geautomatiseerd, SMEMA-compatibel lasermarkeersysteem met doorvoertransporteur. De totale productiviteit van de lasermarker bestaat uit verschillende stappen waaruit de markeercyclus bestaat. De stappen die nodig zijn om één multi-array paneel te markeren zijn …

1. Transport en plaatsing van het paneel in het markeergebied.

2. Fiduciale locatiedetectie (optioneel)

3. Markering van het eerste circuit in de array

4. Verificatie van de gemarkeerde 2D-matrixcode (optioneel)

5. Beweging van de lasermarkeerkop naar het volgende circuit in de reeks.

6. Herhaal stap 3 en 4 voor de resterende circuits in de array.

7. Transport van het paneel uit het lasermarkeersysteem (synoniem voor het binnenbrengen van het volgende paneel)

Operationele kosten

De exploitatiekosten zijn veel minder dan $ 1,00 per uur. Typische nutsvereisten zijn 110VAC, 1-fase, 12A. Een persluchtbron is vereist voor de pneumatiek. Totale nutskosten bij maximaal laservermogen (de laser zou eigenlijk moeten werken bij minder dan 80% nominaal vermogen) zijn $ 0,12 per uur. Het primaire verbruiksartikel is de CO2-laserbuis die om de 3 tot 5 jaar moet worden vervangen voor typisch $ 1.000,00 tot $ 1.500,00. Uitgaande van een 40-urige werkweek en een buislevensduur van 3 jaar, zouden de kosten voor het vervangen van de buis gelijk zijn aan $ 0,18 per uur voor een totale bedrijfskost van $ 0,30 per uur onder slechtste omstandigheden. De werkelijke bedrijfskosten zullen lager zijn als gevolg van minder dan maximaal elektrisch gebruik en een langere levensduur van de buis.

Voor typische pcb-lasermarkeringstoepassingen zijn de markeringskosten minder dan $ 0,0003 per circuit.

Samenvatting

De elektronische industrie is op zoek naar een kosteneffectief en technisch effectief middel om machineleesbare codes toe te passen op printplaten sinds de jaren 1980. Vroege pogingen omvatten lasermarkeren van lineaire barcodes op de rand van het bord, een ontmoedigende uitdaging voor lezeruitlijning en het markeren van lineaire barcodes naast circuitsporen, ook een uitdaging voor barcodelezers. De inhoud van de streepjescode was beperkt tot een paar tekens vanwege de beperkte ruimte en de capaciteit van de streepjescodes per teken.

De ontwikkeling van de 2D-matrixcode in combinatie met de resolutie, duurzaamheid en snelheid van straalgestuurde lasermarkeertechnologie biedt fabrikanten nu een betrouwbaar, kosteneffectief, flexibel en verifieerbaar middel om elk product uniek te identificeren via productie, distributie en after-sales.



Source by Rick Stevenson