Laser Markierung
AUF DIESER SEITE:
der laserbeschrifter in der smd-fertigung
In der SMD-Fertigung wird ein Laserbeschrifter verwendet, um Codes oder Beschriftungen in die Leiterplatte einzubringen (DPM, Direct Part Marking). Diese enthalten meist die eindeutige Seriennummer oder andere Informationen, mit denen sich die Leiterplatte eindeutig identifizieren lässt und sind somit ein wesentlicher Bestandteil einer durchgängigen Traceability.
Der Laserbeschrifter sollte daher möglichst am Anfang der Linie positioniert werden, um die Rückverfolgbarkeit über jeden Produktionsschritt hinweg zu gewährleisten. Das Direct Part Marking kann als Voraussetzung für eine dauerhafte Traceability gesehen werden, da es hinsichtlich Langlebigkeit und Flexibilität einige Vorteile gegenüber dem Aufbringen von Etiketten bietet.
die richtige LAserquelle
Es gibt zahlreiche Laserquellen, die jeweils eigene Einsatzbereiche haben.
Die Unterscheidung zwischen den Laserarten erfolgt dabei über das eingesetzte Lasermedium; unter anderem wird zwischen Gas- und Festkörperlasern unterschieden.
Bei einem Festkörperlaser (wie z.B. bei einem YVO4 Laser) ist das aktive Medium ein Kristall, wohingegen bei einem Gaslaser das aktive Medium ein Gas ist (wie z.B. bei einem CO2-Laser).
Für die Beschriftung von Leiterplatten hat sich der CO2-Laser als Standard etabliert, da er mit einer Wellenlänge von ca. 10,6µm besonders gut für die Bearbeitung von organischen Stoffen wie Holz oder Papier aber auch von Kunststoffen geeignet ist.
So funktioniert Lasermarkierung
Die Materialbearbeitung mit dem Laser folgt einem einfachen Prinzip: Mit dem Laser wird Energie in das zu bearbeitende Material eingebracht, was eine vom Material abhängige Reaktion auslöst. So kann ein Laser Metall abtragen, gravieren und oxidieren, während Kunststoff abgetragen, karbonisiert und aufgeschäumt werden kann. Auch ein Farbumschlag ist bei Kunststoffen möglich. Da dieser nur wenig Energie benötigt und das Risiko von Beschädigungen des umliegenden Materials somit minimal ist, ist der Farbumschlag im Lötstoplack das gängigste Verfahren zur Leiterplattenmarkierung.
Farbumschlag im Lötstoplack
Bei diesem Verfahren werden die Farbpigmente im Lötstoplack durch den Laser gezielt zerstört, was an der Oberfläche als Verfärbung (Markierung) sichtbar wird.
Die Farbe der Markierung kann dabei nicht durch die Intensität des Lasers gesteuert werden; der Kontrast zwischen Markierung und Hintergrund variiert also mit der Farbe des Lötstoplacks. Generell gilt, dass Markierungen auf grünen oder blauen Leiterplatten einen sehr guten Kontrast erzielen, während Markierungen auf roten Leiterplatten einen geringeren Kontrast aufweisen.
Laserbare Codearten
Laserbeschrifter können in der Regel alle gängigen Codearten sowie Klarschriften lasern. Mit dem Laserbeschrifter von YJ LINK lassen sich 2D Codes wie QR-Codes und Data Matrix Codes, 1D Codes (Strichcodes) als auch Klartexte, Logos und Bilder als Markierung auf der Leiterplatte realisieren.
Welche Informationen können codiert werden?
Um eine lückenlose Traceability zu realisieren, sollte die Markierung Informationen enthalten, mit denen die Leiterplatte eindeutig identifizierbar ist. Meist wird hierzu eine Unique-ID, also eine eindeutige Seriennummer, verwendet. Neben der Unique-ID können auch weitere Informationen wie das aktuelle Datum oder die Jobnummer codiert werden. Der Laserbeschrifter von YJ LINK unterteilt die zu codierenden Informationen in zwei Gruppen:
Fest definierte Informationen
Die hier hinterlegten Code-Inhalte werden auf jeder Leiterplatte gelasert. Hier können Informationen, die für jede Leiterplatte gültig sind, wie z.B. der Name des Herstellers oder der Name des Endprodukts in einer Charge hinterlegt werden.
Variablen
Variable Code-Inhalte wie das aktuelle Datum oder die Unique-ID der Leiterplatte können mit dem YJ LINK Laserbeschrifter ebenfalls realisiert werden. Auch individuell definierbare Variablen wie diverse Zähler, z.B. ein durchgängiger Leiterplatten-Zähler oder ein Zähler pro Programm, können implementiert werden.
Wie klein kann der Code gelasert werden?
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung werden Baugruppen immer kleiner und zunehmend dichter bestückt – der Platz für eine Markierung wird somit knapp und die Frage „Wie klein kann der Code gelasert werden?“ kommt auf.
Da ein Data Matrix Code im Vergleich zum QR-Code weniger Fläche benötigt, um die gleichen Informationen darzustellen, wird vorwiegend der Data Matrix Code zur Markierung von Leiterplatten verwendet. Wie groß oder wie klein die Markierung aber schlussendlich ist, hängt vom Aufbau des Codes und den darin codierten Informationen ab.
Ein Data Matrix Code besteht grundsätzlich aus einzelnen Punkten:
Der Punkt ist das Grundelement des Data Matrix Codes
Um von handelsüblichen Scannern noch lesbar zu sein, sollte ein Punkt nicht kleiner als 0,2 bis 0,25mm werden. Da jeder Data Matrix Code aus mindestens 10 x 10 Stellen (Punkten) besteht, ergibt sich eine empfohlene Mindestgröße von 2mm x 2mm – auch wenn mit einem Laserbeschrifter kleinere Formate umsetzbar sind.
10 x10 Punkte sind die Mindestgröße des Data Matrix Codes
Die endgültige Größe des Codes hängt direkt davon ab, wie viele Informationen codiert werden sollen: In einer 10 x 10 Matrix können maximal sechsstellige Nummern oder drei alphanumerische Zeichen gespeichert werden. Je mehr Informationen enthalten sein sollen, desto größer wird der Barcode.
In einem größeren Code lassen sich mehr Informationen speichern.
YJ LINK bietet mit der „Ghost Marking“-Funktion, einer Vorab-Projektion des Codes auf die Leiterplatte, die Möglichkeit, vor dem Einbringen des Codes zu überprüfen, ob der Platz auf der Leiterplatte ausreicht.
Barcode Grading - Klassifizierung nach ISO IEC TR 29158
Die Qualität ist bei direkt in die Leiterplatte eingebrachten 2D Codes durch die die ISO IEC TR 29158-Norm, auch bekannt als „AIM DPM“, geregelt. Die Norm gibt verschiedene Bewertungskriterien vor, anhand derer die Qualität eines Codes auf einer Skala von „A“ (sehr gut) bis „F“ (sehr schlecht) eingeordnet werden kann.
Als Kriterien gibt die Norm unter anderem Musterfehler, Kontrastverhältnisse, Verzerrungen und Fehler im Seitenverhältnis vor. Mit dem YJ LINK Laserbeschrifter werden alle Codes automatisch überprüft und nach den Kriterien der ISO IEC TR 29158-Norm bewertet.
Benötige ich einen Laser-Schutzbeauftragten für den Betrieb eines Laser-Markers?
Ob ein Laser-Schutzbeauftragter für den Betrieb eines Laser-Markes nötig ist, hängt von der Bauweise des Systems ab.
Da der Laserbeschrifter von YJ LINK komplett eingehaust und mit zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen wie einem Tür-Interlock ausgestattet ist, hat das System die
Laserklasse 1. Ein
Laserschutzbeauftragter ist somit nicht erforderlich für den Betrieb des Laser-Markers von YJ LINK.
