चिह्न की स्थिरता: क्यों लेज़र एब्लेशन ही एकमात्र वास्तविक ट्रेसबिलिटी है

इलेक्ट्रॉनिक निर्माण में सबसे बुरा सपना बोर्ड का असफल होना नहीं है। लाइन में फेल होने वाले बोर्ड परेशान करने वाले हैं—वे कन्वेयर को रोक देते हैं, तकनीशियन को बुलाते हैं, और शिफ्ट की उपज मीट्रिक को खा जाते हैं। लेकिन असली सपना है 'भ्रमित बोर्ड'।

यह वह यूनिट है जो फील्ड में फेल हो जाती है, शायद तीन साल बाद, ऑटोमोटिव सेंसर या चिकित्सा उपकरण के अंदर। यह सड़क के मैल या जैविक अवशेषों से ढकी आरएमए बेंच पर वापस आती है। आप इसे उल्टा कर सीरियल नंबर स्कैन करते हैं, बैच का पता लगाने के लिए, उस कैपेसिटर लॉट का पता लगाने के लिए जिसने फेल्योर किया, और आप पाते हैं... कुछ भी नहीं। एक धब्बा। एक बेज आयत जिसमें बारकोड हुआ करता था।

इनक कट गया है, कोटिंग द्वारा घुल गया है, या समय के सामने समर्पित हो गया है। उस समय, आपके पास केवल एक बुरा बोर्ड नहीं है; आपके पास अज्ञात स्तर का संभावित रिकॉल हो सकता है क्योंकि ऑडिट ट्रेल_SERIAL नंबर के साथ धोया गया।

ट्रेसबिलिटी कोई सुझाव नहीं है; यह आधुनिक देयता की रीढ़ है। फिर भी, कई उत्पादन लाइनें ऐसी मेथड्स पर निर्भर रहती हैं जो सीरियल नंबर को एक अस्थायी स्टिकर की तरह मानते हैं न कि हार्डवेयर की स्थायी विशेषता। यदि आप अभी भी गीले इनक के साथ सीरियल नंबर प्रिंट कर रहे हैं या उन्हें चिपकने वाले लेबल के साथ लागू कर रहे हैं, तो आप सीधे उत्पाद की पहचान में एक विफलता बिंदु बना रहे हैं। एकमात्र निशान जो एसएमटी लाइन के विवादास्पद वातावरण और फील्ड की लंबी क्षय अवधि को पार करता है, वह है जो सामग्री को हटाता है बजाए कि जोड़ने के: लेजर एबलेशन।

असफलता का रसायन: इनक क्यों समर्पित हो जाता है

यह समझने के लिए कि इनक क्यों फेल होता है, देखें कि आप पीसीबी को क्या विषय बना रहे हैं। मानक एसएमटी प्रक्रिया उष्मा और रासायनिक हिंसा का एक तप़ाही है। आप एक सीरियल नंबर प्रिंट करते हैं एक नंगे बोर्ड पर, अक्सर एक यूवी-सूखा एपॉक्सी इनक का उपयोग करके। यह परिक्षण लैंप के तहत स्पष्ट दिखता है।

लेकिन फिर वह बोर्ड धोने में प्रवेश करता है। आधुनिक फ्लक्स अवशेषों को आक्रामक सैपोनिफायर की आवश्यकता होती है—क्षारीय रसायन जो विशेष रूप से कार्बनिक यौगिकों को तोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इनक है एक कार्बनिक यौगिक। सैकड़ों चक्रों या यहां तक कि कुछ तीव्र धोएं, उच्च दबाव और उच्च तापमान के साथ, इनक और सोल्डर मास्क के बीच बंधन कमजोर हो जाता है। यह माइक्रो-क्रैक बनाता है। यह उठता है।

यह सिर्फ धोने के बारे में नहीं है। अगली परत के साथ रासायनिक इंटरैक्शन पर विचार करें। यदि आप एक कोटिंग लगाते हैं—मान लीजिए, टाइप यूआर (यूरीथेन) या एसआर (सिलिकॉन)—तो वह कोटिंग सुरक्षात्मक कारकों का उपयोग करके तरल रहती है। ये से solvents इनक के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं। मैंने

अक्सर जाम की समस्या से बचने के लिए लेबल का उपयोग करने का प्रलोभन होता है। 'उच्च तापमान' पॉलीइमाइड स्टिकर साफ़ समाधान की तरह दिखते हैं। वे नहीं हैं। वे विदेशी वस्तु कण (FOD) हैं जो होने का इंतजार कर रहे हैं।

एक स्टिकर चिपकने पर निर्भर करता है, और चिपकने वाला एक पॉलिमर है जो गर्म होने पर नरम हो जाता है। जब वह बोर्ड रीफ़्लो ओवन के प्री-हीट क्षेत्र से टकराता है, जो 150°C तक गर्म होता है, तो चिपकने वाला ढीला हो जाता है। यदि आपके पास उच्च-वेग कन्वेक्शन फैन हैं जो गर्मी का संचार करने के लिए हवा फेंकते हैं, तो वे लेबल उठ सकते हैं। वे बोर्ड से उड़ जाते हैं और ओवन के ब्लोवर के इनटेक में खींचे जाते हैं। अब आपके पास कोई पहचान नहीं वाला बोर्ड है, और आपके पास $50,000 विट्रॉनिक्स सोलटेक ओवन है जिसे हटाने के लिए डेमोलिश किया जाना चाहिए ताकि पिघले प्लास्टिक को इम्पेलर से खुरचा जा सके।

मशीन विजन और कंट्रास्ट का भौतिकी

बारकोड का लक्ष्य देखना नहीं है; यह मशीन द्वारा पढ़ने के लिए है। एक Keyence या Cognex फिक्स्ड-माउंट रीडर सौंदर्यशास्त्र की परवाह नहीं करता। यह कंट्रास्ट—विशेष रूप से, “सेल” (गहरे भाग) और पृष्ठभूमि के बीच परावर्तनशीलता का अंतर—की परवाह करता है।

सिल्क स्क्रीन स्याही सोल्डर मास्क के ऊपर बैठती है। इसमें मोटाई और चमक होती है। स्कैनर की कोआईक्सियल लाइटिंग के नीचे, वहेट स्याही चमक सकती है, जो स्पेक्युलर रिफ्लेक्शंस बनाती है जो सेंसर को अंधा कर देती हैं। सिल्क-स्क्रीन किए गए डॉट के किनारे भी अपूर्ण हैं; स्याही लटक जाती है और फैल जाती है (डॉट गेन), जिससे 10-मिल सैल की तरह दिखने वाला छोटा सा भाग 12-मिल का दिखने लगता है।

लेज़र मार्किंग एक पूरी तरह से अलग सिद्धांत पर काम करता है। यह कटौतीगत है। आप हरे बोर्ड पर सफेद स्याही नहीं डाल रहे हैं; आप CO2 या फाइबर लेज़र का उपयोग करके हरे सोल्डर मास्क को जला रहे हैं। यह अवलेशन नीचे मौजूद सामग्री को उजागर करता है। यदि आप लेज़र को सही ढंग से ट्यून करते हैं, तो आप FR4 फाइबरग्लास सब्सट्रेट को उजागर करते हैं, जो आमतौर पर फीका पीला-सफेद होता है।

यह एक अवसादन बनाता है—एक भौतिक खाई। गहरे हरे मास्क के चारों ओर हल्का FR4 है। कंट्रास्ट बहुत स्पष्ट, मैट और स्थायी है। यह चमकता नहीं क्योंकि निशान मास्क की सतह के नीचे है। किनारे फोटॉन बीम की सटीकता के साथ कटे होते हैं, सुकई की जकड़न से नहीं।

आइए एक भ्रम को स्पष्ट करें जो लगभग हर CAD चित्र में दिखाई देता है: आप शायद “QR कोड” नहीं चाहते। QR कोड वह विशाल और बोली वाली चीज है जिसे आप रेस्तरां मेनू देखने के लिए स्कैन करते हैं। यह उपभोक्ता मार्केटिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक PCB पर, जहां स्थान डॉलर प्रति वर्ग मिलिमीटर का मूल्य रखता है, आप Data Matrix का उपयोग करते हैं (विशेष रूप से ECC 200)। एक Data Matrix 3mm x 3mm वर्ग में 50 वर्णों का अल्फान्यूमेरिक डेटा संग्रहित कर सकता है। इसमें पुनरावृत्ति शामिल है। QR कोड के लिए मत पूछिए; Data Matrix के लिए पूछिए। लेजर उन्हें मूल रूप से संभालता है, और एक QR कोड के विपरीत, एक Data Matrixबर चित्रित प्रतीक के 20% क्षति के बावजूद पढ़ने योग्य रहता है।

इंटीग्रेशन: मार्क को प्रक्रिया से पहले आना चाहिए

मार्क का समयावधि विधि के बराबर ही महत्वपूर्ण है। कुछ फैक्ट्रियां मार्किंग को अंतिम पैकेजिंग कदम मानती हैं—बंद बॉक्स में जाने से पहले तैयार यूनिट पर लेबल लगाना। यह एक गलती है।

ट्रेसिबिलिटी की ज़रूरत है के दौरान एसेम्बली प्रक्रिया। आपको यह जानना चाहिए कि यह विशिष्ट बोर्ड ऑटोमेटेड ऑप्टिकल इंस्पेक्शन (AOI) स्टेशन पर असफल हो गया। आपको यह जानना चाहिए कि यह बोर्ड ने रिफ्लो ओवन में 45 सेकंड ज्यादा बिताए।

उस डेटा को प्राप्त करने के लिए, मार्क को स्क्रीन प्रिंटर में प्रवेश करने से पहले बेयर बोर्ड पर लगाया जाना चाहिए। लेजर मार्कर लाइन में पहली मशीन होनी चाहिए, या बोर्ड फेब हाउस से प्री-मार्क के साथ आना चाहिए। हालांकि, इन-हाउस मार्किंग आपको नियंत्रण देती है। आप असेंबली के सटीक समय के आधार पर क्रमिक रूप से सीरियल कर सकते हैं। पहला सॉलेर पेस्ट लगाने से पहले सोल्डर मास्क में मार्क को एनब्लेट करके, आप सुनिश्चित करते हैं कि मार्क बोर्ड के साथ पेस्ट प्रिंटर, पिक-एंड-प्लेस, रिफ्लो ओवन, और वॉश के माध्यम से यात्रा करे।

यदि चिह्न प्रक्रिया को सुरक्षित करता है, तो यह प्रक्रिया को मान्य करता है। यदि आप अंत में चिह्नित करते हैं, तो आपके पास अपने उपज हानियों पर शून्य ग्रेन्युलैरिटी होती है। आपके पास बस स्क्रैप बोर्डों का हड्डी-टोकड़ा है जिसका कोई इतिहास नहीं है।

स्वामित्व की कुल लागत: इनक महंगा मिट्टी है

लेजर मार्किंग के प्रति प्रतिरोध लगभग हमेशा प्रारंभिक मूल्य टैग होता है। एक उचित इनलाइन फाइबर लेजर सिस्टम एक महत्वपूर्ण पूंजी खर्च (CapEx) है, जो अक्सर ऑटोमेशन पर निर्भर करते हुए 20,000 से 60,000 तक हो सकता है। रेशमी स्क्रीन स्टेशन सस्ता है। एक लेबल फीडर सस्ता है। लेकिन यह “स्प्रेडशीट गणना” है जो फैक्ट्री फ्लोर की वास्तविकता को नजरअंदाज करता है।

स्याही की लागत गणना करें। सिर्फ एपॉक्सी टब नहीं, बल्कि स्क्रीन भी। स्क्रीन खिंचती हैं। वे जाम हो जाती हैं। उन्हें कठोर सॉल्वैंट्स से धोना पड़ता है जिनमें खतरनाक अपशिष्ट निपटान की आवश्यकता होती है। उनकी एक शेल्फ लाइफ होती है। उन्हें स्याही मिलाने, मशीन सेटअप करने और बाद में साफ करने के लिए श्रम की आवश्यकता होती है। स्याही एक परिवर्तनशील प्रक्रिया है; आर्द्रता सख्त समय को प्रभावित करती है, विस्कोसिटी तापमान के साथ बदलती है।

लेजर विद्युत् खपत करता है। बस। कोई खपत योग्य वस्तुएं नहीं हैं। धोने के लिए स्क्रीन नहीं, खतरनाक सॉल्वैंट निपटान शुल्क नहीं, शेल्फ-लाइफ प्रबंधन नहीं। एक बार फोकस हाइट और पावर सेट हो जाने के बाद, लेजर डगमगाता नहीं है। यह जाम नहीं होता। यह 50,000 घंटे तक चलता है जब तक डायोड पंप की देखभाल आवश्यक न हो। तीन वर्ष की अवधि में, एक लेजर का कुल स्वामित्व लागत (TCO) अक्सर स्याही से कम होती है, भले ही शुरुआती लागत अधिक हो।

एक क्षेत्र है जहाँ स्याही जीतती है: विशाल भराव क्षेत्र। यदि आपको तीन इंच तक फैला हुआ एक बड़ा, ठोस-सफेद कंपनी का लोगो चाहिए, तो लेजर धीमा है। इसे पूरे क्षेत्र को लाइन बाय लाइन हॅच-फिल करना होगा। एक स्क्रीन प्रिंटर इसे एक ही स्वाइप में करता है। लेकिन यहाँ हम ट्रेसिबिलिटी की बात कर रहे हैं, ग्राफिक डिज़ाइन की नहीं। यदि आपको सुंदर लोगो चाहिए, तो इसे स्क्रीन करें। यदि आपको डेटा चाहिए जो न्यूक्लियर विंटर (या 260°C ओवन) में भी जीवित रहे, तो उसे लेज़ करें।

सज्जनों की नींद

हम खराब प्रक्रियाओं के भावनात्मक प्रभाव के बारे में पर्याप्त नहीं बोलते। “2 AM फोन कॉल” की चिंता वास्तविक है। जब कोई लाइन डाउन हो जाती है क्योंकि बारकोड रीडर ट्रिगर नहीं कर पाता, या जब ग्राहक आपके सुविधा का ऑडिट करता है और अक्षरहीन तारीख कोड पाता है, तो लागत की प्रतिष्ठा होती है।

एक विशिष्ट मानसिक शांति होती है जो तब आती है जब आप ऐसे स्क्रैप बोर्ड को उठाते हैं जो Hell से गुजर चुका है—दो बार रीफ्लो किया हुआ, आक्रामक रसायनों में धोया हुआ, फिर से काम के दौरान वायर ब्रश से साफ किया गया—और देखना कि डेटा मैट्रिक्स अभी भी स्पष्ट, सफेद और स्कैन करने योग्य है। यह कार्य का स्थायी रिकॉर्ड है। इसका मतलब है कि उस बोर्ड के FIELD में क्या हुआ, दस वर्षों में भी, आप बिल्कुल जानेंगे कि यह कब बनाया गया, किसने बनाया, और उस पर कौन-कौन से भाग हैं।

यह आप जो लेजर एब्ज़लेशन द्वारा खरीद रहे हैं, उसका सिर्फ एक हिस्सा नहीं है। आप मशीन नहीं खरीद रहे हैं। आप इस सुनिश्चितता को खरीद रहे हैं कि आपका डेटा पत्थर पर नक्काशि है, या कम से कम, FR4 में है।