영구성의 표시: 레이저 소거가 유일한 실질적 추적 가능성인 이유

전자 제조에서 가장 끔찍한 악몽은 라인에서 고장 나는 보드가 아니다. 라인 실패는 확실히 성가시다 - 컨베이어를 멈추고, 기술자를 호출하며, 교대의 수확률에 영향을 미친다. 하지만 진짜 악몽은 ‘유령 보드’다.

이것은 자동차 센서나 의료기기 내부에서 수년 후 현장에서 실패하는 유닛이다. 이는 도로나 생물잔해로 덮인 채 RMA 벤치로 돌아온다. 일련번호를 스캔하여 배치를 추적하고, 실패를 일으킨 캐패시터 로트를 찾아내기 위해 뒤집으면… 아무것도 없다. 얼룩 하나, 바코드 자리였던 베이지색 사각형.

잉크가 벗겨졌거나, 컨포멀 코팅에 용해되었거나, 단순히 시간에 굴복했기 때문에, 그 순간 더 이상 하나의 나쁜 보드만 있는 것이 아니라, 전체 품질 관리 기록이 사라진 잠재적 리콜 위기가 존재한다.

추적 가능성은 제안이 아니라 현대 책임의 핵심이다. 하지만 많은 생산 라인은 여전히 일시적인 스티커처럼 취급하는 일련번호를 하드웨어의 영구적인 특징으로 보지 않고 있다. 습식 잉크로 인쇄하거나 접착 라벨로 부착하는 경우, 제품의 정체성에 실패 지점을 직접 구축하는 것이다. SMT 라인 환경과 필드의 긴 시간 동안 버틸 수 있는 유일한 표식은 재료를 추가하는 것보다 제거하는 레이저 어블레이션이다.

실패의 화학: 잉크가 항복하는 이유

잉크가 실패하는 이유를 이해하려면 PCB가 노출되는 방식을 살펴봐야 한다. 표준 SMT 과정은 열과 화학적 폭력의 도전이다. 일련번호를 노출된 보드에 인쇄하며, 종종 UV경화 에폭시 잉크를 사용한다. 검사 램프 아래에서는 선명하게 보인다.

하지만 그 후 보드는 세척에 들어간다. 현대의 플럭스 잔여물은 유기 화합물을 분해하는 강력한 세척제를 필요로 한다—알카리성 화학물질이다. 잉크 is 유기 화합물이다. 수백 번의 세척 주기 또는 고압, 고온의 강력한 세척으로 인해 잉크와 솔더 마스크의 결합이 약화된다. 미세 균열이 생기고, 들린다.

이것은 단순히 세척의 문제만이 아니다. 후속 층과의 화학적 상호작용도 고려해야 한다. 만약 컨포멀 코팅(예: 우레탄 또는 실리콘)을 적용한다면, 그 코팅은 경화 전에 용매를 이용해 액체 상태를 유지한다. 그 용매가 실크스크린 잉크와 반응할 수 있다. ‘영구적’인 흰색 표시가 우레탄 아래서 갈색 슬러지로 변하여, 바코드를 인간의 눈 이외의 수단으로 읽기 어려운 상태로 만든 사례를 본 적이 있다—심지어 많은 추측이 필요하다. 바코드 스캐너는 추측하지 않는다. 대비도가 일정 임계값 이하로 떨어지면 선이 멈추거나, 더 심하면 데이터가 손실된다.

잉크의 혼란을 피하기 위해 라벨 사용을 유혹하는 경우가 많다. ‘고온’ 폴리이미드 스티커는 깨끗한 해결책처럼 보일 수 있다. 그러나 이것은 아니다. 오염물질(FOD)이 될 수 있는 이물질이다.

스티커는 접착제에 의존하며, 접착제는 열을 가하면 연해지는 폴리머입니다. 리플로우 오븐의 예열 구역인 150°C에 도달했을 때, 접착제가 풀어집니다. 높은 속도의 컨벡션 팬이 열을 순환시키기 위해 공기를 불어넣는 경우, 이 라벨들은 들릴 수 있습니다. 이들은 보드에서 떨어져 오븐 블로워의 흡입구로 빨려 들어가게 됩니다. 이제 정체성을 잃은 보드와 분쇄된 플라스틱을 배관에서 긁어내야 하는 $50,000 Vitronics Soltec 오븐이 있습니다.

기계 비전과 대비의 물리학

바코드의 목적은 보이기 위한 것이 아니라 기계가 읽기 위한 것입니다. Keyence 또는 Cognex 고정 설치 리더는 미학에 신경 쓰지 않습니다. 대비—특히 ‘셀’(어두운 부분)과 배경 사이의 반사율 차이—에 관심이 있습니다.

실크 스크린 잉크는 솔더 마스크 위에 sits 합니다. 두께와 광택이 있으며, 스캐너의 동축 조명 아래에서 젖은 잉크는 빛남을 만들어내어 센서를 눈부시게 하는 정반사 반사를 만들 수 있습니다. 실크스크린 도트의 가장자리도 불완전하며, 잉크가 늘어나 퍼지고(도트 증대), 10밀 셀은 12밀 방울처럼 보이게 만듭니다.

레이저 마킹은 근본적으로 다른 원리로 작동합니다. 이것은 빼기 방식입니다. 초록색 보드에 흰 잉크를 더하는 것이 아니라, CO2 또는 섬유 레이저를 사용하여 초록색 솔더 마스크를 태워 제거합니다. 이 공정을 통해 아래의 재료가 노출됩니다. 레이저를 올바르게 조정하면, 일반적으로 연한 노란색-흰색인 FR4 유리섬유 기판이 노출됩니다.

이것은 함몰부, 즉 물리적 트렌치를 만듭니다. 어두운 녹색 마스크는 연한 FR4를 둘러싸고 있으며, 대비는 뚜렷하고 무광이며 영구적입니다. 마크가 마스크 표면 아래에 있기 때문에 빛남이 발생하지 않습니다. 가장자리는 포톤 빔의 정밀함으로 잘려 있으며, 스퀴지의 눌림이 아니라 정밀한 절단입니다.

거의 모든 CAD 도면에서 나타나는 혼란을 해소합시다: 아마도 “QR 코드”를 원하지 않을 것입니다. QR 코드는 레스토랑 메뉴를 보기 위해 스캔하는 크고 투박한 블록 같은 것처럼 보입니다. 이것은 소비자 마케팅용으로 설계되었습니다. PCB에서는 제곱밀리미터당 실질적인 부동산 가치가 중요한데, 이럴 때는 Data Matrix(특히 ECC 200)를 사용합니다. Data Matrix는 3mm x 3mm 정사각형에 50자의 알파벳 또는 숫자 데이터를 저장할 수 있으며, 중복 저장이 내장되어 있습니다. QR 코드를 요청하지 말고 Data Matrix를 요청하세요. 레이저는 이를 원래대로 처리하며, QR 코드와 달리, 심볼의 20% 부분이 손상되어도 읽을 수 있습니다.

통합: 마크는 프로세스보다 먼저 와야 한다

마크의 타이밍은 방식만큼 중요합니다. 일부 공장은 마킹을 최종 포장 단계로 여겨—완성된 유닛에 라벨을 붙이고 상자에 넣기 전에. 이것은 실수입니다.

추적 가능성이 필요합니다. 동안 조립 과정 중에. 그 점을 알아야 합니다. 이 특정 보드가 자동 광학 검사(AOI) 스테이션에서 실패했습니다. 그 점을 알아야 합니다. 이 보드는 리플로우 오븐에서 45초 동안 과도하게 머물렀습니다.

그 데이터를 얻기 위해서는, 마크는 보드가 스크린 프린터에 들어가기 전에 깨끗한 상태에 적용되어야 합니다. 레이저 마커는 라인에서 첫 번째 기계여야 하거나, 보드가 사전에 마킹되어 도착해야 합니다. 그러나 내부에서 마킹하면 제어가 가능하며, 조립 시점에 따라 연속적으로 직렬화할 수 있습니다. 솔더 페이스트를 최초로 떨어뜨리기 전에 잉크를 솔더 마스크에 제거하면, 마크는 보드와 함께 파우더 프린터, 피크 앤 플레이스, 리플로우 오븐, 세척 단계까지 이동합니다.

이 표식을 프로세스가 버티면, 프로세스가 검증됩니다. 마지막에 표식을 남기면 수확 손실에 대한 세분화가 전혀 없습니다. 그냥 역사가 없는 폐기물 보드의 뼈 더미일 뿐입니다.

소유권의 총 비용: 잉크는 비싼 먼지이다

레이저 표식에 대한 저항은 거의 항상 초기 가격표입니다. 적절한 인라인 섬유 레이저 시스템은 상당한 자본 지출(CapEx)로, 자동화 수준에 따라 20,000달러에서 60,000달러까지 다양합니다. 실크스크린 스테이션은 저렴합니다. 라벨 공급기는 저렴합니다. 그러나 이것은 공장 현장의 현실을 무시하는 '스프레드시트 수학'입니다.

잉크 비용을 계산하세요. 에폭시 용기뿐만 아니라 스크린도 마찬가지입니다. 스크린은 늘어나고 막히며, 유해한 용제와 함께 세척해야 하며 이는 위험 폐기물 처분이 필요합니다. 유효 기간이 있습니다. 잉크를 혼합하고 기계를 설정하며 후처리를 위해 청소하는 데 노동이 필요합니다. 잉크는 가변 프로세스입니다; 습도가 경화 시간에 영향을 미치고, 점도는 온도에 따라 달라집니다.

레이저는 전기를 소비합니다. 그것이 전부입니다. 소모품이 없습니다. 세척해야 할 스크린도 없고, 유해 용제 폐기 비용도 없으며, 유효 기간 관리도 필요 없습니다. 초점 높이와 출력이 맞춰지면, 레이저는 흔들리지 않습니다. 막히지 않습니다. 다이오드 펌프가 점검될 때까지 50,000시간 동안 작동합니다. 3년의 기간 동안, 레이저의 총 소유 비용(TCO)은 종종 잉크보다 낮으며, 초기 비용이 더 높아도 마찬가지입니다.

잉크가 우승하는 유일한 영역은 방대한 채우기 영역입니다. 3인치에 달하는 대형 흰색 회사 로고가 필요하다면, 레이저는 느립니다. 전체 면적을 라인별로 일일이 채우아야 하기 때문입니다. 스크린 프린터는 한 번의 스와이프로 가능합니다. 그러나 여기서는 추적 가능성에 대해 이야기하는 것이지 그래픽 디자인에 관한 것이 아닙니다. 예쁜 로고가 필요하다면 스크린 인쇄하세요. 핵폭풍(혹은 260°C 오븐)에서도 살아남아야 하는 데이터를 위해서는 레이즈 하세요.

정의의 잠

우리는 나쁜 프로세스의 감정적 부담에 대해 충분히 이야기하지 않습니다. '새벽 2시 전화'의 불안감은 현실입니다. 바코드 리더가 트리거하지 못하거나, 고객이 시설을 감사해서 읽기 어려운 날짜 코드를 발견하면, 그 비용은 평판에 미칩니다.

지옥을 겪은 폐기 보드를 집어들면서 오는 특별한 마음의 평화가 있습니다—두 번 재용해되고, 공격적인 화학물질에 세척되고, 재작업 중 와이어 브러시로 문지른 후에도, 데이터 매트릭스가 여전히 선명하고 하얗고 스캔 가능한 상태를 유지하는 것. 이것이 작업의 영구 기록입니다. 현장에서 그 보드에 무슨 일이 일어나더라도, 10년 후에도 언제 만들어졌는지, 누가 만들었는지, 어떤 부품이 있는지 정확히 알 수 있습니다.

그것이 바로 레이저 어블레이션으로 구매하는 것의 전부입니다. 기계만 사는 것이 아닙니다. 데이터가 돌에 새겨졌거나 적어도 FR4에 새겨졌다는 확실성을 사는 것입니다.