介紹並比較四種PCBA追蹤條碼印刷方案的優缺點(標籤、油墨、鐳雕)

介紹四種PCBA追蹤條碼印刷的優缺點相信很多公司都會使用所謂的【PCBA追蹤條碼】來讓工廠的「現場資訊管理系統 (SFCS, Shop Floor Control System 或 SFDC, Shop Floor Data Collection system)」可以追蹤到PCBA的生產品質與履歷,而這種【PCBA追蹤條碼】的列印也有好幾種方式,從最初的標籤紙列印條碼後使用人工貼附,或是使用噴墨印刷條碼直接於電路板上的方式,到現在很多公司相繼導入的雷射印刷條碼都可以達到這個目的。

只是林林總總的條碼列印方式其實各有其優缺點,又該如何選擇?本文會試著介紹這四種條碼列印的優劣。另外,隨著科技的演進,這種【PCBA追蹤條碼】也從原本的一維條碼進化成二維條碼,二維碼不只提升了條碼的資訊容量,而且所需要的條碼面積也相對的縮小了,所以現在很多公司也在積極的推動二維追蹤條碼,尤其是只有公司內部使用的條碼,面對客戶的條碼就得與對方溝通後才能使用二維條碼,擔心有些客戶無法讀取二維碼。

印刷PCBA追蹤條碼時必須符合以下幾個條件:

下面工作熊會試著說明目前SMT或EMS工廠內PCBA追蹤條碼的四種主要印刷方法之優缺點。

一、普通貼紙條碼爐後人工手動貼附

這是最傳統的條碼印刷黏貼方式,選擇回焊爐後黏貼條碼貼紙是為了避免貼紙或印刷的碳墨不耐高溫造成貼紙變形或字跡脫落等問題,一般需要人工手動貼附,多了人力的成本,而且爐後貼附條碼就表示爐前的狀態完全無法用條碼來追蹤紀錄,有時候甚至連爐後AOI都無法被記錄到,失去了條碼追蹤的最大作用。

二、耐高溫貼紙條碼錫膏印刷前自動貼附

耐高溫貼紙條碼錫膏印刷前自動貼附

這是目前最多公司採用的作業,在空板的時候就黏貼上PCBA條碼,一般有「自動貼標」與「手動貼標」兩種方法。

爐前黏貼條碼必須使用耐高溫的標籤材與耐高溫的碳墨,費用會比普通貼紙稍微高一點點。

理論上在爐前黏貼條碼就可以讓SFDC從SMT空板投料就開始記錄整個電路板組裝(PCBA)作業的品質狀態,比如說SPI、AOI檢查後的狀態,不過如果想要記錄到PCBA上面的零件資訊可能就會面臨更多的挑戰。

另外,爐前黏貼條碼會有一個問題點需要特別留意,因為條碼貼紙有一定的厚度(一般約0.08mm左右),這個厚度會撐高鋼板與PCB的間隙,會增加錫膏印刷量,對某些零件可能造成短路(short)的現象,所以黏貼位置必須特別留意,避免黏貼在有細間距或細小零件的周圍。

爐前的條碼貼附可以用人工或機器自動貼,視需求而定,機器自動貼付標籤就需要購買標籤機設備。

三、錫膏印刷前噴墨印刷條碼

噴墨印刷條碼也可以在空板的階段就完成,所以具有【耐高溫貼紙條碼印刷爐前自動貼附】的所有優點,相對於鋼板的厚度油墨的厚度通常可以忽略不計,也就是說不會影響到錫膏印刷的品質

噴墨印刷必須使用快乾油墨,否則容易有沾污影響後續錫膏印刷與吃錫不良的風險,缺點是油墨儲存環境有點麻煩,而且油墨開封之後必須在規定時間內用完,有些可能還得使用UV燈來固化油墨。

油墨印刷基本上如果印錯還有補救的機會,可以找油墨清洗劑洗掉後重印,但要注意污染板免得風險。

四、錫膏印刷前雷射雕刻條碼

錫膏印刷前雷射雕刻條碼

現在有越來越多的公司開始採用PCB「雷射雕刻條碼,因為它具有所有【錫膏印刷前噴墨印刷條碼】的所有優點,而且不需要使用油墨,也就沒有儲存油墨與油墨沾污的風險。

不過雷射雕刻與前面三種方法最大的不同處是雷射為「去除材料」工法,其他方式都是增加材料的工法。

雷射雕刻最主要是去除電路板上的防焊綠漆或是絲印白漆並形成燒焦痕跡,所以在使用雷射雕刻的時候必須特別留意其能量不可以傷到防焊綠漆或是絲印白漆下面的銅箔,最好連銅箔都不要露出來

雷射雕刻最主要是去除電路板上的防焊綠漆或是絲印白漆並形成燒焦痕跡,所以在使用雷射雕刻的時候必須特別留意其能量不可以傷害到防焊綠漆或是絲印白漆下面的銅箔,最好連銅箔都不要露出來,否則銅箔外露可能會有氧化風險,或許會影響到某些產品的特性。一般建議特別製作一個印刷有白漆的區域來製作雷射條碼,可以得到較佳的條碼辨識率且可以避免傷到銅箔。

「雷射雕刻」還有一點需要注意,就是PCB防焊的顏色最好是「綠色的,這是因為現在的掃描設備幾乎都是採用紅光,如果使用紅色防焊,幾乎無法判別條碼,黑色防焊系也不建議,藍色防焊勉強可以。

「雷射雕刻」如果發現錯誤基本上不太能夠重工,但也不是沒有機會,可以將板子送回板廠重新上綠漆(solder mask)或部份綠漆重上,就可以補救了,但是重上綠漆後要注意綠漆的厚度,有些電路板對綠漆的厚度要求很高。


延伸閱讀:
新產品有三個驗證階段(EVT/DVT/PVT)
條碼code39與code128差異比較與使用條件
發明始終來自對生活的小小不滿足,記2014年台北國際發明展(二維條碼應用)

 
 
訪客留言內容(Comments)

請問 PCB 製造時,(非PCBA) 有人在板上製作條碼嗎?
因為現場想要在每塊板子上要有唯一識別碼。

John,
目前看到的做法都是在SMT工廠自己印刷,因為條碼的內容與樣式各家都不一樣,除非你們家是大咖的採購客戶,否則現階段板廠不太可能幫你打條碼。

请问在PCB上镭射条形码对PCB板上的白油有什么要求吗?使用镭射谷端泵激光器(设备型号为DPR-FL2)在PCB板白油面上(白油下面是黑油)镭射条形码,就是无法镭射出清晰的条形码,请问与PCB板有关吗?(另外一家PCB供应商的可以镭射的非常清晰);非常期盼您的回复!!万分感谢!!

Liuming,
個人認為這個與白漆的厚度與材質特性比較有關係。

您好,非常感谢您的回复!关于白漆的厚度我能够理解,但是这种设备镭射谷端泵激光器CPR-FL2,对白漆材质特性有什么要求吗,需要什么材质特性的白漆才能镭射出清晰的条形码?

Liuming,
這個我無法回答你。
白漆的材質會影響到需要多少鐳射的能量設定,鬆散的白漆容易在鐳射下被打散掉。你可能需要調整鐳射的能量以取得最佳效果,或是找鐳射廠商來討論你的問題。
就個人了解,不同PCB板廠的白漆落差非常大,所以後來我們都是選擇在綠漆上直接鐳射。

請教,如果雷雕在無綠漆或白漆的PCB空白區塊上,是否會有問題.

Eason,
沒有綠漆,也沒有白漆,那是什麼?露銅?玻纖?你想鐳什麼?
鐳射靠的是能量集中燒掉物品,你想燒掉什麼?

標籤紙列印條碼 PCB 的條碼經過TCE 製程清洗後就會掉色,請問是墨的問題嗎? 要用哪種墨水才不會掉色

Jess,
一般的油墨都不耐溶劑清洗,建議直接找標籤廠商詢問油墨或碳帶的耐化學相關適宜會比較好,還得依需求實做。

想跟您請教一下
一個區域10*10 阻焊+白漆 雷雕8*8二維碼
是只有將白漆去除,未傷阻焊做成二維碼是嗎?

雷雕區域有個方形無電性銅10*10
這有銅的區域我個人認為沒什麼影響,不知道您有無不同想法?

雷射雕刻若雕刻錯誤,是直接在錯誤位置上補油墨即可
還是說,需要把雷雕位置清除為平面在補上油墨?

Hsin,
你問的這些問題,其實都需要你自己去做實驗,因為各家的防焊及白漆的成分與厚度可能都稍有不同,還有雷射的能量也不一定相同。
雷射在切割的時候,最大的能階差異會出現在[防焊+白漆]與[銅箔]之間,因為銅箔需要比較大的能階才能切割,而[防焊+白漆]基本上就是樹酯,隨著雷射能量的大小,有可能整個穿透或部分穿透[防焊+白漆]。
所以重新印刷的防焊是否與原來的一樣,這個也只有你自己或你的廠商知道。


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