A marcação a laser em placas de circuito impresso utiliza um laser focado para alterar ou remover a camada superior da máscara de solda, a fina camada colorida aplicada na placa. Os números de série, os códigos QR e os códigos Data Matrix tornam-se, então, parte permanente da placa. Sem tinta, sem etiqueta.
Para a maioria das placas, uma máquina de marcação a laser para PCB deve ser um marcador a laser UV de 3 a 10 W. Marca a máscara de solda de forma limpa, sem queimar a placa ou atingir o cobre. O laser de CO2 é adequado para marcações maiores com um orçamento limitado. Já o laser de fibra é mais indicado para peças metálicas. As unidades UV de mesa custam a partir de 3.000 dólares.
Escolha a máquina com base em três factos
- Qual a camada que deve marcar: máscara de solda, placa nua, cobre ou blindagem metálica.
- O tamanho mínimo da marca deve ser: inferior a 3 mm, entre 3 e 5 mm ou superior.
- Quantas placas por dia: algumas centenas carregadas manualmente ou uma linha SMT completa (a linha automática que coloca os componentes nas placas)?
Já sabe as três respostas? Envie-nos os detalhes da sua placa e encontraremos uma máquina compatível.
10 palavras que precisa de saber primeiro
Nota sobre o viés: Trabalho para a HeatSign. Fabricamos máquinas de marcação a laser UV, de fibra e de CO2 para utilização em mesas e em voo, e não células SMT completas em linha. Os dados de outros fabricantes provêm de fontes públicas listadas no final.
O que faz realmente um laser a uma placa de circuito impresso?
Numa placa de circuito impresso (PCB), o laser branqueia a camada superior da máscara de solda ou remove-a para expor a placa ou o cobre subjacente. Clarear a máscara é o método mais comum. Ambos proporcionam contraste suficiente para que um leitor consiga ler um código QR ou Data Matrix.
Imagine a máscara de soldar como tinta numa parede. Uma passada ligeira altera a sua cor. Uma passada mais forte remove-a. O cobre e as finas linhas de cobre (trilhos) abaixo dele nunca devem ser tocados.
Um artigo apresentado numa conferência da IPC afirma o mesmo. (A IPC é a associação da indústria eletrónica. O autor fabrica máquinas de marcação de PCB.) A troca da superfície da máscara é o método mais utilizado, e ambos os métodos podem atingir taxas de leitura de 100%. Em FR4 sem máscara, o laser deixa a placa com uma marca quase branca.
Onde marca | Qual o aspeto da marca? | Fique atento a |
|---|---|---|
Máscara de solda (na maioria das placas) | Máscara mais leve ou máscara removida | Não passe pelo cobre |
Placa FR4 nua | Descolorido, quase branco | O excesso de calor carboniza a tábua e produz fumo |
Cobre exposto | Cobre brilhante contra a máscara | O cobre escurece com o tempo, diminuindo o contraste |
Bloco de serigrafia branco | Mancha escura numa área branca | A tinta deve ser uniforme de uma tábua para a outra |
As marcações a laser também superam os dois métodos mais antigos de marcação de placas. Os códigos QR e Data Matrix impressos em serigrafia requerem células de 0,25 a 0,3 mm ou mais, e a máscara pode cobri-las parcialmente. Uma caneta marcadora "não resiste à limpeza", como disse um engenheiro no fórum EEVblog.
Que laser deve utilizar para a marcação de PCBs: UV, fibra ou CO2?
Utilize um laser UV (355 nm) para a máscara de solda, circuitos flexíveis (placas dobráveis) e códigos QR ou Data Matrix com menos de 5 mm. Utilize laser de CO2 quando as marcações puderem ser maiores e o orçamento for limitado. Reserve os lasers de fibra para blindagens e invólucros metálicos, pois queimam o FR4 com facilidade.
UV, CO2 e fibra são três tipos de luz laser. O tipo de luz importa mais do que a potência (em watts). A luz UV é "fria": rompe a máscara sem gerar muito calor e o seu ponto de impacto é pequeno. A luz de CO2 aquece a superfície e produz um ponto de impacto grande. A luz de fibra funciona melhor em metal.
Nessa camada | marcador a laser UV | marcador a laser de CO2 | Máquina de marcação a laser de fibra |
|---|---|---|---|
máscara de soldar verde ou preta | Primeira opção: marcas pequenas e nítidas | Funciona para marcas maiores | Possível a baixa potência, queima facilmente |
FR4 sem revestimento | Bom, um pouco de carbonização | Ótimo, mais calor | Carvão e fumo |
Circuito flexível (poliimida) | Primeira escolha, baixo dano por calor | Mais danos causados pelo calor | Não recomendado |
Blindagem ou invólucro metálico | Funciona, mais lentamente | Não | Primeira escolha |
O tamanho do ponto de contacto explica a maior parte da tabela. O ponto de contacto é a largura do feixe de luz no ponto em que este atinge a tábua.
Um ponto de marcação a laser de CO2 é cerca de 10 vezes mais largo do que um ponto de marcação a laser de fibra ótica e 30 vezes mais largo do que um ponto de marcação a laser UV. A nossa máquina de marcação a laser UV desenha linhas com até 0,01 mm de largura. Um marcador de PCB de CO2 típico desenha linhas com cerca de 0,1 mm de largura.
A fibra ótica é a escolha da qual os compradores mais se arrependem. Um utilizador do EEVblog testou uma fibra pulsada de 50 W numa placa. Ela removeu a máscara com baixa potência, mas quando atingiu o cobre, o FR4 transformou-se "numa confusão carbonizada e em chamas". Mantenha um marcador de fibra ótica para identificar blindagens, conectores e invólucros de alumínio.
A potência (em watts) importa menos do que se imagina. Uma caneta marcadora UV de 3 a 10 W é suficiente para a maioria das marcações em placas de circuito impresso. Para uma visão mais ampla por material, consulte a comparação entre a marcação a laser de fibra, CO2 e UV por materialou o nosso guia sobre como escolher uma caneta marcadora a laser UV.
A cor da máscara de soldadura altera o resultado?
Sim. Um laser UV ou de CO2 deixa uma marca clara, pelo que as máscaras escuras, como o preto, o azul e o verde, oferecem o maior contraste. A máscara branca oferece o menor contraste. Teste todas as cores de máscara que pretende utilizar antes de comprar o equipamento.
Cor da máscara | Contraste esperado | O que fazer |
|---|---|---|
Preto, azul escuro | Alto | Configurações padrão |
Verde (mais comum) | Bom | Configurações padrão, teste cada fornecedor |
Vermelho, amarelo | Médio | Teste primeiro |
Branco | Baixo | Peça para ver uma amostra escura ou para fazer um teste antes de comprar |
Esta tabela serve como guia, não como resultado de teste. As marcas de máscaras misturam os seus pigmentos de diferentes formas. Duas placas verdes de dois fornecedores diferentes podem apresentar leituras distintas, por isso, envie placas de cada fornecedor que utiliza.
Quando a cor da marca e da matrícula são muito semelhantes, o documento da IPC sugere uma solução simples. Imprima um pequeno bloco branco sólido com tinta serigráfica e, em seguida, aplique o laser na marca nesse bloco. O seu fornecedor de PCB pode adicionar o bloco ao desenho da serigrafia. As placas na foto usam exatamente este truque.
Qual o tamanho mais pequeno que um código QR ou Data Matrix gravado a laser pode ter numa placa de circuito impresso?
Com um laser UV, um código Data Matrix ou QR pode ter 3 mm quadrados ou menos, com células de cerca de 0,1 mm. A serigrafia requer células de 0,25 a 0,3 mm. As linhas de CO2 têm cerca de 0,1 mm de largura, por isso planeie marcas maiores para CO2.
Primeiro, defina o tamanho do código QR ou Data Matrix. Em seguida, escolha o laser. Na maioria das placas, o espaço livre é o limite. Deixe também uma borda em branco à volta do código QR ou Data Matrix, chamada zona de silêncio. Deve ter cerca de 10 a 20% da largura do código.
Tamanho do QR Code/Data Matrix no quadro | Laser que se encaixa | Uso típico |
|---|---|---|
Menos de 3 mm quadrados | Somente UV | Telefones, dispositivos wearable, módulos pequenos |
3–5 mm quadrado | UV ou CO2 com cuidado | A maioria das placas de controlo |
Mais de 5 mm quadrados | UV ou CO2 | Painéis elétricos, grandes painéis |
Um Data Matrix armazena o mesmo número de série em menos espaço do que um código QR, razão pela qual é tão comum nas placas. Para uma comparação completa, consulte Data Matrix vs. código QR.
A marca será ainda legível após o processo de refluxo, limpeza e aplicação do revestimento conformal?
Uma marcação a laser na máscara de solda resiste à refusão, com um pico de temperatura de cerca de 260 °C, e à limpeza da placa. O revestimento conformal representa o verdadeiro risco: pode preencher as células e reduzir o contraste. Marque antes de aplicar o revestimento e verifique a qualidade após cada etapa do processo.
As etiquetas são a alternativa habitual e também podem resistir. Um teste com uma etiqueta de poliimida (uma etiqueta de plástico resistente ao calor) mostrou que ainda estava 100% funcional após 30 segundos a cerca de 277 °C (530 °F). Mas as etiquetas podem encolher quando um técnico repara a placa com uma ferramenta de ar quente, e cada etiqueta tem um custo. Mais sobre isso abaixo.
Marque a caixa em cada passo:
- Após a correção: avalie com um verificador, não com um telefone.
- Após o refluxo: corrija novamente.
- Após a limpeza: verifique se o produto de limpeza (removedor de fluxo) não desbotou a marca.
- Após a aplicação do revestimento: avalie novamente. Se não estiver em conformidade, marque a área antes de aplicar o revestimento ou evite aplicar o revestimento na área marcada.
Qual a regra de classificação? Primeiro, siga o desenho do seu cliente. Existem duas regras comuns. As marcas na máscara de soldadura são geralmente classificadas como etiquetas impressas (ISO/IEC 15415). Alguns clientes tratam a placa como uma peça metálica com uma marca feita diretamente nela e utilizam a norma ISO/IEC 29158. Leia como funcionam as classificações de código de barras antes de aprovar uma amostra.
Alguns clientes da área da eletrónica também solicitam a rastreabilidade de acordo com a norma IPC-1782. A rastreabilidade significa que pode rastrear cada placa até aos seus componentes e registos de processo. A norma IPC-1782 estabelece quatro níveis, desde o básico ao completo. O nível é acordado entre si e o seu cliente.
Quer ver as suas próprias pranchas marcadas?
Indique-nos a cor da máscara, o tamanho da marcação e o número de placas por dia. Sugeriremos uma máquina e as definições adequadas e marcaremos placas de amostra, caso as envie.
Em secretária, suspenso ou em linha: qual a configuração que melhor se adapta ao seu volume de trabalho?
Para protótipos e pequenos lotes, uma impressora UV de secretária com carregamento manual é suficiente. Quando as placas se movem numa passadeira, uma impressora UV móvel acompanha o ritmo. Uma célula inline completa, com a sua própria câmara, virador de placas e ligação de linha (SMEMA), é ideal para linhas SMT de grande volume.
Configurar | Como as pranchas são avaliadas | Bom para | Preço |
|---|---|---|---|
Marcador laser UV de mesa | Um operador posiciona cada placa ou painel | Protótipos, lotes pequenos e médios | $3,000–5,900 |
marcador laser UV voador | Marca as tábuas à medida que passam pela sua passadeira | Linhas com caudal constante | $6,000–9,000 |
Célula de marcação de PCB totalmente integrada | Tapete próprio; uma câmara localiza cada prancha e lê cada marca; pode ser adicionado um virador de pranchas | Linhas SMT de grande volume | A partir de 100.000 dólares |
Para utilização em mesa e em voo: os nossos preços à data da redação deste texto. Para utilização em linha: o artigo da IPC citava um valor entre 110.000 e 150.000 dólares para uma célula totalmente automatizada há alguns anos. Atualmente, a maioria dos fabricantes só fornece preços mediante pedido.
Qual a velocidade de marcação? O mesmo artigo da IPC cronometrou um painel de 4 fotogramas em 0,5 segundos por fotograma e um painel de 10 fotogramas em 1,5 segundos por fotograma. Isto inclui o tempo que a câmara precisa para localizar cada fotograma. Num computador de secretária, adicione o tempo de carregamento.
Cálculo rápido: fotogramas por dia × segundos por fotograma ÷ 3.600 = horas de marcação. Com 1.000 fotogramas e 2 segundos por fotograma, isto dá cerca de 33 minutos por dia. Uma caneta marcadora UV de secretária dá conta do recado facilmente.
Se as placas nunca param de se mover, considere as máquinas de marcação a laser em movimento antes de uma célula de produção em linha.
Qual o custo da marcação a laser em placas de circuito impresso (PCBs) e em que situações supera a etiquetagem?
A marcação a laser tem um custo por placa praticamente nulo depois de a máquina ser amortizada. Uma etiqueta de poliimida de alta temperatura custa cerca de 0,08 a 0,09 dólares, sem incluir a fita de impressão e a mão-de-obra. Com uma média de 500 placas por dia, uma impressora UV de 5.000 dólares paga-se a si própria em aproximadamente 111 dias úteis, considerando apenas a venda de etiquetas.
Aqui está o cálculo, para que possa utilizar os seus próprios números. Apenas o preço da etiqueta é considerado. As fitas, as impressoras de etiquetas e o tempo gasto para aplicar cada etiqueta representam poupanças adicionais.
Tábuas por dia | Custo da etiqueta por dia | Dias para pagar 5.000 dólares |
|---|---|---|
100 | 100 × $0.09 = $9 | Aproximadamente 556 |
500 | 500 × $0.09 = $45 | Cerca de 111 |
1,000 | 1,000 × $0.09 = $90 | Cerca de 56 |
O custo de operação do laser é ínfimo. O artigo da IPC indica um custo inferior a 0,00035 dólares por placa, incluindo energia e componentes. Se marcar apenas algumas dezenas de matrículas por dia, as etiquetas podem continuar a ser a opção mais económica. Compre o laser quando marcar muitas placas por dia ou quando não houver espaço para etiquetas na placa.
Como atribuir um número de série único a cada placa?
Configure o software de marcação para gerar cada número de série a partir de um prefixo, um número inicial e um incremento, ou importe a lista a partir de um ficheiro TXT ou Excel. O EZCAD, software presente nos nossos marcadores, desempenha ambas as funções. As células incorporadas também podem importar números do seu MES (software de fábrica).
Não edite o ficheiro de projeto manualmente para cada placa. Um utilizador do EEVblog resumiu bem a situação: "Os números de série individualizados eram um problema com o nosso software de corte a laser". Uma máquina de marcação a laser foi feita para esta tarefa.
Método | Como funciona | Ideal para |
|---|---|---|
Incremento automático | Prefixo + número inicial + passo, por exemplo, HS2610-0001, -0002 | Execuções simples |
Importação de ficheiros | Lê a linha seguinte de uma lista em formato TXT ou Excel | Números definidos pelo seu ERP (software de gestão empresarial) ou pelo cliente |
Link ao vivo | Obtém o número do seu MES para cada placa | Linhas de produção com rastreabilidade completa |
Um número de série repetido representa uma falha de rastreabilidade. Bloqueie o contador para que ninguém o reinicie por engano, mantenha um registo de todos os números marcados e classifique a primeira matrícula de cada lote. Para mais informações sobre as regras de numeração, consulte a secção sobre a marcação de números de série.
O que deve verificar antes de comprar uma máquina de marcação a laser para placas de circuito impresso?
Envie placas em todas as cores de máscara que utiliza e peça amostras marcadas que passem pelos processos de refluxo, limpeza e revestimento. Solicite uma avaliação por um profissional, não uma digitalização por telemóvel. Verifique se a área de marcação cobre toda a placa e tenha em conta a inalação de vapores e a segurança do laser.
7 verificações antes de encomendar:
- Todas as cores de máscara. Enviar placas reais de cada fornecedor.
- Após o processo, solicite amostras recolhidas durante as etapas de refluxo, limpeza e revestimento.
- Nota A, não digitalização. Pergunte qual a norma utilizada (ISO/IEC 15415 ou 29158).
- Área de marcação. A nossa área de marcação padrão é de 110 × 110 mm. Outras objetivas oferecem áreas de 150 a 300 mm para painéis maiores.
- Fumo. O FR4 "queima e produz fumo nocivo". Adicione um extrator de fumo a laser.
- Segurança do laser. Os marcadores UV abertos são de Classe 4, a classe de risco mais elevada: o feixe pode causar danos nos olhos. Para a produção diária, adicione uma proteção ou um interruptor de segurança (interbloqueio) que interrompa o laser.
- Estática. Ligue à terra a mesa de trabalho. Para placas montadas, siga as normas de segurança contra danos por eletricidade estática (ESD).
Para a maioria das lojas de eletrónica, um destes três é o ponto de partida ideal:
Protótipos e pequenos lotes: Marcador laser UV de 5 W.Unidade de mesa refrigerada a ar. Números de série e códigos Data Matrix na máscara de soldadura. A partir de 3.000 dólares.Ver marcador a laser UV → 
Longos turnos: Marcador UV de 10 W refrigerado a água.Saída mais estável em longas tiragens. Até 5.900 dólares.Ver opções UV → 
Placas em passadeira: Marcador UV móvelHS-UV10. Adapta-se à velocidade da sua passadeira. 6.000–9.000 dólares.Ver os marcadores móveis →Precisa de marcar mais do que apenas placas? A nossa página sobre marcação a laser para eletrónica abrange chips, conectores, invólucros e cabos.
Perguntas frequentes sobre a marcação a laser em PCB
É possível utilizar um laser de fibra para marcar uma placa de circuito impresso?
Sim, mas com cuidado. A baixa potência, um laser de fibra pode remover a máscara de solda. Aquece a placa muito mais do que a luz UV, por isso carboniza o FR4 com facilidade. Utilize uma máquina de marcação a laser de fibra para blindagens e invólucros metálicos e luz UV para a própria placa.
A marcação a laser danifica as pistas de cobre?
Com as definições corretas, isso não acontece. Um laser UV altera apenas a superfície da máscara de soldadura. Por conseguinte, faça as marcações numa área vazia ou num plano de ligação à terra (uma grande área de cobre sob a máscara), e não sobre pistas finas de cobre. Assim, um erro de configuração não poderá interromper o circuito.
Deve marcar a placa nua ou a placa montada (PCBA)?
Qualquer uma das opções funciona. A marcação da placa nua antes da refusão garante a rastreabilidade de toda a montagem. A marcação após a montagem também funciona, mas as peças altas podem bloquear o feixe de luz. Marque sempre antes da aplicação do revestimento conformal.
Posso fabricar uma placa de circuito impresso (PCB) com uma máquina de marcação a laser?
Alguns entusiastas utilizam gravadoras a laser para fazer placas protótipo. Isso é uma tarefa diferente. Uma máquina de marcação a laser para PCBs foi concebida para gravar números de série, códigos de barras e texto em placas acabadas para produção.
Qual a potência do laser necessária para a marcação de placas de circuito impresso?
Uma caneta marcadora laser UV de 3 a 10 W cobre a maioria das marcações das placas de circuito impresso. Mais potência significa principalmente maior velocidade. Para turnos longos, uma unidade de 10 W refrigerada a água mantém a sua potência de forma mais estável do que uma pequena unidade refrigerada a ar.
A leitura de um código QR com um telemóvel é suficiente para verificar os códigos QR ou Data Matrix numa placa de circuito impresso?
Não. Um telefone apenas informa se a marca pode ser lida hoje. Um verificador classifica-a de A a F, o que indica se ainda será legível após refluxo, limpeza e manuseamento, e se cumpre as especificações do seu cliente.
Que normas se aplicam à marcação a laser em placas de circuito impresso?
A norma IPC-1782 define os níveis de rastreabilidade para os produtos eletrónicos. Abrange códigos de barras, códigos QR e códigos Data Matrix de acordo com as normas ISO/IEC 15415 e ISO/IEC 29158. A SMEMA define a forma como as máquinas em linha se ligam a uma linha SMT. Para segurança laser, uma máquina fechada é classificada como Classe 1 e uma aberta como Classe 4.
Que materiais podem ser marcados com um marcador laser para PCB?
Uma máquina de marcação a laser UV é adequada para máscara de solda, FR4 sem revestimento, circuitos flexíveis (poliimida), placas de cerâmica e carcaças plásticas de componentes. As blindagens e invólucros metálicos são melhor marcados com uma máquina de marcação a laser de fibra.
O erro mais comum é comprar por watts e testar numa única amostra limpa. Escolha por camada, tamanho e volume da marcação e, em seguida, teste nas suas próprias placas, em todas as cores de máscara, após o seu próprio processo de refluxo e revestimento. Uma impressora UV de 3.000 dólares que passe este teste é melhor do que uma máquina maior que nunca foi testada nas suas placas.
Fontes
- Rick Stevenson, Implementando a marcação a laser de placas de circuito impresso, artigo apresentado na conferência IPC APEX
- IPC, IPC-1782, norma para a rastreabilidade da cadeia de abastecimento e fabrico de produtos eletrónicos.
- ISO/IEC 15415, qualidade de impressão de símbolos 2D; ISO/IEC 29158, orientações de qualidade para a marcação direta de peças
- Ficha técnica do material para etiquetas de poliimida 3M 7812
- Fórum EEVblog, “Marcação a laser de PCB – o que é necessário?”
- Guias de projeto para fabricantes de PCB sobre o tamanho do código QR e a zona de silêncio; listas de preços dos distribuidores de etiquetas. Os documentos do fabricante de marcação a laser não estão vinculados.
Quanto custaria um para minha casa? Seria apenas para pequenos reparos domésticos
Por favor, envie sua solicitação para info@heatsign.com . Responderemos o mais breve possível.
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Obrigado pelas informações! Meu colega entrará em contato em breve!
É bom saber que a marcação a laser de placas de circuito impresso geralmente é mais barata do que usar produtos químicos para fazer o mesmo. É incrível a variedade de coisas que se pode fazer com lasers industriais. Eles podem ser usados para gravação, corte e muito mais.