电路板激光打标机工作原理与流程

电路板激光打标机工作原理与流程

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电路板（PCB）激光打标技术是现代电子制造中的关键技术之一，它通过高能量激光束在材料表面形成永久性标记，广泛应用于生产批次、型号、追溯码等信息的标识。本文将详细介绍激光打标机的工作原理、核心组件、工作流程以及在PCB制造中的具体应用。

1. 基本工作原理
   激光打标机通过聚焦的高能量激光束在材料表面引发物理或化学变化（如烧蚀、氧化、变色等），从而形成文字、二维码、条形码或图案。对于PCB，标记内容通常包括生产批次、型号、追溯码、LOGO等。

2. 核心组件
   激光器：常用光纤激光器（适合金属/防焊层）或紫外激光器（高精度，适合脆性材料），波长范围为1064nm（光纤）或355nm（紫外），功率从10W到100W不等。
   振镜系统：由高速振镜电机控制激光束的偏转方向，实现快速扫描定位，精度可达±0.01mm。
   聚焦系统：通过F-θ透镜将激光束聚焦成微小光斑（直径约10-50μm），确保高分辨率。
   运动平台：传送带或机械臂带动PCB进入打标区域，配合视觉定位系统实现动态跟踪。
   视觉定位系统：工业相机通过识别PCB上的基准点（Fiducial Mark），实时校正位置偏移，确保标记位置精确。
   控制系统：集成PLC或工控机，接收生产线的触发信号，协调激光参数、振镜运动和传送带速度。

3. 工作流程
   ①、PCB定位与触发：
   传送带将PCB送入打标区域，光电传感器或视觉系统检测到电路板到位后，向控制系统发送触发信号。视觉系统快速捕捉PCB的基准点，计算实际位置与预设坐标的偏差，自动调整打标路径。
   ②、激光参数设置：
   根据PCB材料（铜层、防焊油墨、基材）选择激光参数：
   铜层：需较高功率（如30W光纤激光）烧蚀形成对比度。
   防焊层（绿油）：紫外激光（355nm）可冷加工，避免热损伤。
   FR-4基材：CO₂激光（10.6μm）可能用于深色标记。
   调节频率（20-100kHz）、扫描速度（1000-5000mm/s）和填充间距。
   ③、动态打标：
   振镜系统按预设路径高速偏转激光束，在PCB表面逐行扫描形成标记。
   若PCB在传送带上连续运动，系统需通过编码器同步激光扫描与PCB移动速度（飞行打标模式）。
   ④、质量检测（可选）与二维码等级识别：
   部分设备集成AOI（自动光学检测），实时验证标记清晰度和位置，不合格品触发报警或剔除。通过特定相机识别二维码内容，并依据打码完整度清晰度等特征，蒋二维码分为ABCD四个等级，A级最好D级最差，并在软件上实时显示等级。

4、关键技术特点
非接触式加工：避免机械应力损伤PCB。
高速度：单个标记可在毫秒级完成，适应高速生产线（如每分钟数百片PCB）。
灵活性：通过软件可随时更改标记内容，支持动态数据（如日期、序列号）。
环保性：无需油墨或化学试剂，符合RoHS标准。

5、材料适应性
铜箔：需较高能量烧蚀露出底层基材。
防焊油墨：紫外激光通过光化学作用剥离表层颜色，形成高对比度标记。
陶瓷基板：需短脉冲激光避免裂纹。
柔性PCB（FPC）：低功率紫外激光防止薄膜变形。

6、典型应用场景
SMT产线：在贴片前标记追溯码，便于工艺管控。
成品板：标记品牌LOGO、认证标识。
高密度板（HDI）：微米级二维码用于元件级追溯。