秦守軍 王正坤

（江西景旺精密電路有限公司，江西 吉安 343000）

（江西省高端印制電路板工程技術(shù)研究中心，江西 吉安 JB028800）

0 前言

產(chǎn)品的可追溯性是目前質(zhì)量管理的一個(gè)重要手段，它不僅僅是產(chǎn)品發(fā)生異常時(shí)便于召回那么簡(jiǎn)單，將決定企業(yè)的命運(yùn)，也跟人類的生命安全息息相關(guān)。印制電路板的生產(chǎn)同樣需要追溯，要追溯就面臨著如何將追溯碼標(biāo)記到產(chǎn)品上的問題。標(biāo)記的方式傳統(tǒng)的做法是網(wǎng)版印刷圖形，手工印刷效率低，已基本淘汰。機(jī)械印刷適用于大批量，通常采用年周的方式標(biāo)記，但追溯性不強(qiáng)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及移動(dòng)通信技術(shù)（4G/5G）的快速發(fā)展，代表了較先進(jìn)應(yīng)用的二維碼技術(shù)已經(jīng)在我們的生活中隨處可見，將二維碼技術(shù)應(yīng)用到印制電路板上的識(shí)別，具有追溯性強(qiáng)、信息容量大、效率高等特點(diǎn)，是未來印制電路板行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

激光刻印二維碼光源可采用532 nm的綠激光，打碼清晰、易讀，最小可刻出3 mm×3 mm多達(dá)40位字符的二維碼，精度可達(dá)±0.05 mm。激光刻印速度快，對(duì)基板的批量大小無要求，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，后續(xù)的制程也不會(huì)對(duì)刻印的效果造成影響。本文基于上述原理，研究二維碼技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中的產(chǎn)品品質(zhì)狀況，并做相應(yīng)的分析和總結(jié)。

1 二維碼簡(jiǎn)介

二維碼，又被稱作二維條碼。它選擇使用某種特定的幾何圖形，利用計(jì)算機(jī)中比特流概念，按一定規(guī)律（碼制）在水平和垂直方向（二維方向）分布的黑白相間的圖形來記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息。在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)里唯一的二維碼和條形碼、字符碼、網(wǎng)絡(luò)域名同為數(shù)字對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)符，這類似于人類社會(huì)里的標(biāo)識(shí)唯一性的身份證號(hào)碼。

早在二十紀(jì)80年代末，國(guó)外研究人員開始研究二維碼技術(shù)并研制出多種碼制，常見的有PDF417、QR code、Code49、Data Matrix、Veri Code等（見圖1）。國(guó)際自動(dòng)識(shí)別制造商協(xié)會(huì)（AIM）、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ANSI）已完成了上述碼制的符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化研究。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)和國(guó)際電工委員會(huì)成立了條碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)委員會(huì)，已制定QR code的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)、日本等國(guó)的設(shè)備制造商生產(chǎn)的識(shí)讀設(shè)備、符號(hào)生成設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于各類二維碼應(yīng)用系統(tǒng)。

圖1 多種常見碼制

國(guó)內(nèi)在國(guó)家有關(guān)部門的大力支持下，中國(guó)物品編碼中心在沿用國(guó)外相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，制定了兩個(gè)二維碼的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：二維碼網(wǎng)格矩陣碼（SJ/T 11349-2006）和二維碼緊密矩陣碼（SJ/T 11350-2006）。在二維碼生成設(shè)備和識(shí)讀設(shè)備的生產(chǎn)方面，我國(guó)并不甘于落后，國(guó)內(nèi)的設(shè)備制造商生產(chǎn)的商品也已被廣泛應(yīng)用到二維碼應(yīng)用系統(tǒng)中。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

材料：PCB用阻焊油墨、字符油墨。

設(shè)備：二維碼激光掃描機(jī)、讀碼器。

2.2 試驗(yàn)方法

在印制電路板行業(yè)，常用的二維碼碼制為Data Matrix，故重點(diǎn)對(duì)該類型二維碼做相關(guān)試驗(yàn)研究。根據(jù)廠內(nèi)客戶需求，目前主要有兩種二維碼標(biāo)識(shí)模塊，包括阻焊油墨模塊和字符油墨模塊，具體如圖2所示。另按照二維碼激光作業(yè)流程，將二維碼應(yīng)用技術(shù)研究分為如表1內(nèi)容進(jìn)行試驗(yàn)。

圖2 二維碼標(biāo)識(shí)模塊（綠油和白油）

表1 試驗(yàn)方法

3 結(jié)果與討論

表2 等級(jí)評(píng)定表

根據(jù)汽車類應(yīng)用二維碼通用標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC TR 29158）指出，二維碼優(yōu)劣主要由等級(jí)評(píng)定來衡量，而等級(jí)評(píng)定依據(jù)單元對(duì)比度來區(qū)分，其中單元對(duì)比度計(jì)算公式如下：

單元對(duì)比度 CC=（ML-MD）/ML

ML：亮單元的平均亮度值

MD：暗單元的平均亮度值

同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)單元對(duì)比度與二維碼評(píng)定等級(jí)進(jìn)行了匹配，具體如表2所示。

3.1 阻焊油墨模塊激光參數(shù)分析

為確保所有加工出來的二維碼評(píng)定在A級(jí)以上，經(jīng)過反復(fù)的測(cè)試驗(yàn)證分析，影響二維碼評(píng)級(jí)重點(diǎn)在激光機(jī)最佳參數(shù)的研究，而鐳射機(jī)最佳參數(shù)主要決定于功率和頻率的控制，具體結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 功率與二維碼等級(jí)關(guān)系圖

圖4 頻率與二維碼等級(jí)關(guān)系圖

3.2 字符油墨模塊激光參數(shù)分析

因白油亮度及硬度相比綠油會(huì)有一定的差異，激光參數(shù)也會(huì)有相應(yīng)的變化，具體如下圖5和圖6所示。

圖5 功率與二維碼等級(jí)關(guān)系圖

圖6 頻率與二維碼等級(jí)關(guān)系圖

3.3 小結(jié)

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)阻焊油墨和符號(hào)油墨二維碼激光機(jī)最佳加工參數(shù)如表3所示。

表3 二維碼激光機(jī)加工參數(shù)

4 批量試用驗(yàn)證

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，利用最佳加工參數(shù)進(jìn)行批量生產(chǎn)驗(yàn)證，兩種模塊分別生產(chǎn)200 pnl，總體二維碼評(píng)定都在A級(jí)以上，且客戶掃碼識(shí)別反饋無差異。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分別從兩種不同二維碼識(shí)別模塊進(jìn)行逐一分析激光機(jī)生產(chǎn)參數(shù)，最終獲得適合二維碼評(píng)定等級(jí)在A級(jí)以上的最佳參數(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的研究應(yīng)用，夯實(shí)了二維碼在印制電路板上的技術(shù)應(yīng)用，為公司滿足了更多的汽車用電路板客戶需求。

該項(xiàng)目得到2017年江西省第一批省級(jí)科技項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：20171BCD40060）的資助。