レーザーマーキング技術は、レーザー加工の最大の応用分野の 1 つです。レーザーマーキングは、高エネルギー密度のレーザーを使用してワークピースに局所的に照射し、表面材料を蒸発させたり、化学反応を起こして変色させ、永久的なマークを残すマーキング方法です。レーザーマーキングではさまざまな文字、記号、パターンなどを作成でき、文字のサイズはミリメートルからマイクロメートルに及ぶため、製品の偽造防止にとって特に重要です。
レーザーコーディングの原理
レーザーマーキングの基本原理は、高エネルギーの連続レーザービームがレーザー発生器によって生成され、集束されたレーザーが印刷材料に作用して、表面材料を瞬時に溶解または蒸発させることです。材料の表面上のレーザーの経路を制御することにより、必要なグラフィックマークを形成します。
特徴 1
非接触処理により、あらゆる特殊な形状の表面にマーキングでき、ワークピースが変形したり内部応力が発生したりせず、金属、プラスチック、ガラス、セラミック、木材、皮革、その他の材料のマーキングに適しています。
特徴2
ほぼすべての部品（ピストン、ピストンリング、バルブ、バルブシート、金物工具、衛生陶器、電子部品など）にマーキングが可能で、マーキングは耐摩耗性があり、生産プロセスの自動化が容易で、マーク部分は変形がほとんどありません。
特徴3
マーキングにはスキャン方式が使用されます。つまり、レーザー ビームが 2 つのミラーに入射し、コンピューター制御のスキャン モーターがミラーをそれぞれ X 軸と Y 軸に沿って回転させます。レーザービームは焦点を合わせた後、マーキングされたワークピースに照射され、それによってレーザーマーキングが形成されます。トレース。
レーザーコーディングの利点
01
レーザー集光後の極細レーザー光は工具のようなもので、対象物の表面物質を点々除去します。マーキング加工が非接触加工であるため、機械的な押し出しや機械的ストレスが発生せず、加工品にダメージを与えない先進性が特長です。集光後のレーザーのサイズが小さく、熱影響を受ける面積が小さく、微細な加工が可能であるため、従来の方法では達成できないいくつかのプロセスを完了することができます。
02
レーザー加工で使用される「ツール」は集光スポットです。追加の機器や材料は必要ありません。レーザーが正常に動作する限り、長時間の連続加工が可能です。レーザー加工速度が速く、コストが安い。レーザー加工はコンピューターによって自動的に制御されており、生産中に人の介入は必要ありません。
03
レーザーでどのような情報をマーキングできるかは、コンピューターで設計された内容にのみ関係します。コンピュータで設計されたアートワークマーキングシステムがそれを認識できる限り、マーキングマシンは適切なキャリア上にデザイン情報を正確に復元できます。したがって、実際にはソフトウェアの機能がシステムの機能を大きく決定します。
SMT分野のレーザー応用では、レーザーマーキングトレーサビリティは主にPCB上で実行され、PCB錫マスキング層に対する異なる波長のレーザーの破壊性は一貫していません。
現在、レーザーコーディングに使用されるレーザーには、ファイバーレーザー、紫外線レーザー、緑色レーザー、CO2レーザーなどがあります。業界で一般的に使用されているレーザーは、UV レーザーと CO2 レーザーです。ファイバーレーザーとグリーンレーザーは比較的あまり使用されていません。
光ファイバーレーザー
ファイバーパルスレーザーとは、希土類元素（イッテルビウムなど）をドープしたガラスファイバーを利得媒質として使用して生成されるレーザーの一種です。非常に豊かな光エネルギーレベルを持っています。パルスファイバーレーザーの波長は1064nmです（YAGと同じですが、YAGの加工材料がネオジムである点が異なります）（QCW、連続ファイバーレーザーの典型的な波長は1060〜1080nmですが、QCWもパルスレーザーですが、そのパルス発生メカニズムが全く異なり、波長も異なります）、近赤外レーザーです。吸収率が高いため、金属および非金属材料のマーキングに使用できます。
このプロセスは、材料に対するレーザーの熱効果を使用するか、表面材料を加熱して蒸発させてさまざまな色の深い層を露出させるか、材料表面の微細な物理的変化（数ナノメートル、 (10 ナノメートル) グレードのマイクロホールは黒体効果を生成し、光の反射が非常に少ないため、素材は暗い黒に見えます)、その反射性能は大幅に変化するか、光エネルギーで加熱されたときに発生する化学反応によって変化します。を選択すると、グラフィック、文字、QR コードなどの必要な情報が表示されます。
UVレーザー
紫外線レーザーは短波長レーザーです。一般に、周波数逓倍技術は、固体レーザーから放射される赤外光（1064nm）を355nm（3倍周波数）および266nm（4倍周波数）の紫外光に変換するために使用されます。その光子エネルギーは非常に大きく、自然界のほとんどすべての物質の一部の化学結合 (イオン結合、共有結合、金属結合) のエネルギーレベルと一致し、化学結合を直接切断して、明らかなことなく物質に光化学反応を引き起こすことができます。熱効果（原子核、内部電子の特定のエネルギーレベルが紫外線光子を吸収し、格子振動を通じてエネルギーを伝達し、熱効果をもたらしますが、明らかではありません）。これは「冷間加工」に属します。 UV レーザーは明らかな熱影響がないため、一般にマーキングや精密切断に使用される溶接には使用できません。
UVマーキングプロセスは、UV光と材料の光化学反応を利用して色を変化させることで実現されます。適切なパラメータを使用すると、マテリアルの表面に対する明らかな除去効果を回避できるため、明らかな接触なしにグラフィックスや文字にマークを付けることができます。
UV レーザーは金属と非金属の両方にマーキングできますが、コスト上の理由から、一般にファイバー レーザーは金属材料のマーキングに使用され、UV レーザーは高い表面品質が必要で CO2 では達成が難しい製品のマーキングに使用されます。 CO2 との高低一致。
グリーンレーザー
緑色レーザーも短波長レーザーです。一般に、固体レーザーが発する赤外光（1064nm）を532nm（2倍の周波数）の緑色光に変換するために周波数逓倍技術が使用されます。緑色レーザーは可視光、紫外レーザーは不可視光です。 。緑色レーザーは光子エネルギーが大きく、その冷間加工特性は紫外光に非常に似ており、紫外レーザーで多様な選択を形成することができます。
緑色光マーキングプロセスは紫外線レーザーと同じであり、緑色光と材料の間の光化学反応を利用して色を変化させます。適切なパラメータを使用すると、材料表面への明らかな除去効果を回避できるため、明らかな接触なしにパターンをマークできます。文字と同様に、通常、PCB の表面には錫のマスキング層があり、通常は多くの色が使用されます。緑色レーザーの反応が良く、刻印されたグラフィックが非常に鮮明で繊細です。
CO2レーザー
CO2 は、豊富な光エネルギー レベルを備えた一般的に使用されるガス レーザーです。一般的なレーザー波長は 9.3 および 10.6 um です。最大数十キロワットの連続出力を持つ遠赤外線レーザーです。通常、分子やその他の非金属材料の高度なマーキングプロセスを完了するには、低出力の CO2 レーザーが使用されます。一般に、金属の吸収率が非常に低いため、金属のマーキングに CO2 レーザーが使用されることはほとんどありません (高出力 CO2 は金属の切断や溶接に使用できます。吸収率、電気光変換率、光路、およびメンテナンスのため)などの要因により、徐々にファイバーレーザーに置き換えられて使用されています。
CO2 マーキングプロセスは、材料に対するレーザーの熱効果を利用するか、表面材料を加熱して蒸発させてさまざまな色の材料の深い層を露出させるか、材料表面の微細な物理的変化を光エネルギーで加熱することによって実現されます。反射させる 光エネルギーにより加熱されると大きな変化や化学反応が起こり、必要なグラフィックや文字、二次元コードなどの情報が表示されます。
CO2 レーザーは一般に、電子部品、計器、衣類、皮革、バッグ、靴、ボタン、ガラス、医薬品、食品、飲料、化粧品、包装、電気機器、および高分子材料を使用するその他の分野で使用されます。
PCB材料へのレーザーコーディング
破壊解析の概要
ファイバーレーザーとCO2レーザーは両方とも、マーキング効果を達成するために材料に対するレーザーの熱効果を使用します。基本的に材料の表面を破壊して拒絶効果を形成し、背景色を漏らし、色収差を形成します。一方、紫外レーザーと緑色レーザーはレーザーを使用して、材料の化学反応により材料の色を変化させ、その後、拒否効果を生成せず、目に見えないグラフィックや文字を形成します。