Peledakan tembaga dari substrat dengan kelaikan dioda laser 808nm

13

Jadi, saya sedang mencari cara untuk memproduksi PCB untuk pekerjaan kecil, dan saya pikir laser mungkin merupakan cara yang baik, karena etsa tampaknya sangat sulit dari jejak kecil, yang diperlukan untuk banyak mikrokontroler.

Saya mulai dengan mencari spektrum absobansi tembaga, karena logam itu sendiri sangat reflektif. Pencarian cepat ternyata penyerapan tembaga terletak tepat di sekitar 800nm. Jadi saya sampai pada kesimpulan bahwa dioda etsa 808nm mungkin akan menjadi yang terbaik.
masukkan deskripsi gambar di sini

Pertanyaan saya kepada Anda, apakah cuaca atau tidak laser bisa benar-benar menghilangkan bahan, atau jika tembaga akan mengambil panas? Laser 808nm sangat fokus, dan saya berencana memiliki daya diperkirakan 360KW / cm2 (dioda 40W pada .112mm2 dot) ..
Saya telah bekerja dengan banyak laser sebelumnya, mulai dari IR ke UV, dan saya tahu cukup keamanan untuk mengetahui bahwa 808 modul pada umumnya beast.

pcb  pcb-fabrication  laser 
3
— Cheibriados
@ Chibibados Saya melihat itu, tapi itu tidak menjawab pertanyaan ini.
Saya telah menggunakan LPKF D104 untuk melakukan beberapa prototipe sirkuit RF di masa lalu dan menggunakan laser UV untuk melakukan penghapusan tembaga. Saya tidak yakin apa alasan menggunakan laser UV yang bertentangan dengan laser IR. Jika Anda mencari di sekitar ada beberapa kertas tentang laser ablasi berdenyut tembaga, mereka mungkin membantu Anda.
— Captainj2001
1
Ablasi dan pemotongan laser biasanya dilakukan dengan daya laser CW (kilowatt) yang jauh lebih tinggi, atau laser berdenyut dengan daya puncak 100 kW atau megawatt (untuk picosecond hingga nanodetik) dan kepadatan daya puncak dalam gigawatt / cm ^ 2.
— Evan
6
Dari mana grafik itu berasal? Terlihat sangat salah. Tembaga adalah reflektor IR yang cukup ekstrem, dan menyerap panjang gelombang yang lebih pendek, tidak lebih lama seperti yang ditunjukkan di atas (sehingga dengan mata mencerminkan warna oranye kemerahan.) Mungkin seseorang menyalin grafik untuk spektrum ion Cu, seperti tembaga sulfat atau klorida, warna biru- solusi hijau. Cari spektrum cermin tembaga, bukan atom tembaga. Saya menemukan: serapan logam tembaga, 400nm: 49%, 500nm 41%, 600nm 15%, 700nm: 5%, 1000nM: 3% photonics.com/EDU/Handbook.aspx?AID=25501
— wbeaty

Jawaban:

6

Ini mengingatkan saya pada ablasi laser seperti yang digunakan dalam ionisasi ablasi laser digabungkan spektroskopi emisi optik plasma (LA-ICP-OES). Dalam instrumen ini, laser digunakan untuk menguapkan permukaan sampel sehingga sampel dapat ditiup ke dalam obor ICP dan spektrum emisi dibaca oleh spektrometer. Teknik ini menggunakan jumlah sampel mikroskopis, dengan hanya menguapkan permukaan skala atom untuk analisis.

Untuk menghilangkan material dari permukaan, Anda perlu menyediakan energi yang cukup untuk menguapkan tembaga menjadi gas. Mari kita lakukan perhitungan back-of-the-envelope untuk melihat apakah ini adalah tugas yang masuk akal untuk laser rumah.

Tembaga memiliki panas penguapan 300 kJ / mol. Satu mol tembaga adalah 63 g. Laser 1 W memasok 1 J / s energi. Itu berarti 1 W laser secara teoritis dapat menghilangkan 0,21 mg / s tembaga. Ini tidak memperhitungkan energi yang dibutuhkan untuk memanaskan material ke suhu penguapannya.

PCB tipikal memiliki kedalaman jejak 1,4 mil (35,5 um). Tembaga memiliki kerapatan 8,9 g / cm ^ 3.

Setelah satu ton konversi unit, laser 1 W akan menghilangkan bahan 6,64 x 10 ^ -4 milimeter persegi per detik.

Jadi secara realistis, mungkin tidak.

— Michael Molter
sumber
bagaimana dengan laser 50 Watt?
Anda akan mendapatkan 300 x 10 ^ -4 milimeter persegi per detik.
— Michael Molter
2
Milimeter persegi per detik.
— Michael Molter
1
Papan berukuran 5 x 5 cm akan membutuhkan waktu 2 jam 18 menit untuk melepas semua tembaga. Tapi, sekali lagi, kami tidak memperhitungkan biaya energi untuk memanaskan tembaga (saat berperang melawan kehilangan panas).
— Michael Molter
5
Kemudian lagi, Anda tidak perlu menghapus semua tembaga. Anda hanya perlu melacak di sekitar jejak.
— Michael Molter
12

Grafik Anda membuktikan bahwa tembaga berwarna biru! Menyerap merah dan IR, kan? Jadi logam tembaga harus terlihat dalam warna biru? !!!

Ada yang salah.

Sebenarnya, tembaga adalah reflektor IR yang cukup ekstrim, dan menyerap panjang gelombang yang lebih pendek, tidak lebih lama seperti yang ditunjukkan di atas (dengan mata, tembaga mencerminkan warna oranye kemerahan.) Mungkin seseorang menyalin grafik untuk spektrum ion Cu, seperti tembaga sulfat atau tembaga klorida , solusi biru atau biru-hijau.

Grafik di bawah ini bertentangan dengan milik Anda, jadi jawaban untuk pertanyaan Anda tentang 808 nm adalah no. Tembaga pada 808 nm adalah cermin yang sangat bagus; memantulkan lebih dari 95% dari sinar laser 808 nm. (Perhatikan bahwa grafik ini adalah reflektansi, jadi harus dibalik terbalik untuk memberikan absorbansi. Tetapi ia menunjukkan penyerapan pada 808 nm sebagai 4%, bukan 75% seperti grafik Anda di atas!) Ini menunjukkan bahwa laser terbaik akan dekat-UV 300 nm. Dari mana asal grafik Anda?

grafik dari photonics.com photonics.com, dari Handbook of Optical Constants for Solids

Cari spektrum cermin tembaga, bukan tembaga (bukan ion atau uap logam.)

Saya menemukan: Absorbansi logam tembaga (cermin tembaga)

400 nm: 49%
500 nm: 41%
600 nm: 15%
700 nm: 5%
1000 nm: 3%

Di sisi lain, di sini di Seattle Rich Olson telah berhasil memotong PCB lapisan logam dengan laser 40 watt pada 808 nm. Dia harus mengganti foil Cu dengan baja, dan papan epoksi dengan kaca! Ini menunjukkan bahwa mungkin saja untuk memotong tembaga dengan beberapa puluh watt ultraviolet. Pertama menemukan absorbansi baja foil pada 808 nm, dan jika itu sama atau kurang dari tembaga 65% pada 300 nm, maka ada baiknya bereksperimen dengan laser UV 300 nm (serat laser?)

— tidak ada
sumber
-1 ini bukan jawaban untuk pertanyaan OP? Lebih banyak komentar benar-benar ...
— Michael Molter
4
@Michael Molter Baca lagi: OP memiliki grafik yang salah, terbalik, jadi dia menanyakan pertanyaan yang salah, dan jawaban lain di sini mungkin salah. Penyerapan Max Cu adalah pada UV, bukan IR. Jadi jelas jawabannya adalah 'tidak.' (Saya pikir ini sudah jelas. Saya akan mengedit untuk menjabarkannya.) Jadi, apakah 40watt-nya dapat melakukannya, jika dia bertanya tentang 350nM? Ukuran titik batas difraksi untuk 350nM adalah lebih dari 4x kepadatan energi yang lebih tinggi (kurang dari 0,5x diameter tempat 800nM.) Tetapi laser 350nM mungkin harga tinggi yang konyol.
— wbeaty
@wbeaty Saya tahu apa yang saya tanyakan, dan Anda menjawab pertanyaan: apakah cuaca atau tidak laser benar-benar dapat menghilangkan bahan, atau jika tembaga akan mengambil panas?
jadi, akankah laser TEA direkomendasikan untuk ini?
Sambil mencari spektrum larutan tembaga sulfat, saya menabrak ini. Spektrum OP adalah untuk ion tembaga dan nikel dalam larutan berair. Koin nikel 5 sen USA adalah 25% Ni dan 75% Cu, sehingga kedua ion berada dalam spektrum solusi dari koin terlarut. Jadi, beatbeat benar.
— Ed V
2

Cara termudah dan termurah untuk melakukan ini adalah dengan menggunakan cat semprot hitam untuk mengecat papan berpakaian tembaga Anda terlebih dahulu. Kemudian gunakan laser dioda biru 2 W untuk menghilangkan cat dari papan, dan mengekspos tembaga. Anda dapat melakukan pass kedua hanya untuk memastikan itu benar-benar bersih.

Akhirnya, masukkan ke dalam rendaman asam dan biarkan tembaga tergores. Cat akan melindungi sisa tembaga. Bilas, dan bersihkan sisa cat dengan pelarut.

https://www.youtube.com/watch?v=EBUsOGMQdhM

Semoga itu bisa membantu.

— Juan
sumber
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.