Strahlen von Kupfer von einem Substrat mit einer Laserdiodierbarkeit von 808 nm

Ich arbeite an einer Möglichkeit, Leiterplatten für kleine Aufträge herzustellen, und dachte, dass Laser ein guter Weg sein könnten, da das Ätzen aufgrund kleiner Spuren, die für viele Mikrocontroller erforderlich sind, sehr schwierig zu sein scheint.

Ich habe zunächst das Absorptionsspektrum von Kupfer untersucht, da das Metall selbst sehr reflektierend ist. Eine schnelle Suche ergab, dass die Absorption von Kupfer bei 800 nm liegt. So bin ich zu dem Schluss gekommen, dass eine 808-nm-Ätzdiode wahrscheinlich die beste wäre.

Meine Frage an Sie ist, ob der Laser tatsächlich Material entfernen kann oder ob das Kupfer die Hitze annimmt. 808-nm-Laser sind sehr fokussierbar, und ich plane eine geschätzte Leistung von 360 kW / cm2 (40-W-Diode bei 0,112 mm2 Punkt).
Ich habe bereits mit vielen Lasern gearbeitet, die von IR bis UV reichen, und ich kenne mich mit ausreichender Sicherheit aus dass 808 Module im Allgemeinen Bestien sind.

Dies erinnert mich an die Laserablation, wie sie in der laserablationsionisationsgekoppelten optischen Emissionsspektroskopie (LA-ICP-OES) verwendet wird. In diesem Instrument wird ein Laser verwendet, um die Probenoberfläche zu verdampfen, so dass die Probe in den ICP-Brenner geblasen und das Emissionsspektrum von einem Spektrometer gelesen werden kann. Diese Technik verwendet mikroskopisch kleine Probenmengen, indem nur die atomare Oberfläche zur Analyse verdampft wird.

Um Material von der Oberfläche zu entfernen, muss ausreichend Energie zugeführt werden, um das Kupfer zu einem Gas zu verdampfen. Lassen Sie uns eine Back-of-the-Envelope-Berechnung durchführen, um herauszufinden, ob dies eine sinnvolle Aufgabe für einen Heimlaser ist.

Kupfer hat eine Verdampfungswärme von 300 kJ / mol. Ein Mol Kupfer entspricht 63 g. Ein 1 W Laser liefert 1 J / s Energie. Das heißt, ein 1-W-Laser könnte theoretisch 0,21 mg / s Kupfer entfernen. Dies berücksichtigt nicht die Energie, die erforderlich ist, um das Material auf seine Verdampfungstemperatur zu erwärmen.

Eine typische Leiterplatte hat eine Spurentiefe von 1,4 mil (35,5 um). Kupfer hat eine Dichte von 8,9 g / cm 3.

Nach einer Tonne Einheitenumwandlung würde ein 1 W-Laser 6,64 · 10 & supmin; & sup4; Quadratmillimeter Material pro Sekunde entfernen.

So realistisch wahrscheinlich nicht.

Ihre Grafik zeigt, dass Kupfer blau ist! Es absorbiert Rot und IR, richtig? Also muss metallisches Kupfer eine tiefblaue Farbe haben? !!!

Irgendwas stimmt nicht.

Tatsächlich ist Kupfer ein ziemlich extremer IR-Reflektor und absorbiert die kürzeren Wellenlängen, nicht die längeren, wie oben gezeigt (Kupfer reflektiert per Auge die rötlich-orange Farbe). Vielleicht hat jemand eine Grafik für das Cu-Ionenspektrum kopiert, wie Kupfersulfat oder Kupferchlorid , blaue oder blaugrüne Lösungen.

Diese Grafik unten widerspricht Ihrer, daher ist die Antwort auf Ihre Frage zu 808 nm ein klares Nein. Kupfer bei 808 nm ist ein sehr guter Spiegel; reflektiert über 95% des 808 nm Laserlichts. (Beachten Sie, dass dieses Diagramm das Reflexionsvermögen ist und daher auf den Kopf gestellt werden sollte, um das Absorptionsvermögen zu erhalten. Es zeigt jedoch eine Absorption bei 808 nm von 4% und nicht 75% wie das obige Diagramm!) Dies deutet darauf hin, dass der beste Laser im nahen UV-Bereich liegt bei 300 nm. Woher stammt Ihre Grafik?

photonics.com, aus dem Handbuch der optischen Konstanten für Feststoffe

Suche nach Spektrum von Kupferspiegeln, nicht von Kupfer (nicht Ionen oder Metalldampf)

Ich habe gefunden: Kupfermetallabsorption (Kupferspiegel)

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

Andererseits ist es Rich Olson hier in Seattle gelungen, Metallschicht- Leiterplatten mit einem 40-Watt-Laser bei 808 nm zu schneiden . Er musste die Cu-Folie durch Stahl und die Epoxidplatte durch Glas ersetzen! Dies legt nahe, dass es möglich sein könnte, Kupfer mit einigen zehn Watt Ultraviolett zu schneiden. Ermitteln Sie zuerst die Absorption von Stahlfolie bei 808 nm. Wenn sie bei 300 nm 65% von Kupfer oder weniger beträgt, lohnt es sich, mit 300-nm-UV-Lasern (Faserlaser?) Zu experimentieren.

Die einfachste und kostengünstigste Methode ist die Verwendung von schwarzer Sprühfarbe, um zuerst Ihre kupferkaschierte Platte zu übermalen. Verwenden Sie dann einen blauen 2-W-Diodenlaser, um die Farbe von der Platine zu entfernen und das Kupfer freizulegen. Sie können einen zweiten Durchgang machen, nur um sicherzugehen, dass er wirklich sauber ist.

Lassen Sie es schließlich in das Säurebad fallen und lassen Sie es das freiliegende Kupfer ätzen. Die Farbe schützt den Rest des Kupfers. Spülen Sie die Farbe aus und reinigen Sie sie mit einem Lösungsmittel.

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

Ich hoffe, das hilft.

Ich habe einige Experimente mit der Flex-Technologie von Trotec durchgeführt. Die Faserquelle funktioniert gut mit Kupfer und es brennt nicht zu viel Harz auf der Platine. Die Experimente, die wir durchgeführt haben, waren recht einfach, aber ziemlich zufriedenstellend. Weitere Informationen finden Sie hier: http://fabacademy.org/archives/2015/eu/students/bassi.enrico/04electronic.html

http://fabacademy.org/archives/2015/eu/students/bassi.enrico/06electronicdesign.html