Kupfer mit Laser schneiden (eigentlich gravieren)

[flaser]

Hallo,

soweit ich das mitgekriegt habe, hat gento schon einige Erfahrungen mit dem Thema Materialbearbeitung mit Lasern gesammelt, deshalb ist diese Frage
an gento (natürlich auch an andere Forennutzer) gerichtet.
Eigentlich muesste es doch moeglich sein 75um Kupfer (ja zufaellig das was auf einer Platine ist) mit einem mittelklassigem Laser zu durchzuschneiden.
Hat das vielleicht schon jemand ausprobiert? Welche Leistung ist dazu noetig?

MfG

[gento]

Rointner kommt auch aus Austria.
Frag dort doch mal an : http://www.roithner-laser.com/

Ansonsten käme es ein wenig mehr Input besser rüber.
Wie z.B. Alter , Beruf und woher.

Ansonsten kannst Du in Messing vor Wut beißen.

lg
Gento

[flaser]

Hallo,

ja klar kann ich mich kurz vorstellen. Ich bin 16 Jahre alt, werde in 4 Monaten 17.
Ich komme aus Österreich im Raum Amstetten und besuche die HTL in Steyr für Elektronik im 2. Schuljahr (insgesamt 5, eines davon Matura). Beruflich werd ich mal irgendwas mit Elektronik machen, was genau weiss ich aber noch nicht.


MfG

[VDX]

... das Problem beim Lasergravieren von Leiterplatten ist die sehr unterschiedliche Absorption von Kupfer und Epoxy.

Das Kupfer reflektiert erstmal sehr viel vom Laserlicht, so daß die Leistung ziemlich hoch sein muß - ich habe für sowas einen 60Watt-NdYAG-Laser verwendet.

Bist du durchs Kupfer durch, absorbiert das Epoxy fast 100% der Leistung und 'explodiert' förmlich, so daß du mit der gleichen Einstellung, in der du z.B. 10µ Kupfer wegdampfst, sofort durch die Leiterplatte durchbohrst ...

Ein möglicher 'Trick' ist die Verwendung einer dickeren Kupferbeschichtung - dann nicht komplett durchschneiden, sondern nur eine Tiefe von etwa 90% der Kupferauflage gravieren - und dann die Platine kurz ins Ätzbad hängen, um die restlichen 10% bis 15% Kupfer durchzuätzen.

Dabei wird auch etwas von der unbearbeiteten Fläche abgetragen, weswegen eine etwas dickere Kupferauflage interessant ist.

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Für 'Niederenergie'-Laser-Platinenfertigen kannst du aber auch eine beschichtete Platine nehmen und mit einer 445nm-Laserdiode bei 0.5W bis 1W Leistung den Lack wegbrennen und dann das freigelegte Kupfer wegätzen ... eine 100mW oder 200mW BluRay-Diode ist für sowas ebenfalls verwendbar.

Oder du nimmst eine photoempfindlich beschichtete Platine und belichtest die mit einer BluRay-Diode (oder auch einer UV-LED mit Blende) in einem Plotterstift, was mit noch kleineren Leistungen geht ...

Viktor

[flaser]

Hallo,

ich weiss es klingt ziemlich blöd, aber wäre es nicht möglich die Kupferplatine (hier nicht fotobeschichetet) schwarz anzumalen,
oder anzusprayen, sodass diese nicht mehr so stark reflektiert und eine weitaus geringere Leistung nötig wäre, um das Kupfer
wegzukriegen? Das ganze könnte man ja nacher vielleicht wegwaschen (die Farbe).

MfG

[guido]

Tolle Idee

Dann brennst du wenns klappt mit weniger Leistung die schwarze Farbe weg
und das Kupfer kuck dich dann mit einem freundlichem "und nu ??" an

[pardini]

Hi,

...Guido war schneller..

ich weiss es klingt ziemlich blöd, aber wäre es nicht möglich die Kupferplatine (hier nicht fotobeschichetet) schwarz anzumalen,
oder anzusprayenMfG

und wenn der Lack weg ist kommt wieder blankes Kupfer, oder? Der einzig sinnvolle Weg für zu hause steht oben schon beschrieben.

Pardini

[flaser]

Hallo,

das das Kupfer nach oben noch immer noch refelektiert ist klar, sonst müsste man ja das gesamte Kupfer schwarz einfärben,
aber zur Seite dürfte es eigentlich nicht mehr so stark reflektieren, da nicht mehr das sehr stark reflektierende Kupfer da ist,
sondern eben die schwarze Farbe. Ich kann mich auch gewaltig täuschen, das mit dem Anmalen ist mir gestern nur gerade so eingefallen.

MfG

[andythemechanic]

Hi,

ich denke mal mit gütegeschalteten (Q-switched fürs googeln) Lasern sollte es kein Problem sein 75µm Kupfer in einem Schuss von ca 50mJ wegzumachen. Das sind Laser die sehr kurze Pulse mit hoher Energie erzeugen. Aus meinen Experimenten mit dem SSY1 (http://www.repairfaq.org/sam/laserscl.htm#sclsy1) weiss ich das es problemlos möglich ist mit 50mJ (evtl sogar weniger) Alufolie durchzuschiessen. Die entstehenden Löcher sind ca. 0.1mm groß je nach Brennweite. Kupfer absorbiert wesentlich besser als Alu deswegen wird man für 75µ Kupfer ca. die gleiche Energie brauchen wie für Alufolie. Rechnet man das jetzt mal hoch auf 1cm/s Schnittgeschwindigkeit sind das gerade mal 5W mittlere Leistung (1 mm/s / 0.1mm * 50mJ = 5W) und 100Hz Wiederholrate. Hört sich machbar an. Das Geheimnis ist halt die kurzen Energiereichen Pulse zu erzeugen. Ich glaub hier im Forum gabs mal n paar Beiträge von pulslaser wo auch Zahlen drinstanden was man mit welcher Leistung so machen kann.

Grüße
Andreas

[flaser]

Hallo,

noch ein kleiner Nachtrag zu dem Thema: Ich hab anstatt der Standard-Kupferdicke 35um, 75um geschrieben, also das Kupfer ist 35um.
(35um reichen für die meisten elektronischen Projekt, bei Leistungssachen muss man aufpassen)
Danke an alle, die hier etwas gepostet haben, auch Danke an gento für den die super Laser-Page (rointher-laser).

MfG

[VDX]

... das Problem ist immer noch der Übergang vom Kupfer ins Epoxy - der kleinste 'Überschuß' an Energie führt zum explosiven Verdampfen des Epoxies, was zu Ausbrüchen um das Loch herum führt ... das Kupfer ist niemals so homogen, daß du mit der gleichen Einstellung über die Platine gehen kannst! - entweder du bist nicht ganz durch, oder du erzeugst Krater unter dem Kupfer

Mit einem Excimer-Laser habe ich das hinbekommen - da konnte ich mich quasi 'kalt' durch das Kupfer steppen und aufhören, sobald sich die Reflektion änderte - sowas ist aber noch unbezahlbarer, als ein Q-switch-NdYAG

Ich habe einen Faserlaser mit 50Watt@1070nm und ein AOM mit 40MHz Pulsrate, womit das gerade so noch zu machen ist, das wird er sich aber auch nicht hinstellen wollen

Die einzige DIY-Laser-Lösung mit brauchbaren Ergebnissen sehen ich im Belichten oder Lack-Wegbrennen und anschließendem Ätzen ...

Viktor

[goamarty]

Für DIY hast du sicher recht. In der professionellen Leiterplattenfertigung werden Microvias durch Cu und dünne Dielektrika (<100µm) mit Laser gebohrt, da werden nacheinander Laser mit zwei verschiedenen Wellenlängen eingesetzt, einer für das Cu und dann ein anderer für das Epoxy. Ich glaube es war ein Excimer und ein IR Laser (Nd od. CO2). Ich weis aber auch nicht mehr, welcher für was verwendet wurde. Praktisch war, daß der Laser für das Epoxy das Kupfer nicht angreift, und man so selektiv bis auf die untere Cu-Lage bohren kann. Dann wird das Loch innen verkupfert. Was hier im Gegensatz zum "Laser-Ätzen" kein Problem ist: Der Laser zum Cu-Bohren darf das Epoxy ruhig angreifen, nur nicht komplett durchdringen.

[VDX]

... so wie du's beschreibst, klingt's nach UV (Excimer) für Kupfer+Epoxy und IR (NdYAG) 'nur' fürs Epoxy, da für IR das Kupfer bei kleineren Leistungen als Spiegel wirkt, während das Epoxy und die eingebetteten Glasfasern wunderbar wegdampfen ... nur weißt du auch, was ein Excimer-Laser kostet

Ich konnte mal etwas mit einem Excimer-Laser 'spielen' - hier ein Bild von 'gesteppten' Stufen in Epoxy - jede 'Stufe' ist ein Schuß mehr drauf und die Blende hatte 100x100 Mikrometer:

Epoxy-Test.jpg

... und hier ein Rasterelektronenbild von einem Nailhead-Modul, daß ich aus einem Sandwich aus Epoxy und Gold 'herausgeknabbert' habe - das Graue und Weiße oberhalb ist Epoxy mit etwa 50 Mikrometern Dicke, der kaum sichtbare schwarze Rand unterhalb ist eine Schicht von etwa 10 Mikrometern Gold ... dem Excimer ist's fast egal, ob Gold, Kupfer oder Kunststoff:

Nailhead.jpg

Viktor

[goamarty]

Ich weis zwar nicht wieviel der Excimer genau kostet, aber ich weis, daß er teuer ist und die Betriebskosten mit den speziellen Gasmischungen auch nicht ohne sind. Also nix für zuhause. Auf ner Exkursion von der Uni hab ich Mitte der '90er einen vorgeführt bekommen, der optischen Durchbruch war schon faszinierend.

Wofür ist dieses "Nailhead Modul"?

[gento]

Ihr seit ja sehr beratungsfreudig für so einen Frischling , der vor 2 Tagen anfing nach der güte für einen bestimmten 1Watt Stiftlaser (Pointer) und dessen Importmöglichkeiten zu fragen.
Gento

[VDX]

Wofür ist dieses "Nailhead Modul"?

... unter der runden 'Kappe' (bzw. 'nailhead') ist ein freigeätzter Kanal, der von 50 Nanometern Durchmesser am Boden bis zu etwa 300 Nanometer direkt unter der kappe konisch zunimmt und der galvanisch mit Gold aufgefüllt wurde ... die Kappe ist ein beabsichtigtes 'Überwachsen' bei der Galvanik, um einen 'Handgriff' zu bekommen, da der Nanodraht sonst nur schwer handhabbar ist.

Diese galvanisch hergestellten Nanodrähte gibts auch in 'gerader' Ausführung, wo der Kanal über die gesamte Länge einen konstanten Durchmesser hat, ich benötigte hier aber konische Spitzen als Nano-Sonden, so daß ich mich fürs konische Freiätzen der Polymerfolie entschlossen hatte ... das 'Freiknabbern' um einen Nailhead herum hatte ich hier eher zum Testen gemacht.

Später habe ich diese 'Nailhead'-Module mit den geraden Nanodrähten gemacht - dann lasse ich vor dem 'Freiknabbern' noch Gold über die Oberseite wachsen, so daß die Kappe und Oberfläche ebenfalls mit einer Schicht Gold bedeckt ist.

Für die Anwendung breche ich den Würfel raus und habe eine Art SMD-Bauteil mit Gold an beiden Enden, das ich zwischen zwei Elektroden einlöten kann - zuletzt wird das Polymer mit Plasma weggeätzt und der Nanodraht freigelegt ... das läßt sich z.B. mit einem Platin-Draht sehr gut als Temperatursensor oder für andere MST- und Nanotech-Spielereien verwenden

Viktor

[VDX]

Hi Gento,

Ihr seit ja sehr beratungsfreudig für so einen Frischling , der vor 2 Tagen anfing nach der güte für einen bestimmten 1Watt Stiftlaser (Pointer) und dessen Importmöglichkeiten zu fragen.
Gento

... ich denke, es geht hier nicht nur um die Frage von flaser - da viele andere hier auch mitlesen (vor allem, da der Thread-Titel ansich schon interessant klingt), können hier auch andere relevante Infos reingepackt werden ...

Viktor

[goamarty]

Wenn der Ursprungsposter wirklich nur an Stiftlasern interessiert ist, dann werden ihn die Infos hier möglicherweise nicht interessieren. Dieses Risiko nehme ich in Kauf, wenn ich poste. Unsinn wird er damit kaum machen können, weil die besprochenen und für den Zweck nötigen professionellen Geräte eben nicht um Taschengeld zu haben sind. Damit ist ja die finanzielle Zugangshürde wieder gegeben, welche einige Leute hier bei den Pointern vermissen.

[flaser]

Da hast du wohl recht, dass ich mir so einen Laser, mit dem anscheinend sogar Augen bearbeitet werden, mit meinem Gehalt (Verwandte, Eltern) nicht leisten kann (hab mir mal ein paar angebote angeschaut). Wobei es auch Pointer gibt, die im hoeheren Leistungsbereich liegen, fuer Labor und so Zeug, die an die 1000 € oder mehr kosten. Und selbst diese Summe hat so ziemlich kein 16 jaehiger einfach mal so zum ausgeben. Ich selbst hab mir 1000€ aufgehoben, und werd mal schauen, welche Leistung ich fuer das Geld bekomme.
Ich frage mich aber was ich mit einem Pointer zur Materialbearbeitung von Kupfer mache, da solche Leistungen fuer Stiftlaser nicht existieren. Was auch noch fraglich ist: Warum habe ich das Thema gemacht, wenn ich sowieso nur an Stiftlasern interessiert waere? Aber ist ja jetzt egal.

MfG

[VDX]

... du darfst das Wort 'Pointer' in dem Zusammenhang nicht benutzen - bei sowas sehen die meisten hier Rot, da das Forum in letzter Zeit von 'Pointer-Kiddies' überschwemmt wurde, die nur wissen wollten, wie und wo man die überzüchteten 'burning pointer' herbekommt oder wie man noch etwas mehr Brennleistung rauskitzelt, ohne sich Gedanken über ihre Gesundheit oder die Gefährdung anderer zu machen

In diesem Umfeld gehen leider auch viele ernstgemeinte Anfragen von Neulingen unter, da sie einfach die falschen Fragen stellen oder 'verbotene' Begriffe verwenden

Lies dir in diesem Zusammenhang evtl. mal den Nachbarthread "Lasergraviergerät gesucht" durch ...

Viktor

[flaser]

OK, danke werd ich mir gleich mal durchlesen.

mfg