Frage zu Eigenbau - Belichtungsgerät (405nm/120mW Laser)

[Belichter]

Einen wunderschönen guten Abend euch allen.

Im Zuge meiner Online Recherche für ein Selbstbauprojekt bin ich auf dieses Forum gestoßen und habe nun ein paar Fragen an euch.

Zu meinem Projekt:
Ich plane derzeit einen CNC gesteuerten Laserbelichter um fotobechichtete Leiterplatinen zu belichten.

Hier mal kurz meine Vorüberlegungen (meine Frage kommt im nächsten Absatz):
Gängige Resists (Fotolacke) brauchen hierbei eine Belichtungsenergie von etwa 50mJ/cm².
Der Wellenlängenbereich bei dem diese Resists wohl gut entwickeln liegt bei 405nm.
Also habe ich überschlägig mal folgendes gerechnet. Bei einem angenommenen Fokusdurchmesser eines Belichtungslasers von 0,2mm und einer Verfahrgeschwindigkeit von 50mm/s ergibt sich eine zu belichtende Fläche von Ø0,02cm x 5cm = 0,1cm².
Bei einer benötigten Flächenenergie von 50mJ/cm² ergibt sich damit eine Laserleistung von 0,1cm² x 50mJ/cm² = 5mJ = 5mWs.
Da dies die benötigte Leistung pro Sekunde ist sollte der Laser wenn ich mich nicht verrechnet habe also eine Leistung von 5mW bei 405nm haben. (Gängige Belichtungsanlagen haben oft 120mW was mich einen Fehler in meiner Rechnung annehmen lässt)
Wenn ich in der Laserschutzklasse schaue ergibt sowohl ein 5mW als auch ein 120mW Laser mit 405nm einen Klasse 3B Laser.
Laut der BAuA-Brochüre darf man solche Laser im privaten Bereich nicht einsetzen.

Nun meine Frage:
Gibt es irgendeine legale Möglichkeit eine solche Laserbelichtungsmaschine zu bauen?
Solche Sachen wie lichtdichte Schutzumhausung mit Sicherheits-Schlüssenschalter, Türschalter sowie eine zusätzliche direkt an der Diode montierte Blende gegen reflektierte Strahlung plus zertifizierte Schutzbrille (und ja die ist mir locker 400€ wert habe nur zwei Augen) mal vorausgesetzt.

Ich wäre euch für eure Hilfe sehr dankbar und freue mich auf eure Antworten (auch wenn die lautet "Kannste legal vergessen")

Gruß Belichter

[jojo]

Gängige Resists (Fotolacke) brauchen hierbei eine Belichtungsenergie von etwa 50mJ/cm².

Kannst Du mal eine Quelle für Deine Angaben nennen?
Ich habe eher was im Bereich 1J/cm2 gelesen, was Deine nütige Laserleistung um den Faktor 20 steigern würde.

Warum soll man das nicht legal bauen dürfen?
Es gibt seit Jahrzehnten Belichtungslaser. Stichworte Druckplattenbelichter, Filmbelichter.
Natürlich haben die ein Gehäuse.

Gruß

Joachim

[VDX]

... überschlage auch mal die "Belichtungszeit pro Pixel" - wenn er über jedem Pixel erstmal eine Pause von 1 Sekunde einlegen müßte, würde das für eine kleine Platine mehrere Stunden brauchen!

Viktor

[Belichter]

Gängige Resists (Fotolacke) brauchen hierbei eine Belichtungsenergie von etwa 50mJ/cm².

Kannst Du mal eine Quelle für Deine Angaben nennen?
Ich habe eher was im Bereich 1J/cm2 gelesen, was Deine nütige Laserleistung um den Faktor 20 steigern würde.

Warum soll man das nicht legal bauen dürfen?
Es gibt seit Jahrzehnten Belichtungslaser. Stichworte Druckplattenbelichter, Filmbelichter.
Natürlich haben die ein Gehäuse.

Gruß

Joachim

Hallo ja natürlich kann ich das:
https://www.tu-ilmenau.de/fileadmin/med ... raphie.pdf Dort auf Seite 10 der Punkt D0.
https://www.walterlemmen.de/images/pdf/ ... UV-P50.pdf Dort auf Seite 3: Energie: 16–18 mJ/cm²
https://www.allresist.de/dosisabhaengig ... ivresists/
und dann noch eine alte Anleitung von Bungard http://www.octamex.de/shop/download/bun ... terial.pdf Seite 5: "Dies entspricht rechnerisch einem Lichtenergiebedarf von etwa 50 mJ / cm²."

Auch andere Leute z.B. im Mikrocontroler-Forum berichten von erfolgreichen Eigenbau-Belichtungsgeräten mit 100-120mW.

Die Frage ist also weniger ob das technisch möglich ist sondern ob man als Privatperson einen Klasse 3B Laser legal erwerben und betreiben kann.

[VDX]

... hierbei mußt du unterscheiden zwischen einem "Flächen-Belichter" und einem "UV-Foto-Plotter" - beim Flächen- oder Film-Belichter mußt du einfach nur die (pro Fläche viel "schwächere") Lichtquelle lange genug leuchten lassen, bis der Film genug hat.

Beim Foto-Plotter mit (wie in dem Beispiel) 0.05mm Fokusdurchmesser mußt du alle zu belichtenden Linien und Flächen "abfahren" - die dabei möglichen bzw. erforderlichen Zeiten sind abhängig von der Energiedichte im Fokuspunkt.

Mit einer 405nm-Laserdiode von z.B. 300mW auf einen Spot von 0.05mm kannst du den UV-empfindlichen Lack auch gleich wegdampfen bzw. weggravieren

Mit blauen (445nm) Laserdioden mache ich sowas mit "nackten" Kupferplatinen, die ich schwarz lackiere, den Lack weggraviere und dann freiätze - hab' ich z.B. hier mal beschrieben, wie das mit einer 975nm-IR-Laserdiode geht - später dann auf 445nm gewechselt:

https://reprap.org/forum/read.php?133,235148

Viktor

[Belichter]

... hierbei mußt du unterscheiden zwischen einem "Flächen-Belichter" und einem "UV-Foto-Plotter" - beim Flächen- oder Film-Belichter mußt du einfach nur die (pro Fläche viel "schwächere") Lichtquelle lange genug leuchten lassen, bis der Film genug hat.

Beim Foto-Plotter mit (wie in dem Beispiel) 0.05mm Fokusdurchmesser mußt du alle zu belichtenden Linien und Flächen "abfahren" - die dabei möglichen bzw. erforderlichen Zeiten sind abhängig von der Energiedichte im Fokuspunkt.

Mit einer 405nm-Laserdiode von z.B. 300mW auf einen Spot von 0.05mm kannst du den UV-empfindlichen Lack auch gleich wegdampfen bzw. weggravieren

Mit blauen (445nm) Laserdioden mache ich sowas mit "nackten" Kupferplatinen, die ich schwarz lackiere, den Lack weggraviere und dann freiätze - hab' ich z.B. hier mal beschrieben, wie das mit einer 975nm-IR-Laserdiode geht - später dann auf 445nm gewechselt:

https://reprap.org/forum/read.php?133,235148

Viktor

Hallo Viktor,
Das Projekt kannte ich schon, aber danke das du es hier nochmal erwähnst. Wegen der Dämpfe/Gase und der hohen Laserleistung habe ich mich allerdings dagegen entschieden dagegen entschieden das so zu machen.
Ich würde gerne mit dem Laser (der dann wohl irgendwo zwischen 5 und 120mW eingestellt wird) belichten und dann klassisch ätzen.

Da du so eine Anlage schon betreibst; Ist deine mit einem legalen Laser aufgebaut? (Antwort gerne auch per PN) Und wenn ja wie hast du das gemacht? Also wo bezogen oder wie zertifiziert?
Und welche Schutzmaßnahmen hast du ergriffen? Ich habe gesehen das du für eine Ausstellung eine Schutzumhausung gebaut hast die oben offen ist. Ist das nicht gefährlich wenn man da oben rein schauen kann?
Ich habe noch nie mit Lasern gearbeitet (außer mit CO2 Lasern zum Blechschneiden aber das sind ja fertige Maschinen renommierter Hersteller) daher bin ich da extrem vorsichtig und will keinerlei Fehler machen.

Auch ist mit der Fokus Durchmesser von 0,05mm viel zu klein. Das war nur als Beispiel gedacht da die benötigte Flächenenergie zum belichten des Resists ja vom Fokus Durchmesser unabhängig ist. Es ist nur für mich relevant da ein größerer Fokusdurchmesser eine größere benötigte Laserleistung zur Folge hat. Ich würde wie du zu 0,15-0,25mm tendieren.
Daher habe ich das ja mal überschlägig im ersten Post gerechnet.

[VDX]

... unsere Einhäusungen sind komplett rundum dicht - du hast da wohl nur den Aufbau ohne Deckel gesehen

Die Laserdioden und Laser kaufe ich mir entweder ganz legal als "Klasse 4" oder Laser-Zubehör hier in Deutschland (z.B. bei Lasertack) ... oder über ebay oder Amazon ... oder baue sie aus defekten Lasergeräten aus ...

Solange sie nicht eingehäust sind, ist das alles "Laser Klasse 4", also nur mit persönlischer Schutzausrüstung (Schutzbrille, Rauch-Absaugung, ...) und "Sachkenntnis" zu verwenden (hab einen LSB-Schein gemacht, wußte aber damals schon mehr von der Materie, als der Kursleiter).

In einer komplett lichtichten oder mit für die jeweilige Wellenlänge zugelassenen "Laserschutz"-Fenster aufgebautem Gehäuse -- und ausreichenden Schutzmaßnahmen gegen eine Öffnung während des Betriebs (kodierte Verriegelungen und/oder Laser-Abschaltung bei Fehlern oder Gehäuse-Öffnung) -- und mit einer ausreichenden Rauch-Absaugung und -Filterung -- ist das dann ein "Laser Klasse 1" Produkt und darf dann auch hier in D ganz legal vorgeführt, verkauft und verwendet werden

Viktor

[jojo]

Also zu dem "legaler Laser" oder "illegaler Laser":
Du darfst daheim oder bei Dir in der eigenen Firma ALLEINE und ohne Anwesenheit anderer Personen Laser jeder Leistung betreiben, egal ob der 5mW oder 50KW hat.
Es ist Dein eigenes Risiko. Gegebenenfalls spielst Du mit Deiner eigenen Gesundheit bzw. Deiner Kranken-, Invalidenrenten-, oder Lebensversicherung.
Zum Glück gibt es bei dem ganzen Bevormundungswahn der EU oder in D noch kein Gesetz, welches den Besitz oder den Betrieb eines Lasers >Klasse 1 im stillen Kämmerlein als ILLEGAL einstuft.
Ein Laser ist also keine Marihuana-Pflanze, welche bei Dir daheim ILLEGAL herumstehen würde.
Sonst wäre jeder Laserprojektor den die Freaks hier zuhause herumstehen haben illegal.
Es kommt keine Hausdurchsuchung und kein SEK, weil der Nachbar meldet, dass bei Dir im Hobbyraum ein 100Watt Laser steht.

Anders ist es wenn daraus ein kommerzielles Produkt wird oder wenn andere Leute Zugriff auf den Laser haben oder damit arbeiten sollen. Dann greifen alle Sicherheitsrichtlinien.
Und wenn dann der Laser diese nicht erfüllt, ist er ILLEGAL.

Unterschiede gibt es beim Kauf der Laser oder Dioden, vor allem wenn diese importiert werden.
Da die Kiddies schon allerhand Blödsinn damit angestellt haben, ist die Einfuhr bzw. der Handel mit starken Lasern verboten, welche als Pointer frei in der Hand gehalten werden können. Zumindest offiziell.
Es kann also passieren, dass eine Lieferung an Privat vom Zoll eingezogen wird, wenn diese als Pointer oder handgeführter Laser auffällt.
Also beim Kauf eines "super 2Watt Laserpointers" oder "5Watt Lasermoduls" kann es passieren, dass dieser nie bei Dir ankommt. Das war es aber dann auch schon. Du machst Dich nicht strafbar, indem Du so ein Ding bestellst.
Diese fertig aufgebauten "Handwaffen", in die nur noch die Batterie gesteckt werden muss, sind im Handel an Privatpersonen als illegal eingestuft.
Betreibst Du einen solchen Pointer bei Dir daheim im stillen Kämmerlein, ist das aber wiederrum nicht illegal. Nur der der Dir das Ding verkauft hat, hat sich illegal verhalten.
Beim Kauf einzelner Laserdioden passiert im Normalfall nichts.

Es ist eigentlich ganz einfach:
Pass auf Dich und Deine Umgebung auf beim Spielen mit dem Laser bestmöglichst und alles ist gut.
Es ist wie mit Autofahren. Du kannst "normal" damit fahren unter Einhaltung der Sicherheitsregeln oder Du kannst mit 250km/h durch die Ortschaft rasen.
Das Auto oder das Fahren desselben ist deshalb aber prinzipiell nicht illegal.

Gruß

Joachim

[Belichter]

Hallo Viktor, hallo Jojo,

vielen Dank schonmal für eure Antworten.
Das bedeutet also als Privatanwender darf ich einen solchen Laser in Betrieb nehmen bin aber komplett dafür verantwortlich?

Könnt ihr vielleicht mal eure Meinung/Vorschläge zu meiner konstruktiven Idee abgeben?

Ich plane die Schutzumhausung der Maschine aus Aluminiumprofilen zu bauen und komplett mit im Profil eingefassten Blechen zu verkleiden und die Tür mit dicken Gummidichtlippen abzudichten. Die Tür würde ich über Sicherheitsschalter abfragen. Der Laser kann nur aktiviert werden wenn der Schlüsselschalter aktiviert ist und die Tür geschlossen.
Die Innenraumüberwachung geschieht mittels Webcam und der Innenraum wird mit passenden LEDs beleuchtet (gelb z.B. da diese keine Auswirkung auf das Resist haben.
Kabel führe ich mittels Schottdichtungen durch die Verkleidung.
Dann würde ich zusätzlich eine schwarze Blende 3D-drucken die von der Diode bis fast auf die Platine reicht (2mm Abstand zwischen Schutzkrempe und Platinenoberfläche ca.) und dort noch eine Schutzkrempe hat. (Also quasi ein innen hohler Zylinder der wie ein umgedrehtes " T " aussieht: ____I "Laserstrahl" I____)
Um die aufgespannte Platine würde ich dann noch eine ausreichend hohe, mehrere Millimeter starke schwarze Kunststoffwand stellen so, das jede Streustrahlung die zwischen Blende und Platine austritt vom Winkel her diese innere Kunststoff-Schutzwand treffen muss und nicht bis zur äußeren Verkleidung gelangen kann.
Gibt es von eurer Seite aus irgendwelche grundsätzlichen Zweifel an diesem Design? Oder habt ihr noch Ideen wie man es noch sicherer machen könnte?

Vielen Dank schonmal für eure Hilfe.