Śrutowanie miedzi z podłoża za pomocą diody laserowej 808 nm

Pracuję więc nad sposobem produkcji płytek drukowanych do małych zadań i pomyślałem, że lasery mogą być dobrym rozwiązaniem, ponieważ trawienie wydaje się bardzo trudne z małych śladów, potrzebnych wielu mikrokontrolerom.

Zacząłem od przeszukania spektrum absobancji miedzi, ponieważ sam metal bardzo odbija światło. Szybkie wyszukiwanie okazało się, że absorbancja miedzi wynosi dokładnie około 800 nm. Doszedłem zatem do wniosku, że prawdopodobnie najlepsza byłaby dioda trawiąca o długości 808 nm.

Moje pytanie do ciebie, czy pogoda czy laser nie może faktycznie usunąć materiału, czy też miedź przejmie ciepło? Lasery 808 nm są bardzo skupialne i planuję mieć szacunkową moc 360 kW / cm2 (dioda 40 W przy kropce. 112 mm2). Wcześniej
pracowałem z wieloma laserami, od IR do UV, i wiem wystarczająco dużo bezpieczeństwa, aby wiedzieć że 808 modułów to na ogół bestie.

To przypomina mi ablację laserową stosowaną w optycznej spektroskopii emisyjnej plazmy z jonizacją za pomocą ablacji laserowej (LA-ICP-OES). W tym przyrządzie do odparowania powierzchni próbki wykorzystywany jest laser, dzięki czemu próbkę można wdmuchać do palnika ICP i odczytać spektrum emisji przez spektrometr. Ta technika wykorzystuje mikroskopijne ilości próbki, odparowując jedynie powierzchnię w skali atomowej do analizy.

Aby usunąć materiał z powierzchni, musisz dostarczyć wystarczającą ilość energii, aby odparować miedź w gaz. Zróbmy obliczenia z tyłu koperty, aby sprawdzić, czy jest to rozsądne zadanie dla lasera domowego.

Miedź ma ciepło parowania 300 kJ / mol. Jeden mol miedzi to 63 g. Laser o mocy 1 W dostarcza 1 J / s energii. Oznacza to, że laser o mocy 1 W mógłby teoretycznie usunąć 0,21 mg / s miedzi. Nie uwzględnia to energii wymaganej do ogrzania materiału do temperatury jego odparowania.

Typowa płytka drukowana ma głębokość śledzenia 1,4 mils (35,5 um). Gęstość miedzi wynosi 8,9 g / cm ^ 3.

Po tonie konwersji jednostkowej laser 1 W usuwałby 6,64 x 10 ^ -4 milimetrów kwadratowych materiału na sekundę.

Tak realistycznie, prawdopodobnie nie.

Twój wykres pokazuje, że miedź jest niebieska! Absorbuje czerwony i IR, prawda? Więc metaliczna miedź musi mieć kolor granatowy? !!!

Coś jest bardzo nie tak.

W rzeczywistości miedź jest dość ekstremalnym odbłyśnikiem podczerwieni i pochłania krótsze długości fal, a nie dłuższe, jak pokazano powyżej (na oko, miedź odbija czerwonawo-pomarańczowy kolor). Być może ktoś skopiował wykres widma jonów Cu, taki jak siarczan miedzi lub chlorek miedzi , niebieskie lub niebiesko-zielone rozwiązania.

Poniższy wykres jest sprzeczny z twoim, więc odpowiedź na twoje pytanie o 808 nm brzmi: nie. Miedź przy 808 nm jest bardzo dobrym lustrem; odbijające ponad 95% światła lasera 808 nm. (Zauważ, że ten wykres ma współczynnik odbicia, więc należy go odwrócić do góry nogami, aby uzyskać absorbancję. Ale pokazuje on absorpcję przy 808 nm jako 4%, a nie 75% jak na powyższym wykresie!) Sugeruje to, że najlepszy laser byłby bliski UV przy 300 nm. Skąd pochodzi twój wykres?

photonics.com, z Handbook of Optical Constants for Solids

Szukaj spektrum zwierciadeł miedzianych, a nie miedzi (nie jonów ani oparów metalu).

Znalazłem: Absorbancja miedzi metalu (lustro miedzi)

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

Z drugiej strony, tutaj w Seattle Rich Olson zdołał wyciąć płytki z metalową warstwą za pomocą lasera o mocy 40 W przy 808 nm. Musiał wymienić folię Cu na stal, a płytę epoksydową na szkło! Sugeruje to, że możliwe jest cięcie miedzi za pomocą kilkudziesięciu watów ultrafioletu. Najpierw znajdź absorbancję folii stalowej przy 808 nm, a jeśli jest równa lub mniejsza niż 65% miedzi przy 300 nm, to warto eksperymentować z laserami UV o długości 300 nm (lasery światłowodowe?)

Najłatwiejszym i najtańszym sposobem na to jest użycie czarnej farby w sprayu, aby najpierw pomalować miedzianą deskę. Następnie użyj niebieskiego lasera diodowego o mocy 2 W, aby usunąć farbę z płytki, odsłaniając miedź. Możesz zrobić drugie przejście, aby upewnić się, że jest naprawdę czyste.

Na koniec wrzuć go do kąpieli kwasowej i pozwól mu wytrawić odsłoniętą miedź. Farba ochroni resztę miedzi. Opłucz i wyczyść pozostałą farbę rozpuszczalnikiem.

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

Mam nadzieję, że to pomaga.

Przeprowadziłem kilka eksperymentów z wykorzystaniem technologii flex firmy Trotec. Źródło włókna działa dobrze na miedzi i nie pali zbyt mocno żywicy na płycie. Przeprowadzone przez nas eksperymenty były dość proste, ale całkiem satysfakcjonujące. Więcej informacji tutaj: http://fabacademy.org/archives/2015/eu/students/bassi.enrico/04electronic.html

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