Плоттерно-лазерное изготавление ПП

BarsMonster

Возникла такая идея:
Регулярно всплывает идея использования плоттера с УФ диодом для засветки фоторезиста, и/или фрезы или чего еще...

Возникла такая мысль: плоттер+красный/ик лазерный диод с линзой от dvd.

Поверхность платы покрывается воском(1 грамм воска кидаем в кастрюлю с кипятком, на веревочке быстро окунаем плату = слой воска в считанные десятки микрон, в детстве подобными штуками баловался), лазером испаряются дырки между дорогами в воске.

Воск можно подкрасить для пущего поглощения излучения лазера в зеленый/черный цвет. По идее 0.2-0.5Вт лазера хватит с головой.

На первый взгляд промежутки между дорожками в 50 микрон должны получатся

При травлении воск не растворится и за 10 часов, только при температуре выше 50-60С особо не потравишь...

PS. А если диод на 10Ватт, можно сразу по меди резать

(шучу-шучу)

Реклама

stas00n

Про засветку лазером я уже писал - неприличные времязатраты получаются: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=390255#390255 Жечь защитное покрытие (воск?) лазером - примерно то же самое, только лазер нужен CO2 на несколько десятков ватт, знаешь сколько он стоит? Скорость перемещения лазера тоже нужна будь здоров. Идея осуществима в принципе, но практически бесполезна, т.к. есть гораздо более дешевые и качественные технологии. Контурное фрезерование проводников - есть такая технология, работает, есть видео на трубке - скорость мизерная, разрешение - мягко говоря, "не очень" , а поломка инструмента приведет, скорее всего, к выбрасыванию испорченной заготовки (хотя, инструмент дороже куска текстолита...)

Реклама

BarsMonster

Читал тот пост, там другое.
Фокусировать светодиод в пятно 0.1мм - трудно (но можно - спиливаем корпус до кристалла, приклеиваем линзу с фокусным расстоянием 0.5-1.5мм, телемаркет).
Фокусировать лазер в пятно 0.01-0.05мм(и даже меньше) - вполне реально.

Мы не фоторезист засвечиваем, а с ИК лазерами все намного проще чем с УФ светодиодами.

Опять же, микронный слой черного воска испарить - проще чем засвечивать фоторезист на всей площади платы.

Нам тут не нужно засвечивать всю площадь платы, нужно испарить микронный слой воска с 0.1-1% площади - все остальное - толстые медные дороги на всю доступную площадь.

Из ваших же оценок, если режем только 1% площади, то плата режется за 80 секунд (умножить на 2-3 - много ездить головой придется вхолостую). А тут еще и пятно не 0.1мм...

Brigadir

Bars: возникнет проблема с медным слоем(про медь и её большую теплопроводность не забываем). Греешь воск, медь тоже грееться и плавит рядом слой воска. Даже, если и испариться промежуток между дорог, с дорожек воск расплавиться и заполнит пустое место. Здесь требуеться НЕТЕКУЧАЯ краска, чтобы просто выгорала без плавления и зола не приклеивалась к меди. Медный слой = мощный теплоотвод - не забываем, мощность лазера потребуеться очень большая. Плавить медный слой тоже нереально - как удалить расплав с поверхности???.
Так что пользуйся ЛУТ, фотоспособ или пьезопринтером(тема: Печатаем на струйном принтере).

Реклама

stas00n

BarsMonster писал(а):Читал тот пост, там другое.
Фокусировать светодиод в пятно 0.1мм - трудно (но можно - спиливаем корпус до кристалла, приклеиваем линзу с фокусным расстоянием 0.5-1.5мм, телемаркет).
Фокусировать лазер в пятно 0.01-0.05мм(и даже меньше) - вполне реально.

В том посте, естественно лазер подразумевался, забыл написать явно. Светодиод просто линзой не сфокусировать в точку - максимум, что получается - уменьшенное изображение кристалла. Правда пилить корпус я не пробовал. чтобы точку получить, нужно диафрагмировать, но тогда потеряется 90-99% мощности. Короче, ясно что нужен лазер.

BarsMonster писал(а): Опять же, микронный слой черного воска испарить - проще чем засвечивать фоторезист на всей площади платы.

Нам тут не нужно засвечивать всю площадь платы, нужно испарить микронный слой воска с 0.1-1% площади - все остальное - толстые медные дороги на всю доступную площадь.

Обычно на платах медью покрыто 50-80% поверхности, а по твоим данным - 99 - 99,9 %

я таких не видел.

BarsMonster писал(а): Из ваших же оценок, если режем только 1% площади, то плата режется за 80 секунд (умножить на 2-3 - много ездить головой придется вхолостую). А тут еще и пятно не 0.1мм...

Во-первых возьмем, не 1% а хотя-бы 20%. Скорость позиционирования тут главное ограничение. 50мм/с - имхо, разумный ценовой предел для любительского станка. А диаметр пятна вообще из расчета можно исключить - больше пятно - дольше светить надо, меньше пятно - больше "точек" надо засветить. В результате при заданной мощности лазера время обработки будет всегда одно и то же при любом диаметре пятна. Тут получается выгоднее пятно пожирнее - по ширине зазоров - 0,2-0,3 мм, ну и лазер, соответственно, помощнее, тогда меньше вероятность упереться в скорость позиционирования.
Ну и по мощности - какая энергия нужна чтобы испарить воск? Я не знаю, но предполагаю, что поболее, чем для фотохимической реакции в фоторезисте. Опять надо считать.

Реклама

BarsMonster

ок, считаем

Теплоёмкость ПАРАФИНА - 2.5 Дж/К/г
На плавление уйдет 200Дж/г
Пусть на испарение тоже 200 (данных сходу не нашел)
Т кипения около 350

Получается:2.5*350+400 = 1275 Дж/г уйдет на испарение.

--------------------
Пусть пятно будет 0.1 на 0.1мм, пусть квадратное.
Толщина слоя - 10 микрометров.
Плотность - 0.9г/см3
0.01*0.01*0.001*0.9 = 0.9*10^-7г, таким образом на испарение точки нужно
0.9*10^-7 * 1275 = 0,00011475 Дж

-------------------

Лазер мощностью 0.5Вт выделяет соответственно 0.5Дж в секунду, этого хватит на испарение 4545 точек или линию длиной 45 сантиметров в секунду.

-------------------

КПД лазера не считаем (у лазеров указывается мощность излучения, а не потребления)

45 сантиметров в секунду конечно не выйдет, поглащяется не все, небольшая часть успеет уйти в медь... Но десятикратный запас на все это есть

PS. А можно Т кипения снизить - установку в вакууме сделать

Реклама

BarsMonster

Brigadir писал(а):Bars: возникнет проблема с медным слоем(про медь и её большую теплопроводность не забываем). Греешь воск, медь тоже грееться и плавит рядом слой воска. Даже, если и испариться промежуток между дорог, с дорожек воск расплавиться и заполнит пустое место. Здесь требуеться НЕТЕКУЧАЯ краска, чтобы просто выгорала без плавления и зола не приклеивалась к меди. Медный слой = мощный теплоотвод - не забываем, мощность лазера потребуеться очень большая. Плавить медный слой тоже нереально - как удалить расплав с поверхности???.
Так что пользуйся ЛУТ, фотоспособ или пьезопринтером(тема: Печатаем на струйном принтере).

Теплопроводность - согласен, мешает, НО, - время нагрева точки исчисляется микросекундами, и подложка не нагреется на большой площади. Кстати да, можно заготовку подогревать, градусов до 50.

Плавить медный слой не предлагаю, я предлагаю испарять

C 10Вт лазером можно испарять сразу слой меди

И вы переоцениваете растекание слоя воска толщиной 10мкм ) Если бы там миллиметра 2-3-5 воска было, тогда да, растекалось бы )

Понятно что ЛУТ/Фоторезист проще, это размышления ) С фоторезистом все выходит отлично, но хотелось бы упрощения процесса

Окунул платку, положил в станок, через 5 минут кинул в ХЖ, телемаркет.

Насчет подбора вещества согласен полностью, уверен есть и другие вещества, испаряющиеся/разлагающиеся при меньшей температуре и имеющие меньшую теплоёмкость, но так же легко наносящиеся тонким слоем.

BarsMonster

stas00n писал(а):Во-первых возьмем, не 1% а хотя-бы 20%.

Я говорю о платах, специально адаптированных для этой технологии, где все дорожки уширены до предела, так что остаются только промежутки между дорожками. 1% - вполне реально ИМХО. Ну, можно чутка больше вырезать с контактными площадками для СМД.

Alex-xxxx

Интересная идея! Давно зреет мысль использования старого лазерного принтера, точнее проекционного блока от него для "развертки" картинки для проекции, естественно необходимо будет заменить излучающий элемент.

Nakoiher

Идея интересна только с академической точки зрения, с практической и экономической совершенно не интересна.
А покрывать для лазера лучше, наверно, каким-то другим покрытием, изменяющим свои физико-химические свойства при нагреве или излучении.
Меня больше интересует вопрос, можно ли в лазерник с отключенной печкой пихнуть фотоплёнку типа как от рентгена и получить качественный шаблон?

BarsMonster

Nakoiher писал(а):Идея интересна только с академической точки зрения, с практической и экономической совершенно не интересна.
А покрывать для лазера лучше, наверно, каким-то другим покрытием, изменяющим свои физико-химические свойства при нагреве или излучении.
Меня больше интересует вопрос, можно ли в лазерник с отключенной печкой пихнуть фотоплёнку типа как от рентгена и получить качественный шаблон?

Не понимаю, почему с практической/экономической не интересно

Оно ведь может работать дешевле и быстрее чем фотоспособ )

Так просто не отвертеться, лазер светит там на фотобарабан, а не собственно на бумагу... Найти пленку которую засвечивал бы ИК лазер будет крайне непросто.

Nakoiher

Для любительских целей затраты\время на изготовление данного устройства велики. С ФР проще и результат сразу. Я не навязываю мнение...

Brigadir

Рассуждать просто - сделать... не каждый сможет. Давайте так рассуждать: есть фирмы, занимающиеся изготовлением оборудования для изготовления печатных плат. У них есть возможность реализовать практически любую стОящую идею(есть помещение, оборудование, деньги). Зададим простой вопрос: почему такую идею не использовали? Значит есть причины. Есть рамки : производительность, стоимость оборудования для производства плат, стоимость материалов для производства плат, точность исполнения, безопасность(химия, излучения и прочее) и наконец качество конечного продукта. Если бы ЛУТом выходило 100% гарантия качества - неужели бы не применяли? Это же дешевле фотоспособа. Ан нет. Фотоспособ и применяют: хорошее разрешение, минимум брака и другое. Почему лазером не выжигают? Значит есть отрицательные причины. Почему гальванически не наносят на изолятор медные дорожки?(и такой способ предлагали). Потому что качество никуда не годное(медь рыхлая). Конечно "опускать" руки не стоит, при большом желании можно изобрести доступный и достаточно легкий способ изготовления плат(ведь придумали же SMD элементы - сверлить меньше). Если руки сильно "чешуться" попробуйте струйный Эпсон переделать(это несложно, я же сделал = печатало неплохо, прямо на медь текстолита, разрешение очень высокое. Есть недостатки - засыхание головки от долгого безделья. А так - норма).

Alex-xxxx

Мне кажется или это закономерность, что любое изобретении , открытие или новая технология в России будет заплевана в зародыше (где и утонет)!!??
Это реплика, а по существу:
Brigadir, оборудование и технологий производства печатных плат много за эти годы было придумано и построено! Кстати и лазером выжигают и электро-ионной бомбардировкой в вакууме фрезеруют и медь на диэлектрик наращивают(аддитивный метод), но это все в промышленных масштабах!
Идея актуальна тем, что п-п лазеры сегодня стали доступны, да и железа разного у народа хватает, так что придумаем что нибудь - реальное!
Насчет лазера : очень большую роль играет длина волны когерентного излучения а также фокусировка луча, т. е. при правильном подборе материала покрытия паразитного подогрева подложки практически не будет!

Nakoiher

Никто не против изобретений и новых технологий. Вопрос в широкой доступности и повторяемости. Я, житель столицы, где в принципе можно найти и купить хоть чёрта с рогами, поддерживаю новые идеи. А вот в колхозе, где сеть 10Мбит - верх гламура, новость, что п-п лазеры сегодня стали доступны, я думаю не будет иметь особого успеха.
Лазеры и раньше были доступны, с завода стащить можно было, причём легко. Неужели Вы думаете на полном серьёзе, что раньше никто о лазерных технологиях не задумывался? Думали, но всё думами и осталось, т.к. человек ленив и делать ПП будет ЛУТом или с помощью ФР, а о новых технологиях будет читать в журналах.
Возьмём другой аспект. Вы пришли к коммерсанту и говорите - я вот такой супер специалист, очень хочу сделать установку для производства ПП с помощью лазера, дайте мне бабла, я буду думать и делать. Я думаю в жопу пошлют сразу, никто не станет финансировать абстрактно-авантюрную идею.
Делайте, дерзайте, Вы уж извините, но когда коту делать нечего... ну Вы понимаете.

Brigadir

Alex-xxxx писал(а):Мне кажется или это закономерность, что любое изобретении , открытие или новая технология в России будет заплевана в зародыше (где и утонет)!!??
Это реплика, а по существу:
Brigadir, оборудование и технологий производства печатных плат много за эти годы было придумано и построено! Кстати и лазером выжигают и электро-ионной бомбардировкой в вакууме фрезеруют и медь на диэлектрик наращивают(аддитивный метод), но это все в промышленных масштабах!
Идея актуальна тем, что п-п лазеры сегодня стали доступны, да и железа разного у народа хватает, так что придумаем что нибудь - реальное!
Насчет лазера : очень большую роль играет длина волны когерентного излучения а также фокусировка луча, т. е. при правильном подборе материала покрытия паразитного подогрева подложки практически не будет!

1) Я не в курсе насчет экзотических промышленных способах, что Вы перечислили(если это правда). Знаю лишь 2 способа: фото и щелкографию. Я не против лазера, испаряйте в вакууме медную фольгу на кухне(если у вас эта установка на кухне разместиться. Впрочем, если денег хватит на установку, на сдачу можно и цех купить, ради изготовления пары ПП в месяц. Или я неправ?).
2) длину волны подобрать - полдела, а вот физику подучить бы надо: про теплоемкость(теплопроводность) меди, про мощность , затраченную на испарение(мгновенного) 1 мГ меди, и про изготовление лазера соответствуюшей мощности.
А впрочем: язык без костей, мечтать - не вредно, но и бесполезно.

Alex-xxxx

Nakoiher, я про то и говорю, что пошлют и не рас пошлют! вот по этому наша страна там где она сейчас? А хороший кот он работы не ищет!
ИМХО: лень двигатель прогресса!
А насчет повторяемости - ну везде электричество даже есть - ну это кистью, рейсфедером рисовать или объемный монтаж каждый выбирает сам!

Brigadir, оба камня в мой огород я принял, пусть лежат, собирать буду. Не сочтите за обратный бросок, воспользуйтесь яндексом или гуглом, ну или еще какими материалами, удовлетворите свою любознательность.

Все таки речь идет о технологии, а мы тут все практики походу и большинству из нас важен результат (без проблем и лишних усилий), мне кстати тоже. А технология она на то- что требует отработки!

BarsMonster

Причина по которой такая идея не реализована промышленно проста:

Промышленности нужна низкая себестоимость при серийном производстве, и тут фотошаблоны рвут все в кашу, т.к. их печатают один раз на 10'000 плат

Также тут необходима дополнительная обработка топологии платы чтобы уменьшить выжигаемой объем.

Испарять 1мг меди никто не предлагает, счет идет на доли микрограмм, и это вполне по силам 5-10Вт лазеру (впрочем это не моя цель). 100-ваттным лазером режут двух миллиметровую сталь

Brigadir

Ребята, я попробую проще обьяснить: есть промышленность, где можно делать ПП даже на Коллайдере(деньги, умы и громадные помещения позволяют это). Есть простой работяга, студент, школьник - которому надо просто и практически без оборудования выжечь, вытравить, вырезать наконец несколько дорог на текстолите 1 - 2 раза в месяц. Разницу чувствуете? Или считаете, я против прогресса, потому и с...у. Не будьте наивны: лазер, который способен выжечь в алюминиевой фольге(запись ДВД диска) миниатюрные метки - неспособен осилить 35мкм лист медной фольги. Более того требуеться процезионный механизм перемещения лазера(или зеркала). Вы готовы затратить не один десяток тысяч баксов для доведения своих желаний до логического конца, ради пары 1$ ПП в месяц? Или будете много лет рассуждать(как в ПРОРадио) состав экзотического вещества, чтобы он испарялся от слабого лучика лазера, не плавился, не растекался, и выдерживал кислоту при травлении? Всё можно осилить. Но надо прежде всего думать: про 100% повторяемость, доступность оборудования и материалов, про низкую цену и относительную простоту метода.
Вам предложили фотоспособ(есть все материалы и химикаты в продаже) - чем не нравиться? Довели ЛУТ почти до совершенства - что не так?(Хотите печатать лазерным принтером прямо на текстолит? Не выйдет - пробовали), предлагали печать струйником прямо на плату - тоже работает. Опять не то?. Хотите ионами в ваккууме бомбардировать? А такая установка по зубам?(в смысле сделать на кухне можно?). Вот я про это и говорю - Вы понять не хотите. Мечтать хорошо, а вот осушествить свою мечту - не всегда возможно. Засим - откланиваюсь.

BarsMonster

Нашел рабочий пример

http://www.instructables.com/id/Custom- ... er-Cutter/

Тут испаряют краску, лазером на 40-100Ватт, результат травят.
Но тут злая краска и режут много и толстым лучем.