用 808nm 激光二极管将铜从基板上喷出

电器工程 电路板 pcb制造 激光
2022-01-25 23:18:31

因此,我正在研究一种为小型工作生产 PCB 的方法,我认为激光可能是一个不错的选择,因为从小迹线进行蚀刻似乎非常困难,许多微控制器都需要这种方法。

我首先搜索了铜的吸光度光谱,因为金属本身具有很强的反射性。快速搜索发现铜的吸光度正好在 800nm 左右。因此我得出结论,808nm 蚀刻二极管可能是最好的。
在此处输入图像描述

我的问题是,激光是否真的会去除材料,或者铜是否会发热?808nm 激光器非常容易聚焦,我计划估计功率为 360KW/cm2(40W 二极管,0.112mm2 点)。
我以前使用过许多激光器,从 IR 到 UV,我知道足够的安全知识那808模块一般都是野兽。

4个回答

你的图表证明铜是蓝色的!它吸收红色和红外线,对吗?所以金属铜一定是深蓝色的?!!!

事情很不对劲。

实际上,铜是一种非常极端的红外反射器,吸收较短的波长,而不是如上图所示的较长的波长(通过肉眼,铜反射红橙色。)也许有人复制了铜离子光谱图,例如硫酸铜或氯化铜、蓝色或蓝绿色溶液。

下图与您的图表相矛盾,因此您对 808 nm 的问题的答案是响亮的否定。808 nm 的铜是非常好的镜子;反射超过 95% 的 808 nm 激光。(请注意,此图是反射率,因此应将其倒置以给出吸光度。但它显示 808 nm 处的吸收率为 4%,而不是上图中的 75%!)这表明最好的激光将是近紫外在 300 纳米。你的图表起源于哪里?

来自 photonics.com 的图表 photonics.com,来自固体光学常数手册

搜索铜镜的光谱,而不是铜的光谱(不是离子或金属蒸气。)

我发现:铜金属吸光度(铜镜)

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

另一方面,在西雅图,Rich Olson 已经设法用 40 瓦激光在 808 nm 下切割金属层 PCB。他不得不用钢代替铜箔,用玻璃代替环氧树脂板!这表明用几十瓦的紫外线切割铜是可能的。先求钢箔在808nm处的吸光度,如果在300nm处等于或小于铜的65%,那么值得用300nm紫外激光器(光纤激光器?)

这让我想起了激光烧蚀电离耦合等离子体发射光谱 (LA-ICP-OES) 中使用的激光烧蚀。在该仪器中,激光用于汽化样品表面,以便将样品吹入 ICP 炬管并由光谱仪读取其发射光谱。该技术使用微观量的样品,通过仅蒸发掉原子级表面进行分析。

为了从表面去除材料,您需要提供足够的能量以将铜蒸发成气体。让我们做一个粗略的计算,看看这对于家用激光器是否是一项合理的任务。

铜的汽化热为 300 kJ/mol。一摩尔铜是63克。1 W 激光提供 1 J/s 的能量。这意味着 1 W 激光理论上可以去除 0.21 mg/s 的铜。这没有考虑将材料加热到其汽化温度所需的能量。

典型 PCB 的走线深度为 1.4 mils (35.5 um)。铜的密度为 8.9 g/cm^3。

经过一吨单位转换后,1 W 激光每秒可去除 6.64 x 10^-4 平方毫米的材料。

如此现实,可能不会。

最简单和最便宜的方法是使用黑色喷漆首先在覆铜板上涂漆。然后使用 2 W 蓝色二极管激光器去除板上的油漆,露出铜。你可以做第二遍,以确保它真的很干净。

最后,将其放入酸浴中,让它蚀刻暴露的铜。油漆将保护铜的其余部分。冲洗并用溶剂清除剩余的油漆。

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

希望有帮助。

我使用 trotec 的 flex 技术做了一些实验。纤维源在铜上效果很好,并且不会过多地燃烧电路板的树脂。我们所做的实验非常简单,但非常令人满意。更多信息在这里: http: //fabacademy.org/archives/2015/eu/students/bassi.enrico/04electronic.html

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