Laser Platinen Plotter

[eckoe17]

Hi Leute

Nach der ungefähr 300sten selbstgeätzten Platine und unzähligen Mühseligkeiten mit der Film Belichtungsmethode und der Tonertransfermethode hab ich mich entschieden etwas Anderes zu machen was weniger umständlich ist. Nach einigen Recherchen und vielen Tests hab ich nun meinen Laserplatinenbelichter fertig gebaut.

Da bei diesem Belichter ein Laser zum Einsatz kommt der wesentlich mehr als 5mW Leistung hat, waren natürlich einige Sicherheitsvorkehrungen nötig, da mir mein Augenlicht heilig ist.

Sollte jemand daran denken, das nachzubauen, beachtet bitte, das ihr auf jedenfall einen geeigneten Augenschutz (Laserschutzbrille etc.) besitzt. Des weiteren ist das nicht wirklich ein Projekt für Anfänger. Es steckt eniges an Arbeit dahinter und ist nicht ungefährlich.

Genug mit der Sicherheitsbelehrung hier die Beschreibung:

Als Basis hab ich mir aus der Bucht einen alten Flachbettplotter ohne Elektronik gekauft (ca 15€) und erstmal eine Schrittmotor und Stiftansteuerung eingebaut.

Ein Freund von mir hat mir ein Programm geschrieben, das G-Code in die passenden Befehle für den Plotter umsetzt und siehe da schon konnte ich mit einem Plotterstift das Layout auf Papier malen.

Als Nächstes wurde der Plotterstift mit einem 405nm (beste Empfindlichkeit von Standart Bungard Platinen) Diodenlaser ausgetauscht und das Stift auf/ab Signal zum Ansteuern des Lasers verwendet.
Anschließend wurde der Laser fokussiert um eine möglichst große Genauigkeit zu erreichen.

http://img4.fotos-hochladen.net/thumbnail/laserqdck8ez7pb_thumb.jpg (http://www.fotos-hochladen.net/view/laserqdck8ez7pb.jpg)

Um nicht jedesmal eine Laserschutzbrille tragen zu müssen, wenn ich Platinen herstelle wurde der Plotter in einen eigens gebauten Kasten eingebaut, und mit Sicherheitsvorkehrungen ausgestattet (Stromunterbrechung beim Öffnen, absolut blickdicht, versiegelt wenn gelasert wird) .

Das Ergebniss sind wirklich sauber belichtete Platinen. Die Genauigkeit liegt bei unter 0.1mm und ist somit für so gut wie alle Chipgrößen geeignet. Die Belichtungszeit für eine 100x70mm Platine mit ca 80% Packungsdichte beträgt 6min pro Seite. Doppelseitige Platinen werden mit einer Genauigkeit von 0.05mm deckungsgleich.

Hier eine Testplatine mit TQFP44 Chip als Größenvergleich nur gelasert und entwickelt:

http://www.fotos-hochladen.net/thumbnail/weitdxvjgu3ot1_thumb.jpg (http://www.fotos-hochladen.net/view/weitdxvjgu3ot1.jpg)

Noch etwas genauer:

http://www.fotos-hochladen.net/thumbnail/nah7sgiofkyh4_thumb.jpg (http://www.fotos-hochladen.net/view/nah7sgiofkyh4.jpg)

Hier ein PIC16F877 Adapter gelasert belichtet und geätzt: Man sieht dass der Laser hin und wieder kurz stehen bleibt, dass liegt aber an dem ziemlich langsamen PC. Der hängt manchmal kurz.

http://www.fotos-hochladen.net/thumbnail/getztilk94nwth2_thumb.jpg (http://www.fotos-hochladen.net/view/getztilk94nwth2.jpg)

Als Nächstes werd ich noch einen zweiten Laser einbauen mit dem ich dünne Klebefolien als Lötstopplach/Bestückungsdruck schneiden möchte. SMD Stencils sollten dann auch drinn sein :)

Auf jeden Fall bin ich von den Möglichkeiten dieser Art der Belichtung schwer beeindruckt. Mit besserer Optik wären sicher noch bessere Auflösungen möglich, jedoch reichts momentan für alles aus.

Alles in Allem hab ich ungefähr 100€ hingelegt, wovon das meißte sicher für die Sicherheitsvorkehrungen draufgegangen ist.

Grüße

[021aet04]

So ein Gerät würde mich auch reizen. Ich habe aber schon Fräsen. Und ätzen will ich wegen den Chemikalien auch nicht. Hast du noch mehr Bilder zum Plotter bzw eine genauere Beschreibung wie der Plotter funktioniert. Bekommen die Motoren die Signale direkt vom PC (wie z.B. Mach3) oder werden die Daten auf einem µC geschickt und dort weiter verarbeitet?

MfG Hannes

[sammler]

Sehr genial!
Gleich mal abonnieren, das Thema interessiert mich ;-)

[eckoe17]

Hi

Werde demnächst noch ein paar Bilder hochladen.
Im Prinzip ist die Ansteuerung wie Mach3 allerdings ist noch eine Steuerkarte im Plotter eingebaut(ohne uc) die die PC Befehle umsetzt.

Funktionsweise des Plotters.

Am PC generiere ich mit CopperCam den G Code für Outline Fräsen. Diese Fräsdaten werden vom Programm an den Plotter angepasst und umgerechnet. Dannach wird der Plottvorgang gestartet und der Laser fährt die Platine wie eine CNC ab. Danach muss die Platine nur noch aus dem Plotter entnommen und entwickelt bzw geäzt werden.

Zum Schutz meiner Augen und um den Laser richtig fokussieren zu können hab ich mir aus Kamerasuchern und einer Webcam eine Schutzbrille gebaut, die hunderprozentigen Schutz bietet, ich den Laserpunkt aber auch sehen kann. Das schlimmste, das passieren hätte können, wäre, dass der Laser die Kamera zerstört und ich ne neue kaufen muss.

Wie schon gesagt werde ich den Plotter weiterentwickeln um Folien etc schneiden zu können also ist er auch für andere Sachen verwendbar als nur Platinen zu belichten. Allerdings sind da wesentlich teurere Laser nötig und die gilt es erst aufzutreiben.

Grüße

[021aet04]

Kannst du den Laser in der Stärke regeln? Ist es geplant den anderen Laser (für Schneiden) in der Stärke zu regeln? Ich habe eine CNC Steuerung von Axemotion, bei der kann man im Programm einstellen was man montiert hat (Spindel nur Ein/Aus, mit regeln,...), u.A. kann man auch Laser einstellen (Laser- Plasmaschneidespitze bzw Analoglaser zum Gravieren).

MfG Hannes

[eckoe17]

Da die uv-Laserdiode keinen Gasfaseranschluss hat und es aus EMV tecnischen Gründen nicht möglich war den LD Treiber weiter als ein 10cm weg von der LD zu haben ist der momentan verwendete Laser nur ein und ausschaltbar.

Die Laserdioden in der Leistungsklasse für Folienschneiden sind teilweise mit LWL-Anschluss verfügbar. Darum werde ich den stärkeren Laser vermutlich mit einer digitalen (uC) einstellbaren KSQ betreiben um ihn der Materialbeschaffenheit anassen zu können.

[tigger]

sehr genial

sag mal was ist das für ein plotter den du nutzt ?
ist das eine blueray laserdiode ?

mfg

[eckoe17]

Hi

Der Plotter ist ein Sekonic SPL460. Leider is er A3 aber ich konnte nichts besseres in der Bucht finden. Und ja es ist ne normale Bluray Diode die mit ca 80mW fährt.

Momentan arbeite ich noch an der Konstantstromquelle für den Schneidlaser. Damit man nachher einfach nur auswählen muss welches Material bearbeitet werden soll.

[tigger]

wenn ich das richtig gelesen habe hast du die komplette hardware aus dem sekonic rausgeschmissen und dann denke ich mal 2 schrittmotorendstufen eingebaut ??

ich frage wel ich auch noch einen sekonic spl *frag mich nicht was für ne nummer* zuhasue liegen habe aber ich bekomme einfahc keinen treiber so über die tasten lässt er sich verfahren das war es dann aber auch schon
hast du bilder von dem umbau ?

na hört sich interessant an mit der konstantstromquelle/software

mfg

[Che Guevara]

Hallo,

gefällt mir sehr gut :D Wenn ich irgendwann mal einen günstigen Plotter auf e*ay finde, nehm ich den mit und probiers auch mal!
Aber eine Frage habe ich dazu:
Bei deiner momenaten "Plottbreite" schafft man ja keine Leitungen zwischen z.b. einem TQFP32, oder?! Wäre es möglich, mit einer anderen Laser-optik (oder evtl. anderem Laser) das hinzukriegen, d.h. Leiterbahnen mit < 0.1mm und Abstände < 0.1mm?

Gruß
Chris

[eckoe17]

Ich hab den Plotter ohne Elektronik gekauft. Also es waren nur die Motoren und die Endschalter drinnen. Eingebaut hab ich zwei Schrittmotortreiber auf gemeinsamen Clock, die Endstufe zum Heben bzw. Senken des Stifts und die Weiterleitung der Endschaltersignale. Das Ganze wird über das normale Druckerkabel (dsub 25) direkt an den PC angeschlossen.

Für die digitale KSQ werd ich noch ne Weile brauchen, da sie absolut zuverlässig sein muss. Die Lasedioden sind extrem empfindlich. Da reicht ein kleiner Überschwinger oder Windup und schon isse hinüber.

@Che Guevara:
Wie du an der geätzen Platine(letztes Bild) erkennen kannst (Der oberste rechte Pin vom TQFP) ist es mit der momentanen Optik schon möglich auch Leiterbahnen zwischen den Pads durchzuziehen, allerdings hab ich dann Probleme mit der eher mangelhaften Qualität meiner Ätzanlage und es ist so gut wie unmöglich keine Lötbrücken bei diesem Isolationsabstand zu fabrizieren. (Möglicherweise besser bei Reflow aber noch nicht versucht)

Die von mir minimalste ermittelte Belichtungsbreite liegt bei ca 70um. Also wäre es möglich nur ich glaube das bei solchen Strukturen nicht wenig Ausschuss produziert wird. Deswegen hab verwende ich maximal Strukturen bis 0.2mm und einer Laserstrichstärke von ca 0.15mm und habe immer perfekte Ergebnisse.

[Che Guevara]

Oh, das muss ich wohl übersehen haben! Aber das ist doch schon sehr erstaunlich :) darf ich fragen, woher du den Laser hast?

Gruß
Chris

[tigger]

hey
hier http://www.insaneware.de (http://www.insaneware.de/epages/61714203.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/61714203/Products/blurayld)
hast du ne recht gute auswahl

mfg

[eckoe17]

Den Laser hab ich über Kontakte bekommen.

Bei den Lasern von insaneware sind die Leute geteilter Meinung aber ich glaube fürs Platinenbelichten reichen die schon. Kauf aber auf jedenfall eine Laserschutzbrille mit EN Nummer dazu.

Oder machs wie ich und nimm einen passenden Kamersucher und verbinde ihn mit einer Webcam. Voller Schutz und volle Sicht.

[da_miez3]

höchst interessant :) . wie hast du die leistung von dem laser eingestellt, dass nicht die fotoschicht weggelasert wird oder verbrennt? oder reicht die leistung da nicht aus?wie hast du den richtigen fokusabstand herausgefunden ohne blind zu werden ^^ ? habe einen 50watt co2 laser, leider ist das spektrum da genau im falschen bereich und bei meinen versuchen ist immer die fotoschicht verkokelt..

[eckoe17]

Der Thread ist zwar schon ewig alt aber ich werd mal versuchen mich zu erinnern....

Laserleistung: fix glaube es waren 50mW. Welche Wellenlänge hat denn dein CO2 Laser? Glaube der ist nicht geeignet fürs Belichten. Ich habe eine 405nm Diode genommen um genau die höchste Sensibilität der Fotoschicht zu treffen.

Fokusabstand. Ich habe zuerst mit der Krümmung der Linse den nötigen Abstand berechnet und dann per Feingewinde mit Trial and Error feineingestellt. Wie oben schon beschrieben habe ich das Ganze durch einen Kamerasucher betrachtet und war somit keiner Laserstrahlung ausgesetzt. Der Rest sollte oben eh einigermaßen gut beschrieben sein.