Wasser ist die geheime Zutat beim Laserschneiden von Keramik zur Herstellung von Schaltkreisen

[Ben Krasnow] bei Applied Science experimentierte mit dem Schneiden kostengünstiger Keramikplatten mit seinem billigen CO2-Laserschneider, als er feststellte, dass (wie erwartet) der Thermoschock des CO2-Strahls zu Rissen und Brüchen im Werkstück führen würde. Nach langem Experimentieren stieß er auf eine einfache Lösung: Das Untertauchen unter eine dünne Wasserschicht reichte aus, um überschüssige Wärme abzuleiten, einen Temperaturschock in Schach zu halten und schließlich das Material zu zerschneiden. Es wurde ein gewisser Stand der Technik aufgedeckt, bei dem es sich unserer Meinung nach um diese Doktorarbeit (PDF) der Universität Manchester im Vereinigten Königreich handelt. Dies ist eine großartige Lektüre für alle, die sich etwas tiefer mit dieser Technik befassen möchten.

Der CO2-Laserschneider ist ein sehr vielseitiges Werkzeug, mit dem eine Vielzahl von Materialien, viele davon natürlichen Ursprungs, wie Pappe, Leder und Holz sowie bestimmte Kunststoffe und andere synthetische Materialien geschnitten und geätzt werden können. Es gibt aber auch Materialien, die grundsätzlich tabu sind, etwa Metalle, Keramik und alles, was die Laserwellenlänge nicht ausreichend absorbiert oder zu stark reflektiert. Daher ist es eine gute Sache, eine weitere Sehne im Bogen zu haben. Schließlich hat nicht jeder Zugang zu einem Faserlaser.

Nachdem das Problem, wie man Keramik schneidet, gelöst wurde, wurde es noch interessanter. Er begann damit, Leiterbahnen abzuscheiden, die stabil genug waren, um sie anzulöten. Aus einer Vinylfolie wurde eine Maske hergestellt und mit einem Rakel eine dicke Schicht aus Silber und Glaspartikeln mit einer Größe von 1 µm oder weniger aufgetragen. Dies wurde dann in einem kleinen Ofen gesintert, der mit einem Raspberry Pi mit PicoReFlow gesteuert wurde, und nach ein wenig Schrubben betrug der Oberflächenwiderstand sehr brauchbare 2 mΩ/Quadrat. Mit dem Laser geschnittene Löcher, zusammen mit etwas Silbermaterial, das mit dem Rakel durchgedrückt wird, entstehen ohne zusätzlichen Aufwand durch Löcher. Das ist ziemlich ordentlich!

Etwas Lötpaste und Teile wurden zur Demoplatine hinzugefügt und mit einer zusätzlichen Bördelung aus keinem anderen Grund, als er es konnte, durch einfaches direktes Anlegen von Strom an die Platine wieder zum Fließen gebracht. Auf der Unterseite wurde eine Heizleiterbahn angebracht, wodurch die Platine selbstaufschmelzend ist. Das ist cool!

Danke [Baldpower] für den Tipp!