Découpe et gravure Laser - LPKF ProtoLaser U3

La LPKF Protolaser U3 est un système automatique de gravure et découpe LASER UV 2D/3D permettant de découper, usiner, délaminer sélectivement ou simplement chauffer ou faire une exposition UV locale sur une multitude de matériaux.

Découpe

Le faisceau peux couper des matériaux jusqu'à 0.8 mm d'épaisseur en une seule passe. Pour des matériaux plus épais, plusieurs passes à diverses profondeur sont recommandées.

Usinage

En ajustant les paramètres du LASER (vitesse de balayage, puissance, fréquence, nombre de passes successives) il est possible de graver seulement une partie de la surface de l'échantillon. Ceci permet de faire de l'usinage 3D, tel que le ferait une fraiseuse, ou encore d'enlever une couche de matériel (ex: cuivre) sans trop abîmer la surface sous-jacente.

Délaminage

Dans certains cas, l'appareil offre la possibilité de simplement délaminer un matériel d'une couche sous-jacente. Ceci accélère énormément le temps de procédé tout en affectant moins la surface du substrat. Dans ce cas, l'appareil découpe le matériel en fines lanières et fait décoller celles-ci à l'aide d'un chauffage LASER de faible intensité et d'un jet d'air.

Chauffage et exposition UV sélective

À faible intensité, le LASER peut être utilisé pour faire un traitement thermiquement local à un échantillon. Il est aussi possible d'utiliser les propriétés des UV pour réaliser des traitements de surface.

Formats de fichiers acceptés

L'appareil, originalement conçu pour la réalisation de circuits imprimés à double face, peut-être utilisé avec des fichiers de format gerber ou DXF.

Spécifications

ParamètreValeur
Surface de travail9"(22.9 cm) x 12" (30.5 cm) x 0.4" (1.0cm)
Diamètre du faisceau au focus15 µm
Largeur minimale de coupe18 µm
Vitesse maximale de déplacement de la table (X,Y)500 mm/sec
Vitesse maximale de déplacement de la table (Z)20 mm/sec
Vitesse maximale de balayage du faisceau2000 mm/sec
Précision sur la répétition du balayage±2 µm
Source LASERYAG pompé par diodes
Puissance LASERjusqu'à 6 W
Longueur d'onde355 nm
Fréquence de pulsation0-200 kHz
Classification LASERClasse I (LASER dans un boitier fermé)
  • Alignement automatique recto/verso sur des marques d'alignement circulaires ou des coins.
  • Focus automatique/dynamique sur la surface (À venir)

Matériaux découpés ou gravés

Liste des matériaux découpés ou gravés (liste à titre d'exemple, non complète)

  • Silicium: découpe jusqu'à plus de 750 µm. Usinage jusqu'à 100 µm (plus profond est probablement possible mais l'usinage à trop grande puissance semble rendre amorphe le silicium sous la zone usinée. Une couche amorphe translucide est aussi formée sur la surface usinée (SiO2). Ce résidu se retire par gravure au HF (BOE) si l'échantillon le permet. L'utilisation d'un film adhésif sur l'échantillon permet d'éviter la majorité du résidu et se retire facilement dans un bain de solvant. Un film adhésif sous l'échantillon n'est pas recommandé car il fond.
  • Tungsten: découpe jusqu'à 500 µm. Usinage non testé.
  • Gauffre de pyrex: découpe jusqu'à 200 µm. La recette Pyrex Amrid a été ajustée spécifiquement pour ces gaufres. Usinage non testé.
  • Verre "soda lime" ou lamelles de verre: Découpe jusqu'à 1 mm lorsque découpé recto-verso. Usinage possible, mais recette à raffiner, car des chocs thermiques se produisent.
  • PZT (céramique Piézoélectrique): Découpe jusqu'à 1 mm, Usinage testé jusqu'à 200 µm de profondeur. Effet thermique sur la polarisation non testé.
  • Caoutchouc noir: découpe jusqu'à au moins 3 mm. Les caoutchoucs trop mou ont tendance à re-sceller la coupe ce qui peut affecter la coupe.
  • Poly Ethylène Haute Densité (HDPE): découpe très difficile. Le matériau diffuse beaucoup le faisceau et à tendance à fondre plutôt que de se vaporiser ce qui déforme la surface sans vraiment couper.
  • Aluminium: découpe jusqu'à 3/16" possible, mais très longue. Découpe sur feuilles minces sans trop de problèmes. Usinage non testé.
  • Epoxy (style puce électronique): Découpe sur plus de 1 mm, Usinage sur plus de 500 µm.
  • Découpe de Polyimide avec FEP (Kapton FN): Découpe jusqu'à 127 µm. Lors de coupe de précision (visant à ne pas affecter le substrat sur lequel le film est posé) la couche de FEP sous le Kapton fond et se re-scelle. Usinage résulte en carbonisation, non recommandé ou ajustement de la recette requis.
  • Kapton : plusieurs épaisseurs (2, 3, 5 mil) pour création de stencils pour l'étendage de pâte d'étain.
  • FR4: 1-2 couches (.5 oz de cuivre et moins).  Les pcbs plus épais que 32 mil sont plus difficiles à couper.