Laser Engraving PCB (8) : 新レーザーモジュール(SCULPFUN S9)

レーザー彫刻機を使ったPCB基板作成
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Laser Engraving PCB (4) : 浮島削除(clean non copper area)
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Laser Engraving PCB (5) : 疑似リフローハンダ付け
Laser Engraving PCB (6) : ビア(VIA)打ち
Laser Engraving PCB (7) : 両面基板作成のワークフロー

新レーザーの最適値を検証

前回利用していたレーザモジュールは性能は満足していたが、スポット径が0.2x0.3mmぐらいで、0.5mmピッチのフットプリントを彫刻するとパターンが細くなってしまうのが気になっていた。

久々にネットを見ていたら、レーザースポット径が小さいというのをウリ?にしていたモジュールがあったので購入してみた。

SCULPFUN S9
波長 450nm
入力 12V 3A, 端子は12V-GND-PWMの3pin
出力 5.5W
その他 焦点距離20mm

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これはSCULPFUNというブランド?のレーザーモジュールで本体セットでも売っている。その単体モジュールになる。前回使っていたレーザーが出力15Wに対して、このモデルは出力が5.5Wしかないのがちょっと心配だが、その分スポット径が小さいのでエネルギー密度は同じぐらいと期待している。

スポット径


前回モデルが0.2x0.3mmぐらいだったのに対して、1/2-1/3ぐらいまで細くなっている。
実際に矩形を彫刻してUSB顕微鏡で確認すると、縦横比は1:1ではなかったのは残念。
(一応1:1を謳っていたが。。)

水平方向 0.07mm
垂直方向 0.10mm

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SCULPFUN S9 注意点

焦点距離が固定で付属している20mmスペーサーを当てて高さを調整するわけだが、自分の手違いで当初19mmぐらいの距離で彫刻していた。彫刻結果を確認したところ焼きムラがひどく、前回モデルの品質にも到達していない結果で少し悩んでいた。(ハズレ引いたか?と思った)

どうもこのスペーサーの20mmは、この製品の焦点のギリギリのところみたいで、それ未満になると非常に焦点が乱れて?焼き残しが多量に発生することがわかった。

いろいろ試したところ、スペーサーと同じか距離を離す(>20mm)ことで質の良い結果が得られた。20mmから数ミリ程度距離を長くしてもスポット径のサイズにほぼ変わりないので気持ち余裕をもった距離感(20-21mm)が良さそう。

QFP64 0.5mmピッチのサンプルパターン


まず、FlatCAMのツール径について、上記にも述べたが縦横比が1:1じゃないのと、なるべく配線パターンやランド形状は大きく取りたい。目標値はQFP64の0.5mmピッチ(ランド間が0.2mm幅)である。前回の0.195mmでも目的は達成できるが、今回レーザーがさらに細くなるので、0.15mmとした。

下図はQFP64から数本配線したサンプル回路。中央にICをハンダ付けするイメージ。これが正確に制作できればほかは楽勝のはず。

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一応今回は、中央の余計な浮島部分も彫刻する。

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基板作成結果


エッチング工程は省略して結果だけ。上記の設定で危なげなく成功。前回モデルよりも狭ピッチにもさらに対応できるようになりハード的にはやっと目標クリアかな?

スポット径が小さくなったことでQFP64のフットプリントもクリアに太く焼けている。

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