резист/лак/эмаль с низкой температуой разложения

[miklo]

Хочу создать замену позитивному фоторезисту. (для моей практики выгодней чем негативный, быстрей результат). *На худой конец придумать альтернативу негативного.

ЧПУ координатным лазерным выжигателем хочу выжигать маску для травления печатных плат. Позитивный резист дорогой и быстро прокисает. К тому же санкции наложили... и требуют сначала доказать что ты не оборонное предприятие... но мне и в мирное время было бы тяжело, т.к. сначала нужно было бы подписать под свою прихоть какое-либо предприятие... частным лицам такую экзотику лениво продавать, видимо. Еще лазер 405 нм светит очень даже сильно, и с паразитной засветкой приходиться бороться через укрывающую черную бумажку (где он ее прожигает, а потом уже светит на фоторезист, в т.ч. и негативный). Фоторезистовая технология требует дополнительного этапа проявления*, что недвусмысленно намекает на желание такого гипотетического покрывающего состава, который бы точенным лазерным теплом прожигался, обнажая участки для финального травления (не требуя промежуточного травления).

Лазеры за двузначное число баков весьма маломощные. С меди испарять все подряд не хотят... и саму медь тоже не могут раскалить/испарить. Некоторые белые пластики (напр. целулоид от пингпонга) с трудом прожигает, другие же БЫСТРО плавит и заставляет дымиться... как бы делая то, чем его нарекали при продаже: выжигатель. Но если, допустим, черную пвх пленку прожигает насквозь достаточно шустро, и края некрасиво оплавлеет... если пленка приклеена к бумаге, дереву, экрану мобильного телефона (заодно и гравирует экран телефона). Но если приклеить ту же черную самоклейку на печатную плату (т.е. на медную фольгу толщиной 35мкм), то с рисунок будет гораздо красивее, из-за отсутствия рваных краев, но до меди лазер не дожгет, т.е. выплавив рельев, не сделает собственно маски для травления.

Тут нужно вести работы по 4м направлениям.
1 Чернить медь,
2 красить (если для любого цвета лазера, то чернить) резист/лак/эмаль... я решил это называть ТЕРМОрезист (якобы слова такого нет).
3 искать тот монополимер, или гетерогенный состав, у которого максимально снижена температура разложения*, и чтобы это таки было маской, т.е. как минимум прилипало к меди и хотя бы после приготовления держалось больше чем полчаса... при бытовой температуре, не растворялось бы в воде, а еще лучше (его невыгоревшая, (или термополимеризованная*) часть была бы устойчива к кислой среде, либо к любой ph (т.к. травители бывают разные).
4 Повышать мощность лазера, плавность хода координатного механизма (короче к химии не относится).

Я прошу у сообщества изобретательского альтруизма в особенности по п.3 и советов для чайника по п.1 п.2, причем с учетом реальности, как же сейчас трудно достать реактивы даже в таком районном центре как Новосибирск... //вот раньше было дело... и реактивы были и продавали их всем подряд.

*можно смириться со стадией дополнительного травления/промывки и таки озадачиться изобретением терморезиста, который по смыслу будет таким же как негативный фоторезист. Т.е. там где прогревает лазер, искомое для изобретения покрытие должно перейти в более устойчивую и несмываемую форму. Если выявится преимущество перед существующим негативным пленочным и жидким ФОТОрезистом. Если будет преимущество в том, что все-таки более быстрая и точная стадия промывки непрогретого терморезиста, а в лучшем случае совмещенная в пространстве с травлением (актуальная технология требует двух разных растворов). Если же и с этого преимущества не будет, то не стоит обделять вниманием "негативный терморезист" хотя бы потому, что если такой найдется, то не потребует специальных ухищрений, для избегания паразитной засветки, "несколько раз по чуть-чуть" промазавшего света, уже приведут к паразитной засветке, а "n раз по чуть чуть" переотразившегося тепла все равно не создадут порогового уровня нагревания.

Я сам активно работаю в парадигме п.3. Но с моим кругозором ограниченным только неорганической химией, я думаю только в направлениях где надо получить в качестве лака либо гомогенную либо гетерогенную взрывчатку... с как можно более низкой температурой разложения. Если за мной придет ФСБ и спросит почему я интересуюсь пиротехникой, я им покажу эту тему... я не хотел получить ВВ, но всякие резко разлагающиеся сущности, к которым ВВ на 100% относятся, меня очень интересуют. Пока пишу... растворяю пироксилин из холостого пистолетного патрона в 646 растворителе. Вроде бы пишут что у него (пироксилина) т. разложения 200 С, что весьма неплохо. Пикраты, тротил и многие другие (которые опять таки незаконны, но если очень хочется, то достать можно) для моих целей уже заведомо хуже пироксилина, а многие гомогенные вв еще сами по себе в отличие от пироксилина "далеко не лаки" .

Для примера, если верить написанному, то неплохие шансы у гетерогенных смесей на основе канифоли и, например, нитрата меди... в воде канифоль не растворяется (инфа 100%), в других растворителях хорошо растворяется, нитрат меди разлагается при низкой t. Может что из гидроперита путного выйдет (как компонента... надеюсь соблазна делать что-то типа ГМТД дело не дойдет). Но мне придется сильно постараться чтобы достать нитрат меди или азотную кислоту, хотя если верить что это позволит зачернить медь... то я буду стараться.

Может кто из умумдренных неоргаников знает какой-нибудь устойчивый при комнатной и доставаемый/быстро синтезируемый из устойчивых и доставаемых компонентов окислитель, который в практике непригоден, т.к. неустойчив при высоких, но жизненных температурах, чуть-чуть за 100... мне бы это было само то.
А кто-то возможно подскажет что еще бывает из низкотемпературно разлагающихся органических веществ, или активных органических окислителей, чтобы не находило свое отражение в спец литературе про ВВ (которую я и так изучаю).

Сам лазер вот такой. http://ru.aliexpress.com/store/product/ ... 71945.html

[antabu]

Из написанного я понял, что в качестве позитивного резиста нужно подобрать плёнкообразующее вещество с относительно низкой температурой (или энергией?) разложения или возгонки?
Чернение меди описано во многих старых гальванических справочниках. Анодное - в растворе щёлочи, химическое - то же с добавкой персульфата. Темно-коричневый можно получить в растворе серной печени, но потом труднее от него избавиться, чем от оксидного покрытия.

[miklo]

Верно поняли.

[avor]

Парафин отлично подходит под ваше описание.: ) из той же оперы почитайте про матрицы для MALDI(задача матрицы обеспечить интенсивное испарение под лазерной радиацией) их много, но далеко не все плохо растворимы в воде и кислотах с щелочами в этом отношении парафину пожалуй трудно найти равных.

[miklo]

А где брать парафин?

Я могу сказать скорее про стеарин.
Есть у меня белые свечки. Я их пробовал -- не канает (с не вороненой медью точно). Только что попробовал выжигать "скапанный" со свечки сероватый материал (если верить интернету, то это главным образом стеарин и в моем случае примеси сажи): едва плавит, флуоресценция самая слабая из всех испытанных веществ (405 нм лежит на границе видимого спектра, субъективно -- фиолетовый , но заставляет многие материалы ярко флуоресценцировать голубым светом) .

Если верить тому, что пишут про парафин, то кипит он при 260 град. , т.е. уже хуже пироксилина. И мне его надо ХОРОШО ПРОКРАШИВАТЬ, т.к. я буду работать с тончайшей пленкой. И надеяться что нагрев будет за счет платы -- не стоит (тем более пока особого успеха в воронении не имел... пока только серу купил... щелочь а тем более персульфат я добуду только если повезет в нахождении благосклонно настроенных товарищей в НГУ ).

Допустим, я достал парафин... А легко ли прокрасить парафин? Пироксилин, я полагаю смешается с черным колером для покраски машин (который у меня к тому же есть).

[antabu]

На пироксилин похож поливинилнитрат. Возможно у него меньше энергия, требуемая для разложения.

[avor]

Парафином, что бы был тонкий слой, надо покрывать вытягиванием из его расплава, при чем чем больше нагрета покрываемая поверхность , тем тоньше слой. Парафин красится довольно легко. Поливинилнитрат еще большая редкость чем пироксилин или коллоксилин. Для того что бы парафин поглощал коротковолновый свет в него можно ввести ароматические группы. И тогда он станет например нафталином или алкилбензолом. Из нитропроизводных я бы тоже использовл бы не нитроэфиры, а нитроароматику динитробензол, ди и тринитротолуол.

[miklo]

Из нитропроизводных я бы тоже использовл бы не нитроэфиры, а нитроароматику динитробензол, ди и тринитротолуол.

Что-то в этом есть. Ибо как показали эксперименты...

Порох от холостого пистолетного патрона со скрипом растворился в 10мл растроворителя 646 (5 мл ему было мало), даже смешанный с машинным черным колером у него какая-то слабая реакция на лазер. А вот оставшаяся от счастливого детства пикриновая кислота, т.е. тринитрофенол (в смеси 30-80% с пикратом натрия... делал не взешивая, лишь бы ибзыток соды не получился) с лазером реагировала неплохо. Высушенная пикриновая/пикатонатриевая паста добавленная в эту взвесь (в которой помимо пороха уже были примеси от резиновых частей крышек от детского питания) создала гетерогенный состав из двух вв, одно из которых лакообразующее, а другое (я тогда думал) за счет неоднородной структуры хорошо ловит тепло. Это внушало оптимизм. Рисунок красиво отжегся... но травление показало, что тонкий слой этого чудо-состава на меди таки остался. Чернение меди пока не использую.


Хотя пористая структура вообще говоря крайне важна. Если делать гетероструктуру... Та же силитрованная газетная бумажка приклеенная к нанесенной подсыхающей канифольной пленке -- поджигается лазером и таки капельки этой горящей бумажки прожигают тонкий канифольный слой, но уже теряется точность рисунка, т.е. вообще смысл теряется. Т.е. поджечь селитру у которой температура разложения под 400 не проблема, если теплоотвода нет. А если есть теолоотвод, то... я подозреваю, что даже воронение меди (для моего 200 милиамперного лазера) не спасет. Т.к. теоретические соображения и практический опыт намекают на то, что начав гореть пикрат даст сажу, которая черная настолько, что вороненая будет медь или нет вроде как не важно (или сажа тоже плохо поглащает 405?). Хотя сажа отлетает и сгорает... Места, которые я надеялся что будут протравлены были достаточно темными, темнее непроженных участков, но не настолько чтобы забитые сажей.

Кстати чтобы просто поделится своим рвением... и заставить себя пожалеть. Я как папа карло вынужден был долго делать натривую селитру из амиачной и соды. И весы пришлось делать.


Последняя надежда быстрого успеха на обращенную (по сравнению с "силитрованной газетной") гетероструктуру: покрываю каким-то растворимым пористым веществом, сушу, сверху промазывают канифолью. Лазер до меди не дожигает, но дожигает до первого растворимого слоя, который при травлении окончательно растворяется, а боковое подтравливание... короче эксперимент покажет.

avor, какие предсказания о поглощаемости 405 нм ТЭНом (2,2-бис [(нитроокси) метил]-1,3-пропандиола динитрат). Я его быстро не достану, но уж больно мне его температура взрыва/разложения нравится (200), и то что он может быть сам себе лаком (в воде и слабых кислотах не расворим, а в ацетоне хорошо).

[avor]

Не надо из ТЭНа делать тонкие пленки. У него один из смых маленьких радиусов детонации. На основе пленок из ТЭНа делают детонационные логические схемы. У вас с ними может не выжигаемый резист получится, а просто пленка, которая при единичном точечном поджиге вся сдетонирует. Нитроароматика, которую я предложил скорее не выгорать будет, а испарятся должна. Возможно ваши проблемы в том, что лазер ваш недостаточной мощности. И еще зачем такие страдания, если можно использовать например что то вроде струйного пинтера, из которого выплевывается скажем раствора поливинилбутираля и распечатывается нужная маска. Еще можно заказывать что то вроде штемпеля или печати на резине помазали штемпель любой красочкой придавили фольгу к штемелю и маска готова. Так же можно использовать и шелкографию.... Можно и просто резист сделать из желатина с бихроматом аммония, но он классический - негативный.

[miklo]

Пару слов про поливинилнитрат. Это я наивно полагаю должно быть ЛУЧШЕ чем пироксилин. Колоксилин (теннисный мячик) при засветке голубым флюорисцирует, но плавится еле-еле (как и бумага, даром что нитро, но целюлоза). Субъективно и пироксилиновая пленка плохо цеплялась.

Если предположить что поливинилхлорид похож чем-то на поливинилнитрат, то тогда его тоже должно цеплять. Ведь прозрачный и прозрачный скотч режет (хотя раз в три медленнее чем выжигает по дереву)! Пвх не флуорисцирует голубым, но плавится на ура.

[avor]

Чето вас все на пиротехнику тянет, может это и есть ваша основная тема, а вовсе не печатный монтаж. Нитроклетчатка будет обладать лучшей адгезией к металлу, чем полвиниловый нитроспирт. Флуоресценция коллоксилина тенисного шарика обусловлена не нитроклетчаткой, а пластифицирующими добавками и цветовыми и механическими наполнителями.

[miklo]

У вас с ними может не выжигаемый резист получится, а просто пленка, которая при единичном точечном поджиге вся сдетонирует.

Это и есть самый цимес, особенно для тех, у кого
"недостаточно мощный лазер". Мне хочется надеется, что для тех толщин, что я сделаю ДЕТОНАЦИЯ ВОЗНИКНЕТ, НО ЗАТУХНЕТ, причем ключевое тут, что она все-таки возникнет, а затухнет (хочется верить) одинаково по радиусу в пространстве, т.е. и в горизонталь далеко не продвинется, и вниз упрется в медь, полностью по вертикали себя саму вычистив. По сути мне удавалось прожигать до конца вниз лишь за счет раскочегарившихся процессов в более верхних слоях, только это была не детонация, а банальное горение (я про силитрованную бумагу). С газетной силитрованной бумагой рисунок был загрублен, но однако ж и она не не начинала гореть в бока ДАЛЕКО... (как бы сделала если бы была приклеена к деревяшке). Вот и я надеюсь что ТЭН(другое инициирующее вв) пленка в своих боковых детонациях даст гораздо меньшую погрешность чем силитрованная бумага, но так же выручит за счет . Верю что ТЭН не поведет себя себя как йодистый азот. Вот если бы йодистый азот как-то стабилизировать и смешать с каким-то лаком... была бы красота. Короче если верить своим собственным фантазиям, то, допустим 40мкм пленка из ТЭНа поведет себя хорошо, 60 будет давать помехи к рисунку, 120 вся рванет, а 20 не прожгет совсем.

Плохая адгезия -- лишь бы не очень плохая. Пленку надо наносить на твердую поверхность, которую вполне реально за все время ее жизни ни разу более твердым, чем обмакиванием в травителе, не задеть.


Я сейчас попробую выучить по ситуации физику теплообмена, вспомнить интегральное исчисление, и танцуя от этих знаний оценить таки температуру на пятачке.

Чето вас все на пиротехнику тянет, может это и есть ваша основная тема, а вовсе не печатный монтаж

Никак нет, то моя бывшая тема из глубокого детства. Т.е. если и есть какое подсознательное влечение, то очень латентное (слава гомосексуалистам, за то что популяризовали слово "латентный"). В начале недели прибудут батарейки для толстой лазерной указки, если лазер в ней окажется мощнее, и будет при этом такой же безинерционный, то я возможно перестану "приротехнической фигней страдать".

[avor]

1) ТЭН не инициирующее вещество. 2) если вам дорого собственное здоровье не связыватесь с ним. 3) Уголовный кодекс не приветствует такие зантия. 4)У вас весьма поверхностные представления о процессах детонации и вообще о том что там происходит. Не рекомендую .

[serg1]

А если от обратного:
Есть в полиграфии УФ- отверждаемые лаки (мы в т.ч. и и ими торгуем)

Вариант:
1. нанести лак на плату
2. Засветить его лазером- он отвердеет
3. смыть неотвержденный лак мягким растворителем
4. открывшуюся поверхность меди вытравить классическим способом ( хлорным железом или чем еще там сейчас травят)

[miklo]

serg1, Этот вариант никуда не девался, но им я воспользуюсь если ничего другого не придумаю. Ну и еще раз вернусь к проблеме что лучше, подобные полимеры, или пленочный фоторезист... который как бе как раз для плат и придумывался, но, его трудновато наклеивать в домашних условиях. И пленочный фоторезист не рассчитан на лазер, а рассчитан на просвечивание через негатив(фотошаблон). С лазером в моей текущей конфигурации оборудования будет паразитная засветка я проверял. Необходимо это или нет, но мой станок когда перемещает (без выжигания) лазер, не выключает его до конца, он делает какую-то мизерную скажность, скажем 1% . Т.е. понижать мощность лазера в рабочем режиме я могу лишь до 20%, чтобы сохранялся контраст, либо надо попытаться полностью выключать лазер (т.е. реверсировать софт, благо протокол не зашифрован, т.е. изыскать время). И короче выкрученный на 20% мощности и с опцией "греть" как можно меньше по времени и перемещаться насколько это механика позволяет быстро (т.е. предельные значения у софта, которые вероятно уже не вывозит механика) рисунок на фоторезисте визуально получается со следами обильной перезасветки градиентно к требуемым областям областям. Короче лазер греет хреного а светит слишком уж хорошо. Но с этим в случае пленочного негативного фоторезиста можно побороться с помощью экрана, который будет в процессе засветки прожигаться. Повторюсь, вероятно у полиграфических негативных фоторезистов чувствительно значительно пониже, и городить экран не придется, хотя я на это почти не надеюсь. Так же вероятно жидкие фоторезисты удобней пленочного.

Я тут провел оценочные расчеты. Для оценки допустил что пятачок у меня радиусом 0.05 мм (пятак диаметром 0.1) , а на радиусе 0.5 мм температура уже равняется средней по плате, н.р. комнатной. При том я так же допустил, что все это время в моей модели тепло передается строго по медному плоскому цилиндру высотой 35мкм. Так вот разность температур между "среднеплатной" и "пятаковой" равна по этой оценке

ln(0.05/0.5)*P/(401* 2Pi*h) где P -мощность свечения с учетом всех кпд, h- 35мкм, 401 -- коэффициент теплопроводности для меди
кпд я взял за 20%, мощность у меня 220ма*3.7вольт.
Итого DT = -4.24 градуса. Т.е. даже если я плату нагрею, то лишь на 4 градуса могу себе в локальном месте поднять температуру, а если не нагрею, то вообще мне ловить нечего. Оценку можно считать вполне корректной, т.е. отличающейся от реальности в разы, но не на порядки. Потому что, во-первых, режут металлы лазерами мощностями потребления от 40вт (возможно для листовой меди и этого мало). Во-вторых, у меди теплопроводность 401, у стали 47, а у бумаги 0.14... т.е. так то формула с экспериментальной реальностью совпадает.

В общем-то согласно этой оценке мне надо раз в 10 более мощный лазер, читай С02, по нынешним временам, плату нагреть до 200 градусов, и можно чем-то типа парафина баловаться (и то, если лазер будет гораздо более узко сфокусирован, т.е в 1 длину волны для CO2 -- 10мкм, иначе достаточной точности не будет уже из-за лишнего испарения), вылавливая разность в 40 градусов. Причем до 200 градусов плату можно прогреть пробежавшись быстренько по ней собственно этим же лазером. Баков за 500 без доставки вроде бы что-то подобное в китае можно купить. Ну или пироги из разных слоев городить. Если что-то получится -- напишу, но скорее всего ничего в ближайшее время ничего толкового не выйдет. Отрицательный результат тоже результат .

[miklo]

И еще зачем такие страдания, если можно использовать например что то вроде струйного пинтера, из которого выплевывается скажем раствора поливинилбутираля и распечатывается нужная маска.

люди головы ломают, пишут треды, которые и не прочитаешь за сутки, чем именно заправить струйный картридж для этих целей (чтобы на плате засохло, а ПГ не засохла). Ну и еще как принтер переделать под твердые платы произвольных размеров и толщин (не только вписываемых в компакт-диск). Даже я пытался печатать какими-то чернилами на гибкую фольгу ("маска" не засыхала, но печаталась). Короче хоть это и затратно и рискованно принтер переделывать, за Ваш совет про поливинилбутиралю может быть кто-то когда-то и спасибо скажет если его сюда гугл выведет. Я в ближайшее время точно не буду.

Еще можно заказывать что то вроде штемпеля или печати на резине помазали штемпель любой красочкой придавили фольгу к штемелю и маска готова.

Я давно пытался так делать. У меня ничего хорошего не выходило. Хотя и тогда это было скорее любопытства ради, т.е. даже если бы получилось, особой нужды в этом методе все рано бы не было, ибо в какую-то контору бежать, ждать, платить. Нафиг тогда? Самая распространенная технология (и я ее один из первых независимо с другими авторами изобрел, когда еще интернета не было) перенос лазерного тонера на плату (т.н. Лазерно УТюжный метод, или ЛУТ) . Но вот блажь напала придумать что-то более надежное точное и удобное.

[miklo]

Все-таки мощность повышать для "масочных" задач нельзя. А если рассчитывать испарять саму медь, то нужно еще сильнее повышать и делать сложную импульсную автоматику, чтобы не успевало прожечь много текстолита.

Нужно каким-то образом сфокусировать луч в пятно не 0.1 в диаметре, как у меня сейчас, а много мельче, согласно новой оценочной модели цилиндр + полусфера. Я допущу такую модель, что есть медная полусфера радиуса 35 мкм в центр которой попадает пятно радиуса x, причем на границе этой полусферы температура отличается на 30 градусов от центральной зоны, тогда
30 = (1/xмкм - 1/35мкм)*P/2Pi = P/401*2Pi (вторым слагаемым можно пренебречь, мощность пусть будет 160мВт, а локальное dt 30 градусов (плату необходимо будет дополнительно нагреть, чтобы полное dt было бы в районе 60 градусов). Тогда искомый радиус пятна X == 0.16/401*2Pi*30 = 2 мкм, и создать в механике вибрацию, чтобы этими 2мя микрометрами обсветить некоторую бОльшую площадь. Таки cd, dvd и тем более блурэй, работают даже с меньшими размерами пятна... осталось только с оптикой разобраться.

[avor]

По моим данным на установке MALDI пятно испаряющего лазера 10мкм и они считают это очень высоким достижением. В конфокальных микроскопах пятно наверное достигает субмикронных величин 0,2-0.1 мкм но там практически интереференционно колиматорная система фокусировки, а энергия на объекте на порядки меньше. В принципе фокусировку настроить наверное не так уж сложно. Если иметь детектор типа ПЗС линейки и хорошие оптические элементы и что то вроде колиматорного интерферометра, а так же поглощающие или отражающие фильтры способные предохранить детектор от выгорания.

[avor]

Вообще-то есть 3D принтеры они печатают пластиком по слойно, при чем насколько я понимаю есть 2 технологии. 1) печатают расплавом 2) печатают смесью мономеров и олигомеров, а затем полимеризуют светом почти как предлагал serge1. Так что проблемы паразитных засветок - они решаемы.

[miklo]

Вообще-то есть 3D принтеры они печатают пластиком по слойно,

К этому сценарию я готовился еще давно. У меня и 3d принтер самодельный есть, и дополнительный отдельно купленный экструдер на d 0.2 мм. Но это ж надо работать. Менять экрудер, лишаться более производительного для 3d печати... по хорошему материалу (ровным платам) -- работать будет. Но с экономической т.з. неэффективное решение (для тех у кого нет 3d принтера, или кто хочет много на нем печатать).

при чем насколько я понимаю есть 2 технологии. 1) печатают расплавом 2) печатают смесью мономеров и олигомеров, а затем полимеризуют светом почти как предлагал serge1. Так что проблемы паразитных засветок - они решаемы.

Все верно, это еще одна вариация на тему негативного резиста. принтеры этого типа точнее делают модели, но дороже раз в 5 (даже больше, если учитывать что вариантов "конструкторов для бедных" не предусматриваюn вообще), по расходникам дороже. (вероятно еще и прокисают эти расходники)

Не понял что Вы имели в виду под "так что"? Вдруг я что-то из ценных указаний пропустил..? С моим данным станком достаточно простые проблемы с лишней засветкой и имеют простые тактические и вероятно еще и более тяжелые стратегические решения (заставить лазер выключаться полностью при перемещении, писать свой софт для этого).

В sla/dlp 3d принтерах это более хитрые проблемы... и там не лазер приспосабливают для того, для чего он изначально был не рассчитан, а проектор.