Сделайте правильный блок экспонирования печатной платы из дешевой УФ-лампы для отверждения ногтей: 12 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Что общего между производством печатных плат и поддельными ногтями? Оба они используют источники ультрафиолетового света высокой интенсивности, и, как назло, эти источники света имеют одинаковую длину волны. Только те, которые используются для производства печатных плат, обычно довольно дороги, а те, которые предназначены для изготовления поддельных ногтей, имеют более конкурентоспособную цену.

В этом руководстве рассказывается, как использовать такое устройство для создания недорогого источника света, подходящего для экспонирования различных УФ-чувствительных материалов, встречающихся при производстве печатных плат, таких как сухой пленочный фоторезист и УФ-отверждаемая паяльная маска.

Помимо очень низкой стоимости (около 20 долларов за все необходимые материалы), эта сборка решает несколько проблем, которые я видел на других устройствах с промежуточными трубками:

• Коллимация: чтобы просто показать доску с довольно грубыми характеристиками, ничего из этого делать не нужно. Вы можете просто использовать сушилку для ногтей как есть, и на этом все закончится. Но чтобы иметь возможность открывать мелкие детали (до 5 мил, согласно этому сайту), вы должны убедиться, что все ваши УФ-лучи исходят с одного и того же направления, которое точно перпендикулярно к доске, которую вы экспонируете.
• Равномерность освещения по всей плоскости экспонирования. Представьте, что вы хотите выставить действительно большую доску, например Размер A4 или Letter. Вам нужно одинаковое количество энергии по всей доске, без горячих или темных пятен. Для этого источник энергии должен находиться на определенном расстоянии от плоскости экспонирования, и вам понадобится либо очень плотно упакованный массив УФ-источников (например, УФ-светодиоды, которые могут быть довольно дорогими), либо эффективная конструкция отражателя для УФ-источников. у вас есть под рукой, что я и придумал.
• Время экспозиции: я понятия не имею, насколько быстро работает этот источник с предварительно сенсибилизированным позитивным материалом, плакированным медью, поскольку я никогда не использовал этот материал, но с сухим пленочным фоторезистом он действительно быстр. Примерно менее двух минут поста. Дело в том, что я недостаточно квалифицирован, чтобы правильно интерпретировать результаты, поэтому мне нужно собрать еще несколько мнений по этому поводу.

Таким образом, несмотря на очень низкую стоимость, эта сборка позволит вам достичь результатов, которые соответствуют или (в некоторых случаях) даже превосходят результаты устройств, которые до 10 раз дороже.

Шаг 1. Необходимые инструменты

• Сильные ножницы
• Какая-нибудь пила или (желательно) фрезерный станок с ЧПУ для вырезания шаблонов отражателей
• Резак для горячей проволоки (очень легко сделать!)
• Пистолет для горячего клея
• Старая отвертка (подойдет любая)
• Паяльник, кусачки
• Источник горячего воздуха. Подойдет и зажигалка, но паяльная станция лучше:)

Шаг 2: материалы

• УФ-лампа для отверждения ногтей, подобная этой
• Кусок XPS или аналогичного пенопласта размером 300x220x100 мм (если вы не можете достать материал 100 мм, вы можете использовать более тонкий приклад, просто убедитесь, что он не менее ~ 60 мм)
• сантехника алюминиевая лента
• провод
• термоусадочная трубка
• Кабельные стяжки
• припаять
• Скотч
• горячие клеевые стержни
• два куска фанеры, толстого картона, материала печатной платы или аналогичного, размером не менее 110x60 мм

Шаг 3. Загрузки

Вот файлы для создания шаблонов отражателей и улучшенного изображения калибровочной платы.

Для шаблона отражателя есть два файла с g-кодом, один для фрезерования, а другой для лазерной резки. Также есть SVG. Обложка платы предоставляется в виде файла с изображением орла и в виде перевернутого файла PS.

Шаг 4: разорвите УФ-лампу для отверждения ногтей

Во-первых, вам нужно достать осветительные приборы и печатную плату от лампы для закрепления ногтей. Выкрутите все винты, отсоедините все заглушки и распаяйте провода для светильников, так как все они в любом случае должны быть удлиненными.

Затем вырежьте светильники из корпуса. Убедитесь, что вы не делаете этого с установленными лампами, иначе они могут сломаться! Вам не нужно работать сверхчисто, просто постарайтесь отрезать весь лишний материал со стороны, в которую войдет лампа, так как он будет приклеен к отражателю и, следовательно, должен быть заподлицо.

Шаг 5: рассчитайте отражатель и создайте шаблон

Если это не ваше дело, вы можете пропустить этот шаг, потому что я сделал это за вас.:)

Для тех, кто хочет знать, вот:

Параболический отражатель - хороший способ фокусировать параллельные лучи в одной точке, но он также работает и в обратном направлении.

Как вы уже могли заметить, УФ-трубки в сушилке для лака - это не обычные круглые люминесцентные лампы с одним контактом на каждом конце, как они используются в большинстве коммерческих устройств для любителей.

Таким образом, наш отражатель тоже не имеет правильную форму параболы, а вместо этого имеет два перекрывающихся друг друга.

Вот измерения с трубок:

Диаметр трубки = 11 мм

Смещение трубы от центра = 7,5 мм

Общая ширина отражателя = 110 мм (половина плоскости экспонирования)

Желаемая точка фокусировки = 12 мм (между внешней стенкой трубки и стенкой отражателя остается около 6 мм. Этого должно быть достаточно, поскольку трубки не сильно нагреваются)

Для обычной единственной параболы, которая соответствует этим значениям:

Ширина параболы = 95 мм

Фокус параболы = 12 мм

Уравнение параболы (включая фокус) выглядит следующим образом:

y = x ^ 2 / 4f, где x - половина ширины или диаметра, f - фокусное расстояние, а y - высота, которую мы хотим знать.

Когда наши значения подключены, уравнение выглядит так:

у = 47,5 ^ 2/4 * 12 = 2256,25 / 48 = 47

Итак, наш y при x = 47,5 равен 47. Теперь все, что нам нужно сделать, это построить две из этих парабол и перекрыть их на 15 мм друг от друга. Это можно сделать разными способами. Я использовал freeCAD, что, вероятно, не лучший способ сделать это, поэтому я не буду вдаваться в подробности.

После того, как вы получили графическое представление формы вашего отражателя, все, что вам осталось, это найти способ перенести его на физический объект, что можно сделать с помощью лазерного резака, фрезерного станка с ЧПУ или старомодным способом с помощью лобзик и много ругани. Помните, что материал шаблона должен выдерживать нагрев горячего кусачки.

Шаг 6: Обрежьте отражатель

Прежде чем разрезать свой единственный кусок пенопласта, неплохо попрактиковаться. Кроме того, перед тем, как вырезать реальную форму отражателя, вы должны вырезать все другие выемки, которые вы хотите в своем пеноблоке (для установки и размещения платы источника питания для УФ-ламп). Вы можете сделать монтажные отверстия, нагрея старую отвертку зажигалкой или термофеном и воткнув ее в пену.

Прикрепите шаблоны к пенопласту так, чтобы они располагались ровно напротив друг друга. Вы можете использовать для этого горячий клей, но старайтесь не использовать слишком много, чтобы вы могли снять их, не разрушая пену позже. Затем резаком для горячей проволоки вырежьте пенопласт под шаблонами. Обратите внимание, что длина резки вашей горячей проволоки должна быть не менее всей ширины отражателя, то есть 300 мм.

Если одна половина отражателя готова, аккуратно снимите шаблоны и прикрепите их к оставшейся половине. Вырежьте пену, удалите шаблоны и готово.

Несколько слов о том, как изготовить и использовать кусачки:

Я сделал очень простой из нескольких кусков дерева, проволоки и струны E от электрогитары (калибр 0,009, если я правильно помню). Сложность - найти подходящий блок питания. Если у вас нет доступа к источнику питания лабораторного стола, вам придется поэкспериментировать, какой источник питания будет обеспечивать нужную температуру. Люди в Интернете, кажется, преуспели в использовании различных видов бородавок или батареек. Лучший способ, который я видел, - это использовать LiPo батарею с щеточным регулятором скорости и тестером сервопривода. Не используйте LiPo батареи без регулятора скорости, если вы не знаете, что делаете, они могут взорваться!

Вот очень хорошее видео, которое все подробно объясняет.

Шаг 7: сделайте отражатель отражающим

Хотя УФ-излучение является частью видимого света, который нас окружает, его свойства сильно отличаются от свойств видимого света. Зеркало, которое работает для видимого света, может вообще не работать для УФ. Однако известно, что алюминий обладает высокой отражательной способностью в УФ-спектре. Следовательно, это то, что мы будем использовать для покрытия отражателя.

Я использовал алюминиевую ленту для сантехников, которая проста в использовании и работает так, как рекламируется (т.е. отражает УФ-излучение), но стоит немного (до 10 долларов за рулон). Если у вас ограниченный бюджет, вам может сойти с рук кухонная алюминиевая фольга, но я бы не советовал этого делать, просто потому, что я думаю, будет огромной головной болью пытаться выложить морщинистый материал. Кроме того, лента для сантехников является самоклеющейся, что избавит вас от головной боли, связанной с поиском какого-либо клея, который не расплавит пену, из которой сделан отражатель.

Шаг 8: Установите приспособления

Теперь можно, наконец, установить лампы в светильники. Правильно, вы устанавливаете лампы до того, как приклеите светильники к отражателю. Это потому, что намного проще настроить лампы так, чтобы они находились в фокусе отражателя, чем без установленных ламп.

Теперь важна эта часть:

Фокус отражателя находится ровно на 12 мм выше самой глубокой точки отражателя, поэтому центр ваших УФ-трубок должен быть как можно ближе к этому фокусу. Также обратите внимание, что отражатель на самом деле не одна парабола, а две перекрывающиеся друг друга, так как ваши УФ-лампы имеют две параллельные трубки.

Шаг 9: Подключение

Установив все лампы на свои места, вы можете подключить все провода и установить блок питания в вырезанное ранее углубление. Вытяните провода для светильников и обязательно должным образом изолируйте все точки, в которых присутствует сеть или высокое напряжение.

Запустите его для теста и, если все работает, переходите к последнему шагу.

Шаг 10: Установка и калибровка

Для правильной работы эффектов коллимации и гомогенизации отражателей необходимо расстояние около 40 см между краем отражателя и плоскостью экспонирования. Я обнаружил, что проще всего установить экспонатор под полкой и разместить свою плоскость экспонирования на другой полке под ней.

Чтобы удерживать печатную плату и иллюстрацию на месте, вы можете использовать лист стекла (лучше два, зажатые вместе) или вакуумный стол / мешок (безусловно, лучшее решение). Я сделал очень грубый (но рабочий) вакуумный пакет из морозильного пакета среднего размера, куска пластикового шланга и небольшого количества горячего клея. Приклейте рисунок к доске, положите его в пакет, подключите к какому-нибудь вакууму (есть дешевые аквариумные насосы, которые можно модифицировать, большой шприц (> = 50 мл) тоже подойдет, или, если все остальное не поможет, воткни шланг в рот и соси:))

РЕДАКТИРОВАТЬ: Я обнаружил, что шприц на 60 мл и зажим из магазина товаров для дома - идеальный вакуумный насос. Смотрите картинку!

Однако, прежде чем вы сможете использовать экспозер, вы должны его откалибровать, чтобы знать, как долго нужно экспонировать. Я знаю два способа сделать это, и только один из них можно сделать без необходимости покупать дополнительные вещи, поэтому я буду обсуждать здесь именно его.

Я сделал небольшой (правда, крошечный!) Макет платы, представляющий собой таблицу со «счетчиком» в одном столбце и следами уменьшения ширины в другом. После разогрева экспонатора в течение ~ 10 минут (вы должны делать это каждый раз, когда хотите обнажить доску для получения стабильных результатов), вы начинаете экспонировать доску со всем, кроме «10-минутного» ряда, покрытого чем-то непрозрачным (например, пластиковым подарочная карта, просто убедитесь, что она действительно непрозрачная!). Через минуту вы немного потянете карточку, чтобы открыть строку «9 минут», и так далее. После экспонирования оставьте доску на несколько минут (5-30) в темном холодном месте и проявите ее как обычно. Даже без травления доски вы должны иметь приблизительное представление о том, сколько времени вам нужно, чтобы выставить доски для наилучшего возможного результата. Вот изображение того, как должен выглядеть правильно экспонированный и проявленный след.

Другой способ сделать это - использовать шкалу Стоуффера, как описано здесь.

Шаг 11: Заключение и благодарности

Хотя заводские печатные платы стали более доступными, чем когда-либо, все еще есть несколько ниш, где DIY является реальной альтернативой. Только представьте, что вам нужна доска, сделанная прямо сейчас, или только одна, но большая, или множество итераций, через которые плата может пройти в процессе разработки. В таких случаях изготовление 10 досок каждый раз, когда вам нужно, может обойтись немного дороже, не говоря уже о том, что придется ждать +4 недели, пока они не появятся у вас.

Кроме того, существует бесчисленное множество вариантов изготовления печатных плат в домашних условиях, включая маршрутизацию изоляции и перенос тонера, но традиционный метод (фотохимическая обработка) дает наилучшие результаты.

Экспоузер в этом руководстве в значительной степени основан на описанном здесь источнике УФ-излучения, но его конструкция по-прежнему в десять раз дороже, чем эта. В их конструкции есть одна вещь, но я еще не добавил, - это коллимационная сетка, в основном потому, что лазерный резак в нашем местном производственном пространстве был сломан в течение нескольких недель, поэтому я не мог его сделать. Я мог бы добавить один позже и доложить о результатах, но пока я действительно доволен результатами этой супер дешевой сборки.

Еще одним прекрасным источником вдохновения были различные видео и инструкции гениального Дэвида Виндестола на rcexplorer.se. У этого парня действительно безумные навыки!

Если у вас есть комментарии, исправления или что-то еще, прокомментируйте. Если вас интересуют другие мои проекты, можете заглянуть в мой блог.

Шаг 12: Дополнительные результаты калибровки и реальных результатов

Первый дизайн калибровочной платы, который я сделал, был быстрым и грязным, который я сделал, не слишком об этом задумываясь. Но я хотел узнать, на что действительно способен мой новый экспозер, поэтому я сделал улучшенный, на этот раз с четырьмя группами вертикальных следов, 7, 6, 5 и 4 мил с соответствующими пробелами. Обратите внимание, что заявленное разрешение 5/5 мил было от оригинальной конструкции think and tinker с коллимационной сеткой. Как показывают изображения, эта сетка не является необходимой для достижения 5/5 мил.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я сделал еще один дизайн калибровочной платы, который заснял на пленку, чтобы раз и навсегда узнать, что к чему. Что ж, теперь я знаю. Даже с реальными фотографиями 5/5 мил - это лучшее, что практически возможно. 4/4 мил действительно работает, но на этом уровне важна каждая крупинка грязи, а моя домашняя лаборатория недостаточно чиста. В любом случае, я обычно не использую что-то меньшее, чем 10 мил (за исключением определенных следов, очевидно), даже когда мои платы производятся на заводе.

Итак, доволен ли я тем, как это обернулось? Вы уверены, что я! Блок экспонирования менее чем за 30 евро, способный отображать характеристики 5/5 мил (а теоретически даже больше), единственный недостаток в том, что он не так оптимизирован, как эти новые модные светодиодные коробки, которые сейчас строят все. Но, несомненно, намного дешевле!