Lag en riktig PCB -eksponeringsenhet ut av en billig UV -neglherdingslampe: 12 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hva har produksjon av PCB og falske negler til felles? De bruker begge UV -lyskilder med høy intensitet, og som lykken ville ha, har disse lyskildene nøyaktig samme bølgelengde. Bare de for PCB -produksjon er vanligvis ganske kostbare, og de for falske negler er litt mer konkurransedyktige.

Denne instruksen handler om hvordan du bruker en slik enhet til å bygge en billig lyskilde, egnet for å avsløre de forskjellige UV -følsomme materialene som oppstår i produksjon av kretskort, som tørrfilmfotoresist og UV -herdelig loddemaske.

I tillegg til å være veldig lav pris (rundt $ 20 for alle nødvendige materialer), tar denne bygningen opp noen få problemer jeg har sett på andre enheter på mellomrørene:

• Kollimering: For å bare avsløre et brett med ganske grove funksjoner, trenger du ikke å gjøre noe av dette. Du kan bare bruke negletørkeren som den er og kalle det en dag. Men for å kunne avsløre små funksjoner (ned til 5mil, ifølge dette nettstedet), må du sørge for at alle UV -strålene kommer fra samme retning, som er nøyaktig vinkelrett på brettet du eksponerer.
• Ensartet belysning over hele eksponeringsplanet. Tenk deg at du vil avsløre et virkelig stort brett, f.eks. A4- eller Letter -størrelse. Du vil ha samme mengde energi over hele brettet, uten varme eller mørke flekker. For dette må energikilden ha en viss avstand fra eksponeringsplanet, og du trenger enten et veldig tettpakket utvalg av UV-kilder (som UV-LED-er, som kan være ganske dyre), eller en effektiv reflektordesign for UV-kildene du har for hånden, det er det jeg kom på.
• Eksponeringstid: Jeg aner ikke hvor rask denne kilden er med forhåndssensibilisert positivt kobberdekket materiale, siden jeg aldri har brukt slike ting, men med tørrfilmfotoresist føles det veldig raskt. Som under to minutter fort. Saken er at jeg egentlig ikke er kvalifisert til å tolke resultatene riktig, så jeg må samle noen flere meninger om denne.

Så selv om den er veldig lav, vil denne bygningen gjøre det mulig for deg å oppnå resultater som matcher, eller (i noen tilfeller) til og med overgår enhetene som er opptil 10 ganger dyrere.

Trinn 1: Nødvendig verktøy

• Sterk saks
• En slags sag eller (helst) CNC-ruter for å kutte ut reflektormalene
• Varmskumskiver (veldig lett å lage!)
• Varm limpistol
• Gammel skrutrekker (alle slags vil gjøre)
• Loddejern, wire cutter
• Varmluftskilde. En lighter vil gjøre, men en varmluftsbehandlingsstasjon er bedre:)

Trinn 2: Materialer

• UV spikerherdende lampe som denne
• 300x220x100mm stykke XPS eller lignende skumplate (hvis du ikke får tak i 100mm -tingene, kan du bruke tynnere lager, bare pass på at det er minst ~ 60mm)
• rørleggere aluminiumstape
• metalltråd
• krympe rør
• kabelbindere
• loddetinn
• duct tape
• varme limpinner
• to stykker skrapkryssfiner, tykk papp, PCB -materiale eller lignende, minst 110x60 mm i størrelse

Trinn 3: Nedlastinger

Her er filene for å lage reflektormalene og det forbedrede kunstverket til kalibreringskortet.

For reflektormalen er det to g-kodefiler, en for fresing og en for laserskjæring. Det er også en SVG. Tavlebildene leveres som en ørnefil og som en invertert PS -fil.

Trinn 4: Riv av UV -neglherdingslampen

Først må du få lysarmaturene og kretskortet fra spikerherdingslampen. Skru ut alle skruene, trekk ut alle plugger og avlod ledningene til armaturene, da alle disse må forlenges uansett.

Klipp deretter armaturene fra kabinettet. Sørg for at du ikke gjør dette med lampene installert, ellers kan de bremse! Du trenger ikke å jobbe super rent, bare pass på å kutte av alt overflødig materiale på siden lampen skal gå inn, da dette vil bli limt til reflektoren, og dermed må skylles.

Trinn 5: Beregn reflektoren og lag en mal

Hvis dette ikke er din greie, kan du hoppe over dette trinnet, for jeg gjorde det for deg.:)

For de som vil vite, går det her:

En parabol reflektor er en fin måte å fokusere parallelle stråler på et enkelt punkt, men den fungerer også omvendt.

Som du kanskje har lagt merke til nå, er ikke UV -rørene i neglelakk -tørketrommelen dine vanlige runde lysrør med en kontakt i hver ende, ettersom de brukes i de fleste kommersielle hobbyenheter.

Så reflektoren vår er heller ikke en vanlig parabelform, men to overlappende i stedet.

Her er målingene fra rørene:

Rørdiameter = 11 mm

Rørforskyvning fra midten = 7,5 mm

Total reflektorbredde = 110 mm (halve eksponeringsplanet)

Ønsket fokuspunkt = 12 mm (forlater ca 6 mm mellom ytre rørvegg og reflektorvegg. Bør være nok, ettersom rørene ikke blir veldig varme)

For en vanlig parabel som oversetter til disse verdiene:

Parabolbredde = 95 mm

Parabelfokus = 12 mm

Ligningen for en parabel (inkludert fokus) går slik:

y = x^2 / 4f hvor x er halv bredde eller diameter, f er brennvidden og y er høyden vi vil vite.

Når verdiene våre er koblet til, ser ligningen slik ut:

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

Så yen vår på x = 47,5 er 47. Alt vi trenger å gjøre er å plotte to av disse parabolene og overlappe dem 15 mm fra hverandre. Det er forskjellige måter å gjøre dette på. Jeg brukte freeCAD, som sannsynligvis ikke er den beste måten å gjøre det på, så jeg vil ikke gå inn på det.

Når du har fått en grafisk fremstilling av reflektorformen, gjenstår det bare å finne en måte å overføre den til et fysisk objekt på, som kan gjøres ved hjelp av en laserskjærer, en CNC -mølle eller en gammeldags måte med en fretsag og mye banning. Husk at malmaterialet ditt må tåle varmen fra den varme trådkutteren.

Trinn 6: Klipp av reflektoren

Før du skjærer inn ditt eneste stykke skumlager, er det en god idé å trene litt. Før du kutter den faktiske reflektorformen, bør du også kutte alle andre utsparinger du ønsker i skumblokken (for montering og for å passe til strømforsyningskortet for UV -lampene). Du kan lage monteringshull ved å varme en gammel skrutrekker med en lighter eller en varmluftspistol og stikke den i skummet.

Fest malene til skumplaten, slik at de er nøyaktig motsatte av hverandre. Du kan bruke varmt lim til dette, men pass på å ikke bruke for mye, slik at du kan få dem av uten å ødelegge skummet senere. Skjær deretter ut skummet under malene med en varm trådkutter. Vær oppmerksom på at kuttelengden på den varme ledningen må være minst hele bredden på reflektoren, dvs. 300 mm.

Hvis den ene halvdelen av reflektoren er ferdig, fjern malene forsiktig og fest dem til den gjenværende halvdelen. Klipp ut skummet, fjern malene og du er ferdig med dette trinnet.

Noen få ord om å lage og bruke en wire cutter:

Jeg lagde en veldig enkel av noen biter av skraptre, litt wire og en E -streng fra en elektrisk gitar (.009 gauge, hvis jeg husker riktig). Det vanskelige er å finne en passende strømforsyning. Hvis du ikke har tilgang til en strømforsyning til en laboratoriebenk, må du eksperimentere med hvilken strømkilde som vil gi deg riktig temperatur. Folk på nettet ser ut til å ha lykkes med forskjellige typer veggvorter eller batterier. Den beste måten jeg har sett på er å bruke et LiPo -batteri med en børstet hastighetskontroller og en servotester. Ikke bruk LiPo -batterier uten hastighetskontroller med mindre du absolutt vet hva du gjør, de kan blåse opp på deg!

Her er en veldig god video som forklarer det hele i detalj.

Trinn 7: Gjør reflektoren reflekterende

Selv om UV-stråling er en del av det synlige lyset som er rundt oss, er dets egenskaper ganske forskjellige fra synlig lys. Et speil som fungerer for synlig lys, fungerer kanskje ikke for UV i det hele tatt. Aluminium er imidlertid kjent for å være sterkt reflekterende i UV -spekteret. Derfor er dette det vi skal bruke til å dekke reflektoren.

Jeg brukte rørleggerteip av aluminium, som er enkel å bruke og fungerer som annonsert (dvs. den reflekterer UV -stråling), men koster litt (opptil $ 10 per rull). Hvis du har et stramt budsjett, kan du slippe unna med kjøkkenaluminiumsfolie, men jeg vil fraråde det, rett og slett fordi jeg forestiller meg at det er en stor smerte i rumpa å prøve å legge ut de krøllete tingene. Rørleggertape er også selvklebende, noe som sparer deg for hodepine når du finner lim som ikke smelter skummet som reflektoren er laget av.

Trinn 8: Monter armaturene

Nå kan du endelig installere lampene i armaturene. Det er riktig, du installerer lampene før du limer armaturene til reflektoren. Dette er fordi det er mye lettere å justere lampene for å være i reflektorens fokus, enn uten at lampene er installert.

Nå er denne delen viktig:

Reflektorens fokus er nøyaktig 12 mm over reflektorens dypeste punkt, så midten av UV -rørene må være så nær fokuset som mulig. Vær også oppmerksom på at reflektoren egentlig ikke er en parabel, men to overlappende i stedet, ettersom UV -lampene dine har to parallelle rør.

Trinn 9: Kabling

Med alle lampene på plass kan du koble alt sammen og montere strømforsyningen i utsparingen du kuttet før. Forleng ledningene til lampene og sørg for å isolere alle punkter som har strøm eller høy spenning.

Slå den av for en test, og hvis alt fungerer, fortsett til siste trinn.

Trinn 10: Montering og kalibrering

For at kollimerings- og homogeniseringseffektene til reflektorene skal fungere skikkelig, trenger du en avstand på omtrent 40 cm mellom kanten av reflektoren og eksponeringsplanet. Jeg fant det lettest å montere eksponeringen under en hylle og ha eksponeringsplanet mitt på en annen hylle under det.

For å holde PCB og kunstverk på plass kan du bruke et glassark (bedre to sammenklemt) eller et vakuumbord/pose (den desidert beste løsningen). Jeg lagde en veldig rå (men fungerende) vakuumpose av en mellomstor frysepose, et stykke plastslange og litt varmt lim. Tape kunstverket på brettet ditt, legg det i posen, koble det til et slags vakuum (det er billige akvariumpumper som kan endres, en stor (> = 50 ml) sprøyte fungerer også, eller hvis alt annet mislykkes, stikk slangen i munnen og sug på den:))

EDIT: Jeg fant ut at en 60 ml sprøyte og en klemme fra hjemmeforbedringsbutikken gjorde den ideelle vakuumpumpen. Se bildet!

Men før du kan bruke eksponeringsapparatet, må du kalibrere det, slik at du vet hvor lenge det skal avsløres. Jeg vet to måter å gjøre dette på, og bare en av dem kan gjøres uten å måtte kjøpe ekstra ting, så det er denne jeg vil diskutere her.

Jeg laget et lite (egentlig, det er bitteliten!) Brettoppsett som er et bord med en "teller" i den ene kolonnen og spor av synkende bredde i den andre. Etter å ha varmet opp eksponatoren i ~ 10 minutter (du må gjøre dette hver gang du vil avsløre et brett, for konsekvente resultater), begynner du å eksponere brettet med alle unntatt "10 minutter" -raden dekket av noe ugjennomsiktig (f.eks. En plast gavekort, bare sørg for at det er virkelig ugjennomsiktig!). Etter ett minutt trekker du kortet litt for å avdekke "9 minutter" -raden, og så videre. Etter avsløring la brettet sitte på et mørkt kaldt sted i noen minutter (5-30) og utvikle det som vanlig. Selv uten å etse brettet, bør du ha en ballpark -figur på hvor lenge du trenger å eksponere brettene dine for best mulig resultat. Her er et bilde av hvordan et riktig eksponert og utviklet spor skal se ut.

Den andre måten å gjøre dette på er å bruke en Stouffer -skala som beskrevet her.

Trinn 11: Konklusjon og anerkjennelser

Selv om fabrikkproduserte PCB er lettere tilgjengelig enn noensinne, er det fortsatt noen få nisjer der DIY er et mulig alternativ. Tenk deg at du trenger et brett laget akkurat nå, eller bare ett, men et stort, eller de mange iterasjonene et brett kan gå gjennom mens det er under utvikling. I slike tilfeller kan det bli litt dyrt å få laget 10 tavler hver gang du trenger en, for ikke å snakke om å måtte vente +4 uker på at de kommer på døren din.

Det er også utallige alternativer for å lage PCB hjemme, inkludert isolasjonsruting og toneroverføring, men den tradisjonelle metoden (fotokjemisk bearbeiding) gir langt de beste resultatene.

Eksponereren i denne instruksen er sterkt basert på UV -kilden beskrevet her, men designet er fortsatt ti ganger dyrere å bygge enn dette. En ting designen deres har, men jeg har ikke lagt til ennå, er kollimeringsnettet, hovedsakelig fordi laserskjæreren i vårt lokale makerpace var ødelagt i flere uker, så jeg kunne ikke lage en. Jeg kan legge til en senere og rapportere om resultatene, men foreløpig er jeg veldig fornøyd med resultatene av denne superbillige bygningen.

En annen stor inspirasjonskilde var de forskjellige videoene og instruksjonene av den strålende David Windestål på rcexplorer.se. Denne fyren har noen virkelig gale ferdigheter!

Hvis du har kommentarer, rettelser eller noe, vennligst kommenter. Hvis du er interessert i mine andre prosjekter, kan du sjekke bloggen min.

Trinn 12: Mer kalibrering og virkelige resultater

Det første kalibreringstavldesignet jeg laget var et raskt og skittent oppsett jeg laget uten å tenke så mye på det. Men jeg ville finne ut hva min nye eksponerer egentlig var i stand til, så jeg lagde en forbedret, denne gangen med fire grupper av vertikale spor, 7, 6, 5 og 4 mil med avhengig av mellomrom. Vær oppmerksom på at den annonserte 5/5mil -oppløsningen var fra den opprinnelige tenke- og tinker -designen, som har et kollimasjonsgitter. Som bildene viser, synes dette rutenettet ikke å være nødvendig for å oppnå 5/5mil.

REDIGERE:

Jeg laget enda et kalibreringskortdesign, som jeg hadde avslørt på film, for en gang for alle å vite hva som er hva. Vel, nå vet jeg. Selv med ekte fotografisk kunst er 5/5 mil det beste som er praktisk talt oppnåelig. 4/4mil fungerer, men på det nivået betyr hver smuss flekker, og hjemmelaboratoriet mitt er rett og slett ikke rent nok. Det er ikke som om jeg vanligvis bruker noe mindre enn 10mil uansett (bortsett fra visse fotavtrykk, åpenbart), selv når jeg har brettene mine laget på en fabrikk.

Så, er jeg fornøyd med hvordan dette ble? Du vedder på at jeg er det! En eksponeringsenhet for mindre enn 30 euro som er i stand til 5/5mil -funksjoner (og i teorien enda mer), den eneste ulempen er at den ikke er like effektiv som de fancy nye LED -boksene, alle bygger nå. Men uten tvil mye billigere!