Lav en korrekt PCB -eksponeringsenhed ud af en billig UV -neglehærdningslampe: 12 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Hvad har PCB -produktion og falske negle tilfælles? De bruger begge UV -lyskilder med høj intensitet, og som held ville have, har disse lyskilder nøjagtig samme bølgelængde. Kun dem til PCB -produktion er normalt ret dyre, og dem til falske negle er lidt mere konkurrencedygtige.

Denne instruktør handler om, hvordan man bruger en sådan anordning til at bygge en billig lyskilde, der er egnet til at afsløre de forskellige UV -følsomme materialer, der opstår i produktionen af printkort, som f.eks. Tørfilmfotoresist og UV -hærdbar loddemaske.

Ud over at være meget lave omkostninger (omkring $ 20 for alle nødvendige materialer), adresserer denne build nogle få problemer, jeg har set på andre enheder på intertubes:

• Kollimering: For blot at afsløre et bræt med temmelig grove funktioner, behøver du ikke at gøre noget af dette. Du kan bare bruge negletørreren som den er og kalde den en dag. Men for at kunne afsløre små funktioner (ned til 5mil, ifølge dette websted), skal du sørge for, at alle dine UV -stråler kommer fra samme retning, hvilket er nøjagtigt vinkelret på det bræt, du udsætter.
• Belysningens ensartethed på tværs af hele eksponeringsplanet. Forestil dig, at du vil afsløre et virkelig stort bræt, f.eks. A4 eller letter størrelse. Du vil have den samme mængde energi over hele brættet, uden varme eller mørke pletter. Til dette skal energikilden have en vis afstand fra eksponeringsplanet, og du har brug for enten en meget tæt pakket række UV-kilder (som UV-LED'er, som kan være ret dyre) eller et effektivt reflektordesign til UV-kilderne du har lige ved hånden, hvilket er hvad jeg fandt på.
• Eksponeringstid: Jeg aner ikke, hvor hurtig denne kilde er med præ-sensibiliseret positivt kobberbeklædt materiale, da jeg aldrig har brugt det, men med fotofilter med tør film føles det virkelig hurtigt. Ligesom under to minutter hurtigt. Sagen er, jeg er ikke rigtig kvalificeret til at fortolke resultaterne korrekt, så jeg er nødt til at samle et par flere meninger om denne.

Så selvom den er meget lav, vil denne build gøre dig i stand til at opnå resultater, der matcher eller (i nogle tilfælde) endda overgår dem, der er op til 10 gange dyrere.

Trin 1: Værktøjer påkrævet

• Stærk saks
• En slags sav eller (helst) CNC-router til at skære reflektorskabelonerne ud
• Varm trådskumskærer (meget let at lave!)
• Varm limpistol
• Gammel skruetrækker (enhver slags vil gøre)
• Loddejern, trådskærer
• Varmluftskilde. En lighter vil gøre, men en varmluftsbehandlingsstation er pænere:)

Trin 2: Materialer

• UV neglehærdende lampe som denne
• 300x220x100mm stykke XPS eller lignende skumplade (hvis du ikke kan få 100mm tingene, kan du bruge tyndere lager, bare sørg for at det er mindst ~ 60mm)
• blikkenslagere aluminiumstape
• tråd
• krympe rør
• kabelbindere
• loddetin
• gaffatape
• varme limpinde
• to stykker skrotfiner, tykt pap, PCB -materiale eller lignende, mindst 110x60 mm i størrelse

Trin 3: Downloads

Her er filerne til at lave reflektorskabeloner og det forbedrede kalibreringstavle.

Til reflektorskabelonen er der to g-kodefiler, en til fræsning og en til laserskæring. Der er også en SVG. Tavlen illustrationer leveres som en ørnefil og som en omvendt PS -fil.

Trin 4: Skær UV -neglehærdningslampen ad

Først skal du hente lysarmaturerne og printkortet fra den neglehærdende lampe. Skru alle skruer af, tag alle stik ud og aflod ledningerne til armaturerne, da alle disse alligevel skal forlænges.

Skær derefter armaturerne fra kabinettet. Sørg for, at du ikke gør dette med lamperne installeret, ellers kan de bremse! Du behøver ikke at arbejde super rent, bare sørg for at afskære alt overskydende materiale på den side, lampen vil gå ind, da dette vil blive limet til reflektoren og dermed skal skylles.

Trin 5: Beregn reflektoren og lav en skabelon

Hvis dette ikke er din ting, kan du springe dette trin over, for jeg gjorde det for dig.:)

For dem, der vil vide, går her:

En parabol reflektor er en god måde at fokusere parallelle stråler på et enkelt punkt, men det fungerer også omvendt.

Som du måske har bemærket nu, er UV -rørene i neglelakstørreren ikke dine almindelige runde lysstofrør med en kontakt i hver ende, da de bruges i de fleste kommercielle hobby -enheder.

Så vores reflektor er heller ikke en almindelig parabelform, men to overlappende i stedet.

Her er målingerne fra rørene:

Rørdiameter = 11 mm

Rørforskydning fra midten = 7,5 mm

Samlet reflektorbredde = 110 mm (halvt eksponeringsplan)

Ønsket brændpunkt = 12 mm (efterlader cirka 6 mm mellem ydre rørvæg og reflektorvæg. Bør være nok, da rørene ikke bliver meget varme)

For en almindelig, enkelt parabel, der oversættes til disse værdier:

Parabelbredde = 95 mm

Parabolfokus = 12 mm

Ligningen for en parabel (inklusive fokus) går således:

y = x^2 / 4f hvor x er halvdelen af bredden eller diameteren, f er brændvidden og y er den højde, vi vil vide.

Med vores værdier tilsluttet ser ligningen sådan ud:

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

Så vores y ved x = 47,5 er 47. Nu er alt, hvad vi skal gøre, at plotte to af disse paraboler og overlappe dem 15 mm fra hinanden. Der er forskellige måder at gøre dette på. Jeg brugte freeCAD, hvilket sandsynligvis ikke er den bedste måde at gøre det på, så jeg vil ikke gå ind på det.

Når du har fået en grafisk fremstilling af din reflektorform, er det kun tilbage at finde en måde at overføre den til et fysisk objekt på, hvilket kan gøres ved hjælp af en laserskærer, en CNC -mølle eller den gammeldags måde med en fretsaw og meget bande. Husk, at dit skabelonmateriale skal modstå varmen fra den varme trådskærer.

Trin 6: Skær reflektoren

Inden du skærer i dit eneste stykke skumlager, er det en god idé at få lidt øvelse. Inden du skærer den egentlige reflektorform, skal du også skære alle andre fordybninger, du ønsker i din skumblok (til montering og til at rumme strømforsyningskortet til UV -lamperne). Du kan lave monteringshuller ved at opvarme en gammel skruetrækker med en lighter eller en varmluftspistol og stikke den i skummet.

Klæb skabelonerne til skumpladen, så de er præcis modsat hinanden. Du kan bruge varm lim til dette, men pas på ikke at bruge for meget, så du kan få dem af uden at ødelægge skummet senere. Skær derefter skummet ud under skabelonerne med en varm trådskærer. Bemærk, at skærelængden på din varme tråd skal være mindst hele bredden af reflektoren, dvs. 300 mm.

Hvis den ene halvdel af reflektoren er færdig, fjernes skabelonerne forsigtigt og klæbes til den resterende halvdel. Skær skummet ud, fjern skabelonerne, og du er færdig med dette trin.

Et par ord om fremstilling og brug af en trådskærer:

Jeg lavede en meget enkel en af et par stykker skrot, noget tråd og en E -streng fra en elektrisk guitar (.009 gauge, hvis jeg husker rigtigt). Det vanskelige er at finde en passende strømforsyning. Hvis du ikke har adgang til en strømforsyning til en laboratoriebænk, skal du eksperimentere, hvilken strømkilde der giver dig den rigtige temperatur. Folk på nettet ser ud til at have haft succes med forskellige slags vægvorter eller batterier. Den bedste måde, jeg har set, er at bruge et LiPo -batteri med en børstet hastighedsregulator og en servotester. Brug ikke LiPo -batterier uden en hastighedsregulator, medmindre du absolut ved, hvad du laver, de kan sprænge i dig!

Her er en meget god video, der forklarer det hele i detaljer.

Trin 7: Gør reflektoren reflekterende

Selvom UV-stråling er en del af det synlige lys, der er rundt omkring os, er dets egenskaber ganske anderledes end dem for synligt lys. Et spejl, der fungerer for synligt lys, virker muligvis slet ikke for UV. Aluminium vides imidlertid at være stærkt reflekterende i UV -spektret. Derfor er det det, vi vil bruge til at dække reflektoren.

Jeg brugte aluminium blikkenslager tape, som er let at bruge og fungerer som annonceret (dvs. den afspejler UV -stråling), men koster lidt (op til $ 10 pr. Rulle). Hvis du er på et stramt budget, slipper du måske med køkkenaluminiumsfolie, men jeg vil fraråde det, simpelthen fordi jeg forestiller mig, at det er en kæmpe smerte i røv at prøve at lægge de krøllede ting ud. Også blikkenslagerens tape er selvklæbende, hvilket sparer dig for hovedpine ved at finde en form for lim, der ikke smelter det skum, reflektoren er lavet af.

Trin 8: Monter armaturerne

Nu kan du endelig installere lamperne i armaturerne. Det er rigtigt, du installerer lamperne, før du limer armaturerne til reflektoren. Dette er fordi det er meget lettere at justere lamperne til at være i reflektorens fokus, end uden lamperne er installeret.

Nu er denne del vigtig:

Reflektorens fokus er præcis 12 mm over reflektorens dybeste punkt, så midten af dine UV -rør skal være så tæt som muligt på dette fokus. Bemærk også, at reflektoren ikke virkelig er en parabel, men to overlappende i stedet, da dine UV -lamper har to parallelle rør.

Trin 9: Ledningsføring

Med alle lamperne på plads kan du tilslutte alt og montere strømforsyningen i den fordybning, du skar før. Forlæng ledningerne til lampens armaturer, og sørg for korrekt at isolere alle punkter, der bærer lysnettet eller højspænding.

Fyr den op for en test, og hvis alt virker, skal du gå videre til det sidste trin.

Trin 10: Montering og kalibrering

For at kollimering og homogeniseringseffekter af reflektorerne skal fungere korrekt, har du brug for en afstand på cirka 40 cm mellem kanten af din reflektor og dit eksponeringsplan. Jeg fandt det nemmest at montere eksponeringen under en hylde og have mit eksponeringsplan på en anden hylde under den.

For at holde dit printkort og kunstværker på plads kan du bruge et glasark (bedre to spændt sammen) eller et vakuumbord/pose (langt den bedste løsning). Jeg lavede en meget rå (men fungerende) vakuumpose af en mellemstor frysepose, et stykke plastikslange og en smule varm lim. Tape kunstværket til dit bræt, læg det i posen, tilslut det til en slags vakuum (der er billige akvariepumper, der kan ændres, en stor (> = 50 ml) sprøjte fungerer også, eller hvis alt andet fejler), stik slangen i munden og sug på den:))

EDIT: Jeg fandt ud af, at en 60 ml sprøjte og en klemme fra hjemmeforbedringsbutikken gjorde den ideelle vakuumpumpe. Se billedet!

Men før du kan bruge din eksponeringsværktøj, skal du kalibrere den, så du ved, hvor længe du skal udsætte den. Jeg kender to måder at gøre dette på, og kun en af dem kan gøres uden at skulle købe ekstra ting, så det er den, jeg vil diskutere her.

Jeg lavede et lille (virkelig, det er lille!) Tavlelayout, der er et bord med en "tæller" i den ene kolonne og spor af faldende bredde i den anden. Efter opvarmning af eksponeringsapparatet i ~ 10 minutter (du skal gøre dette hver gang, du vil afsløre et bræt, for konsekvente resultater), begynder du at eksponere brættet med alle undtagen "10 minutter" -række dækket af noget uigennemsigtigt (f.eks. En plastik gavekort, skal du bare sørge for, at det virkelig er uigennemsigtigt!). Efter et minut trækker du lidt i kortet for at afdække rækken "9 minutter" osv. Efter afsløring lad brættet sidde et mørkt koldt sted i et par minutter (5-30) og udvikle det som normalt. Selv uden ætsning af brættet, bør du have en ballpark -figur af, hvor længe du har brug for at udsætte dine brædder for det bedst mulige resultat. Her er et billede af, hvordan et korrekt eksponeret og udviklet spor skal se ud.

Den anden måde at gøre dette på er at bruge en Stouffer -skala som beskrevet her.

Trin 11: Konklusion og anerkendelser

Selvom fabriksfremstillede PCB'er er lettere tilgængelige end nogensinde, er der stadig et par nicher, hvor DIY er et muligt alternativ. Forestil dig, at du har brug for et bord, der er lavet lige nu, eller kun et, men et stort, eller de mange iterationer, et bord kan gennemgå, mens det er under udvikling. I sådanne tilfælde kan det blive lidt dyrt at få lavet 10 tavler hver gang du har brug for en, for ikke at nævne at skulle vente +4 uger, før de ankommer til din dør.

Der er også utallige muligheder for at lave PCB'er derhjemme, herunder isoleringsrouting og toneroverførsel, men den traditionelle metode (fotokemisk bearbejdning) giver langt de bedste resultater.

Eksponereren i denne instruktive er stærkt baseret på UV -kilden beskrevet her, men deres design er stadig ti gange dyrere at bygge end dette. En ting deres design har, men jeg har ikke tilføjet endnu er kollimationsgitteret, hovedsageligt fordi laserskæreren på vores lokale makerpace var brudt i flere uger, så jeg kunne ikke lave en. Jeg tilføjer måske en senere og rapporterer om resultaterne, men i øjeblikket er jeg virkelig tilfreds med resultaterne af denne superbillige konstruktion.

En anden stor inspirationskilde var de forskellige videoer og instruktioner fra den geniale David Windestål på rcexplorer.se. Denne fyr har nogle virkelig gale færdigheder!

Hvis du har kommentarer, rettelser eller noget, så kommenter venligst. Hvis du er interesseret i mine andre projekter, kan du tjekke min blog.

Trin 12: Mere kalibrering og virkelige verdensresultater

Det første kalibreringskortdesign, jeg lavede, var et hurtigt og snavset layout, jeg lavede uden at tænke for meget over det. Men jeg ville finde ud af, hvad min nye eksponerer virkelig var i stand til, så jeg lavede en forbedret, denne gang med fire grupper af lodrette spor, 7, 6, 5 og 4 mil med efterfølgende mellemrum. Bemærk, at den annoncerede 5/5mil -opløsning var fra det originale tænk- og tinker -design, som har et kollimationsgitter. Som billederne viser, synes dette gitter ikke at være nødvendigt for at opnå 5/5mil.

REDIGERE:

Jeg lavede endnu et kalibreringskortdesign, som jeg havde afsløret på film, for en gang for alle at vide, hvad der er hvad. Nå, nu ved jeg det. Selv med ægte fotografisk kunst er 5/5 mil det bedste, der er praktisk muligt. 4/4mil virker, men på det niveau er hver eneste snavs vigtig, og mit hjemmelaboratorium er bare ikke rent nok. Det er ikke sådan, at jeg normalt alligevel bruger noget mindre end 10mil (bortset fra visse fodspor, selvfølgelig), selv når jeg har mine plader lavet på en fabrik.

Så er jeg tilfreds med, hvordan det her blev? Du vedder på, at jeg er! En eksponeringsenhed til mindre end 30 euro, der er i stand til 5/5mil -funktioner (og i teorien endnu mere), den eneste ulempe er, at den ikke er helt så strømlinet som de smarte nye LED -bokse, alle bygger nu. Men uden tvivl meget billigere!