Realizza un'unità di esposizione PCB adeguata con una lampada UV per la polimerizzazione delle unghie: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Cosa hanno in comune la produzione di PCB e le unghie finte? Entrambi utilizzano sorgenti di luce UV ad alta intensità e, per fortuna, quelle sorgenti luminose hanno esattamente la stessa lunghezza d'onda. Solo quelli per la produzione di PCB sono generalmente piuttosto costosi e quelli per le unghie finte hanno un prezzo un po' più competitivo.

Questa istruzione riguarda come utilizzare un tale dispositivo per costruire una sorgente luminosa a basso costo, adatta per esporre i vari materiali sensibili ai raggi UV incontrati nella produzione di circuiti stampati, come fotoresist a pellicola secca e soldermask polimerizzabile ai raggi UV.

Oltre ad essere un costo molto basso (circa $ 20 per tutti i materiali richiesti), questa build risolve alcuni problemi che ho riscontrato su altri dispositivi sugli intertube:

• Collimazione: per esporre semplicemente una tavola con caratteristiche abbastanza grossolane, non avresti bisogno di fare nulla di tutto ciò. Potresti semplicemente usare l'asciuga unghie così com'è e chiamarlo un giorno. Ma per poter esporre piccole caratteristiche (fino a 5mil, secondo questo sito), devi assicurarti che tutti i tuoi raggi UV provengano dalla stessa direzione, che è esattamente perpendicolare alla tavola che stai esponendo.
• Uniformità di illuminazione su tutto il piano di esposizione. Immagina di voler esporre una lavagna davvero grande, ad es. Formato A4 o Letter. Vorresti la stessa quantità di energia su tutta la tavola, senza punti caldi o scuri. Per questo, la fonte di energia deve avere una certa distanza dal piano di esposizione ed è necessaria una serie di fonti UV molto fitta (come i LED UV, che possono essere piuttosto costosi) o un design efficace del riflettore per le fonti UV hai a portata di mano, che è quello che mi è venuta in mente.
• Tempo di esposizione: non ho idea di quanto sia veloce questa sorgente con materiale placcato in rame positivo presensibilizzato, poiché non ho mai usato quella roba, ma con il fotoresist a pellicola secca sembra davvero veloce. Tipo meno di due minuti in fretta. Il fatto è che non sono davvero qualificato per interpretare correttamente i risultati, quindi devo raccogliere qualche altra opinione su questo.

Quindi, pur essendo molto a basso costo, questa build ti consentirà di ottenere risultati che corrispondono o (in alcuni casi) addirittura superano quelli di dispositivi che sono fino a 10 volte più costosi.

Passaggio 1: strumenti necessari

• Forte paio di forbici
• Una specie di sega o (preferibilmente) un router CNC per ritagliare le sagome dei riflettori
• Tagliaschiuma a filo caldo (molto facile da realizzare!)
• Pistola per colla a caldo
• Vecchio cacciavite (va bene qualsiasi tipo)
• Saldatore, tronchese
• Fonte di aria calda. Un accendino andrà bene, ma una stazione di rilavorazione ad aria calda è più bella:)

Passaggio 2: materiali

• Lampada UV per unghie come questa
• 300x220x100 mm di XPS o pannello di schiuma simile (se non riesci a ottenere il materiale da 100 mm, puoi usare uno stock più sottile, assicurati solo che sia almeno ~ 60 mm)
• nastro di alluminio per idraulici
• filo
• tubo termoretraibile
• fascette
• saldare
• nastro adesivo
• stick di colla a caldo
• due pezzi di compensato di scarto, cartone spesso, materiale PCB o simili, di dimensioni almeno 110x60 mm

Passaggio 3: download

Ecco i file per creare i modelli dei riflettori e la grafica della scheda di calibrazione migliorata.

Per la dima del riflettore sono disponibili due file g-code, uno per la fresatura e uno per il taglio laser. C'è anche un SVG. La grafica della scheda viene fornita come file eagle e come file PS invertito.

Passaggio 4: separare la lampada UV per la cura delle unghie

Per prima cosa, devi prendere i corpi illuminanti e il PCB dalla lampada per la polimerizzazione delle unghie. Svitare tutte le viti, scollegare tutte le spine e dissaldare i fili per i dispositivi, poiché tutti questi devono comunque essere allungati.

Quindi tagliare i dispositivi dal recinto. Assicurati di non farlo con le lampade installate, o potrebbero rompersi! Non devi lavorare in modo super pulito, fai solo attenzione a tagliare tutto il materiale in eccesso sul lato in cui andrà la lampada, poiché questo sarà incollato al riflettore e quindi deve essere a filo.

Passaggio 5: calcola il riflettore e crea un modello

Se questo non fa per te, puoi saltare questo passaggio, perché l'ho fatto per te.:)

Per chi volesse sapere, ecco qui:

Un riflettore parabolico è un buon modo per focalizzare raggi paralleli in un unico punto, ma funziona anche al contrario.

Come avrai già notato, i tubi UV nell'essiccatore per smalto per unghie non sono i normali tubi fluorescenti rotondi con un contatto a ciascuna estremità poiché vengono utilizzati nella maggior parte delle unità commerciali per hobby.

Quindi il nostro riflettore non ha nemmeno una forma a parabola regolare, ma due sovrapposti.

Ecco le misure dei tubi:

Diametro del tubo = 11mm

Offset del tubo dal centro = 7,5 mm

Larghezza totale del riflettore = 110 mm (metà del piano di esposizione)

Punto focale desiderato = 12 mm (lascia circa 6 mm tra la parete esterna del tubo e la parete del riflettore. Dovrebbe essere sufficiente, poiché i tubi non si surriscaldano molto)

Per una parabola regolare e singola che si traduce in questi valori:

Larghezza parabola = 95mm

Messa a fuoco parabola = 12mm

L'equazione per una parabola (inclusa la messa a fuoco) è la seguente:

y = x^2 / 4f dove x è la metà della larghezza o del diametro, f è la lunghezza focale e y è l'altezza che vogliamo conoscere.

Con i nostri valori collegati, l'equazione si presenta così:

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

Quindi la nostra y a x=47,5 è 47. Ora, tutto ciò che dobbiamo fare è tracciare due di queste parabole e sovrapporle a 15 mm di distanza. Ci sono vari modi per farlo. Ho usato freeCAD, che probabilmente non è il modo migliore per farlo, quindi non ne parlerò.

Una volta ottenuta una rappresentazione grafica della forma del tuo riflettore, non resta che trovare un modo per trasferirlo su un oggetto fisico, cosa che può essere eseguita mediante un laser cutter, una fresatrice CNC o alla vecchia maniera con un sega da traforo e molte parolacce. Ricorda che il materiale del modello deve resistere al calore della taglierina a filo caldo.

Passaggio 6: tagliare il riflettore

Prima di tagliare il tuo unico pezzo di gommapiuma, è una buona idea fare un po' di pratica. Inoltre, prima di tagliare la forma effettiva del riflettore, dovresti tagliare tutti gli altri incavi che desideri nel tuo blocco di schiuma (per il montaggio e per ospitare la scheda di alimentazione per le lampade UV). Puoi fare dei fori di montaggio riscaldando un vecchio cacciavite con un accendino o una pistola ad aria calda e infilandolo nella schiuma.

Attacca le sagome al pannello di gommapiuma, in modo che siano esattamente l'una di fronte all'altra. Puoi usare la colla a caldo per questo, ma fai attenzione a non usarne troppa, così puoi rimuoverli senza distruggere la schiuma in seguito. Quindi ritagliare la schiuma sotto i modelli con un tronchesino caldo. Nota che la lunghezza di taglio del tuo filo caldo deve essere almeno l'intera larghezza del riflettore, cioè 300 mm.

Se una metà del riflettore è stata completata, rimuovere con cura le sagome e fissarle alla metà rimanente. Ritaglia la schiuma, rimuovi i modelli e il gioco è fatto con questo passaggio.

Qualche parola su come realizzare e usare un tronchese:

Ne ho fatto uno molto semplice con alcuni pezzi di legno di scarto, del filo e una corda del mi di una chitarra elettrica (calibro.009, se ricordo bene). La cosa difficile è trovare un alimentatore adatto. Se non hai accesso a un alimentatore da banco da laboratorio, dovrai sperimentare quale fonte di alimentazione ti darà la giusta temperatura. Le persone sul web sembrano aver avuto successo con vari tipi di verruche da muro o batterie. Il modo migliore che ho visto in giro è usare una batteria LiPo con un controller di velocità spazzolato e un servo tester. Non utilizzare batterie LiPo senza un controller di velocità a meno che tu non sappia assolutamente cosa stai facendo, potrebbero esplodere su di te!

Ecco un ottimo video che spiega tutto in dettaglio.

Passaggio 7: rendere il riflettore riflettente

Sebbene la radiazione UV faccia parte della luce visibile che ci circonda, le sue proprietà sono molto diverse da quelle della luce visibile. Uno specchio che funziona per la luce visibile potrebbe non funzionare affatto per i raggi UV. L'alluminio, tuttavia, è noto per essere altamente riflettente nello spettro UV. Quindi, questo è ciò che useremo per coprire il riflettore.

Ho usato il nastro per idraulici in alluminio, che è facile da usare e funziona come pubblicizzato (cioè riflette i raggi UV), ma costa un po' (fino a $ 10 a rotolo). Se hai un budget limitato potresti farla franca con un foglio di alluminio da cucina, ma lo sconsiglio, semplicemente perché immagino che sia un enorme rompicoglioni cercare di stendere le cose crespi. Inoltre, il nastro per idraulici è autoadesivo, il che ti evita il mal di testa di trovare un qualche tipo di colla che non scioglierà la schiuma di cui è fatto il riflettore.

Passaggio 8: montare i dispositivi

Ora puoi finalmente installare le lampade negli infissi. Esatto, installi le lampade prima di incollare i dispositivi al riflettore. Questo perché è molto più facile regolare le lampade in modo che siano al centro del riflettore, che senza le lampade installate.

Ora questa parte è importante:

Il fuoco del riflettore è esattamente 12 mm sopra il punto più profondo del riflettore, quindi il centro dei tuoi tubi UV deve essere il più vicino possibile a quel fuoco. Nota anche che il riflettore non è realmente una parabola, ma due sovrapposte, poiché le tue lampade UV hanno due tubi paralleli.

Passaggio 9: cablaggio

Con tutte le lampade a posto puoi cablare tutto e montare l'alimentatore nella rientranza che hai tagliato prima. Estendere i fili per i dispositivi della lampada e assicurarsi di isolare adeguatamente tutti i punti che portano la rete o l'alta tensione.

Accendilo per un test e se tutto funziona, procedi al passaggio finale.

Passaggio 10: montaggio e calibrazione

Affinché gli effetti di collimazione e omogeneizzazione dei riflettori funzionino correttamente, è necessaria una distanza di circa 40 cm tra il bordo del riflettore e il piano di esposizione. Ho trovato il modo più semplice per montare l'espositore sotto uno scaffale e avere il mio piano di esposizione su un altro scaffale sotto di esso.

Per tenere in posizione il PCB e la grafica, potresti usare una lastra di vetro (meglio due fissate insieme) o un tavolo/sacchetto sottovuoto (di gran lunga la soluzione migliore). Ho realizzato un sacchetto sottovuoto molto grezzo (ma funzionante) con un sacchetto per congelatore di medie dimensioni, un pezzo di tubo di plastica e un po' di colla a caldo. Attacca l'opera d'arte alla tua tavola, mettila nella borsa, collegala a una sorta di vuoto (ci sono pompe per acquari economiche che possono essere modificate, funzionerà anche una siringa grande (> = 50 ml) o, se tutto il resto fallisce, metti il tubo in bocca e succhialo:))

EDIT: ho scoperto che una siringa da 60 ml e un morsetto dal negozio di bricolage hanno reso la pompa del vuoto ideale. Guarda l'immagine!

Tuttavia, prima di poter utilizzare il tuo espositore, devi calibrarlo, in modo da sapere per quanto tempo esporre. Conosco due modi per farlo e solo uno di questi può essere fatto senza dover acquistare cose extra, quindi questo sarà quello di cui parlerò qui.

Ho realizzato un piccolo (davvero, è minuscolo!) layout di scacchiera che è una tabella con un "contatore" in una colonna e tracce di larghezza decrescente nell'altra. Dopo aver riscaldato l'espositore per ~10 minuti (devi farlo ogni volta che vuoi esporre una tavola, per risultati coerenti) inizi a esporre la tavola con tutti tranne la riga dei "10 minuti" coperta da qualcosa di opaco (ad es. carta regalo, assicurati solo che sia davvero opaca!). Dopo un minuto tiri leggermente la carta per scoprire la riga "9 minuti", e così via. Dopo l'esposizione lasciare riposare la tavola in un luogo buio e freddo per alcuni minuti (5-30) e svilupparla come di consueto. Anche senza incidere la tavola, dovresti avere un valore approssimativo di quanto tempo hai bisogno di esporre le tue tavole per il miglior risultato possibile. Ecco un'immagine di come dovrebbe apparire una traccia correttamente esposta e sviluppata.

L'altro modo per farlo è usare una bilancia Stouffer come descritto qui.

Fase 11: Conclusione e Ringraziamenti

Mentre i PCB realizzati in fabbrica sono più accessibili che mai, ci sono ancora alcune nicchie in cui il fai-da-te è un'alternativa fattibile. Immagina di aver bisogno di una scheda realizzata in questo momento, o solo di una, ma grande, o delle molte iterazioni che una scheda può attraversare durante lo sviluppo. In casi come questi, avere 10 tavole realizzate ogni volta che ne hai bisogno potrebbe diventare un po' costoso, per non parlare del dover aspettare +4 settimane prima che arrivino alla tua porta.

Inoltre, ci sono innumerevoli opzioni per realizzare PCB a casa, incluso il routing di isolamento e il trasferimento del toner, ma il metodo tradizionale (lavorazione fotochimica) produce di gran lunga i migliori risultati.

L'espositore in questo istruibile si basa pesantemente sulla sorgente UV qui descritta, ma il loro design è ancora dieci volte più costoso da costruire di questo. Una cosa che ha il loro design, ma non ho ancora aggiunto è la griglia di collimazione, principalmente perché il taglio laser nel nostro spazio di produzione locale è stato rotto per settimane, quindi non ho potuto realizzarne uno. Potrei aggiungerne uno in seguito e riferire sui risultati, ma per ora sono davvero contento dei risultati di questa build super economica.

Un'altra grande fonte di ispirazione sono stati i vari video e le istruzioni del brillante David Windestål su rcexplorer.se. Questo ragazzo ha delle abilità davvero pazze!

Se hai commenti, correzioni o altro, per favore commenta. Se sei interessato ad altri miei progetti, puoi dare un'occhiata al mio blog.

Passaggio 12: più calibrazione e risultati del mondo reale

Il primo progetto di scheda di calibrazione che ho realizzato è stato un layout veloce e sporco che ho realizzato senza pensarci troppo. Ma volevo scoprire di cosa fosse veramente capace il mio nuovo espositore, quindi ne ho fatto uno migliorato, questa volta con quattro gruppi di tracce verticali, 7, 6, 5 e 4 mil con spazi adeguati. Si noti che la risoluzione 5/5mil pubblicizzata proveniva dal design originale di Think and Tinker, che ha una griglia di collimazione. Come mostrano le immagini, questa griglia non sembra essere necessaria per raggiungere 5/5mil.

MODIFICARE:

Ho realizzato un altro progetto di scheda di calibrazione, che ho esposto su pellicola, per sapere una volta per tutte cosa è cosa. Bene, ora lo so. Anche con una vera opera d'arte fotografica 5/5 mil è il massimo che è praticamente ottenibile. 4/4mil funzionano, ma a quel livello ogni granello di sporco conta, e il mio laboratorio domestico non è abbastanza pulito. Non è che di solito uso comunque qualcosa di più piccolo di 10 mil (tranne che per alcune impronte, ovviamente), anche quando ho le mie schede prodotte in una fabbrica.

Allora, sono contento di come è andata a finire? Scommetti che lo sono! Un'unità di esposizione per meno di 30 euro che è in grado di funzionalità 5/5mil (e in teoria anche di più), l'unico inconveniente è che non è così snella come quelle nuove scatole LED fantasiose che tutti stanno costruendo ora. Ma senza dubbio molto più economico!