Вступление
Желание автоматизировать всё на свете не даёт мне покоя.
При производстве плат по фоторезистивной технологии необходимо засвечивать (экспонировать) наклеенный фоторезист ультрафиолетовым светом. Наиболее простой способ сделать это - использовать ультрафиолетовую лампу. Минус лампы заключается в том, что свет падает на фоторезист в разных точках под разным углом и чем больше плата, тем больше меняется этот угол от центра к краю платы. В результате засветка у края происходит медленнее и размываются границы мелких элементов. В некоторых ситуациях это критично.
Например, на практике мне приходилось делать такую плату:
Её длина порядка 30 см, и для того, чтобы относительно равномерно засветить фоторезист, мне пришлось в процессе засветки двигать ультрафиолетовую лампу. Это заметно усложняло процесс и оттого пропадала уверенность, что плата будет сделана качественно.
После убеждений в "нужности" данной затеи, хочу добавить, что отчасти мне просто не сиделось на месте =)
Прежде в интернетах я натыкался на решение в виде матрицы из ультрафиолетовых светодиодов. Этим же путём пошёл я, но, добавив автоматизацию работы устройства на AVR. Хотелось иметь следующие возможности: устанавливать и менять время экспонирования, получать звуковой сигнал по окончанию процесса, иметь возможность приостановить экспонирование (просто на всякий случай), сохранять настройки в EEPROM. И то, что не планировалось, но дополнительно удалось - это сделать регулировку яркости.
Таким образом должно было получиться полноценное устройство, которое запустил и пошёл готовить ванну для проявки.
Плата светодиодов
Процесс производства платы светодиодов стандартный, но оставлю несколько фотографий, всё-таки плат бОльшего размера мне делать не приходилось.
Изначально плата задумывалась с двумя контурами светодиодов: если нужно, работает вся плата, если нет - только внутренняя часть. Со временем я понял, что сэкономить электричество на этом сложно, да и удобство падает из-за лишних опций. Объединил контуры, и теперь светится вся плата целиком. Если бы раньше дошёл до этого, проектирование было бы проще.
При засветке платы лампа перемещалась в 4 разные точки для более равномерной засветки (ещё раз подтерждение, что нужно что-то менять).
При помощи сверлильного станка в плате было сделано 8 отверстий диаметром 3 мм. Внешние 4 нужны для крепления ножек, внутренние - для крепления управляющей платы.
После лужения и напайки светодиодов плата стала выглядеть так:
Плата управления
По большому счёту плата управления не имеет ничего примечательного: микроконтроллер ATtiny2313 для реализации логики, 3 кнопки для запуска-паузы-остановки + настройки времени / яркости засветки, пищалка со встроенным генератором, светодиод для отображения текущего состояния и кренка (стабилизатор напряжения), чтобы снизить напряжение с 24 до 5V для работы контроллера. Прикрепляю файл схемы
Схема платы (PDF в конце статьи)
Для отображения информации я использовал свой же проект дисплея на сдвиговых регистрах. Я выложил проект, чтобы можно было повторить, но можно использовать и любые другие наработки, лишь бы в качестве интефейса взаимодействия был 74HC595D. При другом подключении сдвигового регистра к индикаторам останется поправить только отображение символов в коде.
Для крепления дисплея к плате я спроектировал и напечатал на 3D принтере уголок. Дисплей на него встал как родной! К нему подведены 2 линии питания и 3 провода для передачи данных на сдвиговые регистры 74HC595D.
Тесты
Когда устройство было протестировано, оказалось, что оно настолько ярче лампы, которой я пользовался раньше, что при изготовлении платы с его помощью происходит либо пересвет, либо недосвет в зависимости от производителя фоторезиста. Для решения проблемы в прошивку платы управления была добавлена опция установки яркости, реализованная при помощи ШИМ контроллера. Изменяется скважность импульсов - изменяется яркость. Настройки времени работы и скважности ШИМ сохраняются в EEPROM память контроллера, поэтому перенастраивать эти параметры при включении не нужно.
Ошибки
На этом, в общем-то, можно закончить, добавив видео, но дополнительно укажу, что было сделано некорректно.
Место за кренкой оставлено не случайно, но, как ни странно, оно предназначалось не для радиатора, а чтобы загнуть эту самую кренку и плата выглядела чуть изящнее. Проблема лишь в том, что я совершенно забыл про яркий дисплей, который немало потребляет. А в результате кренка не просто нагревается - она греется как утюг. Из-за этого пришлось устанавливать на кренку радиатор, после чего она уже грелась меньше. Так как вода на радиаторе не кипит (да, так и проверял), а рабочая температура кренки может по даташиту доходить до 150 градусов, то было решено оставить всё как есть, хотя если дотронуться до радиатора во время работы, он неприятно обжигает. Правильно, конечно, было бы использовать DC-DC.
Результат
Фото работающей установки. На дисплее 3 минуты 10 секунд. По истечении этого времени установка перестанет светить и пропищит beeper'ом, мол, "я закончила".
Видео настройки яркости + работы устройства. Здесь уже появились ножки высотой 35 мм, на которые ставится установка. Из необычного, на видео дисплей обмотан малярным скотчем. Это сделано только для того, чтобы тогдашний телефон смог заснять информацию с очень яркого дисплея. Глаза человеческие сделаны качественнее, так что этот костыль в реальном применении не нужен.
Спасибо за внимание!
Материалы для произодства
прошивка: https://github.com/DiTsi/PCB_UV_tool
плата светодиодов в формате Altium Designer (хабраэффектная альтернатива)
плата управления в формате Altium Designer (хабраэффектная альтернатива)
файл пластикового уголка для крепления дисплея (хабраэффектная альтернатива)
схема платы управления
Комментарии (33)
infund
08.08.2023 03:37А вот когда женщины
травят платыделают маникюр, они используют ультрафиолетовые лампы для ногтей
kulhaker478
08.08.2023 03:37+1К слову их можно успешно юзать для засветки фоторезиста/паяльной маски. У меня потроха подобной лампы, используются отдельно от корпуса, именно для этого. Как будет не лень - возьмусь за статью про переделку
Goron_Dekar
08.08.2023 03:37+4Вот только оптика в таких лампах имеет диаметрально противоположную задачу. при засвете ламп. Для фоторезиста нужно чтобы лучи были пеерпендикулярны фоторезисту, чтобы не было бокового засвета. Для ноготочков нужно, чтобы даже при неидеальном расположении лапок засветилось всё.
kulhaker478
08.08.2023 03:37Получается не каждая лампа годится... Верно понимаю, что надо искать лампу чтобы светодиоды были плоскими, без выпуклой 'линзы'?
Goron_Dekar
08.08.2023 03:37Даже светики без линзы не гарантия. Бывает, что сам кристалл в капле. Но в лампочке для ноготочков там ещё и стены отражают, и лампы покругу. Там абсолютно всё не так. Как по мне, самый простой путь - поднять лампу повыше. Так неперпендикулярные лучи уйдут от платы.
kulhaker478
08.08.2023 03:37+1Даже светики без линзы не гарантия. Бывает, что сам кристалл в капле
В случае проверенных лент с плоскими диодами - почему не гарантия?
Но в лампочке для ноготочков там ещё и стены отражают, и лампы покругу. Там абсолютно всё не так. Как по мне, самый простой путь - поднять лампу повыше. Так неперпендикулярные лучи уйдут от платы.
У меня разобранная лампа подобная лежит, платы со светодиодами прилепил на скотч к коробке. Засветил уже несколько печаток и всё думал почему боковой засвет был. Отсюда вопрос - насколько выше надо это всё поднимать? Или только тестовые засветы делать и пробовать?
Goron_Dekar
08.08.2023 03:37+3Если коротко, то свет от диода на другом конце лампы даёт очень кривой угол падения. Если распростроняясь - на Изеньке есть цикл статей от evsi про фоторезист. Как по мне - там всё отлично разжевано.
cujos
08.08.2023 03:37+2осталось добавить экран от LCD SLA принтера
VBKesha
08.08.2023 03:37+1Вот прям шёл сюда подобный комментарий написать. Тоже показалось интересной возможность засветить плату сразу SLA принтером, интересно насколько реально, и какой качество будет?
cujos
08.08.2023 03:37+1да в целом делают такое уже лет 5
ну и принтер купить дешевле, чем вот таким(засветкой, печатаньем, пленкой и прочим) заниматься
0.2/0.2 и даже 0.15/0.15 получаются довольно стабильно, ну и в целом сейчас вариант с CNC даже проще и можно сразу отверстия сверлить, а еще лучше просто заказать платы(уже не для России)
фото из темы
xSVPx
08.08.2023 03:37Чей-то даже обмеряя карту высот на недешевом cnc чего то годного я достичь не смог. Нужен плоский текстолит.
А у меня весь какой-то изрядно волнистый.
Ну и память это все без маски то ещё удовольствие. А если уж делать маску итп, то почему тогда не сделать и фототравление. Отверстия все равно отдельным инструментом сверлить ..
ЗЫ ну т.е. 02-02 можно получить, но все какое-то уродское получается все равно, медь торчит над уровнем, в эти канавы при случае набивается кака, детали тоже не очень удобно расставлять итд итп
cujos
08.08.2023 03:37я к этому проще отношусь, лет 10 назад баловался с фоторезистом, а сейчас иметь текстолит, фоторезист, химию, контейнеры и прочее - а зачем?
в общем для меня это полу-профессия, так что заказать платы двухсторонние 4,6 и даже 8 слойные даже для DIY могу, а то что часто тут проскакивает на однослойках можно собрать на термосоплях и МГТФ/ПЭТВ/старых платах - есть куча плат с условными G030 с питанием, SWD и интерфейсами и просто можно сделать на них - не эстетично? JLC в помощь, заказываю довольно часто и добавить к заказу 2, 4 или 7 баксов не проблема
BARSRAB
08.08.2023 03:37Проблема лишь в том, что я совершенно забыл про яркий дисплей, который немало потребляет.
А что помешало просто увеличить номинал гасящих резисторов? О_о
Demonter
08.08.2023 03:37+5Красиво и удобно. Возможно, стоило поднять плату со светодиодами повыше для уменьшения боковой засветки и повышения ее равномерности?
Похвастаюсь своим "временным" изделием: двенадцать лет назад в первый раз встал вопрос о засветке фоторезиста. При помощи электролобзика, шуруповерта и такой-то матери за полчаса родил такой аппарат:
Фото зверь-машины
Поле для засветки ограничено прижимным стеклом, взятым от старого от сканера, то есть в районе листа А4. Время засветки было 1.5 минуты до покупки уплотнителя тонера, и 1 минута 10 секунд - после. Автоматизации нет, вручную втыкаю вилку в розетку. Точность плат: 0.2/0.2 мм ширина дорожек/зазор. 100% выход годных, было изготовлено больше сотни плат разных размеров.
В качестве бонуса - использовал эту же лампу в процессе отбеливания пластика перекисью водорода с экспонированием в районе 12 часов.
DiTsi Автор
08.08.2023 03:37+2Спасибо! Да, согласен.
Коэффициент польза/время у вашего устройства наверняка гораздо вышеDemonter
08.08.2023 03:37+2Изначальный план был сделать устройство наподобие вашего. Взять старый сканер за основу, воткнуть лампы вместо родных потрохов, и сделать полноценное цифровое управление. В случае использования корпуса сканера еще автоматом решается вопрос прижатия заготовки с пленкой к стеклу. Но увы, нет ничего более постоянного, чем временное.
15432
08.08.2023 03:37Это интересно, стекло по идее УФ должно задерживать
Demonter
08.08.2023 03:37+1Мягкий ультрафиолет проходит через обычное стекло. Окна от солнечного ультрафиолета тоже не очень спасают. Загореть не получится, но за недели-месяцы вещи, оставленные на подоконнике, могут выцвести или иным способом повредиться.
AlanDrakes
08.08.2023 03:37+2Я засвечиваю китайским УФ фонариком https://aliexpress.ru/item/33043819149.html
Хватает 20-30 секунд для платы размерами 10*10 см для равномерной засветки с расстояния около 60см (кладу плату, фотошаблон на неё, выравниваю, вытягиваю руку с фонариком вверх, и засвечиваю плавными круговыми движениями, стараясь держать фонарик в одной точке).
Боковых засветов нет. Искажений нет. Результат повторяемый. 0.25/0.3мм - вообще без напряга выходит, а лучше не может обеспечить принтер, который эпизодически засыхает.Вообще, засветка на малой мощности, как показала практика, малоэффективна и слабо дубит фоторезист. С другой стороны, мощный источник УФ может пробиться через неплотный фотошаблон.
TsarS
08.08.2023 03:37+1Ну осталось лазер от DVD-RW или Blue-Ray, линзу, резист под это, кремниевую пластину, столик для позиционирования и на 350 нм выпускать процессоры)
aumi13
08.08.2023 03:37+1
я делал фитолампу для растений - выводные свд с линзой давали ровное пятно засветки и минимальное рассеивание. смд-шные светики с плоским окошком рассеивались значительно сильнее
sim2q
08.08.2023 03:37+1Красивое!
Я бы не удержался и сделал бонусом какой нибудь эффект - медленное переливание например :) /отключаемое ессно/
sappience
08.08.2023 03:37+1Когда-то давным давно и я делал такое устройство для засветки фоторезиста. УФ светодиоды были дорогими, поэтому я решил использовать их всего одну линейку.. Экспозиция регулировалась скоростью движения каретки (за это отвечал PIC контроллер). Механика и корпус, от планшетного сканера. Светодиоды, кстати, были очень узконаправленные. Без дополнительного коллиматора получалась неплохая светотеневая граница с минимумом боковой засветки. И из-за узконаправленности же, для максимального перекрытия световых пятен, светодиоды были размещены в шахматном порядке, т.к. при линейном размещении даже вплотную, корпус к корпусу, была видимая неравномерность яркости. Но с тех пор что-то я подразочаровался в фотошаблонах. Струйные принтеры, при использовании раз в полгода, засыхают. Лазерные теперь не дают такой плотности как раньше. Density toner больше не работает, наверное основа тонера теперь из других полимеров, да и фиг найдешь его этот density toner. И пленку тоже поди поищи, оверхед проекторы-то вымерли и пленка почти никому не нужна.
Slym99
Ты нафега всю медь стравил? светики греются - им полигоны меди пожирнее нужны.
Надо было только антидорожки тоненькие вытравить...
Spider55
А народ глупый на алюминий паяет.... ????
DiTsi Автор
На самом деле при работе нагреваются они минимально, но согласен, что лучше было оставить - как минимум, химию на травлении сэкономить.
placidity_master
Какая температура у диодов/платы через 10 минут работы ?
DiTsi Автор
10 минут она никогда не работала, не знаю. Но за 3 минуты они практически не нагревались. Не забывайте, что светодиоды мерцают и светятся на 20-30 процентов.
Goron_Dekar
За то время, пока засвечивается плата, нагреться не успеют. А если что, всегда можно мощи убавить процентов на 20, только лучше будет.