Buat Unit Eksposur PCB yang Tepat dari Lampu Perawatan Kuku UV Murah: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Apa kesamaan produksi PCB dan kuku palsu? Mereka berdua menggunakan sumber sinar UV dengan intensitas tinggi dan, untungnya, sumber cahaya itu memiliki panjang gelombang yang persis sama. Hanya yang untuk produksi PCB biasanya cukup mahal dan yang untuk kuku palsu harganya sedikit lebih kompetitif.

Instruksi ini adalah tentang bagaimana menggunakan perangkat semacam itu untuk membangun sumber cahaya berbiaya rendah, cocok untuk mengekspos berbagai bahan sensitif UV yang ditemui dalam produksi papan sirkuit cetak, seperti photoresist film kering dan soldermask yang dapat disembuhkan UV.

Selain biaya yang sangat rendah (sekitar $20 untuk semua bahan yang diperlukan), build ini mengatasi beberapa masalah yang saya lihat di perangkat lain di intertube:

• Collimation: Untuk mengekspos papan dengan fitur yang cukup kasar, Anda tidak perlu melakukan semua ini. Anda bisa menggunakan pengering kuku apa adanya dan menyebutnya sehari. Tetapi untuk dapat mengekspos fitur kecil (hingga 5 juta, menurut situs ini), Anda harus memastikan semua sinar UV Anda datang dari arah yang sama, yang persis tegak lurus dengan papan yang Anda ekspos.
• Keseragaman iluminasi di seluruh bidang eksposur. Bayangkan Anda ingin mengekspos papan yang sangat besar, mis. berukuran A4 atau letter. Anda akan menginginkan jumlah energi yang sama di seluruh papan, tanpa bintik-bintik panas atau gelap. Untuk ini, sumber energi harus memiliki jarak tertentu dari bidang paparan dan Anda memerlukan rangkaian sumber UV yang sangat padat (seperti UV-LED, yang bisa jadi agak mahal), atau desain reflektor yang efektif untuk sumber UV. Anda memiliki di tangan, yang adalah apa yang saya datang dengan.
• Waktu pemaparan: Saya tidak tahu seberapa cepat sumber ini dengan bahan berlapis tembaga positif yang telah disensitisasi sebelumnya, karena saya tidak pernah menggunakan bahan itu, tetapi dengan fotoresist film kering rasanya sangat cepat. Seperti di bawah dua menit cepat. Masalahnya, saya tidak benar-benar memenuhi syarat untuk menafsirkan hasil dengan benar, jadi saya harus mengumpulkan beberapa pendapat lagi tentang yang satu ini.

Jadi, meskipun berbiaya sangat rendah, build ini akan memungkinkan Anda mencapai hasil yang sesuai, atau (dalam beberapa kasus) bahkan melampaui perangkat yang harganya hingga 10 kali lebih mahal.

Langkah 1: Alat yang Diperlukan

• Sepasang gunting yang kuat
• Beberapa jenis gergaji atau (lebih disukai) router CNC untuk memotong templat reflektor
• Pemotong busa kawat panas (sangat mudah dibuat!)
• Pistol lem panas
• Obeng tua (apa pun bisa dilakukan)
• Besi solder, pemotong kawat
• Sumber udara panas. Pemantik api bisa digunakan, tetapi stasiun pengerjaan ulang udara panas lebih bagus:)

Langkah 2: Bahan

• Lampu curing kuku UV seperti ini
• 300x220x100mm potongan XPS atau papan busa serupa (jika Anda tidak bisa mendapatkan barang 100mm, Anda dapat menggunakan stok yang lebih tipis, pastikan setidaknya ~60mm)
• pita aluminium tukang ledeng
• kabel
• tabung menyusut
• pengikat kabel
• pateri
• lakban
• tongkat lem panas
• dua potong kayu lapis bekas, karton tebal, bahan PCB atau sejenisnya, setidaknya berukuran 110x60mm

Langkah 3: Unduh

Berikut adalah file untuk membuat templat reflektor dan karya seni papan kalibrasi yang ditingkatkan.

Untuk templat reflektor ada dua file kode-g, satu untuk penggilingan dan satu untuk pemotongan laser. Ada juga SVG. Karya seni papan disediakan sebagai file elang dan sebagai file PS terbalik.

Langkah 4: Merobek Lampu UV Nail Curing

Pertama, Anda harus mendapatkan lampu dan PCB dari lampu perawatan kuku. Buka semua sekrup, cabut semua colokan dan lepas solder kabel untuk perlengkapan, karena semua ini harus memanjang.

Kemudian potong perlengkapan dari kandang. Pastikan Anda tidak melakukan ini dengan lampu terpasang, atau mungkin rem! Anda tidak harus bekerja super bersih, cukup berhati-hati untuk memotong semua bahan berlebih di sisi lampu akan masuk, karena ini akan direkatkan ke reflektor, dan karenanya harus disiram.

Langkah 5: Hitung Reflektor dan Buat Template

Jika ini bukan hal Anda, Anda dapat melewati langkah ini, karena saya melakukannya untuk Anda.:)

Bagi yang ingin tahu, ini dia:

Reflektor parabola adalah cara yang bagus untuk memfokuskan sinar paralel dalam satu titik, tetapi juga bekerja sebaliknya.

Seperti yang mungkin telah Anda perhatikan sekarang, tabung UV di pengering cat kuku bukanlah tabung fluoresen bundar biasa dengan satu kontak di setiap ujungnya seperti yang digunakan di sebagian besar unit penghobi komersial.

Jadi reflektor kita juga bukan berbentuk parabola biasa, melainkan dua yang tumpang tindih.

Berikut adalah pengukuran dari tabung:

Diameter tabung = 11mm

Tabung offset dari pusat = 7.5mm

Lebar reflektor total = 110mm (setengah bidang eksposur)

Titik fokus yang diinginkan = 12mm (sisakan sekitar 6mm antara dinding tabung luar dan dinding reflektor. Seharusnya cukup, karena tabung tidak terlalu panas)

Untuk parabola tunggal reguler yang diterjemahkan ke nilai-nilai ini:

Lebar parabola = 95mm

Fokus parabola = 12mm

Persamaan untuk parabola (termasuk fokus) berjalan seperti ini:

y = x^2 / 4f di mana x adalah setengah lebar atau diameter, f adalah panjang fokus dan y adalah tinggi yang ingin kita ketahui.

Dengan nilai kami terpasang, persamaan terlihat seperti ini:

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

Jadi y kita di x=47,5 adalah 47. Sekarang, yang harus kita lakukan adalah memplot dua parabola ini dan tumpang tindih dengan jarak 15mm. Ada berbagai cara untuk melakukan ini. Saya menggunakan freeCAD, yang mungkin bukan cara terbaik untuk melakukannya, jadi saya tidak akan membahasnya.

Setelah Anda mendapatkan representasi grafis dari bentuk reflektor Anda, yang tersisa adalah menemukan cara untuk mentransfernya ke objek fisik, yang dapat dilakukan dengan pemotong laser, penggilingan CNC, atau cara lama dengan fretsaw dan banyak sumpah serapah. Ingatlah bahwa bahan template Anda harus tahan terhadap panas dari pemotong kawat panas.

Langkah 6: Potong Reflektor

Sebelum memotong satu-satunya stok busa Anda, ada baiknya untuk sedikit berlatih. Juga, sebelum memotong bentuk reflektor yang sebenarnya, Anda harus memotong semua ceruk lain yang Anda inginkan di blok busa Anda (untuk pemasangan dan untuk mengakomodasi papan catu daya untuk lampu UV). Anda dapat membuat lubang pemasangan dengan memanaskan obeng tua dengan korek api atau pistol udara panas dan menyodoknya ke dalam busa.

Tempelkan templat ke papan busa, sehingga benar-benar berlawanan satu sama lain. Anda dapat menggunakan lem panas untuk ini, tetapi berhati-hatilah untuk tidak menggunakan terlalu banyak, sehingga Anda bisa melepaskannya tanpa merusak busanya nanti. Kemudian potong busa di bawah templat dengan pemotong kawat panas. Perhatikan bahwa panjang pemotongan kawat panas Anda harus setidaknya seluruh lebar reflektor, yaitu 300mm.

Jika setengah dari reflektor selesai, lepaskan templat dengan hati-hati dan tempelkan ke setengah sisanya. Potong busa, lepaskan templat dan Anda selesai dengan langkah ini.

Beberapa kata tentang membuat dan menggunakan pemotong kawat:

Saya membuat yang sangat sederhana dari beberapa potongan kayu bekas, beberapa kawat dan senar E dari gitar listrik (pengukur 0,009, jika saya ingat dengan benar). Yang sulit adalah menemukan catu daya yang sesuai. Jika Anda tidak memiliki akses ke catu daya bangku lab, Anda harus bereksperimen sumber daya apa yang akan memberi Anda suhu yang tepat. Orang-orang di web tampaknya telah berhasil dengan berbagai macam kutil dinding atau baterai. Cara terbaik yang pernah saya lihat adalah menggunakan baterai LiPo dengan pengontrol kecepatan yang disikat dan penguji servo. Jangan gunakan baterai LiPo tanpa pengontrol kecepatan kecuali Anda benar-benar tahu apa yang Anda lakukan, mereka mungkin meledak pada Anda!

Ini adalah video yang sangat bagus yang menjelaskan semuanya secara rinci.

Langkah 7: Jadikan Reflektor Reflektif

Meskipun radiasi UV adalah bagian dari cahaya tampak yang ada di sekitar kita, sifatnya sangat berbeda dari cahaya tampak. Cermin yang berfungsi untuk cahaya tampak mungkin tidak berfungsi untuk UV sama sekali. Aluminium, bagaimanapun, dikenal sangat reflektif dalam spektrum UV. Oleh karena itu, inilah yang akan kita gunakan untuk menutupi reflektor.

Saya menggunakan pita pipa aluminium, yang mudah digunakan dan berfungsi seperti yang diiklankan (yaitu mencerminkan radiasi UV), tetapi harganya sedikit (hingga $10 per gulung). Jika Anda memiliki anggaran yang ketat, Anda mungkin lolos dengan aluminium foil dapur, tetapi saya akan menyarankan untuk tidak melakukannya, hanya karena saya membayangkan akan sangat merepotkan untuk mencoba mengeluarkan barang-barang yang berkerut. Juga, pita tukang ledeng adalah perekat diri, yang menyelamatkan Anda dari sakit kepala menemukan beberapa jenis lem yang tidak akan melelehkan busa reflektor terbuat dari.

Langkah 8: Pasang Perlengkapan

Sekarang Anda akhirnya dapat memasang lampu di perlengkapan. Itu benar, Anda memasang lampu sebelum Anda merekatkan perlengkapan ke reflektor. Ini karena jauh lebih mudah untuk menyesuaikan lampu agar berada dalam fokus reflektor, daripada tanpa memasang lampu.

Sekarang bagian ini penting:

Fokus reflektor tepat 12mm di atas titik terdalam reflektor, jadi bagian tengah tabung UV Anda harus sedekat mungkin dengan fokus itu. Perhatikan juga bahwa reflektor tidak benar-benar satu parabola, tetapi dua yang tumpang tindih, sebagai gantinya, karena lampu UV Anda memiliki dua tabung paralel.

Langkah 9: Pengkabelan

Dengan semua lampu di tempatnya, Anda dapat memasang semuanya dan memasang catu daya di ceruk yang Anda potong sebelumnya. Perpanjang kabel untuk perlengkapan lampu dan pastikan untuk mengisolasi dengan benar semua titik yang membawa listrik atau tegangan tinggi.

Jalankan untuk pengujian dan jika semuanya berfungsi, lanjutkan ke langkah terakhir.

Langkah 10: Pemasangan dan Kalibrasi

Agar efek kolimasi dan homogenisasi reflektor bekerja dengan baik, Anda memerlukan jarak sekitar 40cm antara tepi reflektor dan bidang eksposur Anda. Saya merasa paling mudah untuk memasang eksposur di bawah rak dan menempatkan bidang eksposur saya di rak lain di bawahnya.

Untuk menahan PCB dan karya seni Anda di tempatnya, Anda dapat menggunakan selembar kaca (lebih baik dua dijepit bersama) atau meja/tas vakum (sejauh ini merupakan solusi terbaik). Saya membuat tas vakum yang sangat kasar (tetapi berfungsi) dari tas freezer berukuran sedang, sepotong selang plastik dan sedikit lem panas. Rekatkan karya seni ke papan Anda, masukkan ke dalam tas, hubungkan ke semacam vakum (ada pompa akuarium murah yang dapat dimodifikasi, jarum suntik besar (>=50ml) juga akan berfungsi, atau, jika semuanya gagal, tempelkan selang di mulut Anda dan hisap:))

EDIT: Saya menemukan bahwa jarum suntik 60ml dan penjepit dari toko perbaikan rumah membuat pompa vakum yang ideal. Lihat gambarnya!

Namun, sebelum Anda dapat menggunakan pengekspos Anda, Anda harus mengkalibrasinya, sehingga Anda tahu berapa lama untuk mengekspos. Saya tahu dua cara untuk melakukan ini dan hanya satu yang dapat dilakukan tanpa harus membeli barang tambahan, jadi ini yang akan saya bahas di sini.

Saya membuat tata letak papan kecil (sangat, sangat kecil!) yaitu tabel dengan "penghitung" di satu kolom dan jejak penurunan lebar di kolom lainnya. Setelah memanaskan pengekspos selama ~10 menit (Anda harus melakukan ini setiap kali Anda ingin mengekspos papan, untuk hasil yang konsisten) Anda mulai mengekspos papan dengan semua kecuali baris "10 menit" yang ditutupi oleh sesuatu yang buram (mis. kartu hadiah, pastikan itu benar-benar buram!). Setelah satu menit Anda menarik kartu sedikit untuk membuka baris "9 menit", dan seterusnya. Setelah mengekspos biarkan papan duduk di tempat yang gelap dan dingin selama beberapa menit (5-30) dan kembangkan seperti biasa. Bahkan tanpa mengetsa papan, Anda harus memiliki gambaran kasar tentang berapa lama Anda perlu mengekspos papan Anda untuk hasil terbaik. Berikut adalah gambar seperti apa seharusnya jejak yang diekspos dan dikembangkan dengan benar.

Cara lain untuk melakukannya adalah dengan menggunakan Skala Stouffer seperti yang dijelaskan di sini.

Langkah 11: Kesimpulan dan Ucapan Terima Kasih

Sementara PCB buatan pabrik lebih mudah diakses dari sebelumnya, masih ada beberapa ceruk di mana DIY merupakan alternatif yang layak. Bayangkan saja Anda membutuhkan papan yang dibuat sekarang, atau hanya satu, tetapi yang besar, atau banyak iterasi yang dapat dilalui papan saat dalam pengembangan. Dalam kasus seperti ini, membuat 10 papan setiap kali Anda membutuhkannya mungkin akan sedikit mahal, belum lagi harus menunggu +4 minggu sampai papan tersebut tiba di depan pintu Anda.

Selain itu, ada banyak pilihan untuk membuat PCB di rumah, termasuk perutean isolasi dan transfer toner, tetapi metode tradisional (pemesinan fotokimia), sejauh ini memberikan hasil terbaik.

Eksposur dalam instruksi ini sangat didasarkan pada sumber UV yang dijelaskan di sini, tetapi desainnya masih sepuluh kali lebih mahal untuk dibuat daripada ini. Satu hal yang dimiliki desain mereka, tapi saya belum menambahkannya adalah kolimasi grid, terutama karena pemotong laser di makerspace lokal kami rusak selama berminggu-minggu, jadi saya tidak bisa membuatnya. Saya mungkin menambahkan satu nanti dan melaporkan hasilnya, tetapi untuk saat ini saya sangat senang dengan hasil build super murah ini.

Sumber inspirasi hebat lainnya adalah berbagai video dan instruksi oleh David Windestål yang brilian di rcexplorer.se. Orang ini memiliki beberapa keterampilan yang sangat gila!

Jika Anda memiliki komentar, koreksi atau apa pun, silakan komentar. Jika Anda tertarik dengan proyek saya yang lain, Anda dapat melihat blog saya.

Langkah 12: Kalibrasi Lebih Banyak dan Hasil Dunia Nyata

Desain papan kalibrasi pertama yang saya buat adalah tata letak yang cepat dan kotor yang saya buat tanpa terlalu memikirkannya. Tetapi saya ingin mengetahui kemampuan sebenarnya dari pengekspos baru saya, jadi saya membuat yang lebih baik, kali ini dengan empat kelompok jejak vertikal, 7, 6, 5, dan 4 mil dengan spasi yang sesuai. Perhatikan bahwa resolusi 5/5mil yang diiklankan berasal dari desain think and tinker asli, yang memiliki kisi kolimasi. Seperti yang ditunjukkan gambar, grid ini tampaknya tidak diperlukan untuk mencapai 5/5 juta.

EDIT:

Saya membuat desain papan kalibrasi lain, yang telah saya ekspos di film, untuk mengetahui apa itu. Nah, sekarang saya tahu. Bahkan dengan karya seni fotografi nyata 5/5 juta adalah yang terbaik yang bisa dicapai secara praktis. 4/4 juta memang bekerja, tetapi pada tingkat itu setiap titik kotoran penting, dan lab rumah saya tidak cukup bersih. Ini tidak seperti saya biasanya menggunakan sesuatu yang lebih kecil dari 10mil (kecuali untuk jejak kaki tertentu, tentu saja), bahkan ketika papan saya dibuat di pabrik.

Jadi, apakah saya senang dengan hasilnya? Anda bertaruh saya! Sebuah unit eksposur kurang dari 30 Euro yang mampu fitur 5/5 juta (dan secara teori bahkan lebih), satu-satunya kelemahan adalah bahwa itu tidak cukup ramping seperti kotak LED baru yang mewah, semua orang sedang membangun sekarang. Tapi tidak diragukan lagi jauh lebih murah!