Fabriquer une unité d'exposition PCB appropriée à partir d'une lampe à polymériser les ongles UV bon marché : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Qu'est-ce que la production de PCB et les faux ongles ont en commun ? Ils utilisent tous les deux des sources de lumière UV de haute intensité et, par chance, ces sources lumineuses ont exactement la même longueur d'onde. Seuls ceux pour la production de PCB sont généralement assez coûteux et ceux pour les faux ongles sont un peu plus compétitifs.

Cette instructable explique comment utiliser un tel appareil pour construire une source lumineuse à faible coût, adaptée pour exposer les divers matériaux sensibles aux UV rencontrés dans la production de cartes de circuits imprimés, comme la résine photosensible à film sec et le masque de soudure durcissable aux UV.

En plus d'être très bon marché (environ 20 $ pour tous les matériaux requis), cette version résout quelques problèmes que j'ai rencontrés sur d'autres appareils sur les intertubes:

• Collimation: pour simplement exposer une planche avec des caractéristiques assez grossières, vous n'auriez pas besoin de faire tout cela. Vous pouvez simplement utiliser le sèche-ongles tel quel et l'appeler un jour. Mais pour pouvoir exposer de petites caractéristiques (jusqu'à 5mil, selon ce site), vous devez vous assurer que tous vos rayons UV viennent de la même direction, qui est exactement perpendiculaire à la planche que vous exposez.
• Uniformité de l'éclairage sur tout le plan d'exposition. Imaginez que vous vouliez exposer un très grand tableau, par ex. Format A4 ou lettre. Vous voudriez la même quantité d'énergie sur toute la planche, sans points chauds ou sombres. Pour cela, la source d'énergie doit se trouver à une certaine distance du plan d'exposition et vous avez besoin soit d'un ensemble de sources UV très serrées (comme les UV-LED, qui peuvent être assez chères), soit d'une conception de réflecteur efficace pour les sources UV vous avez à portée de main, c'est ce que j'ai trouvé.
• Temps d'exposition: je n'ai aucune idée de la rapidité avec laquelle cette source est avec un matériau plaqué de cuivre positif pré-sensibilisé, car je n'ai jamais utilisé ce genre de choses, mais avec une photoréserve à film sec, cela semble vraiment rapide. Genre moins de deux minutes rapidement. Le fait est que je ne suis pas vraiment qualifié pour interpréter correctement les résultats, je dois donc recueillir quelques avis supplémentaires sur celui-ci.

Ainsi, tout en étant très peu coûteux, cette version vous permettra d'obtenir des résultats qui correspondent, voire (dans certains cas) dépassent ceux d'appareils jusqu'à 10 fois plus chers.

Étape 1: Outils requis

• Forte paire de ciseaux
• Une sorte de scie ou (de préférence) un routeur CNC pour découper les modèles de réflecteur
• Coupe-mousse à fil chaud (très facile à réaliser !)
• Pistolet à colle chaude
• Vieux tournevis (n'importe quel type fera l'affaire)
• Fer à souder, coupe-fil
• Source d'air chaud. Un briquet fera l'affaire, mais une station de reprise à air chaud est plus agréable:)

Étape 2: Matériaux

• Lampe UV pour le durcissement des ongles comme celle-ci
• Pièce de 300x220x100mm de XPS ou de panneau de mousse similaire (si vous ne pouvez pas obtenir le matériel de 100mm, vous pouvez utiliser un stock plus fin, assurez-vous simplement qu'il mesure au moins ~60mm)
• ruban d'aluminium pour plombiers
• câble
• tube rétractable
• attaches de câble
• souder
• ruban adhésif
• bâtons de colle chaude
• deux morceaux de contreplaqué de rebut, de carton épais, de matériau PCB ou similaire, d'au moins 110x60mm de taille

Étape 3: Téléchargements

Voici les fichiers pour créer les modèles de réflecteur et l'illustration améliorée de la carte d'étalonnage.

Pour le gabarit de réflecteur, il existe deux fichiers g-code, un pour le fraisage et un pour la découpe laser. Il y a aussi un SVG. L'illustration de la carte est fournie sous forme de fichier aigle et de fichier PS inversé.

Étape 4: Déchirez la lampe à polymériser les ongles UV

Tout d'abord, vous devez obtenir les luminaires et le PCB de la lampe à polymériser les ongles. Dévissez toutes les vis, débranchez toutes les fiches et dessoudez les fils des luminaires, car tous doivent être allongés de toute façon.

Ensuite, coupez les fixations de l'enceinte. Assurez-vous de ne pas faire cela avec les lampes installées, ou elles pourraient freiner ! Vous n'avez pas besoin de travailler très proprement, prenez simplement soin de couper tout excès de matériau du côté de la lampe, car celui-ci sera collé au réflecteur et doit donc être affleurant.

Étape 5: Calculez le réflecteur et créez un modèle

Si ce n'est pas votre truc, vous pouvez sauter cette étape, car je l'ai fait pour vous.:)

Pour ceux qui veulent savoir, voici:

Un réflecteur parabolique est un bon moyen de focaliser des rayons parallèles en un seul point, mais il fonctionne aussi dans l'autre sens.

Comme vous l'avez peut-être déjà remarqué, les tubes UV du séchoir à vernis à ongles ne sont pas vos tubes fluorescents ronds ordinaires avec un contact à chaque extrémité, car ils sont utilisés dans la plupart des unités commerciales pour les amateurs.

Ainsi, notre réflecteur n'est pas non plus une forme de parabole régulière, mais plutôt deux qui se chevauchent.

Voici les mesures des tubes:

Diamètre du tube = 11mm

Décalage du tube par rapport au centre = 7,5 mm

Largeur totale du réflecteur = 110 mm (la moitié du plan d'exposition)

Point focal souhaité = 12 mm (laisse environ 6 mm entre la paroi extérieure du tube et la paroi du réflecteur. Cela devrait suffire, car les tubes ne deviennent pas très chauds)

Pour une parabole simple et régulière qui se traduit par ces valeurs:

Largeur de la parabole = 95mm

Foyer parabole = 12mm

L'équation d'une parabole (y compris le foyer) est la suivante:

y = x^2 / 4f où x est la moitié de la largeur ou du diamètre, f est la distance focale et y est la hauteur que nous voulons connaître.

Avec nos valeurs branchées, l'équation ressemble à ceci:

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

Donc, notre y à x=47,5 est de 47. Maintenant, tout ce que nous avons à faire est de tracer deux de ces paraboles et de les chevaucher à 15 mm de distance. Il ya différentes manière de faire ceci. J'ai utilisé freeCAD, ce qui n'est probablement pas la meilleure façon de le faire, donc je n'y reviendrai pas.

Une fois que vous avez une représentation graphique de la forme de votre réflecteur, il ne vous reste plus qu'à trouver un moyen de le transférer sur un objet physique, ce qui peut être fait au moyen d'un cutter laser, d'une fraiseuse CNC ou à l'ancienne avec un scie à chantourner et beaucoup de jurons. N'oubliez pas que le matériau de votre gabarit doit résister à la chaleur du coupe-fil chaud.

Étape 6: Coupez le réflecteur

Avant de couper dans votre seul morceau de mousse, c'est une bonne idée de vous entraîner un peu. De plus, avant de découper la forme réelle du réflecteur, vous devez découper tous les autres évidements que vous souhaitez dans votre bloc de mousse (pour le montage et pour accueillir la carte d'alimentation des lampes UV). Vous pouvez faire des trous de montage en chauffant un vieux tournevis avec un briquet ou un pistolet à air chaud et en l'enfonçant dans la mousse.

Fixez les gabarits au panneau de mousse, de sorte qu'ils soient exactement opposés l'un à l'autre. Vous pouvez utiliser de la colle chaude pour cela, mais attention à ne pas en mettre trop pour pouvoir les enlever sans détruire la mousse par la suite. Découpez ensuite la mousse sous les gabarits avec un cutter à fil chaud. A noter que la longueur de coupe de votre fil chaud doit être au minimum de toute la largeur du réflecteur, soit 300mm.

Si une moitié du réflecteur est terminée, retirez soigneusement les gabarits et fixez-les à la moitié restante. Découpez la mousse, retirez les gabarits et c'est terminé avec cette étape.

Quelques mots sur la fabrication et l'utilisation d'un coupe-fil:

J'en ai fait un très simple avec quelques morceaux de bois de rebut, du fil de fer et une corde de mi d'une guitare électrique (calibre.009, si je me souviens bien). Le plus délicat est de trouver une alimentation adaptée. Si vous n'avez pas accès à une alimentation de laboratoire, vous devrez expérimenter quelle source d'alimentation vous donnera la bonne température. Les internautes semblent avoir réussi avec différents types de verrues murales ou de piles. La meilleure façon que j'ai vue est d'utiliser une batterie LiPo avec un contrôleur de vitesse à balais et un testeur de servo. N'utilisez pas de batteries LiPo sans contrôleur de vitesse à moins que vous ne sachiez absolument ce que vous faites, elles pourraient exploser sur vous !

Voici une très bonne vidéo qui explique le tout en détail.

Étape 7: rendre le réflecteur réfléchissant

Bien que le rayonnement UV fasse partie de la lumière visible qui nous entoure, ses propriétés sont très différentes de celles de la lumière visible. Un miroir qui fonctionne pour la lumière visible peut ne pas fonctionner du tout pour les UV. L'aluminium, cependant, est connu pour être hautement réfléchissant dans le spectre UV. Par conséquent, c'est ce que nous allons utiliser pour couvrir le réflecteur.

J'ai utilisé du ruban de plomberie en aluminium, qui est facile à utiliser et fonctionne comme annoncé (c'est-à-dire qu'il reflète le rayonnement UV), mais coûte un peu (jusqu'à 10 $ le rouleau). Si vous avez un budget serré, vous pourriez vous en tirer avec du papier d'aluminium pour la cuisine, mais je vous le déconseille, simplement parce que j'imagine que c'est une énorme douleur dans le cul d'essayer de disposer les trucs froissés. De plus, le ruban de plomberie est auto-adhésif, ce qui vous évite d'avoir à trouver une sorte de colle qui ne fera pas fondre la mousse à partir de laquelle le réflecteur est fabriqué.

Étape 8: Montez les luminaires

Vous pouvez enfin installer les lampes dans les luminaires. C'est vrai, vous installez les lampes avant de coller les luminaires au réflecteur. En effet, il est beaucoup plus facile de régler les lampes pour qu'elles soient au centre du réflecteur que sans les lampes installées.

Maintenant, cette partie est importante:

Le foyer du réflecteur est exactement à 12 mm au-dessus du point le plus profond du réflecteur, donc le centre de vos tubes UV doit être aussi proche que possible de ce foyer. Notez également que le réflecteur n'est pas vraiment une parabole, mais deux qui se chevauchent, car vos lampes UV ont deux tubes parallèles.

Étape 9: Câblage

Avec toutes les lampes en place, vous pouvez tout câbler et monter l'alimentation dans l'évidement que vous avez coupé auparavant. Prolongez les fils des luminaires et assurez-vous d'isoler correctement tous les points qui transportent le secteur ou la haute tension.

Lancez-le pour un test et si tout fonctionne, passez à l'étape finale.

Étape 10: Montage et étalonnage

Pour que les effets de collimation et d'homogénéisation des réflecteurs fonctionnent correctement, il faut une distance d'environ 40cm entre le bord de votre réflecteur et votre plan d'exposition. J'ai trouvé qu'il était le plus simple de monter l'exposition sous une étagère et d'avoir mon plan d'exposition sur une autre étagère en dessous.

Pour maintenir votre PCB et vos illustrations en place, vous pouvez utiliser une feuille de verre (mieux deux serrées ensemble) ou une table/sac sous vide (de loin la meilleure solution). J'ai fabriqué un sac sous vide très grossier (mais fonctionnel) à partir d'un sac de congélation de taille moyenne, d'un morceau de tuyau en plastique et d'un peu de colle chaude. Collez l'illustration sur votre planche, mettez-la dans le sac, connectez-la à une sorte d'aspirateur (il existe des pompes d'aquarium bon marché qui peuvent être modifiées, une grosse seringue (>=50 ml) fonctionnera aussi, ou, si tout le reste échoue, mets le tuyau dans ta bouche et suce-le:))

EDIT: J'ai trouvé qu'une seringue de 60 ml et une pince du magasin de bricolage faisaient la pompe à vide idéale. Regarder la photo!

Cependant, avant de pouvoir utiliser votre exposant, vous devez le calibrer, afin de savoir combien de temps il faut exposer. Je connais deux façons de le faire et une seule d'entre elles peut être effectuée sans avoir à acheter des trucs supplémentaires, c'est donc celle dont je vais discuter ici.

J'ai fait un petit (vraiment, c'est tout petit !) plan de tableau qui est un tableau avec un "compteur" dans une colonne et des traces de largeur décroissante dans l'autre. Après avoir réchauffé l'exposition pendant environ 10 minutes (vous devez le faire à chaque fois que vous souhaitez exposer une planche, pour des résultats cohérents), vous commencez à exposer la planche avec tout sauf la rangée "10 minutes" recouverte par quelque chose d'opaque (par exemple un plastique carte-cadeau, assurez-vous simplement qu'elle est bien opaque !). Au bout d'une minute, vous tirez un peu sur la carte pour découvrir la ligne "9 minutes", et ainsi de suite. Après l'exposition, laissez la planche reposer dans un endroit sombre et froid pendant quelques minutes (5-30) et développez-la comme d'habitude. Même sans graver la planche, vous devriez avoir un chiffre approximatif du temps dont vous avez besoin pour exposer vos planches pour le meilleur résultat possible. Voici une image de ce à quoi devrait ressembler une trace correctement exposée et développée.

L'autre façon de le faire est d'utiliser une échelle de Stouffer comme décrit ici.

Étape 11: Conclusion et remerciements

Bien que les PCB fabriqués en usine soient plus facilement accessibles que jamais, il existe encore quelques niches où le bricolage est une alternative réalisable. Imaginez simplement que vous ayez besoin d'une carte faite maintenant, ou d'une seule, mais une grande, ou des nombreuses itérations qu'une carte peut subir pendant son développement. Dans de tels cas, faire fabriquer 10 planches à chaque fois que vous en avez besoin peut coûter un peu cher, sans parler de devoir attendre + 4 semaines pour qu'elles arrivent à votre porte.

En outre, il existe d'innombrables options pour fabriquer des PCB à la maison, y compris le routage d'isolement et le transfert de toner, mais la méthode traditionnelle (usinage photochimique) donne de loin les meilleurs résultats.

L'exposition dans ce instructable est fortement basée sur la source UV décrite ici, mais leur conception est encore dix fois plus chère à construire que cela. Une chose que leur conception a, mais que je n'ai pas encore ajoutée, c'est la grille de collimation, principalement parce que le cutter laser de notre makerspace local était cassé pendant des semaines, donc je n'ai pas pu en faire un. Je pourrais en ajouter un plus tard et rendre compte des résultats, mais pour l'instant, je suis vraiment satisfait des résultats de cette construction super bon marché.

Une autre grande source d'inspiration était les différentes vidéos et instructions du brillant David Windestål sur rcexplorer.se. Ce gars a des compétences vraiment folles!

Si vous avez des commentaires, des corrections ou quoi que ce soit, veuillez commenter. Si vous êtes intéressé par mes autres projets, vous pouvez consulter mon blog.

Étape 12: Plus d'étalonnage et de résultats réels

La première conception de carte d'étalonnage que j'ai faite était une disposition rapide et sale que j'ai faite sans trop y penser. Mais je voulais savoir de quoi mon nouvel exposant était vraiment capable, alors j'en ai fait un amélioré, cette fois avec quatre groupes de traces verticales, 7, 6, 5 et 4 mil avec des espaces correspondants. Notez que la résolution annoncée de 5/5 mil provenait de la conception originale de réflexion et de bricolage, qui a une grille de collimation. Comme le montrent les photos, cette grille ne semble pas nécessaire pour atteindre 5/5mil.

ÉDITER:

J'ai fait encore une autre conception de carte d'étalonnage, que j'avais exposée sur film, pour savoir une fois pour toutes ce qui est quoi. Eh bien, maintenant je sais. Même avec de vraies illustrations photographiques, 5/5 mil est le meilleur qui soit pratiquement réalisable. 4/4mil fonctionne, mais à ce niveau, chaque grain de saleté compte, et mon laboratoire à domicile n'est tout simplement pas assez propre. Ce n'est pas comme si j'utilisais habituellement quelque chose de plus petit que 10 mil de toute façon (sauf pour certaines empreintes de pas, évidemment), même lorsque mes planches sont fabriquées dans une usine.

Alors, suis-je content de la façon dont cela s'est passé? Vous pariez que je le suis ! Une unité d'exposition à moins de 30 euros capable de fonctionnalités 5/5mil (et en théorie même plus), le seul inconvénient étant qu'elle n'est pas aussi rationalisée que ces nouveaux boîtiers LED sophistiqués, tout le monde construit maintenant. Mais sans doute beaucoup moins cher !