Примечание: Не смотрите прямо на ультрафиолетовые светодиоды. Это вредит глазам.
Введение
Я использую термомеханический метод переноса тонера для травления печатных плат около девяти лет с отличными результатами. Иногда если требуется плата с тонкими дорожками, для изготовления можно использовать ультрафиолетовый (УФ) метод. Моя УФ-установка для изготовления печатных плат (ПП) позволяла нанести рисунок только на одностороннюю плату и состояла из 30-и сантиметровой УФ-трубки, пары держателей, стола и плёнки (для печати рисунка). Время травления было довольно долгим, так как трубка находилась далеко от платы.
Несколько месяцев назад я выбирал светодиоды у одного из своих поставщиков и наткнулся на ультрафиолетовые. Сразу же сообразив, как можно модернизировать мою небольшую установку, я начал искать в интернете информацию. Оказывается, некоторые люди уже делали похожую установку на УФ-светодиодах, то есть, разработать её стало быть действительно возможно. Светодиодный ящик наделён очевидным преимуществом: эта установка может быть выполнена в любом требуемом размере, зависимо от нужд.
Позже я купил 25 светодиодов и начал экспериментировать. В ходе экспериментов, смог найти компромисс между плотностью расстановки светодиодов (расстоянием между ними), расстоянием между светодиодами и платой. Я хотел сделать компактное устройство, поскольку не занимаюсь изготовлением больших печатных плат и 30-и сантиметровые УФ-трубки не годятся для такой работы.
Светодиоды
Для установки я использовал светодиоды OSSV53E1A-OptoSupply с углом обзора 140°. Их излучение равномерно на более коротком расстоянии к светодиоду (при выбранном мной расстоянии между светодиодами – 1 см), поэтому плату следует расположить близко к LED-панели для лучшего результата. Пиковая длина волны УФ-светодиода – 405 нм – выше рекомендованной производителями ПП. Результаты показали, что УФ-светодиоды излучают достаточно света для реакции фоторезиста, что обеспечивает идеальное проявление рисунка ПП.
Я хотел использовать общее напряжение в схеме, поэтому три светодиода последовательно с резистором (сопротивление 91 Ом) подсоединены к источнику напряжений 12 В для обеспечения силы тока в 20 мА (в моей установке 7 параллельных ветвей со светодиодами).
Окончательная установка будет содержать стабилизатор LM317, поскольку я не планирую всё время использовать источник напряжения 12 В. Причина проблем в том, что в связи с нелинейной природой светодиодов, отклонение +/-5% от напряжения 12 В приводит к гораздо большему отклонению тока в цепи, а это влияет на необходимое время проявки. Использование в схеме стабилизатора даёт больше гибкости в выборе источника питания.
На плату в нижней части ящика добавил красные светодиоды. Эти светодиоды помогают выровнять плёнки для верхнего и нижнего слоёв ПП. Использовал дешёвые матовые светодиоды низкой яркости, так как должен смотреть на них при выравнивании плёнок. Подключение в схему похожее, 3 светодиода последовательно с резистором с сопротивлением 220 Ом, за исключением последнего ряда, который содержит 2 светодиода и резистор сопротивлением в 330 Ом. Устанавливать красные светодиоды не обязательно, плёнки выровнять и разместить можно и при тусклом внешнем освещении.
Из соображений безопасности и дополнительной функциональности я добавил переключатель, благодаря которому УФ-светодиоды выключаются при открытии ящика, включаются красные и останавливается счёт таймера. Это делает УФ-устройство более технологичным и говорит о профессиональном его выполнении.
Расположение светодиодов
Для установки в нижнюю часть ящика панели из оргстекла толщиной 4 мм использовал гайки, которые прикрутил на внутренние стенки ящика. Выбор держателя был в пользу легкодоступного варианта: гайки. Не используйте обычное стекло для защиты от ультрафиолетового излучения, не поможет. В ящике нет верхней панели из оргстекла, потому что она используется в процедуре выравнивания: ставлю плёнку для нижнего слоя ПП, затем плату и плёнку для топа, накрывая всё небольшой панелью из оргстекла. Выравнивание подразумевает расположение панельки из оргстекла так, чтобы обе плёнки идеально перекрывали друг друга. Плёнка прикрепляется к панели, это упрощает её размещение на плате. Вторая часть проекта будет содержать более подробное руководство по изготовлению двухсторонних плат.
Окончательная сборка установки позволяет наносить рисунок на платы площадью до 10×15 см, при этом внутренние размеры ящика — 18 см длина, 11 см ширина и 5,5 см высота для обеих половин. Внешние размеры будут зависеть от толщины материала. Каждая плата содержит 7 × 12 УФ-светодиодов, с 3 и 4 соответственно отверстиями между ними (фактическое расстояние между центрами светодиодов одинаково). Расстояние между панелью светодиодов и платой равно 3,5 см, включая 4 мм панели из оргстекла. На фото ниже, вы можете подробно разглядеть расположение светодиодов на плате с шагом расположения контактных площадок 0.1″ или 1.27 мм:
Облучение
Результаты облучения: тест я проводил на небольшой плате с 2 до 8 минут. Начать тестирование с минимума в 2 минуты, оказалось, не самая лучшая идея, но по старому опыту я выбрал такое время.
На интервале от 2 до 7 минут, как вы можете видеть на фото выше, рисунок проявился отлично. После 7 минут некоторые передержки могут появляться, но только на больших площадях меди, в связи с тем, что плёнка была напечатана лазерным принтером. Этот результат очень отличается от того, что бывает при использовании люминесцентной лампы: до 12 минут плата была неясно проявлена, а выше 14 – передержана, временной интервал для травления — небольшой.
Пока что я сделал 4 платы с 2 минутным проявлением, и они отлично получились. В свободное время я продолжу исследования, чтобы выяснить, какими будут результаты при экспонировании мене чем 2 минуты. В интервале от 2 до 7 минут, ящик, кажется, работает, поэтому нет непосредственной необходимости в таймере. Тем не менее, вторая часть проекта будет содержать основные схемы для таймера.
Галерея
Готовые панели:
Ящик:
Установленные панели:
Установленная нижняя панель из оргстекла и гайка:
Вид сзади:
Предохранительный выключатель:
Включённые красные светодиоды:
Включённые УФ-светодиоды:
Создай своё собственное устройство УФ-облучения
Для того, чтобы создать своё собственное устройство вы должны в первую очередь определиться с размером плат, который вам требуется. В моём устройстве могут быть проявлены платы размером 10 x 15 см. Для такой установки вам понадобятся следующие материалы:
— 168 УФ-светодиодов, OSSV53E1A;
— 56 резисторов 91 Ом 1% 0.25Вт (точность 5% также подходит);
— 66 красных матовых светодиодов;
— 18 резисторов номиналом 220 Ом для красных светодиодов;
— 6 резисторов номиналом 330 Ом для красных светодиодов;
— 2 платы для светодиодов, минимальный размер, который подошёл для встройки в ящик, — 13 x 25 см;
— 1 переключатель для крышки с номинальным значением тока 1.5 A минимум;
— 2 завесы;
— 1 ящик;
— разное: винты гайки, клей и т.д.
Выбор материала для ящика – за вами. Я соорудил его из двух идентичных половин, внутренние размеры которых — 18 x 11 x 5.5 см. Использованный материал – ДСП, толщиной 8 мм, размеры граней следующие:
— 4 11 x 5.5 см;
— 4 19.6 x 5.5 см;
— 2 19.6×12.6 см.
