Установка для экспонирования фоторезиста на УФ светодиодах CAVR.ru
Рассказать в:Решил продолжить тему создания установки для экспонирования фоторезиста но уже вместо ламп применить УФ светодиоды, причина: срок жизни ламп мал, засветка по всей длине лампы не одинаковая, для светодиодов не нужен разогрев, время экспонирования меньше с светодиодами чем с лампами по крайней мере с моими. Для это задачи задумался какой мощности светового потока нужны светодиоды, не долго думая сошелся на 2000mcd цена устроила, купил их на ebay 500 штук 20$ c доставкой в Москву. Прислали в таком антистатическом пакетике. Решил использовать площадь матрицы светодиодов = 180х260мм. Светодиоды расположены на расстоянии друг от друга 1см. общие количество 450штук. Питание светодиодов будет линейным, матрица светодиодов разбита будет на 156 линеек, каждая линейка состоит из 3х светодиодов с токоограничительным резистором, общие питание матрицы 12Вольт, блок питания использоваться будет на 35W, модель PS35-12 от компании MEAN WELL. Изготовил платы Припоял резисторы Изготовил держатель плат из дюралюминия с отверстиями под светодиоды 5,2мм. Вставляю светодиоды в платы, муторное дело Кусаю ноги, припаиваю и проверяю Светят ярко, в бок, как на фото синие свечение, а вверх, угол(20 ~ 25°)ультрафиолетовое излучение (390—395 нм) Управлять матрицей светодиодов буду, как обычно таймером, его пришлось создать. Схема таймера Изготовление лицевой панели, стеклотекстолит 1,5мм. Этикетка панели Плата энкодера Всё в сборе
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:
Светодиодная УФ-лампа с таймером для засветки фоторезиста
РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Автоматика >Светодиодная УФ-лампа с таймером для засветки фоторезиста
Многие радиолюбители, изготавливающие печатные платы фотоспособом, обратили внимание на преимущества светодиодных источников ультрафиолетового излучения. Это и большая интенсивность, и лучшая направленность излучения, отсутствие необходимости в предварительном прогреве, возможность равномерной засветки значительной площади и т.д. В Интернете можно найти разные реализации УФ-ламп на светодиодах. В этой статье я хочу представить свой вариант. Основное внимание при разработке лампы уделялось обеспечению равномерности засвечиваемого поля инадежности работы при относительной общей простоте конструкции.
При засветке фоторезиста крайне желательной является направленность ультрафиолетового излучения, позволяющая получать большую резкость при проекции фотошаблона на фоторезист. Из различных типов доступных УФ-светодиодов были выбраны светодиоды диаметром 5мм, обладающие достаточно узким углом излучения (~20°).
Наиболее равномерное распределение светодиодов по площади получается тогда, когда они расположены в узлах сетки, состоящей из равносторонних треугольников. Кроме того, крайне желательно, чтобы в группах последовательно соединенных светодиодов их количество было одинаковым. Анализ возможных вариантов размещения светодиодов на прямоугольном поле (~150х220мм) с учетом этих соображений показал, что предпочтительным является вариант с 7 группами по 14 светодиодов в каждой группе. Общее число светодиодов составило, таким образом, 98 шт.
Однако, это еще не все. Как известно, светодиоды имеют существенный технологический разброс по яркости при одинаковом токе даже в пределах одной партии, что приводит к необходимости предварительного отбора. Для упрощения задачи, вполне достаточно ограничиться отбором 7 групп по 14 примерно одинаковых светодиодов, а разницу между группами скомпенсировать установкой требуемого рабочего тока каждой цепочки последовательно включенных светодиодов группы.
Значительное требуемое количество светодиодов, особенно с учетом их избытка для отбора, вынуждает приложить дополнительные усилия для поиска наиболее выгодного поставщика, что неизбежно приводит к тому, чтобы обратить взор на Восток, в сторону торговой площадки, известной своими демократичными ценами. И хотя Интернет полон слухами о том, что там продается отбраковка или вообще неработоспособные компоненты, было решено рискнуть, а заодно и проверить состоятельность подобных слухов. Итак, после некоторого анализа предложений был выбран и куплен лот из 200 5мм УФ-светодиодов с рабочим током 20мА. Сразу следует отметить, что в пришедшей посылке оказалось 212 светодиодов и все они были исправными. Еще одним интересным фактом оказалось то, что прямое падение напряжения у нескольких десятков выбранных случайно светодиодов при токе 20мА уложилось в интервал 3.2±0.1В. После этого, дальнейший отбор по прямому падению напряжения был прекращен.
Рис.1.
Устройство состоит из двух частей – модуля питания и измерительного модуля. Как видно из схемы, питание исследуемого светодиода осуществляется от лабораторного источника через балластный резистор R1, а падение напряжения на светодиоде ограничено величиной около 4.5В при помощи стабилитрона VD1. Преимущество такой схемы заключается в том, что она не боится короткого замыкания в цепи светодиода, а светодиод не выходит из строя при случайном подключении его в обратной полярности (допустимое обратное напряжение светодиода – 5В).
Гистограмма распределения по яркости исследованных светодиодов приведена на Рис.2.
Рис.2.
Распределение явно отличается от нормального, что говорит о присутствии в лоте светодиодов из разных партий или о том, что был произведен не очень тщательный отбор лучших по качеству светодиодов. Если присмотреться к гистограмме внимательнее, можно предположить, что она представляет собой суперпозицию двух нормальных распределений (с максимумами между 1.0-1.4 и между 2.0-2.4), что свидетельствует в пользу первой версии.
Принципиальная схема УФ-светодиодной лампы представлена на Рис.3.
Рис.3.
Питание лампы осуществляется от источника с номинальным напряжением 12В. Лампа состоит из двух основных узлов: повышающего преобразователя напряжения и семи регулируемых источников стабильного тока для питания светодиодов. Кроме того, на плате установлен стабилизатор для питания таймера. Повышающий преобразователь обеспечивает на своем выходе напряжение 53В. Регулируемые источники стабильного тока выполнены по классической схеме на ОУ DA1-DA2. И преобразователь, и источники тока имеют функцию отключения логическим уровнем (открытый коллектор), что позволяет управлять работой лампы от микроконтроллера. Несколько слов следует сказать об элементах V1-V7. Несмотря на то, что функционально они представляют собой стабилизаторы тока, в данной схеме они выполняют функцию предохранителей, ограничивая максимальный ток группы величиной 25мА (рабочий ток группы задается стабилизатором на ОУ и не должен превышать 20мА). Эти элементы могут быть заменены перемычками без снижения качества работы лампы (увеличится риск выхода группы из строя при пробое регулирующего транзистора источника тока на ОУ).
Для совместной работы с описанной выше светодиодной лампой был разработан таймер, принципиальная схема которого представлена на Рис.4.
Рис.4.
Таймер имеет две кнопки управления: кнопку включения засветки “On” (после включения эта кнопка блокируется до окончания экспозиции) и кнопку принудительного выключения засветки “Off” (являющуюся, на самом деле, кнопкой сброса микроконтроллера). Установка времени выдержки осуществляется при помощи потенциометра R3, в качестве которого подходит практически любой переменный резистор с линейной характеристикой из диапазона примерно 1…100КОм. Шкала установки времени – логарифмическая, она позволяет установить интервал экспозиции от 2 до 600сек с погрешностью не более ±10% (типовое время засветки фоторезиста составляет 30-60сек). Изменение установленного интервала выдержки во время засветки приводит к изменению времени экспозиции, но если вновь установленный интервал оказывается меньше фактически прошедшего времени, лампа выключается. Кроме основной функции, таймер во время работы осуществляет контроль напряжения питания светодиодов, не включая (отключая) их при пониженном напряжении.
Лампа смонтирована на печатной плате из одностороннего фольгированного текстолита. Она оптимизирована для изготовления методом лазерно-утюжной технологии, поскольку имеет значительные размеры. Плата таймера изготовлена фотоспособом из двухстороннего текстолита, одна из сторон используется в качестве лицевой панели устройства. Эскиз лицевой панели таймера представлен на Рис.5.
Рис.5.
Как уже говорилось, переменный резистор установки времени экспозиции имеет линейную зависимость сопротивления от угла поворота (логарифмическая шкала реализована программно). Несмотря на то, что шкала проградуирована в интервале 1-1000сек, рабочий интервал выдержек находится в диапазоне 2-600сек, что связано со значительными искажениями линейной зависимости сопротивления на краях диапазона углов поворота оси резистора. Размер шкалы рассчитан на использование ручки типа 41009-4 диаметром 29.4мм. Таймер установлен на лампе при помощи четырех стоек высотой 15 мм, при этом разъемы X1 таймера и X2 лампы стыкуются друг с другом без дополнительного кабеля. Плата лампы, при помощи восьми 10-мм стоек, укреплена на листе 6-мм фанеры, в которой вырезаны необходимые пазы для выступающих деталей, а под диоды высверлены отверстия диаметром 8мм (в качестве шаблона удобно использовать отпечаток монтажной схемы). Фанера защищает светодиоды от механических повреждений, а также устраняет ореол, возникающий вокруг основного пятна излучения светодиода и способствующий боковой засветке фоторезиста. Фотография смонтированной лампы с таймером представлена на Рис.6. В архиве находятся все материалы, необходимые для повторения конструкции.
Замечание. Принципиальные схемы лампы и таймера изменялись в процессе отладки. Соответствующие изменения были сделаны в топологии печатных плат, но экземпляр устройства на новых печатных платах не изготавливался.
Рис.6.
Рекомендуется проводить монтаж и настройку лампы в несколько этапов. Сначала рекомендуется смонтировать и настроить преобразователь напряжения, но можно сразу выполнить монтаж всех компонентов кроме светодиодов. Светодиоды следует монтировать на предварительно настроенную плату. Преобразователь напряжения включается при замыкании на землю (контакт X2-3 (GND)) контакта NVON (X2-4). Нужно убедиться в работоспособности преобразователя и в отсутствии значительного нагрева (не терпит рука) его компонентов. Следует отметить, что в процессе работы дроссель L1 может издавать негромкий акустический шум, что никак не влияет на работу устройства. Убедившись в работоспособности преобразователя, при помощи подстроечного резистора R14 на его выходе нужно установить напряжение 53В. Желательно проверить способность преобразователя выдавать в нагрузку ток не менее 150мА.
Настройка источников тока заключается в установке при помощи подстроечных резисторов R17-R23 рабочих токов групп. Для этого при выключенном преобразователе напряжения замыканием на землю контакта NLON (X2-2) включаются источники тока и измеряются токи при замыкании линий LINE1-LINE7 с выходом преобразователя (в выключенном состоянии на нем присутствует почти полное напряжение источника питания +12В). Крайне желательно включить последовательно с миллиамперметром резистор сопротивлением 300-400 Ом, это снизит риск ущерба от каких-либо неожиданностей. После установки рабочих токов групп, можно приступить к монтажу светодиодов. При монтаже следует уделить особое внимание правильности полярности монтируемых светодиодов. Смонтированный в обратной полярности светодиод гарантированно выйдет из строя при первом же включении лампы. После окончания монтажа можно проверить работу лампы, одновременно замкнув контакты NVON и NLON на землю.
Прежде, чем приступить к работе, таймер необходимо откалибровать. Процедура калибровки включает в себя фиксацию уровней напряжения питания светодиодов включенной и выключенной лампы, калибровку шкалы времени и калибровку формирователя временных интервалов. Данные калибровки сохраняются в энергонезависимой памяти микроконтроллера (EEPROM). Целостность сохраненных данных контролируется кодом CRC и, в случае обнаружения ошибки, работа таймера запрещается (по этой причине таймер не работает при стертой EEPROM). Калибровку следует производить после полной настройки лампы. Для входа в процедуру калибровки следует кратковременно нажать кнопку “Off” при зажатой кнопке “On”, которую после этого нужно отпустить. Контроллер таймера включит питание светодиодов, зафиксирует уровень напряжения при выключенной лампе, потом включит лампу на одну секунду, зафиксирует уровень напряжения при включенной лампе и перейдет к калибровке шкалы времени. На этом этапе необходимо последовательно установить указатель шкалы времени в положение “2”, “10”, “100” и “500” секунд, каждый раз сообщая контроллеру об установке в текущую позицию кратковременным нажатием кнопки “On”. Контроллер будет подтверждать ввод кратковременным включением (миганием) лампы. Ввод позиции “500” будет подтвержден двукратным миганием, сообщая об окончании этого этапа. Далее производится калибровка формирователя временных интервалов. Для нее понадобится секундомер. Нужно одновременно нажать кнопку “Старт” секундомера и кнопку “On” таймера (нажатие будет подтверждено миганием). Ровно через 60сек (1мин) нужно еще раз нажать кнопку “On”. Мигание лампы подтвердит окончание калибровки, данные будут сохранены в энергонезависимой памяти, и таймер перейдет в рабочий режим. Если калибровка будет прервана на каком-либо предыдущем этапе (например, нажатием кнопки “Off”), содержимое энергонезависимой памяти останется без изменений.
Файлы:
Архив ZIP
Все вопросы в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Установка для экспонирования фоторезиста на УФ светодиодах
Решил продолжить тему создания установки для экспонирования фоторезиста но уже вместо ламп применить УФ светодиоды,
причина: срок жизни ламп мал, засветка по всей длине лампы не одинаковая, для светодиодов не нужен разогрев,
время экспонирования меньше с светодиодами чем с лампами по крайней мере с моими.
Решил использовать матрицу размером 180*260 мм. Светодиоды на расстоянии 1 см друг от друга.
Всего используется 450 шт. Питание будет линейным, матрица разбита на 156 линеек,
каждая линейка состоит из 3х светодиодов с токоограничительным резистором,
общие питание матрицы 12Вольт, блок питания использоваться будет на 35W
Изготовил плату
Припаял ограничительные резисторы
Изготовил держатель платы из дюралюминия с отверстиями под светодиоды диаметром 5.2 мм.
Вставил светодиоды в плату ( муторное дело)
Откусываю ноги, припаиваю и проверяю
Светят ярко, в бок синий свет, прямо вверх ( угол 20-25 гр.) Ультрафиолет 390 — 400 nm.
Осталось сделать таймер для управления матрицей светодиодов и можно работать.
Купить УФ светодиоды молжно здесь
УФ излучатель для экспонирования фоторезиста
Всем привет! Необходимость заставила сделать эту работу. Ранее для экспонирования фоторезиста я применял медицинский УФ облучатель ОУФК -01. По сути это кварцевая лампа мощностью 250 ватт с длиной волны излучения, как написано в паспорте, 230 — 400 нм. Как известно, фоторезист наиболее чувствителен к УФ излучению длиной волны 360 — 380 нм. При работе эта лампа не давала стабильных результатов. Судя по выдержке 4 — 5 мин и высоте лампы над заготовкой платы с шаблоном 10 см, длина волны не находится в диапазоне наибольшей чувствительности фоторезиста. При такой длительной выдержке из -за неплотности шаблона (хоть он и сделан на пленке на лазерном принтере с новым картриджем и максимальными значениями расхода тонера) происходила паразитная засветка и плата с зазорами между дорожками менее 0,8 мм не получалась чистой и без «соплей». Поэтому созрел для изготовления специального УФ светильника для этих работ. За основу была взята конструкция настольной лампы из IKEA, закрепляемой на столе или полке с помощью струбцины, и имеющая головку со всеми степенями свободы. Это удобно для настройки светильника перед экспонированием.
В качестве источника УФ был использован 30 ваттный чип-светодиод, купленный на Али-экспресс со спектром излучения 365 нм. Вот он:
Этот мощный чип-светодиод при работе выделяет значительное тепло и должен быть помещен на радиатор площадью около 1000 см2. Я использовал прямоугольный радиатор от компьютерного процессора, которых, как грязи в мастерских по ремонту компьютеров. Мне его отдали просто так. Для питания светодиода там же, на Али-экспресс, одновременно с чип-светодиодом был куплен драйвер для него Uвых = 18 — 39 в с током нагрузки 900 мА. Все это было размещено вместо снятой головки лампы на тот же кронштейн. На кронштейн крепил саморезами 3 мм сквозь ребра радиатора. Кроме того, для обдува радиатора применен вентилятор 12 в 60х60х25 мм, который закреплен также саморезами на радиатор. Для питания вентилятора использовался китайский миниатюрный АС-DC преобразователь 12 в 450 мА ( размещен в черной коробочке). Вот фото:
В связи с тем, что чип-светодиод имеет широкий угол излучения, и чтобы максимально избежать боковой засветки шаблона, я применил своего рода плафон. Он изготовлен из полиэтиленовой воронки диаметром 10 см. У воронки срезана узкая часть на диаметре чуть больше диаметра чип-светодиода. Этот плафон покрашен черной матовой краской и закреплен на том же радиаторе.
Получившийся УФ излучатель имеет достаточную мощность при оптимальной длине волны излучения и дает равномерную засветку рабочего поля. Вот примерно так:
Собственно на этом все. Думаю теперь проблем не будет с экспонированием фоторезиста! Читайте продолжение…
Ультрафиолетовый модуль для фоторезиста
Всем привет! Ни для кого не секрет что для получение качественной печатной платы технологии ЛУТ( Лазерно утюжная технология) не достаточно, для лучшего качества платы уже повсеместно используется изготовление плат при помощи фоторезиста. Именно с фоторезистом можно достичь минимальной ширины дорожек и отступов между ними, а так же минимум искажений рисунка. Но технология с использованием фоторезиста немного сложнее и требует дополнительных материалов например как фоторезист и источник ультрафиолетового (далее уф) излучения. С самим фоторезистом все просто он приобретается в радиомагазине, а вот источников ультрафиолетового излучение не много можно найти, скорее всего это связано с непопулярностью этих устройств. Но все уже придумано до нас, можно купить УФ лампу с цоколем е27(под стандартный патрон) вкрутить в настольную лампу или сделать свое приспособление для этих дел. Но я как то наткнулся на интересную идею, где автор предлагал сделать устройства для экспонирования на основе уф светодиодов и мне показалось это разумным.
Собственно я так и поступил, за основу устройства я взял 100 светодиодов заказанных с ebay и приступил к трассировке платы. Плату я делал одностороннюю поскольку ее вполне достаточно, да и нет смысла делать два слоя. Рабочее напряжение у меня 12 вольт поэтому светодиоды объединены в группы по 3 штуки, а поскольку 100 светодиодов получается 33 группы по три и один одинокий светодиод. Для модуля я использовал УФ светодиоды с длинной волны 395 нм, можно допустить незначительное отклонение от данного значение.
Мне подвернулись светодиоды со следующими характеристиками:
| Напряжение | 3.3 В |
| Ток | 20мА |
| Длинна волны | 395нм |
Посчитав резисторы для светодиодов получилось:
R1-33=(12-(3,3*3))/0,02=105 Ом — для трех светодиодов
R34=(12-3,3)/0,02=435 Ом — для одного светодиода
Взяв небольшой запас я выбрал резисторы R1-33=120 ом , R34 =470 ом.
После набросков платы вот что получилось:
Ну а далее как говориться было дело техники, откровенно говоря запаивать все 100 светодиодов не сильно быстрое занятие и порядком надоедает. С резисторами все куда проще они смд и паяются без усилий. Немного повозившись мы получили готовый модуль. Извиняюсь за качество делал на скорую руку. Далее в планах сделать полностью смд версию.
При включении главное не перепутать полярность, можно «погубить» светодиоды. Как я обнаружил чуть позже у меня из 100 шт 3 светодиода оказались бракованные,, но это не беда и 97 мне хватает.
Ну и фото в работе собственно.
В архиве к статье находится файл платы и заготовка для печати. Всем приятной «пайки», спасибо за внимание.
