Лазерный DIY или как с помощью дешевого гравера делать качественные платы

Автор текста: CyberexTech
Оригинальный материал содержит больше интересных фотографий и комментариев

Привет, ребята!

В этой статье я хотел бы поделиться своей историей о том, как импульсивная покупка на местном рынке упростила процесс прототипирования печатной платы дома и сэкономила мне время, одновременно повысив качество интересный? Так что добро пожаловать в разрез!

❯ С чего всё началось

Однажды вечером, когда до Нового года оставалось всего несколько дней, я «прогуливался» по местному рынку в поисках интересных инструментов, которые можно было бы подарить себе на Новый год, и случайно наткнулся на заманчивое предложение. Ниже приведен скриншот.

Когда я сравнил цену с другими аналогичными сайтами, я был удивлен, насколько она хороша, поэтому заказал это устройство, чтобы опробовать его. Раньше я задумывался о покупке лазерного гравировального станка, но как-то отогнал эту мысль. Мне хотелось компактное устройство, которое не занимало бы много места и было бы удобно носить с собой.

❯ Доставка

Через три недели на местную почту прибыла небольшая коробочка. Посылка прибыла напрямую из Китая. Дождавшись очередного "тыкания свиньи", что нужно исправить в файле, чтобы всё заработало, я открыл коробку и увидел следующее.

В коробке лежала кинематика лазерного гравировального станка, хорошие очки для защиты от лазерного излучения, а также пакетик с гайками и флешкой. «Пощупав» кинематику, я был приятно удивлён её качеством и отсутствием люфта. На момент покупки на странице товара не было описания возможностей гравировального станка, но когда я открыл коробку, то смог идентифицировать устройство. Это оказалась модель Энгравер-Т от производителя VoidMicro. Ниже приведены некоторые технические характеристики:

Модель: LC1720T
Мощность лазера: 30 Вт, 20 Вт, 10 Вт, 5,5 Вт
Система: Windows, Android, IOS
Программное обеспечение: VoidMICro, LightBurn, LaserGRBL
площадь покраски: 170 мм*200 мм

❯ Сборка

Сборка гравировального станка заняла буквально 5 минут. Все основные компоненты поставляются уже собранными. Все, что мне нужно было сделать, это соединить кинематику осей X и Y с помощью гаек. На фото ниже показано собранное устройство.

Так как данное устройство не было оснащено лазерным модулем, я заказал на Алиэкспресс еще два лазера:

LaserTree LT-20W-A, электрическая мощность 20Вт, оптическая мощность 5Вт, длина волны 445нм (для гравировки и т.п.) (3520 руб)
маломощный с длиной волны 405нм и оптической мощностью 0,5Вт (2600 руб.) Без названия

Эти модули прибыли неделю назад. Мне удалось проверить его мощность, используя Arduino и сигнал ШИМ. На фото ниже показаны эти модули.

❯ Пора зажечь

Гравировальный станок собран, лазер установлен, и начинается время проверки жестов. Почему-то в тот момент мне очень хотелось испечь что-нибудь на камне. Речной камешек был взят из стоящего неподалеку цветочного горшка и использован в качестве экспериментального объекта. Давайте зажигать!

Ниже представлены результаты испытаний. Как видите, в наших тестах нам не удалось избежать металлического шпателя 3D-принтера.

❯ Наконец-то что-то полезное

Что ж, пришло время отключить «хардкорный» режим и заняться чем-нибудь полезным. Параллельно проверим, можно ли использовать это оборудование для изготовления печатных плат. Для тестирования выберите что-нибудь маленькое и удобное. Мой датчик качества воздуха BME680 долгое время лежал на помойке. Давайте сделаем для них печатную плату. Приступим к созданию дизайна платы в KiCAD. В результате ваша доска будет выглядеть вот так.

Экспортируйте необходимые слои вашей платы в графический файл с минимальным сжатием и всегда в высоком качестве. Для подготовки файлов к гравировке используйте графический редактор GIMP. Результаты экспорта показаны ниже.

Ах да, забыл упомянуть, что слабое место этого гравировального станка — программное обеспечение.

Обратите внимание: Можно ли делать качественные фотографии на телефоне?.

Мобильное приложение работает некорректно. К сожалению, то же самое делает и MacOS. Только Windows могла запускать собственные приложения. Также, поскольку я никогда не буду использовать эту операционную систему, то могу отказаться от варианта использования родного ПО. К счастью, гравер работает на микроконтроллере esp32 с прошивкой GRBL V.1.1. Это означает, что для работы с гравером вы можете использовать стороннее программное обеспечение. Я остановился на LightBurn. Это платное программное обеспечение, пробный период составляет 30 дней, чего достаточно для его тестирования.

Теперь, когда с программным обеспечением определились, нужно рассмотреть технологию изготовления платы.
Чтобы правильно совместить трассировочный слой и паяльную маску, необходимо разметить место, где будет располагаться заготовка платы. Лучшее решение — выжечь необходимый участок на бумаге и поместить под лазерный гравировальный станок. Зафиксируйте лист и гравировальный станок, чтобы предотвратить их смещение. В своих тестах я использовал малярный скотч.

приступим!Для начала нам необходимо установить лазерный модуль с длиной волны 405 нм. При этом активируется фотополимерный материал (фоторезист и паяльная маска). Ниже представлен скриншот, на котором отображены все параметры, необходимые для реализации проекта.

Во-первых, лазерный луч необходимо сфокусировать на поверхности заготовки-подложки для достижения минимального диаметра. Теперь вы можете наметить область, где будет размещена доска.

В результате вы получаете:

С помощью изоленты создайте подставку для заготовки, чтобы плата не скользила во время работы на гравировальном станке. Это будет следующим образом:

Теперь можно приклеить фоторезист к заготовке и разместить ее на листе.

Будет произведена подсветка и процесс будет показан в реальном времени на видео.

На фото ниже показан результат облучения фоторезиста лазером:

После этого фоторезист необходимо проявить, предварительно сняв защитную пленку. Внешний вид фоторезиста выполняют в 10% растворе гидроксида натрия. Ниже вы можете увидеть результаты этого процесса.

Далее необходимо протравить подложку в растворе.

Результаты травления:

На плату необходимо нанести паяльную маску, чтобы защитить медный слой платы от окисления и улучшить эстетику. В этом примере используется паяльная маска Mechanic LY-LVH900-WY. Аккуратно нанесите маску, используя шелкографию и любимую банковскую карту.

Ниже представлен результат применения паяльной маски:

Затем осторожно переместите доску к гравировальному станку, не роняя ее на пол 10 раз, проверьте правильность положения и поместите ее на лист.

Затем активируйте фотополимер. Пример показан на видео:

Затем с помощью салфетки и спирта удалите маску с незащищенных участков. После этого можно дополнительно усилить слой маски. Используйте солнечный свет или источник ультрафиолетового света, как я.

Результат применения маски показан ниже:

Просто смонтируйте SMD-компоненты с помощью термостола, и ваша плата готова результат:

❯ Подведение итогов

Несмотря на разочарование, возникшее при покупке и доставке, я очень доволен и удивлен качеством этого лазерного гравировального станка. Меня особенно вдохновило прецизионное производство небольших печатных плат. В первый раз все прошло хорошо, без каких-либо проблем. Теперь производство печатных плат в домашних условиях может стать полностью цифровым, без необходимости печатать трафареты из-за воздействия и подобных проблем. В результате получилось компактное и универсальное устройство, которое можно использовать не только для изготовления печатных плат, но также для гравировки и резки материалов для проектов DIY.

Спасибо за внимание. Надеюсь, мой опыт будет кому-то полезен. Спасибо!

Ссылка на статью: