Лазерная установка для засветки фоторезиста от AlphaCrow

[zmulian]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591551#p4591551"]Seriyvolk, вот psram на 3.3v - https://aliexpress.ru/item/100500540242 ... 2915246663 - прикупил такие полгода назад. В личку отвечу позже.

Вообще, использовать psram подход правильный. Чего не скажешь о стремлении мотать контроллер с толпой лазеров на каретке, да ещё с аргументацией "чтобы не было важных сигналов в шлейфе". Это обкурка конкретная.[/uquote]

А у Вас что, лазер не на каретке? Я вроде всю аргументацию привел. Уменьшение размеров (веса) каретки и количества важных соединений до 4х.

Меня больше интересует как делают такой край. Панелизация? Уже и в микроскопы смотрю, но не могу понять как

краевой.jpg

(38.5 КБ) 209 скачиваний

[smacorp]

Это называется "Castellated hole". А уж как их делают в промышленных условиях, наверное, можно нагуглить. Хотя большого смысла нет, дома всё равно такого не повторить.

[zmulian]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591563#p4591563"]Это называется "Castellated hole". А уж как их делают в промышленных условиях разницы нет, дома всё равно такого не повторить.[/uquote]
Хоть узнал как называется. Удобная штука. Еще пара картинок. Масса электроники каретки ожидается на уровне 10 грамм. И это вместе с микроскопом.

[smacorp]

А делают их, оказывается, самым очевидным образом - от цельного металлизированного отверстия просто отрезают половину - https://jlcpcb.com/blog/142-castellated ... quirements

А уж как отрезают, не повреждая металлизацию - сие тайна великая есть и, видимо, коммерческая тайна.

[zmulian]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591572#p4591572"]А делают их, оказывается, самым очевидным образом - от цельного металлизированного отверстия просто отрезают половину - https://jlcpcb.com/blog/142-castellated ... quirements

А уж как отрезают, не повреждая металлизацию - сие тайна великая есть и, видимо, коммерческая тайна.[/uquote]

Да уж. Точно очевидно.
Хм. Смотрю в микроскоп свою плату и не вижу меди по краям металлизации. Золочение было после обрезки/фрезерования? Хотя, теоретически можно разным подводом фрезы. Я еще микроскоп на чпу не могу никак присобачить. Хотя надо сделать другой чпу, только для сверления/фрезерования плат. Если кто такое дома сделает - прошу поделиться технологией...

[Seriyvolk]

Чего не скажешь о стремлении мотать контроллер с толпой лазеров на каретке

На самом деле идея не настолько бредовая, как кажется на первый взгляд. У меня лично сейчас стоит на голове плата-распределитель, и думается мне, что контроллер с обвязкой много граммов не добавит. А если и добавит, всегда можно взять мотор помощнее. Мне, например, пришлось напряжение на моторе (эквивалентное) ограничивать на уровне 8 вольт, чтоб не было больших тычков тока.

А уж как отрезают, не повреждая металлизацию - сие тайна великая есть и, видимо, коммерческая тайна.

Да просто фрезой и отрезают. Правда, заводская металлизация держится намного лучше домашней, да и фрезы острые нужны, а не с алика по 2 бакса за пучок.

Хотя надо сделать другой чпу, только для сверления/фрезерования плат. Если кто такое дома сделает - прошу поделиться технологией...

Какая технология тебе нужна? Делаешь отверстия на палладии и пробуешь отрезать новой хорошей кукурузой (это такой, которая бахромы не оставляет ни сверху, ни снизу). Уверен, всё получится с первого раза.

[zmulian]

[uquote="Seriyvolk",url="/forum/viewtopic.php?p=4591661#p4591661"]

Хотя надо сделать другой чпу, только для сверления/фрезерования плат. Если кто такое дома сделает - прошу поделиться технологией...

Какая технология тебе нужна? Делаешь отверстия на палладии и пробуешь отрезать новой хорошей кукурузой (это такой, которая бахромы не оставляет ни сверху, ни снизу). Уверен, всё получится с первого раза.[/uquote]
У меня есть кукурузы. Но как smacorp оставлял в ссылке важна также форма хода фрезы. Да и предполагаю что это не все. У меня шпиндель на 12 000 оборотов. Я слышал что на производстве плат шпиндели чуть ли не на 240 000 оборотов. Разница гигантская. Может из за этого на возникает мелких заусенок на меди. Но разглядывая в микроскоп края золочения не видно меди. То есть финиш нанесен в панели после прохода фрезы между элементами. Да и часть торца (не только в отверстии а чуть чуть рядом) металлизирована и золочёна. Так что это вряд ли просто фрезой.

[smacorp]

Seriyvolk, так ведь дело не в мощности мотора и скорости каретки. Чем тяжелее каретка, тем сильнее и быстрее изнашиваются шарики в каретке и пазы в рельсе. И хоть тут уже многие писали, что никаких люфтов ни у кого нет годами даже на китайских рельсах, как по мне люфты куда более вероятная проблема, чем "важные сигналы в шлейфе". И вот почему - в официальной документации кареток Hiwin MGW7 указан межсмазочный интервал шариков - всего порядка 100 км. пробега при весе каретки в несколько десятков граммов. И только кажется, что это до хрена много - прикиньте реальный пробег каретки на нашей установке. А потом прикиньте насколько снизится этот межсмазочный интервал из-за действительно тяжёлой каретки.

Кроме того, два самых важных "сигнала" - земля и питание - всё равно никуда не денешь, как и некоторые другие сигналы. А раз шлейфу всё равно быть, какая разница 4 сигнала в нём или 8? Сколько было у меня проблем с установкой (некоторые из них даже вообразить сложно), так никогда не было проблем именно из-за плохих контактов в шлейфе. Поэтому лично я по-прежнему убеждён, что лишнее это, водружать контроллер на каретку.

Как и 8 лазеров. 2 лазера это хорошо. 3 - тоже неплохо. 4 - уже под вопросом. А вот 8 лазеров это уже монстроидально и, подозреваю, что бесполезно. Это как с той же скоростью, о чём недавно речь заходила, и Ruzik очень доходчиво показал, что это только кажется, что 4 метра в секунду будет в 4 раза быстрее засвечивать плату. Почти уверен, что и с количеством лазеров подобная зависимость будет. zmulian вон платки ESP32 взвешивает, а пусть лучше 8 лазеров в 8 корпусах и с 8 линзами взвесит. И добавит вес крепления всего этого добра. И вес той "лопаты", в которую превратится каретка из-за необходимости крепления 8 лазеров. И на сколько децибелов будет звучать резкий разгон и торможение этой "лопаты" мощным мотором.

А вот где 8 лазеров были бы полезны, так это при переходе на векторный способ засветки. Установка превратилась бы в эдакий 3d-принтер - подвижный стол и подвижная голова двигаются относительно друг друга с невысокой скоростью, а большое количество лазеров "заливают" области со скоростью уже действительно прямо пропорциональной количеству.


zmulian, так это JLCPCB режет фрезой (и то, если та ссылка не устарела). Другие изготовители плат могут использовать другие способы - на то она и промышленность, чтобы имено неограниченные возможности.

[zmulian]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591667#p4591667"]Кроме того, два самых важных "сигнала" - земля и питание - всё равно никуда не денешь, как и некоторые другие сигналы. А раз шлейфу всё равно быть, какая разница 4 сигнала в нём или 8? Сколько было у меня проблем с установкой (некоторые из них даже вообразить сложно), так никогда не было проблем именно из-за плохих контактов в шлейфе. Поэтому лично я по-прежнему убеждён, что лишнее это, водружать контроллер на каретку.

Как и 8 лазеров. 2 лазера это хорошо. 3 - тоже неплохо. 4 - уже под вопросом. А вот 8 лазеров это уже монстроидально и, подозреваю, что бесполезно. Это как с той же скоростью, о чём недавно речь заходила, и Ruzik очень доходчиво показал, что это только кажется, что 4 метра в секунду будет в 4 раза быстрее засвечивать плату. Почти уверен, что и с количеством лазеров подобная зависимость будет. zmulian вон платки ESP32 взвешивает, а пусть лучше 8 лазеров в 8 корпусах и с 8 линзами взвесит. И добавит вес крепления всего этого добра. И вес той "лопаты", в которую превратится каретка из-за необходимости крепления 8 лазеров. И на сколько децибелов будет звучать резкий разгон и торможение этой "лопаты" мощным мотором.

А вот где 8 лазеров были бы полезны, так это при переходе на векторный способ засветки. Установка превратилась бы в эдакий 3d-принтер - подвижный стол и подвижная голова двигаются относительно друг друга с невысокой скоростью, а большое количество лазеров "заливают" области со скоростью уже действительно прямо пропорциональной количеству.


zmulian, так это JLCPCB режет фрезой (и то, если та ссылка не устарела). Другие изготовители плат могут использовать другие способы - на то она и промышленность, чтобы имено неограниченные возможности.[/uquote]

Ну.. Поживем - увидим. У меня не будет стандартных лазерных модулей. Предполагаю что 4х лазерный модуль будет гораздо легче даже однолазерного модуля из указок которые все используют (я в том числе). Да и растрирование будет малость по другому (не лазер под растр а растр под блок лазеров). Исследования Ruzika видел. Я этого не коснусь даже близко. Скорость головки будет обычная. А скорость установки будет абсолютно пропорциональна количеству лазеров. Вся проблема была в юстировке. С некоторым фокусом эта проблема исчезает. Могу сказать что 2х лазерная установка юстируется элементарно.

[olee]

smacorp, хоть Seriyvolk в рамках борьбы за справедливость и удалил все мои посты с формулами, позволю себе напомнить, что 4 м/с - это в 4 раза быстрее чем 1 м/с. Только при этом надо обеспечить ускорение каретки в 16 раз больше, а мощность мотора - в 64 раза.

И, если делать установку с 8 лазерами, то идея с переносом контроллера на каретку кажется мне единственно верной, так как тащить 8 управляющих сигналов в шлейфе - затея так себе. А делать одно общее управление на все лазеры - это сразу поиметь проблему горизонтального разброса положения ЛД относительно друг друга на нецелую часть пиксела.

[zmulian]

[uquote="olee",url="/forum/viewtopic.php?p=4591764#p4591764"]smacorp, хоть Seriyvolk в рамках борьбы за справедливость и удалил все мои посты с формулами, позволю себе напомнить, что 4 м/с - это в 4 раза быстрее чем 1 м/с. Только при этом надо обеспечить ускорение каретки в 16 раз больше, а мощность мотора - в 64 раза.

И, если делать установку с 8 лазерами, то идея с переносом контроллера на каретку кажется мне единственно верной, так как тащить 8 управляющих сигналов в шлейфе - затея так себе. А делать одно общее управление на все лазеры - это сразу поиметь проблему горизонтального разброса положения ЛД относительно друг друга на нецелую часть пиксела.[/uquote]
В 17мкм/2=8 с копейками. Вы представляете!? Меньше одной сотки!? При разрешении фоторезиста 50 мкм = 5 соток. Мне так по барабану. Вы наверно тоже не 10 - 20 микрон по столу используете...

[nonpar]

[uquote="olee",url="/forum/viewtopic.php?p=4590715#p4590715"]Я решил переходить на аналоговое управление мощностью экспонирования[/uquote]
Судя по источникам (и результатам моих экспериментов), там весьма небольшой диапазон в сторону уменьшения. После снижения мощности ниже определённого порога лазер переходит в режим светодиода. Максимум и минимум мощности, при устойчивой работе, отличаются скорее в единицы раз, чем в десятки.
Так что без PWM, думаю, не обойтись. Сам лазер тут ограничений не накладывает: он может выдавать импульсы в несколько наносекунд.
Рассмотрим асинхронную PWM (без привязки к пикселям). Потребную её частоту можно определить из скорости и диаметра пятна; на пробег пятна, равный его диаметру, требуется 3 вспышки. При диаметре 0,05 мм и скорости 1 м/с частота вспышек должна быть не менее 60 КГц. Для такой частоты достижимая глубина PWM при таймере с частотой счёта 24 МГц - 400 (PWM без центрирования).
В прошивке AlphaCrow PWM реализована синхронно: делается 1 вспышка на каждый пиксельный интервал, выровненная по его геометрическому центру. Т. е. частота вспышек равна частоте следования пикселов. Длительность вспышки, при использовании PWM, задается в процентах от максимума. При большом PWM факторе и чрезмерно "остром" луче это, думаю, может приводить к "пунктиру".
Сам я пока намерен предусмотреть 2 значения тока лазера: полный и половинный. Тупо переключением нагрузочного резистора. А с методами PWM, если припрёт, поэкспериментирую, когда штатная прошивка заработает.

[olee]

zmulian, ну значемы или не значемы 8 мкм будем обсуждать, когда у вас будут практические результаты, и учтите, что пятно ЛД не точка.

nonpar, как сделано у автора прошивки я знаю прекрасно.
Диапазон мощностей ЛД у меня 5 - 200 мВт, т.е. 40 : 1, чувствительность фотоматериалов 20 - 500 мДж/см^2, т.е. 25:1. Моё желание перейти на аналоговые управление связано с тем, что я промоделировал результаты экспонирования для разных коэффициентов заполнения ( размеры пятна ЛД я ранее приводил). При К порядка 0.1-0.2 получается жуткая неравномерность засветки по пикселу порядка в 5-10 раз. Решения здесь 3.
1. Сильно расфокусировать лазер. Так сделал автор варианта с 4 ЛД. Но у него сильная засветка на границах и он собирался подрезать пикселы, т.е. предобработка образа, мне не нравиться.
2. Разбить один период ШИМ на несколько, в авторской версии удобно на 3. Равномерность значительно улучшается, я прооперировали эту ситуацию и даже собирался её реализовать.
3. Практически идеальная равномерность засветки получается, если включать лазер на всем протяжении пиксела и подобрать степень расфокусировки. Но тогда надо менять мощность ЛД для разных значений чувствительности фотоматериалов и скорости и шага экспонирования. Поэтому сейчас я отработал схему с аналоговым управлением мощности и буду реализовывать её. Усложнения там небольшие, при наличие в контроллере ЦАП фактически к схеме регулятора напряжения добавляется один резистор (я буду делать импульсный на tps82130). И такой вариант не исключает реализации на ШИМ.

Если интересно, могу скинуть результат моделирования в виде наглядной картинки.

[nonpar]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591667#p4591667"]при переходе на векторный способ засветки. Установка превратилась бы в эдакий 3d-принтер - подвижный стол и подвижная голова двигаются относительно друг друга с невысокой скоростью.[/uquote]
Я сейчас использую именно векторный способ, с лазером, прицепленным к 3D принтеру вместо экструдера. И хочу перейти на растровый именно потому, что там скорость перемещения пятна в разы больше. Если быть точным, в 12 раз, при моих текущих настройках 500 см/мин в векторе и 1 м/с в растре. При большой площади меди (зоны) таким вектором, думаю, одна сторона платы 10х10 см будет экспонироваться несколько часов. А если зона ещё и перфорированная - страшно подумать... Ну и софт FlatCam для перевода Гербера в G-код- тот ещё подарочек!

[smacorp]

nonpar, потому и полезны много лазеров при векторной засветке. А большие сплошные полигоны и вовсе нужно не лазером светить, а кое чем другим. А у Вас один лазер - понятное дело, что растровая засветка быстрее.

[nonpar]

[uquote="smacorp",url="/forum/viewtopic.php?p=4591828#p4591828"]много лазеров при векторной засветке[/uquote]Это тогда надо их пятна не в линию располагать, а матрицей. Потому что иначе придётся лазерный узел делать поворотным. Ну и много там ещё чего, включая большие ускорения при смене направления. В общем, это не для любителя. Если нужна скорость - лучше смотреть в сторону оптической развёртки. Что и реализовано в промышленных агрегатах. На мой взгляд, данная установка ценна именно для любителя. С одним лазером её можно собрать дома из хлама за копейки, и она даст возможность получить экземпляр платы почти промышленного уровня сразу после её разработки. А будет она светить её 2 часа или 15 минут - не так принципиально.

Добавлено after 18 minutes 54 seconds:
[uquote="olee",url="/forum/viewtopic.php?p=4591821#p4591821"]Практически идеальная равномерность засветки получается, если включать лазер на всем протяжении пиксела[/uquote]
А ещё лучше - не пиксела, а всего чёрного отрезка, сколько бы в нём ни было пикселов. Включил-выключил. А PWM сделать асинхронной, с запасом по частоте. У меня сейчас векторная засветка так реализована.
Я, кстати, моделировал представление исходных данных координатами начал/концов черных отрезков. Брал рисунок реальной платы и страницу А4 текста, набранного мелким шрифтом, и переводил их в массив пар 16-битных чисел, исходя из разрешения 1200 dpi. Объём данных получался в разы меньше, чем при попиксельном представлении. Полная реализация такого способа требует смены протокола и переписывания хоста, что вряд ли имеет смысл.
Но само экспонирование по такому принципу можно реализовать и в рамках прошивки.

[olee]

[uquote="nonpar",url="/forum/viewtopic.php?p=4591864#p4591864"]. На мой взгляд, данная установка ценна именно для любителя. С одним лазером её можно собрать дома из хлама за копейки, и она даст возможность получить экземпляр платы почти промышленного уровня сразу после её разработки. А будет она светить её 2 часа или 15 минут - не так принципиально.[/uquote]
Полностью согласен. Только 2 часа это очень-очень большая панель. И при изготовлении плат время засветки не самое затратное в общей массе, даже если не делать металлизацию.

При засветки пиксела целиком так и получается, что лазер светит всю линию . А вариант с Шим и линией - это и есть мой вариант 2. Я сейчас делаю растровую засветку плат на 3D принтере, там частота шим в 4 раза превышает частоту пикселов.

[nonpar]

Мне вот интересно, а 4 (или хотя бы 2) лазера у кого-то реально работают? Что-то пока кажется, что изготовление и, главное, юстировка соответствующего оптического узла представляют значительные трудности.

[olee]

[uquote="nonpar",url="/forum/viewtopic.php?p=4592114#p4592114"]Мне вот интересно, а 4 (или хотя бы 2) лазера у кого-то реально работают? Что-то пока кажется, что изготовление и, главное, юстировка соответствующего оптического узла представляют значительные трудности.[/uquote]
А посмотрите чуть раньше, несколько страниц назад. Там приводилась установка с 4-мя лазерами, правда недоделанная до конца, но фото там были, и результаты экспонирования очень приличные автор по моей просьбе показал. Правда он не захотел раскрывать параметры: на какой скорости бегает каретка, какая мощность ЛД и параметры экспонирования. Но вроде собирался открыть новую тему, когда доделает.

Главная проблема в установках с несколькими ЛД - это не юстировка, а механика каретки со множеством лазеров - посчитайте для начала, просто стоимость нормальных ЛД в количестве 8 штук и оптики к ним, их вес, вес жесткой конструкции каретки и т.п. Тут, правда, товарищ 2-мя постами выше собрался использовать сборку ЛД от волоконно-оптического лазера, если я правильно понял. Но это уже вне пределов моей компетенции, стоимость решения можете нагуглить сами. Я же полностью поддерживаю вашу мысль, что прелесть этой установке в ее доступности и простоте.

[nonpar]

[uquote="olee",url="/forum/viewtopic.php?p=4592140#p4592140"]механика каретки со множеством лазеров - посчитайте для начала, просто стоимость нормальных ЛД в количестве 8 штук и оптики к ним, их вес, вес жесткой конструкции каретки и т.п.[/uquote]
Оптику-то можно использовать общую для всех 4 лазеров, она тяжелой не будет. Драйверы ЛД (SMD Mosfet) тоже совсем не тяжелы. Основная проблема в том, чтобы собрать такую оптическую систему из широко доступных готовых линз. Эта задача, навскидку, не проще создания системы оптической развёрки вместо механической.