Alligator75

Несколько лет назад я решил попробовать свои силы в конструировании и постройке специализированной машины для металлизации переходных отверстий печатных плат. В то время как-то не задумался освещать процесс постройки. Однако, сейчас появилась возможность детально показать конструкцию и обсудить связанные с ней вопросы. Материал планируется весьма увесистым, поэтому будет публиковаться постепенно, наверное в виде обзора отдельных подсистем, по мере готовности. Источником для рождения творческих идей послужило творение немецкого производителя. В состав машины входят: - шасси; - система фильтрации; - система аэрации; - гальваническая ванна; - система качания катодной штанги; - быстросъемные держатели анодов. Источник тока в состав не входит. Размеры заготовки для металлизации 140х220мм. Объем электролита ~17л. Ванна рассчитана на использование блескообразующей добавки J-Plate Cu-400. Так это выглядело в 2011 году: Сейчас станция временно не эксплуатируется. Кроме того, осталась без сервопривода, поэтому этот аспект останется без внимания. В конструкцию машины заложена некоторая избыточность. Сделано это было преднамеренно, с целью иметь максимальное число степеней свободы при подборе рабочих параметров процесса металлизации.

Один из первых экспериментов. Так выглядит результат экспонирования без Fθ-линзы. Обратите внимание на распределение мощности излучения и геометрию "точки":

Для завершения конструкции осталось наклеить поролоновый лист на крышку. Оригинальный поролон рассыпался от времени :crying: В примере из предыдущего поста, для наглядности, надо было масштаб как-нибудь визуально обозначить: ----------------------------------------------------------------------- Можете это проиллюстрировать?

Да нет конечно! Это для себя, посмотреть реальные возможности установки. С другой стороны, неплохо иметь в арсенале запас по возможностям.

Фоторезист ORDYL ALPHA 350, 60 сек. засветка. Дороги 0.12, 0.2. Пример из AD. Это я дочке на примере показывал, для чего нужен фотошаблон. Получается вот так: Я не скажу, конечно, что идеально. Но что получилось, то получилось:

Теперь к вопросу о повышении качества изображения. Т.к. используется внешний конденсатор для обеспечения режима автоматической регулировки оптической мощности (APC), стартовое значение его емкости я взял в соответствии с рекомендациями разработчика драйвера: External capacitor mode In applications where an external capacitor is required (see best performance recommendations below), the external capacitor mode must be enabled (pin CID = high). This connects the capacitor to the control circuit and additionally enables a pull-down current at pin CI to prevent this capacitor from being charged due to residual currents (cf. Electrical Characteristics No.406). Best performance recommendations The operating point for the laser diode is stored in an on-chip capacitor. This permits a fast start-up but can make the regulated system unstable under certain conditions such as inadequate PCB layout. In these cases, an optional capacitor can be connected as close as possible to the chip, across pins CI and CIS. .. 10 nF .. BURST MODE In controlled burst mode iC-NZN can pulse with up to 155 MHz. Controlled here means that a pre-set operating point is maintained during the burst phase. Therefore an operating point is settled first, for which pin REGE has to be high and the laser diode must be switched on. Once the operating point has been reached the laser diode can be switched off again. The operating point is stored in an on-chip capacitor and when pin REGE is set to low, the burst mode is activated. The pre-set operating point is maintained. For a longer burst mode, an external capacitor can be connected to pin CI. To prevent the laser current from rising due to residual currents, the capacitor is discharged then with a maximum of 2.6 μA (cf. Electrical Characteristics No. 406). As the capacitor is discharged gradually, the output level must be re-settled again after a certain period, depending on the admissible degradation of the laser output power. В итоге получается следующее: Т.е. возникает переменная оптическая плотность заливки черным. В начале строки избыток засветки, к окончанию строки - снижение. На скане это не видно, а на просвет видно. После замены конденсатора CI на 100 нФ, с нетронутыми настройками: В итоге, финишная регулировка: http://learn.watterott.com/silentstepstick/ В архиве файлы модель и битовая карта. TMC2130.zip Забыл сказать - вся печать выполнялась с разрешением 1200 dpi. Забавы ради, дороги 0.12, 0.2.: 5._Altera.zip

Я бы такую задачу решал на плис. Материал для размышлений: https://habrahabr.ru/post/260999/ - использование ROM в синтеза сигнала; https://www.altera.com/en_US/pdfs/literature/an/an661.pdf - варианты использования дробной перестраиваемой PLL. Обратил бы внимание на Design Example 5: .mif Streaming Reconfiguration; https://www.altera.com/en_US/pdfs/literature/ug/ug_fifo.pdf - мануал по DC FIFO.

Яркость лазера снижена до порога срабатывания датчика начала строки. Изменена емкость конденсатора CI с 10 нФ до 100 нФ (см. описание на IC-NZN), в котором хранится рабочая точка для режима APC. Еще некоторые шаманства с ориентацией лазерного диода. Фокусировку не трогал. Получилось так: Диаметр волоса 58 мкм. Изменены параметры шага. О причине и результате замены этой емкости позже.

Проблема решена, условия теста те же самые: Пришлось заменить драйвер шагового двигателя: Был установлен https://www.pololu.com/product/1183, замена на https://www.pololu.com/product/2128. Однако, как выяснилось позже, дело оказалось вовсе не в драйвере ;) Есть мысль поиграться с такой штуковиной (2130) http://learn.watterott.com/silentstepstick/ . Но не уверен, потяну ли металлизацию. Увы, основная гальваника в не рабочем состоянии. В работе только ячейка Хулла с магнитной мешалкой в качестве средства для движения электролита в ванне. С пайкой сложностей не вижу.

Такова конструкторская мысль :rolleyes: Изначально я и планировал коррекцию для всех граней именно таким образом. Позже отказался, а решение на pll осталось. Пока никак. Погрешность существует. Теоретически, можно сначала выполнить измерения периодов, затем работать от конкретного измерения (привязанного к калибровке). Можно попробовать динамическое слежение за ошибкой. Если возникнет в этом необходимость - сделать недолго. Меня сейчас дефект обеспокоил, который видно на фото. Какая-то периодика неясного происхождения. По всей длине изображения. Будем потихоньку разбираться.

О :beer: какие люди в теме появились, респект Я не вижу смысла в какой-либо коррекции призмы. Почему? Потому что это не принтер в обычном смысле. В классическом лазерном принтере/копире нужна производительность печати по бумаге. А здесь всего лишь один шаблон. И выводится изображение для него достаточно быстро. Ну, допустим, введем в плис корректировку тактирования fifo или сдвигового регистра (кому что больше нравится). Вывод на полный формат займет десяток секунд вместо минуты, и что? В чем необходимость такого решения? Работа от одной грани обеспечивает максимальную точность. По поводу датчиков. Того, что уже установлено в lsu, вполне достаточно для корректировки. Логика, на мой взгляд, может быть такая: - зажигаем лазер в нерабочей зоне; - запускаем мотор полиг. зеркала; - по достижению заданной частоты вращения измеряем каждую грань (один раз или несколько ?); - одна грань, с минимальным числом тактов, остается без корректировки; - для остальных применяется правило: отношение длительности точки к длительности периода должно быть постоянным (могу ошибаться); - подстановка вычисленных коэффициентов в дробную перестраиваемую pll. При таком подходе обязательно появятся подводные камни. Например - точность корректировки, максимальное разрешение вывода и т.п. Для внесения предыскажений в экспонируемую модель, не для самокалибровки. И то, в версии машины для Direct Imaging. На счет 60мкм - это я погорячился. Ради интереса сфотографировал через окуляр микроскопа (не пеняйте за качество). Диаметр волоса 54мкм. Изменены параметры шага, чтобы было видно риски:

Главное при этом не забыть про стабильное формирование сигнала синхронизации (датчик начала строки) при снижении мощности лд.

1. Не кажется. На самом деле так и есть. В некоторых принтерах есть сигнал #600 (управление мощностью лд при смене разрешения) http://www.mirpu.ru/print/38-laserprint/201-ld5000.html . Сейчас драйвер лд настроен на максимум. 2. Лучший - враг хорошего. Поэтому я остановился на достигнутом, оставив возможность для маневров на будущее. Разумеется ;) Например: thesis.pdf

Всем спасибо за участие :smile3009: Все, нужно поспать, мозг не хочет думать :08:

Только сканер :( Можно какой-нить тест независимый придумать. Если мысли есть - шлите, напечатаю. В общем - да. Если бы я занимался коммерческой машиной, подошел бы к решению задачи по другому. По примеру существующих на рынке фотоплоттеров или ctp. А в данном случае это эксперимент. Для своих "скромных" задач в первую очередь. Ну и на обсуждение вполне можно выносить. Просто я хотел услышать реально значимую критику. Принять к сведению, проанализировать, по возможности внести изменения в конструкцию/код.

Слева bmp файл-модель. Справа - на пленке (не помню, с той же версии модели, не принципиально). Верхняя ступенька на внутренней окружности шириной в одну линию: Вот теперь я на счет 60мкм не уверен.

Со структурой линии не так все однозначно. Имеет место некое распределение мощности излучения , попадающего на эмульсию. В центре линии - максимум, по бокам сильно падает. Наверное это я называю ореолом. Т.е. получается наложение части ореола на соседнюю линию. На 2400 dpi линии ложатся ближе, и ореол в том числе. Жалко у меня нет картинки с недопроявленным полигоном. Там можно было бы увидеть реальную картину. Выглядит это не как сплошная заливка черным, а как чередование черных и серых линий. После стандартного времени проявки все это сливается в один черный полигон. Вы поймите одну вещь- это не оборудование профессионального класса. Сделано с применением стандартного lsu, мягко говоря, не приспособленного изначально для этой цели. Что получилось то получилось. Блох здесь достаточно, если стоит задача их вычислить. Но со своей работой вполне справляется.

Форма экспонированной зоны может выглядеть и как точка, и как риска. Все зависит от калибровки. По второй оси (привод каретки от шагового двигателя) ограничением является качество фокусировки при необходимой для процесса мощности излучения, читай ширина точки/риски. В моем случае это порядка 60 мкм. Как я измерил? Взял собственный волос, измерил его диаметр цифровым микрометром. Получилось 54 мкм. Затем волос положил на тестируемый шаблон и под микроскоп. Приобретать для этой задачи специализированное метрологическое оборудование я не стал.

так и есть. Для лазерного принтера это критически важно. Что касается этой машины, я бы на первое место поставил проблему фокусировки. 1200 dpi - это компромиссное решение, продиктованное несколькими факторами: наличие ореола вокруг элементарной точки, отсутствием инструментального метода настройки фокуса. При 1200 dpi влияние этого ореола незначительно, т.к. доза излучения, поглащенная фотоэмульсией, недостаточна для проявления каких-либо визуально заметных эффектов. Однако, с возрастанием разрешения, возможна паразитная засветка.

В этой технологии нет понятия длины интервала. Есть только время (частота). И это время имеет некоторую нестабильность, обусловленную способом регулирования привода полигонального зеркала (pll). Отсюда и наличие джиттера, и метод его компенсации. Посмотрите фото выше. Кстати говоря, перед тем как все это затеять, я снял осциллограммы по всем каналам управления и передачи данных на целом тогда еще принтере. И кто ж знал, что там еще и коэффициенты магические должны быть :rolleyes: Будет свободное время и желание, наверное займусь этим моментом.

Была такая мысль. При старте машины набрать статистику по периодам с привязкой к граням призмы, допустим в пределах 10000 оборотов (1 секунда). Посмотреть на стабильность частот, а затем использовать в составе задающего генератора перестраиваемую дробную pll. Ну и коэффициенты для нее менять соответственно измеренным значениям периодов. Однако лень заставила применить более простое решение в ущерб производительности. С моей точки зрения здесь не нужен скорострельный принтер со скоростью печати 30 страниц в минуту B) Я бы даже заметил, что печать фотошаблона при такой скорости - одна из самых коротких по времени процедур в технологии изготовления плат с металлизированными отверстиями. Возьмите для примера время металлизации, операции по нанесению маски и т.п.

Не могу пройти мимо :crying: Почему-то мне кажется, что при такой динамике участников форума вполне будут удовлетворять "материалы" наподобие: Это я так, крик души ...

Некоторые аспекты технологии Здесь я постараюсь описать причины, по которым вывод строки изображения осуществлен только от одной из шести граней полигональной призмы. Взглянем на осциллограмму, представленную постом выше: Осциллограмма снята с LSU, в котором в качестве источника света применен фиолетовый лазерный диод с длинной волны излучения 405 нм. Голубым цветом показана оконечная часть периода развертки, включающая синхросигнал. Заметна некоторая девиация частоты. При использовании лазерного диода на 650 нм картина та же, за исключением более крутых фронтов. На практике это означает, что при одних и тех же параметрах задающего генератора размер и положение физических точек будут отличаться. Причем эти отличия будут носить линейный характер. По результатам измерений, выполненных двумя различными методами (запись на осциллографе и измерение с помощью fpga), могу утвердительно сказать: Периоды граней A=A', B=B', C=C'. Причем A<>B<>C. Кроме того, у каждой из граней присутствует небольшой джиттер. Как это отображается на материале: 0.15/0.15. Вывод от двух граней зеркала. Хорошо заметны геометрические дефекты. Границы засвеченных участков пленки больше, чем нужно. https://youtu.be/RmSIg__89II Скорость вывода при использовании двух граней зеркала. 0.15/0.15. Вывод от одной грани зеркала. Скорость вывода ниже, результат лучше. PS. Фотошаблоны отсканированы с разрешением 2400 dpi 24 bit rgb.

Во дела - с удивлением наткнулся на те же грабли у людей, работавших с lsu: http://pcbwriter.github.io/hackathon.html

AGFA RECORDING HN для красного лазера