Изготовление лицевой панели устройства при помощи фоторезиста: нанесение графики и разметка отверстий

В рамках данной заметки речь пойдет о том, как изготовить вот такую лицевую панель устройства:



Обращаю ваше внимание: разговор именно о том, как сделать подобные надписи/линии/и т.д. на панели дывайса. О том, как изготовить такие мощнейшие ровные дырки, которые присутствуют на фото, речь не ведется.

Сразу скажу – ничего нового я здесь не открою. Разговор пойдет о достаточно очевидных вещах. Но (цитирую себя же) «во-первых – очевидное для тебя далеко не всегда очевидно для других, а во-вторых – от повторения истина не тускнеет». Ну и также следует отметить, что работа с фоторезистом (накатка, засветка, проявление, удаление) подробно рассмотрена тут и тут (применительно к фоторезисту ORDYL). Поэтому акцентировать внимание здесь я на ней не буду.

Итак, в основе рассматриваемого метода лежит простое и известное свойство алюминия/дюрали – как и медь, сие вещество травится в хлорном железе. Думаю, что не только в хлорном железе (Vga, подкинь в камментах пару идей – ты, вроде, в химии шаришь), но мне хватает и того, что есть.

Сразу оговорюсь – при травлении дюрали в FeCl3 выделяется нехеровое количество тепла, и это следует учитывать при проведении опытов/работ (тот, кто когда-нибудь разводил сухое хлорное железо в воде, думаю, понимает, о чем речь). И еще один момент – дюраль, по моим ощущениям, травится в «хлорке» намного быстрее обычной меди, так что не стоит затягивать процесс травления.

В общем, притащили мне сегодня кусок дюрали. Это, говорят, передняя (или задняя – хер их разберет) панель для корпуса G738 от Gainta. Надо, говорят, сделать из нее вот такую нарядную панель, только побыстрее:



Чертежики в оригинале прилагались. Сразу внутре зародилась коварная мысль запечатлеть на фото весь процесс изготовления панели и выложить его у Ди в сообществе, поэтому даже назвал половину от обычной стоимости работы, но чтобы, сцуко, никаких авторских прав! На том и порешили.

Итак, перед нами заготовка передней панели:



Перво-наперво надо изготовить фотошаблон. В моем случае он выглядит вот так:



Сразу обращу внимание на пару моментов. Первое – контур панели на шаблоне (далее также – граница фотошаблона) должен выходить примерно на 0,5мм за края реальной панели (позже будет понятно почему). В моем случае граждане почему-то сделали его вообще меньше размеров куска дюрали, хотя раньше такой херни никогда не было. Видимо, делали в спешке. В данном случае я этот косяк исправлять не стал (ибо надо было побыстрее), но вообще – припуск на 0,5мм от краев делать нужно.

Второй момент касается разметки центров круглых отверстий. Я совсем забыл сказать – при правильно сформированном фотошаблоне лицевой панели рассматриваемый способ позволяет наносить разметку центров таких отверстий «автоматически», т.е. в качестве побочного эффекта. Все, поди, в курсе, какое это счастье – прыгать над панелью со штангенциркулем, особенно, если дырок три-четыре десятка. Рассмотрим, например, круглую херню с крестом около надписи «20Hz». Думаю, понятно, что это светодиод. Так вот, на шаблоне для этого светодиода показано всё – и диаметр, и перекрестие, обозначающее центр дырки, которая под этот диод должна быть просверлена. Это мой косяк, но косяк вполне намеренный (важно воочию сравнить «правильно» и «неправильно»). С моей точки зрения, как конструктора, очевидно, что в данном случае вместо перекрестия и диаметра отверстия на панели должна присутствовать только одна точка диаметром 0,5-0,6мм (факт довольно понятный: смотри, например, способ сверления от evsi, да и вообще – фича, лежащая на поверхности) на месте центра дырки. Пи дальнейшем травлении такая дырка даст аналог кернения, причем, самому размечать ничего не нужно – всё получится «само собой». В дальнейшем будет понятно, о чем я говорю, пока же просто зафиксируем факт: вместо перекрестий, обозначающих центры круглых отверстий, надо ставить маленькие круги диаметром 0,5-0,6мм. Ну а окружность, обозначающую диаметр сверлимого отверстия, вообще с шаблона лицевой панели можно убрать – такие данные всегда можно взять с чертежа.

Ну и последнее, что хотел бы сказать про фотошаблоны. При изготовлении печатных плат шаблоны обычно ориентированы так, чтобы правильный рисунок получался при наложении шаблона тонером к фольге. Это, как нетрудно догадаться, ведет к необходимости зеркального отображения рисунка на каждом фотошаблоне. При изготовлении печатной платы такие «изощрения» вполне объяснимы – необходимо по максимуму уменьшить искажения изображения. Но панель – это не плата. Если на панели вместо линии шириной 0,3мм будет линия шириной 0,4мм – этого никто и не заметит. Поэтому шаблоны для панелей я никогда не зеркалю, а накладываю их тонером вверх. Пусть линии будут чуть потолще, зато никакого дополнительного геморроя – как прислали рисунок, так его и распечатал (кстати, еще один плюс негативных фоторезистов в данном случае – не нужно негативное изображение панели).

В общем, берем заготовку панели, обезжириваем (дюраль я никогда не шкурю, дополнительные риски никому не надо) и накатываем на нее фоторезист:



Отмечу, что припуски фоторезиста шириной 3-4мм для удобства дальнейшей работы обязательны. Не надо жаться на мелочах – потеряешь гораздо больше.

Два комментария. Первое – в данной заметке на фотках везде фоторезист ORDYL Alpha 350. И это только из-за того, что он яркого цвета, поэтому фотографии процесса делать проще. А вообще – до недавних пор я делал такие панели при помощи фоторезиста ПНФ-ВЩ, и он давал точно такой же результат. И второе –я накатываю резист на панели так, как привык, но я его катаю подобным способом далеко не первый год, и уже просто «чувствую» фоторезист. Но для начинающих, думаю, лучше будет накатывать фоторезист по методу evsi, с припуском резиста и дополнительным носителем. Данный метод чуть-чуть более геморройнее тупого наклеивания фоторезиста на заготовку (как делаю я), но зато заведомо на порядок меньше пузырей в области начала накатки при работе новичка с фоторезистом. И если в случае с изготовлением печатной платы это абсолютно некритично, поскольку припуск заготовки относительно платы можно делать сколь угодно большим, то в случае с лицевой панелью зачастую габариты панели жестко заданы размерами самой заготовки.

Далее – засвечиваем фоторезист и проявляем его:



Процесс и время проявки – точно такие же, как и при изготовлении печатных плат. А вот время засветки фоторезиста при изготовлении лицевых панелей я беру секунд на 20 меньше. Почему-то фоторезист, накатанный на алюминий/дюраль, пересвечивается быстрее резиста, накатанного на медь. Почему – не знаю, но факт такой имеет место быть.

После проявки протираем заготовку сухой тряпкой (напомню – фоторезист ORDYL не требует дубления, в отличие от ПНФ-ВЩ) и начинаем готовить заготовку к травлению.

Подготовка заключается в тщательном замазывании перманентным маркером косячных мест со стороны фоторезиста и по торцам заготовки:



а также в наклеивании прозрачного одностороннего скотча на обратную сторону заготовки:



И если первое связано только с эстетикой (лишние черные точки/царапины на панели никому не нужны), то второе напрямую диктуется мерами предосторожности. Как уже отмечал, при травлении дюрали выделяется большое количество тепла. Если кинуть в раствор хлорного железа заготовку панели без скотча на задней стороне, она сразу же вступит в реакцию, обратная сторона закипит (см. далее), и брызги раствора могут легко обезобразить всю рожу экспериментатора. Не смертельно, конечно, но приятного тоже мало – вся морда в хлорном железе.

Здесь же, думаю, следует рассмотреть и смысл припусков границы фотошаблона относительно контура заготовки панели на 0,5мм. Если такой припуск есть – всё хорошо. При засветке эта граница не засветится и останется хлипкой. Соответственно, все излишки фоторезиста по краям панели отвалятся сами собой, поскольку граница фотошаблона не засвечена. И совсем другая тема будет наблюдаться, если граница фотошаблона вписывается в контур заготовки панели (как это получилось у меня). В этом случае на лицевой панели устройства появятся левые линии, которых там быть не должно (см. фото выше). Теоретически, конечно, эти линии можно замазать перманентным маркером. Но поверьте, на практике всё не так радужно – если тереть сырой перманент, он, сволочь, махом стирается. Далее это будет продемонстрировано.

Ну так вот, дальше по списку идет процесс крещения заготовки панели. Крещение это напрямую завязано на раствор хлорного железа. Берем ватную палочку (это которая чтобы ковыряться в ушах и ноздрях), смачно смачиваем ее в хлорном железе и последовательно проводим ей по всем линиям/буквам/точкам на лицевой панели:



(обратите внимание – даже на мутном видео отчетливо заметно, как дюраль вступает в реакцию с хлорным железом (темнеет)). По завершении процесса крещения надо убрать все останки раствора «хлорки» чистым куском сухой ваты.

Изначально данный этап был мной введен для контроля проявленности фоторезиста ПНФ-ВЩ (там, где фоторезист не смылся – не будет потемнения рисунка панели, следовательно, это место надо процарапать иголкой). Но на практике оказалось, что процесс крещения способствует более равномерному травлению дюрали/алюмния. Также сей процесс неслабо уменьшает количество воздушных пузырей, оседающих на металле в процессе травления и мешающих нормальной его протравке. В общем, даже для элитного фоторезиста ORDYL, который сразу видно – где смыт, а где нет, этап крещения заготовки панели будет далеко не лишним.

Ну а дальше – непосредственно травление заготовки панели. Данный процесс для панелей несколько отличается от травления медной фольги печатных плат. Виной всему – всё тот же пресловутый нагрев дюрали при взаимодействии ее с хлорным железом. Казалось бы – да и хер с ней, пусть нагревается, площадь контакта поверхностей ведь небольшая. Ан нет – не всё так просто. Из-за выделения тепла на поверхности открытого от фоторезиста металла сразу же появляются волшебные воздушные пузырьки:



которые, твари, даже при непродолжительном взаимодействии дюрали с «хлоркой» превращаются в устойчивую корку. Где корка толще – там металл травится хуже, где тоньше – лучше.

Исходя из этого, в качестве оптимальной была выбрана схема «травление припадками». Берем заготовку панели пинцетом (ох уж мне эти костыли!) и опускаем ее в раствор хлорного железа. Держим секунд 20-25, при этом (если нет встроенного в травильную ванну бульбулятора) интенсивно дергаем заготовку, тем самым эмулируя работу бульбулятора, т.е. перемешивателя. По истечении 20-25 секунд вытаскиваем панель из раствора и стремглав мчимся к источнику проточной воды. Суем заготовку под струю и пальцами ([вздыхает] наверное, можно и в перчатках) смываем всё то говно, которое образовалось над металлом, не защищенном фоторезистом (это и есть та корка, про которую написано выше). Затем опять бросаем заготовку в хлорное железо и после 20-25 секунд опять тащим под кран и промываем.

Описать словами, когда панель готова к употреблению, довольно сложно. Тут одновременно важно и глубина протрава дюрали, и то, насколько буквы/линии протравятся «вширь». Думаю, это надо просто один раз увидеть и прочувствовать. Но как ориентир – могу дать цынк: я делаю 4 подхода травление/промывка, при этом для полудохлого раствора время каждого травления – 20 секунд. Но могу сказать с уверенностью – когда сами попробуете сделать панель такого типа, при каждой последующей протравке линии/буквы будут расширяться буквально на глазах, поэтому сразу поймете, когда настанет всремя сказать: «Хватит!».

В общем, по результатам травления у нас должно образоваться примерно такое:



Далее фоторезист надо удалить. Я это делаю при помощи ацетона, но тут камрады в камментах к предыдущей заметке про ORDYL накидали с десяток способов удаления фоторезиста. В общем, какой именно способ удаления фоторезиста выбрать – решать читателю.

Ну а после удаления фоторезиста получаем такое:



Вообще говоря, судя по фоткам, складывается такое ощущение, что можно уже оставлять всё как есть. Но это не так. Дело в том, что почерневший потравленный дюралий со временем (буквально за 20-30 минут)начинает рыжеть. Видимо, какие-то дьявольские оксиды, хер их знает. И в итоге цвет дюралия становится таким блевотным, что просто кошмар. Выход из данной ситуации давным-давно найден – надо чем-то покрыть протравленный металл.

Простейший вариант – покрыть матом. Но, надо сказать, на практике он не приводит к каким-либо значимым изменениям – дюраль продолжает рыжеть.

Другой вариант – покрывать панели лаком. Возможно, это будет обеспечивать нормальную защиту дюрали от внешнего воздействия, но у меня такого лака нет, и сказать что-либо по данному поводу я не могу.

Ну и третий вариант – то, как делаю я. Работая в своем НИИ с 2000г., я еще застал времена, когда на нашем опытном производстве был жив гравировальный цех. Какие они панели делали вручную, пользуясь лишь оборудованием 70-х годов – моё почтение. Работали там настоящие профессионалы, причем это были люди, действительно любившие свою работу и гордившиеся ей. Ну и, следовательно, говорить о ней они могли часами. Именно из таких бесед я узнал, что есть некие типы красок (чОрная, белая, и, вроде, красная), которые с одной стороны охеренно затирают все неровности панели, с другой – довольно быстро сохнут, а с третьей – остатки этой краски на панели(именно остатки, а не затертые места) легко стираются спиртом. Прошло время, людей этих, наверное, и в живых-то уже нет, но принципы затирки гравировки я запомнил тогда на всю жизнь, ибо они мне показались привлекательными.

Итак, этих секретных чОрной, белой и красной красок у меня, конечно, нет. Но я сумел сделать их суррогат. Берем чистую тряпку и смачно промакиваем ее ацетоном. Далее берем баллончик с нитрокраской (любой, даже тупое говно за 70 рублей вполне сойдет) и пшыкаем краску на эту тряпку. Ну а затем быстро затираем всю панель тряпкой с ацетоном и краской:



После затирки ненужное красочное говно с панели стирается обычным спиртом. Ацетон в начале операции несколько «размягчает» краску из баллончика: она лучше ложится на протравленные места и остатки ее лучше смываются с панели спиртом. Но вот парадокс – на протравленных местах такая краска даже ацетоном практически не вымывается. Почему – не знаю.

В результате затирки панели краской мы получаем панель с довольно контрастными графическими элементами (текст/линии/ и т.д.), да еще вдобавок готовую к ручной сверловке/фрезеровке без дополнительной разметки центров/границ отверстий. Теперь лишь осталось проковырять дырки в нужных местах – и панель устройства готова:



(вид панели, установленной в корпус G738).

Что можно сказать по итогам. Лично меня такого рода панели давно уже притомили – серией там никогда не пахло, а лично мне больше нравится черный пластик с белым шелком. Но вот окружающие меня люди совершенно другого мнения. Периодически (и довольно часто)тащат чертежи для панелей, ну а поскольку эти люди – или хорошие знакомые, или хорошие знакомые хороших знакомых или и т.д., да еще, сцуко, и деньги за работу суют – отказывать им было бы не по-человечески. Доходит до того, что покупают корпуса с пластиковыми передними/задними панелями, штатные панели выкидывают, вырубают дюралевые и тащат ко мне – дескать, так круче. Я не понимаю, как текут мысли таких людей, но коли существует хоть какой-то спрос на панели рассмотренного типа, могу сказать гражданам из сообщества только одно:

Желаю удачи в изготовлении лицевых панелей устройств!

Ну и, само собой, всех хороших людей – с наступающим Новым Годом!

Примечание: все вопросы лучше валить в камменты после заметки, так как не факт, что я смогу на них на все ответить. А вот шансы на то, что в сообществе найдется более прошаренный человек по твоей теме — довольно хорошие. Но уж если зарегистрироваться на сайте совсем никак — можно воспользоваться возможностями электрической почты: podkassetnik@yandex.ru

Комментарии (31)

RSS свернуть / развернуть
Первое — С наступающим! Второе — круто! На столько подробного отчета работы ручками по дюрали я не видел пока. И достаточно просто все. Финт с краской особенно понравился. Тащу в избранное.
0
Молодец. Спасибо.
С наступающим.
0
Почему-то фоторезист, накатанный на алюминий/дюраль, пересвечивается быстрее резиста, накатанного на медь.
Видимо, ламинь лучше отражает УФ.
Но вот парадокс – на протравленных местах такая краска даже ацетоном практически не вымывается. Почему – не знаю.
Надо полагать, впитывается в образовавшиеся при травлении поры/неровности.
+1
  • avatar
  • Vga
  • 28 декабря 2013, 10:00
Видимо, ламинь лучше отражает УФ.

я вот тоже склоняюсь к такому выводу. но никаких специальных исследований не проводил, потому и сказал «почему-то»:)
0
По поводу травления: лучше использовать немного разбавленный (по сравнению с обычной концентрацией) раствор ХЖ и процесс будет происходить значительно более равномерно и предсказуемо, хотя и более медленно. Растниворы типа кислота+перекись тоже отлично травят дюраль, с той только разницей, что ошметки образующиеся в процессе травления имеют другой цвет и легко смываются (зачастую всплывают сами в процессе травления) и вытравленные места остаются чистыми.
По поводу краски: вытравленные канавки имеет более высокую шероховатость по сравнению с поверхностью заготовки (ровно та же фигня происходит и после гравировки). Думаю, именно это объясняет почему краска в канавках держится лучше, чем на поверхности.
+1
  • avatar
  • evsi
  • 28 декабря 2013, 10:17
Хе-хе, когда-то я сам для себя открыл способ травления алюминия в хлорном железе. Сделал так табличку на дверь коллективки. У меня получалась ровная, матовая, серая поверхность, наподобие анодированной. Действительно, нитролак или краска плохо смывались, потому что впитывались в оксидный слой. И помню, что при травлении выделялись довольно таки едкие испарения, как бы там не хлор выделялся…

Я думаю, что таким способом можно и отверстия сделать произвольной формы.

Алюминий ещё неплохо травится в растворе медного купороса с солью. При этом выделяется водород, а на алюминии оседает медный порошок. Водород не ядовит, но взрывоопасен.
0
  • avatar
  • EW1UA
  • 28 декабря 2013, 10:20
И хочется добавить про «кучу способос снятия фоторезиста»:
от кучи остается не так много, ибо если макнете алюминий в раствор щелочи — результату не обрадуетесь. Почернеет нафик. Кстати как вариант можно попробовать макнуть заготовку на очень короткое время в щелочь — возможно канавка почернеет достаточно, чтобы ее красить не нужно было…
0
  • avatar
  • N1X
  • 28 декабря 2013, 11:00
т.е. ацетон-таки рулит?:) я рад!:)
0
Круто! Взял на карандашик.
0
Алюминий ещё неплохо травится в растворе медного купороса с солью. При этом выделяется водород, а на алюминии оседает медный порошок. Водород не ядовит, но взрывоопасен.
Водорода выделяется мало, он лёгкий и очень быстро уходит вверх. Чтобы он скопился в опасном для взрыва количестве обычно применяют ухищрения вроде вытеснения жидкостей. В открытой таре он безопасен.
А если к заготовке приложить ещё и положительное напряжение, то травление будет быстрее. А под конец можно добавить немного отрицательного, и в щели осадить чуть меди. И краска не нужна будет.
0
  • avatar
  • dekar
  • 28 декабря 2013, 14:04
если к заготовке приложить ещё и положительное напряжение

да много чего можно сделать для усовершенствования процесса, никто ж не спорит. но у меня обычно про то, как сделать приемлемое (для многих) качество поделки из говна и палок:)
+1
Но ведь источник напряжение тоже есть среди списка говна и палок.
0
ну так мой список говна и палок более прост!!!:)

если серьезно: ты бы написАл для несведующих (типа меня) более-менее подробно. берем вот такой источник (краткие параметры), подключаем так, травим так-то в таком-то растворе, потОм переключаем вот так — и получаем прикольную панель. кто бы спорил — большинству, как я понимаю, совсем не улыбается дышать ацетоном и краской. но ведь для этого надо более-менее подробную инструкцию
0
Я бы сделал инструкцию, но в моём списке говна и палок нету алюминия, а без него нельзя всё это проверить. Если буду делать эксперементы на стали — будет не то.
0
если ты не издеваешься — могу выслать после 9 января кусок той дюральки, из которой (в том числе) вырубают заготовки панелей, которые мне приносят.
0
Если всё так серьёзно — могу сходить в магазин и купить.
А что? Можно попытаться!
0
а чего просто на станке не выгравировал и отверстия не выпилил? у тебя же вроде достаточно мощный станок для этого

ну и как вариант — можно было тупо на фоторезист побрызгать краски, а потом смыть щелочью его
0
а чего просто на станке не выгравировал и отверстия не выпилил?

под пятку станка, бывает, попадает какая-нибудь частица меди/текстолита/еще чего-нибудь, и тогда она зверски царапает панель. это в общем случае. в данном же случае к тому же еще и панель слишком маленькая — без костылей не обойдешься.

с большими дырками тоже не всё просто — у меня макс сверло 1,3мм. бОльшие дырки — только фрезеровать, что очень долго, поэтому я рассверливаю большие дыры вручную. так намного быстрей

можно было тупо на фоторезист побрызгать краски

если краска хорошая, то, наверное, да. но скорей всего тогда пришлось бы долго ждать, пока она высохнет (хотя тут не уверен, специалистом в области красок не являюсь). та краска, что в ролике — ужаснейшее говно. облазит сама собой, сковыривается, лупится — механической прочности вообще никакой. ну и главное — у меня нет щелочи:)
0
разве так трудно купить щелочь? NaOH вроде бы не такой уж и дефицит
я покупал кило, так волосы им мыл целый год
правда он оказался слишком ядреным для этого, потом я купил гидроксид калия и все равно перешел на обычную соду

а насчет станка даже не знаю, я себе там намутил универсальное крепление и такую плашку туда можно зажать без вопросов
0
ну так намути, в чем проблема?

разве так трудно купить щелочь?

зачем мне покупать то, что не нужно?
0
Посмотри видос, чтоб про щелочь не говорил: rutube.ru/video/21bfeb223e57ca2639a00a42d83f0c10/
0
А вот если я хочу пойти дальше и сделать линии разметки на панели светящимися?.. Можно получить ровные линии если протравить дюраль толщиной скажем 0,5мм насквозь?..
0
даже не знаю, не пробовал. но судя по опыту изготовления трафаретов для паяльной пасты — вряд ли действительно ровно получится. если только не юзать какой-либо термоядерный раствор для травления, но про это лучше у evsi спросить
0
Просто шутка: Проще использовать како-нить термоядерный раствор для окраски www.radiation.domachevo.com/spd-radium.htm
0
Процесс травлення в общем случае анизотропен. На практике это значит, что протравливая дюраль толщиной 0.5мм одновременно мы протравим панель еще и в ширину примерно на 1мм. Что бы этого избежать нужно использовать специальные методы травлення — пенную или струйную травилку.
0
спасибо… наверное проще приклеить дюраль к прозрачному основанию и пантографом прорезать пазы…
0
без основания в любом случае будут большие проблемы и ограничения.
0
Кстати, по последнему абзацу статьи: дюралевая панель проще в изготовлении, IMHO. Сделать нечто аналогичное на пластике, наверняка, можно, но там нужен или станок с ЧПУ или режущий плоттер (из оракала вырезать рисунок). И не факт, что по итогу будет выглядеть красивее.
0
  • avatar
  • evsi
  • 31 декабря 2013, 23:15
дюралевая панель проще в изготовлении, IMHO

естественно. речь там лишь о том, что лично меня такие панели притомили, ибо денег на таком нормальных не поднимешь:) ну и описаны лично мои предпочтения — чорная панель/белый шелк:)

но там нужен или станок с ЧПУ или режущий плоттер

из-за «специальной» шереховатости пластиковых панелей даже с ЧПУ не все так шоколадно — при затирке затираются и эти шереховатости:) при наличии некого скилла — можно панель сделать, но это приходит только с опытом:)
0
и да — с Новым Годом, камрад!:)
0
Очень хорошая статья.

Для удобства теребоньканья заготовки в растворе ХЖ, а так же постановки и доставания удобно клеить на заднюю поверхность кусок пенопласта на 2 сторонний скотч. С текстолитом — прокатывало.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.