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Comment graver son circuit PAR BIGONOFF Petit manuel rapide sans prétention pour réaliser un typon sans matériel professionnel Révision 1

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Comment graver son circuit

PAR BIGONOFF

Petit manuel rapide sans prétention pour réaliser un typon sans matériel professionnel

Révision 1

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1. GÉNÉRALITÉS................................................................................................................................................ 5

1.1 PRÉSENTATION............................................................................................................................................... 5

2. OBTENTION D’UN CIRCUIT PRÊT À ÊTRE GRAVÉ PAR MÉTHODE D’INSOLATION ............... 7

2.1 LES DIFFÉRENTES ÉTAPES .............................................................................................................................. 7 2.2 OBTENTION DU CIRCUIT SENSIBLE AUX UV ................................................................................................... 7 2.3 OBTENTION DU TYPON TRANSPARENT............................................................................................................ 7

2.3.1 Avec une imprimante à jet d’encre......................................................................................................... 8 2.3.2 Avec une imprimante laser..................................................................................................................... 9

2.4 L’INSOLATION................................................................................................................................................ 9 2.5 LA RÉVÉLATION ........................................................................................................................................... 10

3. OBTENTION D’UN CIRCUIT PRÊT À ÊTRE GRAVÉ PAR TRANSFERT DIRECT ........................ 13

3.1 LES DIFFÉRENTES ÉTAPES ............................................................................................................................ 13 3.2 PRÉPARATION DU CIRCUIT ........................................................................................................................... 13 3.3 OBTENTION DU TRANSFERT.......................................................................................................................... 13 3.4 TRANSFERT SUR LE CIRCUIT......................................................................................................................... 14

4. LA GRAVURE................................................................................................................................................ 17

4.1 LE PRINCIPE ................................................................................................................................................. 17 4.2 LA MÉTHODE................................................................................................................................................ 17

5. L’ÉTAMAGE.................................................................................................................................................. 19

5.1 LE PRINCIPE ................................................................................................................................................. 19 5.2 L’ÉTAMAGE AU FER À SOUDER..................................................................................................................... 19

6. LA SOUDURE DE COMPOSANTS CMS ................................................................................................... 21

6.1 MÉTHODE .................................................................................................................................................... 21

7. UTILISATION DU PRESENT DOCUMENT ............................................................................................. 24

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1. Généralités 1.1 Présentation Je n’ai aucune prétention de détenir la vérité absolue ni la meilleure méthode pour la réalisation d’un circuit imprimé par l’amateur. Je vous livre simplement ici le résultat des mes années d’expériences et d’essais en la matière. Je vais éviter les solutions extrêmes, que j’ai pourtant utilisées en milieu professionnel, comme la gravure à l’acide nitrique, car ce sont des procédés dangereux et avec de fortes nocivités, le stockage des produits étant de plus risqué. Je vais me contenter de décrire de façon simple des procédés à la portée de tous, ne nécessitant aucun matériel onéreux ou particulièrement dangereux, et aisément reproductibles. Les méthodes décrites m’ont permis sans aucun problème de réaliser des circuits en technologie CMS avec des composants en boîtier TQFP, voire plus petits, le tout sans le moindre défaut (coupures ou courts-circuits). Il existe plusieurs méthodes accessibles à l’amateur pour tirer son circuit. Les deux principales sont :

- La réalisation d’un typon avec insolation aux UV - La réalisation d’un typon destiné au transfert direct

Evidemment vous disposez aussi de la solution de faire tirer vos circuits par une firme

spécialisée, mais dans ce cas ce document ne vous sert pas à grand-chose. Je fais impasse également sur la gravure par fraiseuse, la graveuse étant hors prix et ceux l’ayant réalisée n’ont pas besoin de ce tutorial

Dans la suite de ce document, le terme « typon » représente le document sur lequel est

imprimé le futur tracé du circuit imprimé. Voici un exemple de typon (non à l’échelle 1/1) :

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Remarquez qu’il faut toujours écrire du texte sur un typon, ceci afin de permettre de l’imprimer à l’endroit. Notez que le texte est en général à l’envers (en miroir) parce que le côté imprimé se trouvera toujours plaqué sur le cuivre, ce qui provoquera le rétablissement du texte dans le bon sens. Si le typon vous est fournit avec le texte à l’endroit il vous suffit de sélectionner l’option « impression miroir » de votre imprimante. Ce typon produira donc en réalité une impression inversée, donc, en regardant côté pistes, il produira ceci :

J’ai choisi volontairement un typon avec des composants CMS, ceci afin de vous montrer que c’est parfaitement réalisable. Un circuit avec composants classiques est évidemment plus simple à faire. Dans la réalité, le composant carré du centre fait 11mm de côté, ceci pour vous donner l’échelle.

Je vais décrire des opérations très simples mais nécessitant de respecter scrupuleusement les recommandations pour obtenir un résultat de haute qualité. Plus vous prendrez des libertés sur ce que vous jugerez « non indispensable », voire « non pertinent », plus le risque d’obtenir un résultat médiocre sera important.

Sachez que si le résultat que vous obtenez n’est pas parfait, c’est qu’une des étapes

décrites dans ce manuel n’a pas été réalisée de façon correcte. Il est parfaitement possible de réaliser des circuits sans aucune imperfection (à notre échelle).

Attention : Pour toutes les opérations décrites, portez les protections nécessaires

(gants, lunettes…) et aérez la pièce pour les opérations chimiques. Evacuez les produits résiduels dans les filières officielles de façon écologique.

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2. Obtention d’un circuit prêt à être gravé par méthode d’insolation 2.1 Les différentes étapes Obtenir un circuit prêt à être gravé par méthode d’insolation nécessite plusieurs étapes :

- Obtenir un circuit recouvert d’une couche sensible aux ultraviolets - Obtenir un typon sur support transparent - Insoler le circuit - Révéler le circuit.

2.2 Obtention du circuit sensible aux UV Il vous faut un circuit recouvert d’un produit chimique présentant deux particularités :

- Ce produit doit être imperméable à l’élément de gravure que vous allez utiliser ainsi qu’au révélateur

- Il doit pouvoir être chimiquement modifié par attaque à la lumière ultraviolette de

façon à le rendre sensible au révélateur

Vous pouvez obtenir ce circuit de 2 façons : - Soit en l’achetant déjà préparé, sous la dénomination « circuit imprimé présensibilisé » - Soit en achetant du circuit ordinaire et en le sensibilisant vous-mêmes à l’aide d’une

bombe vendue dans le commerce.

Mon conseil est très clairement d’acheter du circuit présensibilisé. En effet, le réaliser soi-même de façon correcte est assez pénible (induction dans le noir, chauffage modéré dans le noir, préparation minutieuse du support etc). Je ne suis jamais arrivé à obtenir le même résultat en sensibilisant moi-même qu’en achetant du circuit tout préparé, et l’économie de prix est assez faible.

Attention que si vous achetez, achetez de la bonne qualité, ne radinez pas.

Si vous décidez de sensibiliser vous-mêmes, il m’est inutile de détailler la procédure, elle est indiquée sur la bombe en question. 2.3 Obtention du typon transparent Vous devez réaliser un typon qui présente deux particularités :

- Le transparent doit être parfaitement transparent à la lumière ultraviolette - La zone dessinée (noire) doit être parfaitement opaque à cette lumière UV.

Ces deux contraintes ne sont pas toujours évidentes à obtenir, d’autant qu’un typon peut

paraître correct à la lumière visible et désastreux en lumière UV.

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Comme matériel il ne vous faudra qu’une imprimante, qu’elle soit à jet d’encre ou à laser, et un transparent. Une imprimante monochrome suffit, et si vous disposez d’une imprimante couleur, réglez-là sur impression monochrome et avec les paramètres de qualité maximum. Au fur et à mesure des années et de mes nombreux essais sur toutes sortes de matériel, j’ai pu constater des sortes de « constantes » qui ne sont pas des vérités absolues ni des arguments démontrables, mais qui se sont montrés suffisamment systématiques pour que je m’y fie dorénavant. Ces constantes sont :

- Mieux vaut utiliser une encre et/ou une cartouche d’origine pour votre imprimante. Je ne suis JAMAIS arrivé à obtenir un résultat de qualité similaire avec des encres ou cartouches dites « compatibles », ni avec des encres de recharge. Même si l’encre semble de qualité correcte en impression ordinaire, sa résistance aux UV est rarement la même de même que sa capacité à se fixer sur du film transparent. Chaque tentative de ma part (en laser ou en jet d’encre) avec des « compatibles » s’est toujours soldée par un circuit incorrect. J’ai donc en permanence une cartouche d’origine destinée à réaliser mes typons

- Mieux vaut utiliser un transparent prévu explicitement pour la marque et le type de

votre imprimante, surtout avec les imprimantes à jet d’encre. De nouveau, mes essais avec des typons « standard » se sont révélés un échec niveau qualité.

Il vous faudra évidemment le dessin du typon à une échelle 1/1 rigoureuse. Soit en

utilisant un fichier dans un format standard respectant les échelles (pdf par exemple), soit en utilisant un format propriétaire avec le logiciel adapté (Kicad par exemple).

Si le typon vous est donné avec le texte « à l’endroit », réglez votre imprimante sur

« impression miroir », de façon à obtenir un typon dont le côté imprimé pourra être placé contre le circuit.

Il est en effet impératif de plaquer le dessin côté encre sur le circuit, sans quoi la lumière

pourrait passer entre l’encre et le circuit, du fait de l’épaisseur du transparent, et donc rendre flous les contours des pistes, avec disparition pure et simple des pistes les plus fines. 2.3.1 Avec une imprimante à jet d’encre Réglez votre imprimante sur la qualité maximale en impression monochrome.

Utilisez impérativement des transparents prévus : Les transparents HP, par exemple, sont munis d’une couche accrocheuse très visible (et qu’on peut sentir) qui permet à l’encre de s’accrocher sans baver ni se rétracter.

Imprimez et vérifiez le résultat à la lumière, qui doit être nickel, sans aucune bavure ni trous dans les zones noires. Si le résultat n’est pas parfait, recommencez plutôt que de tenter de poursuivre dans de mauvaises conditions. Si vous n’arrivez pas à un résultat parfait, alors vérifiez si vous utilisez les encres et transparents corrects, ou tentez avec une autre imprimante (chez un ami).

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2.3.2 Avec une imprimante laser L’imprimante laser nécessite également de travailler avec des encres originales. J’ai tenté des cartouches adaptables et, de nouveau, le résultat a été mauvais. Je sais que je me répète, mais 80% des échecs reportés sur le net sont dus à l’utilisation de matériel « compatible ». Par contre, les imprimantes laser sont moins sensibles à la qualité du transparent, il doit cependant être prévu pour imprimante laser sous peine de brûler dans l’imprimante. L’impression laser sur transparent présente cependant un inconvénient : le transparent a tendance à s’allonger dans un sens sous l’effet de la chaleur. Certains logiciels, comme Kicad, permettent de prendre en compte ce phénomène. Dans tous les cas, faites une impression et présentez vos composants sur le transparent pour voir si la déformation permet de les souder correctement. Si ce n’était pas le cas, utilisez un autre transparent ou déformez l’image du typon pour obtenir une impression à la bonne échelle. 2.4 L’insolation Cette étape nécessite l’exposition du circuit par de la lumière ultraviolette. L’appareil émettant cette lumière est appelé « insoleuse » Première remarque : tous les UV n’ont pas la même fréquence, et le circuit sensibilisé n’est sensible qu’à une longueur d’onde particulière. Utilisez donc soit une insoleuse prévue pour cet usage, soit des tubes également prévus pour cet usage. Le coup de la « lampe à bronzer » ou du tube « noir », laissez ça aux amateurs d’approximation. Seconde remarque : la lumière émise par ces tubes attaque certains composants de l’œil, évitez donc au maximum d’être exposé à la lumière émise, et prenez donc toutes vos précautions. Cette insoleuse, nécessaire, peut être soit construite soit achetée.

- Si vous l’achetez, évitez les modèles en kit disposant de 2 ou 4 tubes miniatures avec un couvercle recouvert de moussse : ces tubes seront trop espacés pour un résultat correct (lumière pas constante sur toute la surface du circuit, et avec un angle lumineux incident variant selon l’endroit du circuit), sans compter leur puissance lumineuse médiocre. Donc, si achat, alors achat d’une insoleuse de qualité, et elles sont chères.

- Si vous la réalisez vous-mêmes, achetez 4 ou 6 tubes (explicitement prévus, chez

Farnell par exemple) de gros diamètre. Montez-les dans une boîte de façon jointive (les tubes se touchent presque = lumière constante) et placez une vitre de 4mm directement sur les tubes ou reposant sur les starters. En général on monte ces tubes par 2 en série sur 1 ballast et un starter, le schéma est donné sur les ballasts. On peut aussi utiliser un allumage électronique récupéré dans les ampoules économiques, il suffit alors de brancher le tube à la place du tube « économique » (veillez à respecter les puissances tube et tube économique dans ce cas).

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Bref, mon conseil est clairement de construire l’insoleuse, c’est une simple boîte avec des tubes, et donc à la portée de n’importe qui désirant construire des circuits imprimés (donc avec des connaissances électriques minimales). C’est la seule façon d’obtenir une insoleuse de bonne qualité avec un prix raisonnable (+- le prix d’une insoleuse en kit dont vous seriez déçu).

Voyons maintenant comment procéder :

- Travaillez avec le minimum de lumière ambiante. Quand je dis minimum je veux dire

évitez le plein soleil, mais pas de problème avec un éclairage domestique, le circuit n’y est sensible qu’à très long terme (plusieurs dizaines de minutes, voire plusieurs heures).

- Placez votre typon contre la vitre. Attention au sens, les textes doivent être visibles

« en miroir ». Si vous savez lire les textes c’est que votre typon est à l’envers. Si tout est correct l’encre se trouve vers vous et le côté non imprimé contre la vitre

- Placez délicatement votre circuit, face sensible vers le bas, contre le typon et en

position correcte. Veillez à ce que votre circuit, si vous l’avez coupé, ne présente strictement aucune bavure.

- Il faut maintenant opérer une pression conséquente sur le circuit, afin qu’il soit plaqué

contre le typon et afin d’éviter que la lumière ne s’infiltre entre les deux. Méfiez-vous des couvercles d’insoleuses « en kit » avec du mousse, la pression n’est pas constante et le résultat désastreux. Pour ma part, je préfère placer des poids sur le circuit, sous forme de boîtes de conserves jointes ou de bouteilles d’eau de 0.5l pleines (il faut un certain poids, et il faut qu’il soit réparti). Vous pouvez aussi vous construire un sac à vide et aspirer l’air à l’intérieur pour obtenir une excellente pression, vous trouverez des tutoriaux sur le net pour ce genre de réalisations.

- Allumez l’insoleuse sans regarder les tubes, la durée d’insolation avec une insoleuse

correcte et un bon circuit est de l’ordre de 1 min 30 à 1 min 45.

- Eteignez l’insoleuse et retirez le circuit, vous devez voir apparaître déjà ce qui sera le tracé de votre circuit sous forme d’un changement de couleur du produit photosensible.

Vous êtes prêts pour l’étape de révélation.

2.5 La révélation

Non, je n’ai pas viré mystique, il s’agit évidemment de révélation du dessin du circuit. A

ce stade le produit photosensible a subit une transformation qui rend toute partie exposée à la lumière des tubes UV sensible aux attaques d’une base, comme la soude (NaOH).

Il vous faut donc préparer votre révélateur. De nouveau, vous disposez de deux méthodes :

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- Soit vous achetez de petits sachets tout préparés chez n’importe quel commerçant d’électronique. Ces sachets ne coûtent que quelques cents et suffisent pour un litre de produit préparé. En réalité, ce sont des sachets de soude pesés correctement.

- Soit vous pesez vous-mêmes 7 grammes de NaOH, qu’on peut trouver chez un

droguiste compétant. 7 grammes ne sont toutefois pas simples à peser, et vu le prix d’un sachet tout préparé… Mais bon, à vous de voir.

Mettez votre sachet ou vos 7 grammes dans 1 litre d’eau à +- 25 à 35 °C. Contrairement à

ce qui se dit sur le net vous pouvez conserver votre révélateur après usage pour un nombre conséquent de circuits, même sur plusieurs mois, à condition de le stocker dans un récipient opaque à la lumière. ATTENTION : pensez à correctement l’étiqueter, c’est un produit corrosif et mieux vaut éviter de le boire. Si donc vous récupérer un produit qui a déjà servi, vous pouvez placer la bouteille dans votre évier rempli d’eau chaude pour le réchauffer s’il est vraiment trop froid (notez que ça fonctionne même à froid, mais soit…)

Placez votre révélateur préparé dans un récipient pratique, l’idéal étant un bac destiné aux

photographes, ils ont juste la bonne taille. Plongez votre circuit dans le bain, face imprimée vers le haut, et oscillez doucement le bac

de gauche à droite afin d’éliminer les résidus qui vont se former sur le circuit. Si votre insolation est correcte, le circuit doit se révéler en quelques secondes (les pistes

sont nettes, les zones exposées deviennent couleur cuivre, et le révélateur change de couleur). Si les pistes partent à la révélation, c’est soit : - Que le révélateur est incorrect (si vous l’avez pesé vous-même) - Que la plaque a été sur-exposée (temps trop long)

- Que le circuit a été incorrectement pressé contre le typon (surtout si c’est le bord des

pistes qui s’en va)

- Que le circuit n’est pas correctement sensibilisé (si vous l’avez fait vous-même) ou de mauvaise qualité.

Si les zones exposées ne deviennent pas couleur cuivre (le produit photosensible ne part pas intégralement), ou que la révélation est trop lente, c’est soit : - Que le révélateur est incorrect, sous-dosé, ou hors d’usage - Que le circuit n’a pas été exposé suffisamment longtemps

- Que l’insoleuse est de mauvaise qualité

Si les pistes sont cependant marquées, vous pouvez tenter de ré-insoler le tout (sans typon) durant quelques secondes.

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Si vous avez par exemple un petit trou dans un plan de masse, vous pouvez utiliser un feutre à l’alcool pour reboucher (l’alcool résistera à la gravure). Dans ce cas, procédez par « tamponnage » et non en « dessinant », car l’alcool du feutre dissoudra le produit photosensible et votre trou s’agrandira.

En cas d’un mini court-circuit il vous suffit de l’enlever avec un petit cutter ou une

aiguille (inutile d’enlever le cuivre, juste le produit photosensible).

Si tout s’est bien passé, rincez votre circuit à l’eau claire, et vous pouvez passer à l’étape suivante : la gravure (chapitre 4).

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3. Obtention d’un circuit prêt à être gravé par transfert direct 3.1 Les différentes étapes

ATTENTION : cette procédure ne fonctionne qu’avec les imprimantes laser et non avec les imprimantes à jet d’encre

Obtenir un circuit prêt à être gravé par méthode de transfert direct nécessite plusieurs étapes :

- Préparer le circuit - Obtenir un transfert - Transférer ce transfert sur le circuit

3.2 Préparation du circuit C’est une opération cruciale dans la réussite de ce procédé. Tout d’abord il faut vous munir d’un circuit imprimé non pré-sensibilisé. Ensuite, procédez comme suit :

- Mettez des gants en plastique pour éviter la moindre trace de doigts sur le circuit, sous peine d’échec à cet endroit (graisse)

- Munissez-vous d’une « gomme à inox », sorte de pierre légèrement abrasive.

Effectuez des mouvements circulaires sur votre circuit jusqu’à ce qu’il soit intégralement micro-rayé de façon uniforme et que le cuivre ait l’aspect du cuivre neuf de façon intégrale. Veillez spécifiquement aux bords du circuit, plus difficile à finaliser. Vous pouvez également utiliser du tampon métallique ou de la crème à récurer pour plaques vitro-céramiques, mais l’idéal reste la gomme à inox.

- Une fois l’opération précédente terminée, nettoyez votre circuit avec de l’acétone ou

un produit équivalent. Séchez-le. 3.3 Obtention du transfert Il y a deux façons d’obtenir le transfert :

- Soit en utilisant un film spécifique (bleu) vendu relativement cher dans le commerce - Soit en utilisant du papier ordinaire

Je vous explique la méthode basée sur le papier ordinaire.

Utilisez un papier de 80g/m² de bonne qualité ou photo (pas du brouillon). Il est possible que vous deviez tester plusieurs sortes de papier avant de trouver le bon résultat. Un papier trop poreux rend le décollage impossible car l’encre reste en partie prisonnière du papier. Certains ont reporté une utilisation parfaite à l’aide de papier de prospectus

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publicitaires, l’encre de la pub ne se transférant pas mais bien l’encre du typon. Je n’ai pas testé ce genre de papier. L’encre doit être de qualité parfaite. Mes essais avec une Sansung CLP-300 se sont révélés positifs avec la cartouche d’origine mais désastreux avec une cartouche de remplacement dite « compatible ». Utilisez donc de préférence une cartouche d’origine plutôt qu’une compatible. Cette méthode demande plus de doigté mais l’avantage est que si vous ratez vous le voyez dès le départ et donc ça ne vous coûte qu’une feuille de papier pour faire un nouvel essai (vous n’avez pas encore gravé le circuit, et vu qu’il n’a pas de revêtement photosensible il suffit de le nettoyer pour recommencer). Réglez votre imprimante laser sur impression monochrome de qualité maximale puis imprimez le transfert sur le papier choisi (attention d’imprimer sur la bonne face, tous les papiers de qualité ont une face imprimable indiquée par une flèche sur l’emballage). Vu qu’il s’agit d’un transfert, vous vous retrouvez dans la même configuration que dans le cas de l’insolation, et donc votre texte doit être imprimé en miroir à ce moment. Vérifiez que la qualité d’impression soit parfaite. Vous ne pouvez pas retoucher à ce stade mais uniquement éventuellement après le transfert. 3.4 Transfert sur le circuit Nous allons maintenant transférer l’encre de la feuille de papier vers le circuit. Ceci se réalise en chauffant l’encre et en pressant la feuille sur le circuit. L’encre va naturellement se transférer vers le cuivre et vous récupérerez un cuivre imprimé et une feuille vierge. Presser et chauffer sont le cahier des charges de deux appareils connus, que vous pouvez donc utiliser :

- La plastifieuse - Le fer à repasser

La plastifieuse nécessite d’être modifiée pour prendre en compte l’épaisseur du circuit

ainsi que pour ralentir la vitesse de défilement. Vous trouverez sur le net plusieurs réalisations en ce sens. Si vous utilisez la plastifieuse, il vous suffit de faire passer ensemble le papier et le circuit, l’encre du papier étant côté cuivre du circuit.

Si vous utilisez un fer à repasser, mettez-le (sans vapeur, ça va de soi) en position

maximale. Placez une planche en bois sur votre table et posez dessus le circuit face cuivre vers le haut. Placez ensuite la feuille contre le cuivre, face imprimée vers le bas.

Maintenant, sans faire bouger la feuille, pressez le fer à repasser assez fortement. Vous

allez voir que la feuille va coller rapidement au circuit. Déplacez doucement le fer pour que toutes les zones (surtout les bords) soit correctement chauffés. Le papier peut prendre une teinte brunâtre c’est tout à fait normal.

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Quand vous êtes certain que toute la zone a été correctement chauffée (n’ayez pas peur d’insister), enlevez le fer et attendez que ça refroidisse un peu (gaffe aux doigts, le cuivre reste chaud assez longtemps).

Pour les deux méthodes, il faut maintenant décoller la feuille du cuivre, car les deux sont

maintenant fortement solidaires. Remplissez votre évier (ou un récipient) avec de l’eau chaude (pas bouillante) et un détergent (produit vaisselle, poudre à lessiver…) et placez-y votre circuit, papier vers le haut. Une fois le papier imbibé d’eau, le circuit va couler. Au besoin, aidez-le.

Votre papier ma maintenant se gorger d’eau. Vous allez maintenant comprendre que vous

avez affaire à un compromis : - Si votre papier est de très grande qualité (papier photo glacé), le transfert sera parfait

mais le papier fort difficile à décoller (ne prend pas l’eau sur toute son épaisseur)

- Si votre papier est moins bon, le décollage sera simple mais le résultat risque de ne pas être impeccable.

C’est pourquoi plusieurs essais sont souvent nécessaires la toute première fois.

Laissez le tout mariner durant 30 minutes. Ensuite, vous pouvez tenter de décoller le papier (qui reste encore difficile à décoller). Les bords sont les zones les plus délicates, l’encre peut partir si vous avez mal chauffé et pressé les bords. Pour ma part, j’utilise une brosse à dents pour frotter énergiquement le tout et faire partir le papier. Vous verrez que, de façon assez spectaculaire, l’encre résiste parfaitement à la brosse à dents, et le papier récupéré (ou les morceaux) est redevenu sans trace d’encre. Une fois le circuit parfaitement nettoyé, vous vous retrouvez avec un dessin imprimé. Vérifiez l’absence de défauts. Si vous constatez une micro-coupure ou un trou (dans les gros plans de masse ça arrive), vous pouvez « reboucher » à l’aide d’un feutre pour CI ou même d’un feutre ordinaire à l’alcool (résiste fort bien aux acides). Procédez par petits appuis plutôt que de tirer un trait. Vous pouvez maintenant passer à l’étape de la gravure.

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Notes :

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4. La gravure 4.1 Le principe Il s’agit de recourir à un produit corrosif susceptible de dissoudre le cuivre, mais incapable d’attaquer l’encre ou le produit photosensible couvrant les pistes à conserver. Le choix du produit est important, et il en existe de plusieurs types. Chacun a ses préférences. Au niveau des produits les plus efficaces, on trouve l’acide nitrique, que j’ai utilisé en milieu professionnel. Je déconseille fortement ce genre de pratique à l’amateur car d’une part les produits utilisés sont très très dangereux, et d’autre part les émanations produites sont violentes et très toxiques, ce qui nécessite l’utilisation de hottes chimiques professionnelles. Une gravure s’effectue dans ces conditions en moins de 15 secondes, ce qui montre la violence des réactions. Evitez également les conseils trouvés sur le net utilisant de l’eau oxygénée, surtout à forte concentration. La manipulation de ces produits par des personnes non expérimentées en chimie est un exercice très dangereux. Au niveau des produits recommandés à l’amateur, je conseille le perchlorure de fer (Fe2Cl3): il est aisé à utiliser, pas trop dangereux (attention, ne pas l’avaler ni le projeter dans les yeux), se conserve bien, et permet d’obtenir des résultats probants très reproductibles et sans requérir de temps critique. Par contre, son inconvénient majeur est qu’il fait des tâches jaunes impossibles à faire partir : évitez à tout prix d’en reverser ou d’éclabousser, et si vous en avez sur les doits, lavez-les au plus vite. Je rappelle que vous devez porter gants et lunettes et aérer la pièce correctement. J’ai testé les produits « plus propres » vendus dans le commerce, mais je les ai trouvé moins efficaces. Le perchlorure de fer se trouve soit sous forme d’un liquide déjà préparé, soit sous forme de grains jaunes à dissoudre. Les seconds sont plus efficaces (on peut doser sa concentration) et moins chers. 4.2 La méthode Si vous avez acheté le perchlorure en sachets, dissolvez le dans l’eau chaude (+- 40 à 45°C). Pour ma part, les sachets sont renseignés pour être dissous dans 1 litre d’eau, j’en utilise 3 par litre et donc je triple la concentration (ça fonctionne mieux et plus longtemps). A ce stade, vous avez deux façons de procéder :

- Soit vous avez acheté une graveuse de circuit il vous suffit de placer votre circuit dedans, de mettre le perchorure, de brancher et d’attendre.

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- Soit vous n’en avez pas et il vous suffit d’utiliser un bac en plastique pour

photographe.

Dans ce second cas, placez le circuit dans le fond du bac, face cuivre vers le haut. Versez dessus délicatement votre liquide chaud (+- 40 à 45°C) jusqu’à le recouvrir légèrement. Ensuite, oscillez le bac doucement de gauche à droite pour faire un mouvement de vague sur le circuit (attention aux éclaboussures), ce qui accélère la réaction et élimine les dépôts. Il faut approximativement 20 minutes pour graver le circuit, n’hésitez pas à le retirer de temps en temps et à le rincer pour voir l’état d’avancée, mais ATTENTION AUX TACHES (sur un vêtement, c’est foutu) et utilisez une pince en plastique (toujours dans le matériel pour photographes).

Une fois le circuit gravé, vous obtenez un circuit dont les pistes sont toujours recouvertes

de l’encre ou du produit photosensible, mais dont les autres zones sont devenues couleur du circuit (plus de cuivre). Rincez votre circuit à l’eau et séchez-le. Tout comme pour le révélateur, votre perchlorure est bon pour une série de circuits, changez-en lorsque vous constatez que la gravure d’un circuit s’est interrompue ou est trop lente. Il vous faut maintenant débarrasser votre circuit du produit ou encre recouvrant les pistes. Ne faites ce nettoyage que si vous êtes prêts à passer à l’étape suivante : l’étamage, ceci afin de laisser le moins de temps possible le cuivre à l’air (oxydation). Pour nettoyer les pistes du produit photosensible (méthode insolation), utilisez de l’alcool ou de l’acétone. Une autre astuce consiste à utiliser les propriétés du produit en opérant comme suit :

- Replacez le circuit dans l’insoleuse - Exposez durant 2 minutes - Placez le circuit dans le révélateur.

Du coup, bien évidemment, le produit photosensible est maintenant parti.

Si vous avez utilisé la méthode de transfert direct, utilisez de l’acétone ou équivalent, et un peu d’huile de coude. Pour les deux méthodes, une fois le revêtement enlevé, finalisez le nettoyage à l’aide d’une crème à récurer ménagère et une éponge abrasive, rincez à l’eau et séchez. Votre circuit a maintenant ses pistes d’une belle couleur cuivre, les micro-rayures de l’éponge sont tout bénéfice pour l’étape d’étamage.

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5. L’étamage 5.1 Le principe L’étamage consiste à recouvrir le circuit d’une couche de protection « soudable ». Le cuivre a tendance à s’oxyder rapidement à l’air et donc il convient de le protéger. En outre, l’étamage facilite grandement la soudure des composants, surtout pour les composants de surface. Notez qu’en principe l’étamage consiste à recouvrir d’une couche d’étain, mais dans la pratique « électronique » ce terme peut couvrir des réalités différentes (argenture par exemple). Il existe différentes façons d’étamer (au sens large) un circuit :

- Utilisation d’un produit d’étamage à froid - Utilisation d’un produit d’étamage à chaud - Etamage manuel au fer à souder - Utilisation de produit chargé en argent, dont les révélateurs photos usagés

J’ai déjà utilisé les produits d’étamage à froid (à base de sels d’argent). Ils donnent un

beau résultat, quoi que plus mat que l’étain, mais sont très chers et surtout extrêmement toxiques, les vapeurs étant fortement cancérigènes même à petites doses. J’ai donc abandonné cette méthode.

L’étamage à chaud utilise un produit pour plombier, destiné à étamer les corniches en zinc

avant soudure. Il suffit de badigeonner tout le circuit à l’aide du pinceau fourni, puis de chauffer avec un décapeur thermique. Ensuite, ne reste qu’à laver le circuit. C’est très simple mais le résultat n’est pas génial en terme de régularité et de finition.

Le révélateur usagé est une méthode qui était beaucoup citée à une époque, mais je ne suis

pour ma part jamais arrivé à la mettre en pratique de façon efficace. Je vais donc parler de la méthode que j’utilise, qui semble « barbare » et qui pourtant est

simple et donne de très bons résultats : l’étamage au fer à souder.

5.2 L’étamage au fer à souder Il vous faut donc un fer à souder avec une panne «large » (la soudure ne pouvant pas déborder de la piste), chauffé à +- 350 à 400°C. La panne doit être de bonne qualité (pas oxydée). Ensuite, il vous faut un produit « magique », la pâte à décaper de plombier, souvent rouge et vendue en tube. C’est en fait l’équivalent de ce qui se trouve à l’intérieur de votre soudure « à âme décapante ». Le problème est qu’ici on a besoin d’un rapport de quantité pâte/soudure plus important que pour une soudure classique, vu qu’en fait on va étamer tout le circuit avec une seule goutte de soudure, on ne peut donc pas utiliser simplement notre soudure sans complément.

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Ouvrez votre tube de pâte à décaper et mettez-en sur un pinceau. « Peignez » tout le circuit avec cette pâte (pas besoin de suivre les pistes, mettez-en partout). Une fois fait, déposez une goutte de soudure sur un plan de masse de votre circuit (ou sur un vieux circuit inutilisé). Trempez la panne de votre fer à souder dedans, comme un pinceau, puis tirez cette mini-goutte sur chaque piste. Comme par magie la piste se recouvre d’une fine couche d’étain parfaitement uniforme et très fine. Pour y arriver, il faut évidemment que le circuit soit propre et non oxydé (ce qui est le cas si vous avez respecté ce qui précède). Sinon, avant de mettre la pâte à décaper, brossez votre circuit à la gomme à inox ou à la crème à récurer. Une fois terminé, nettoyez correctement votre circuit à l’aide d’un solvant, ou à l’eau savonneuse, à l’aide d’une brosse à dents, puis séchez-le. Si vous respectez cette procédure toute simple, voici ce que vous obtenez :

Votre circuit est maintenant tiré, gravé, et étamé avec une excellente qualité, le tout avec du matériel basique. Et n’oubliez pas que j’ai volontairement pris un exemple « compliqué » puisque le composant carré au centre ne fait que 11mm de côté pour 44 pins.

A ce stade il ne craint plus les tâches de doigts (ne s’oxydera plus) et peut être entreposé

longtemps sans aucun risque. Vous pouvez maintenant le percer, les trous sont restés libres sans aucun problème si vous n’avez pas exagéré dans la quantité de soudure : Un circuit comme celui ci-dessus s’étame à l’aide d’une seule goutte.

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6. La soudure de composants CMS

6.1 Méthode

Le montage de composants CMS est un sujet souvent redouté par bon nombre d’amateurs.

Il n’y a cependant aucune difficulté particulière à partir du moment où le circuit a été réalisé correctement.

Il existe plusieurs méthodes (hors machines de placement automatique) dont :

- La technique par four à refusion - La soudure manuelle comme un composant classique Les personnes intéressées par la réalisation d’un four à refusion trouveront toutes les

informations utiles sur le net. Une fois le four réalisé, il suffit de « coller » les composants à leur place respective, de placer une goutte de soudure à l’aide de la seringue vendue à cet effet, puis à lancer le four. Il n’y a donc rien de spécifique à dire.

Pour la soudure manuelle, pour celui qui ne désire pas investir, il suffit en fait de travailler

proprement et intelligemment. Le problème des composants CMS c’est qu’ils sont trop petits pour être correctement

soudés comme des composants classique, tout simplement parce que si on utilise la soudure électronique classique la goutte de soudure sera trop grosse par rapport au composant.

Bref, il faut trouver une astuce pour que le composant soit soudé sans débordement. En fait, la solution est relativement simple : il faut apporter une toute petite quantité de

soudure, ce qui se fait en prenant les précautions suivantes : - Utilisation d’une panne très fine, les fers Weller, par exemple, proposent des tas de

pannes en forme de pointes ou à bord plat étroits - Utilisation d’une soudure d’un diamètre plus petit que l’habitude. Pour ma part,

j’utilise de la soudure de 0.5mm de diamètre.

Le problème c’est que dans ces bobines de soudure ultra-fines, il n’y a pas place pour la résine décapante. Et si vous utilisez votre soudure normale, alors vous devrez mettre une portion de goutte et, de nouveau, il y aura un manque de pâte à décaper.

Moralité, si vous utilisez tel quel, votre composant sera plus « collé » que soudé (brasé) et

donc les contacts électriques ne seront pas garantis. L’astuce consiste donc à opérer comme pour l’étamage, et donc : - Utilisez un circuit étamé et propre, ce qui va minimiser les problèmes d’adhérence de

la soudure - Utilisez notre pâte à décaper en tube, tout comme pour l’étape d’étamage.

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- Commencez donc par enduire votre circuit de pâte à décaper fraîche à l’aide d’un pinceau. N’exagérez pas sur les quantités, et vous pouvez vous contentez d’en mettre uniquement à l’endroit des pins des composants

- Placez une goutte de soudure sur la panne de votre fer à souder : ça tiendra SI votre

panne est en bon état et non oxydée.

- Placez le composant en place à l’aide d’une pince de chirurgien coudée (pince dite « De Bruxelles » ou « pince à épiler »)

- Placez votre fer avec sa goutte simultanément contre la pin du composant et la piste du

circuit. La soudure va directement s’étendre sur la piste et sur le composant, sans déborder et en assurant un parfait contact, grâce à la pâte à décaper.

- Une fois le composant maintenu en place par une pin, vous pouvez souder les autres

pins de façon traditionnelle.

Il ne vous reste ensuite qu’à nettoyer votre circuit à l’aide d’une brosse à dents et d’un solvant pour résine électronique (inoffensif pour les composants). Rincez à l’eau puis séchez. Vous pouvez sécher au sèche-cheveux, mais ça laisse un peu de résidus des sels minéraux contenus dans l’eau. Pour ma part, je préfère de loin sécher à l’air comprimé. Voici notre circuit d’exemple muni de ses composants, le tout réalisé exactement comme dans ce tutorial (méthode d’insolation et étamage au fer) :

Vous constatez que malgré que ce circuit soit très petit, et donc en principe compliqué pour l’amateur, il ne présente aucun défaut ni imperfection fonctionnelle, et le résultat est propre. J’ai utilisé un matériel basique mais de bonne qualité :

- Fer à souder Weller Temptronic (réglable en t°) : je conseille vivement d’investir dans un fer de qualité, et, à titre d’information, j’ai ce même fer depuis plus de 30 ans.

- Insoleuse de réalisation maison, sur base de 4 tubes de 30cm de gros diamètre achetés

chez Farnell

- De simples bacs photo pour la révélation et la gravure

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Au boulot j’avais du matériel plus « pro », mais j’obtiens strictement le même résultat à la maison avec du « bête » matériel (la preuve), c’est simplement un peu moins confortable. Bonnes réalisations à tous.

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7. Utilisation du présent document

Ce petit tutorial est utilisable par tous et libre de droits. Vous devez simplement conserver le nom de l’auteur original et conserver cette page ainsi que les références au site de l’auteur.

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résultant de la lecture et de l’application de l’ouvrage. Cet ouvrage est destiné à des techniciens et donc à des personnes aptes à prendre pour

elles-mêmes, pour les autres, et pour tout matériel, les mesures de sécurité qui s’imposent.

- Révision 1 : 11/08/2011 : Première version en ligne Réalisation : Bigonoff Site : www.bigonoff.org Email : [email protected]