Fabrication des circuits imprimés

     Nous allons décrire ici UNE méthode et non LA méthode.

     Il existe deux moyens pour réaliser l'enlèvement du cuivre, soit mécanique par gravure à la fraise, soit chimique par dissolution du métal non protégé par un vernis.

     C'est cette deuxième solution qui sera employée et qui donne des résultats semi-professionnels sauf qu'il n'y aura pas de vernis épargne sur la face cuivre ni de sérigraphie sur la face composants.

     Nous allons donc utiliser des plaques en verre-époxy revêtues d'un vernis photosensible (de marque Bungard). Ce vernis est rendu soluble dans une solution alcaline lorsqu'il est soumis à l'action de radiations ultraviolettes. Le "mylar" qui porte le dessin des pistes du circuit est dit "positif" car il a exactement l'aspect du circuit final.

     Pour faire rapidement des petits circuits à l'unité, il existe la méthode du vernis à ongle, assez courante il y a quelques décennies. Le principe est de faire le dessin à l'échelle sur un calque transparent, retourner le calque et le poser sur la face cuivrée (sans vernis). Avec une pointe à tracer, on marque les futurs trous et on les perce aux diamètres voulus. Avec un stylo réservoir "Normographe" on dessine les pastilles et les pistes avec du vernis à ongle dilué. Après séchage, gravure et nettoyage à l'acétone il reste un circuit dont l'aspect n'a d'égal que l'habileté artistique du dessinateur.

     La réalisation du mylar. Si dans une époque pas très éloignée on utilisait le pastillage et les rubans MECANORMA. Cette méthode, qui donnait cependant d'excellents résultats, ne se prêtait guère à des modifications de tracé et nécessitait une étape supplémentaire avec un film jaune pour obtenir le fameux mylar transparent.
Cette époque est maintenant révolue et l'utilisation de l'informatique facilite ce travail.

     Le dessin va se faire au moyen d'un logiciel qui permettra en outre d'en assurer l'impression directe sur un transparent de rétroprojecteur.

     Au niveau des logiciels, cela va du gratuit (basique, mais somme toutes assez performant) à l'usine à gaz difficile à maîtriser.
A titre indicatif, nous avons opté pour SprintLayout et SPlan pour les schémas. Outre leur prix abordable, la prise en main est très facile. Certains diront qu'il n'y a pas de routeur automatique, mais est-ce vraiment nécessaire ? Avec un peu de bon sens et de pratique, il est très aisé d'optimiser les placements et les connexions.

     Le résultat final va dépendre de l'imprimante et du transparent pour rétroprojecteur.

     Après des essais avec différentes marques notre choix s'est porté sur celui de Micro Application avec une imprimante HP DeskJet 2050. A noter qu'il faut bien laisser sécher l'encre ou accélérer le processus dans une étuve à 50°C.

     L'impression sur le mylar est faite de telle façon que le côté imprimé viendra en contact avec la face cuivre du circuit. Dans le cas d'un double face, il faudra prévoir dans chaque extrémités en diagonale, deux pastilles en regard sur chaque face. Ce sont elles qui permettront le positionnement exact des deux tracés. La face composants est imprimée avec l'option miroir.

     Il reste maintenant à insoler la plaque présensibilisée.

     La plaque est d'abord découpée à une dimension très légèrement supérieure à la dimension définitive sauf si le circuit est double-face, dans ce cas on ajoute 5 mm sur deux côtés opposés pour la fixation du ruban adhésif.

     Le mylar "côté cuivre" est posé sur la plaque de l'insoleuse à UV, côté mat imprimé en haut. On dépose alors le circuit prédécoupé et dont on a enlevé l'adhésif noir protecteur, sur le mylar, face cuivrée vers le bas.

     Si l'époxy a été découpé à la scie, prendre soin d'ébavurer les bords à la lime car les bavures peuvent empêcher le circuit d'être parfaitement plaqué contre le mylar ce qui conduit à un tracé plus ou moins flou.

     Le temps d'insolation dépend de l'appareillage utilisé et nécessite quelques essais (il est de l'ordre d'une à deux minutes).

     Pour mettre à nu les parties insolées, la plaque est plongée dans le révélateur alcalin éventuellement tiédi aux micro-ondes quelques secondes.

     Dans le cas d'un double-face il faut percer avec soin les trous des deux pastilles de centrage et enlever l'adhésif protecteur à conserver.

     A l'aide d'une table lumineuse (qui peut être constituée par une dalle de rétro éclairage d'écran LCD) il faut fixer avec deux petits bouts de ruban adhésif le mylar côté composants en s'aidant de la lumière passant au travers des deux trous.

     Après insolation et avant de passer la plaque au révélateur il faut mettre l'adhésif protecteur côté cuivre pour protéger cette face d'un éventuel surdéveloppement.

     Après révélation la plaque sera gravée par dissolution chimique.

     Deux solutions sont utilisées au niveau amateur :

     Le perchlorure de fer. C'est un liquide brun foncé, économique, utilisé à froid mais très tachant.
     Le persulfate d'ammonium. Très utilisé en industrie car permettant la récupération du cuivre, c'est une poudre blanche à dissoudre dans de l'eau (250 g/l avec éventuellement un ajout de 1 ml/l d'une solution aqueuse de chlorure mercurique à 7 g/l). Le prix est élevé mais la solution qui est parfaitement transparente (elle bleuit en se concentrant en cuivre) laisse facilement voir l'avancement de la gravure. La solution doit être chauffée (env. 40 °C) pour être active.

     La plaque est percée à 0,8 mm pour l'ensemble des trous et aux diamètres supérieurs pour les trous le nécessitant. En général le vernis photosensible ne gêne pas la soudure des composants et donc ne nécessite pas d'être enlevé (sauf soudure des CMS).

     La phase finale de mise aux dimensions est effectuée par abrasion sur une bande de toile émeri.

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