Réalisation des PCBs

Le Circuit imprimé est le support de tout montage électronique .Il assure la fixation et la connexion électrique entre les divers composants .Le support est constitué de plaque en bakélite ou en verre époxy .Les plaques en verre époxy 16/10e sont les plus utilisées par les amateurs avec une couche de cuivre de 35 µm ( une couche = circuit simple face , deux couches = doubles faces ) .La couche de cuivre est photo gravé pour laisser uniquement les pistes .

Bakélite ou Époxy ?



La bakélite est très utilisé dans l'industrie électronique grand public en raison de son prix très inférieur à celui de l'époxy mais il est beaucoup moins résistant dans le temps et les pistes en cuivre finissent par ce décoller avec la chaleur dégagé par certains composants . Ce n'est jamais que du carton mélangé à de la colle puis compacté , on l'appelle aussi papier phénolique .

Le plus simple à trouver et le plus performant reste le verre époxy , il est vendu sous forme de plaque simple face ou double face de formats différents suivant la grandeur des circuits à réaliser .

Voici quelques dimensions :  
75 X 100 mm
160 X100 mm
150 X 200 mm
200 X 300 mm
300 X 600 mm

L' épaisseur standard est de 15/10e mm ou 16/10e mm soit 1,5 à 1,6 mm mais on peut trouver du 0,75 mm et du 3 mm pour des montages spéciaux .

Pour réaliser un circuit il y a plusieurs méthodes :

PLAQUES ÉPOXY CUIVRÉES BRUTES

 

Plaques en époxy non pré sensibilisées.

Épaisseur: 1.6 mm.
Couche de cuivre de 35 µm.
 
Avec une plaque ordinaire l' on colle
directement des pastilles et pistes dessus .
 
ou bien encore avec un feutre spécial
on trace puis passage dans la graveuse.
 
PLAQUES ÉPOXY CUIVRÉES BRUTES

PLAQUES D'ESSAIS ou VEROBOARD

Plaques en époxy non pré sensibilisées
percées au pas de 2.54 mm.

Épaisseur: 1.6 mm.
Couche de cuivre de 35 µm.
Bandes de 2.2 mm
   
 
Pastilles de 2.2 x 2.2 mm
   

la plaque d 'essai en bandes cuivrées ou l' on coupe les liaisons non voulu et l' on soude les composants .
la plaque d 'essai à pastilles ou l'on soude les composants et des fils pour les liaisons.

PLAQUES ÉPOXY CUIVRÉES BRUTES

PLAQUES ÉPOXY PRÉ SENSIBILISÉES

Plaques époxy pré sensibilisées positives

Épaisseur de la plaque: 1.6 mm
Couche de cuivre de 35 µm.
Révélateur :
   

la plaque pré sensibilisé est insolée pour la photogravure puis révélation du CI et enfin gravure

Cette dernière méthode demande plus de matériel mais fourni de meilleurs résultats .

Comment faire un typon ?
Imprimez coté composants pour plaquer l' encre avec la résine lors de l' insolation , le texte coté cuivre sera donc inversé.
Utilisez les calques ou transparents les plus appropriés à votre imprimante (laser ou jet d'encre)

Comment utiliser les plaques pré sensibilisés ?

PLAQUES ÉPOXY CUIVRÉES BRUTES

COUPE D' UNE PLAQUES PRÉ SENSIBILISÉES

Les plaques photo sensibles sont recouvertes d'une résine dure et très adhérente, de couleur bleue-violet et d'une épaisseur de 2,5 microns. Cette résine exempte de poussière permet une résolution de l'ordre de 2 microns. Sensibilité à la lumière 365 nanomètres (ultraviolet). Conservées hors humidité, dans l'obscurité et au frais les plaques sont garanties 5 ans. Un film protecteur opaque auto adhésif recouvre la résine photo sensible .

Cette plaque étant sensible au UV 365 nm il faut donc une source de lumière UV pour exposer la résine photo sensible : c' est le rôle de l' INSOLEUSE ou châssis d' insolation .

KIT D' INSOLATION

schéma électrique du câblage :

           

Le principe de l' insoleuse :

Il faut disposer d' un transparent ou d' un calque avec le circuit dessiné dessus , plusieurs méthodes sont possibles .

l' exposition aux UV change la composition de la résine photo sensible et sera enlevé après avec le révélateur donc si une piste ce trouve sur le calque , la résine est préservé de la lumière et donc va ensuite rester.

Voici un dessin pour voir le principe :

1er cas l' encre se trouve coté vitre , très mauvais car les rayons peuvent passer au travers du calque et les pistes fines seront détruites .

2em cas Pour avoir le meilleur résultat possible il faut que l' impression du calque se trouve de l' autre coté

Cela revient à imprimer le calque ou le transparent vue de dessus du circuit et si vous avez du texte coté cuivre il sera inversé .Pour infos avec deux tubes de 15W à 7cm de la vitre avec un transparent il faut moins de deux minutes .

Après quelques minutes d' exposition voici notre circuit insolé :

LE RÉVÉLATEUR

.Le but du révélateur est de faire partir les zones ou la résine à été exposé par les UV .Le révélateur est généralement fourni en sachet de , il suffit de le mettre dans une bouteille de 1 litre d' eau tiède et de mélanger pour dissoudre les cristaux .
Ce révélateur est en fait de l'Hydroxyde de sodium ou Soude caustique (NaOH) La "lessive de soude" disponible dans les grandes surfaces fonctionne très bien et est beaucoup plus économique, elle est vendue en bouteille d'un litre.Il faut la diluer très fortement !, environ 1 pour 10. Ne conservez pas le révélateur utilisé.

ATTENTION CE PRODUIT EST CORROSIF ,UTILISEZ DES GANTS , et attention aux vêtements .

Mettre ensuite un à deux centimètre de révélateur dans un bac plastique .

et laisser agir quelques minutes, pas trop longtemps sinon tout risque de partir , retirer du bac et rincez à l' eau .

Si le résultat n' est pas complet alors re plongez le circuit encore un peu dans le bain de révélateur , toujours bien rincer en sortant .Dans certains cas le révélateur ne fonctionne pas , soit votre fournisseur ne vous à pas fourni le bon révélateur , ou le circuit n' a pas été suffisamment exposé , il est bien de faire des tests avec des chutes de plaques avant de réaliser un grand circuit .

Pour ma part j'utilise de la "lessive de soude" en vente dans les grandes surfaces.
C'est liquide et très concentré, une bouteille d'1l peut servir plusieurs années.
Utilisez une cuillère à soupe pour 1/2 litre d'eau.

GRAVURE

Une fois le circuit révélé le cuivre apparaît au endroit qui ne servent pas il faut donc le retirer , pour cela on utilise une graveuse ou un bac plastique pour plonger le circuit dans un bain de perchlorure de fer ou d'un mélange eau oxygéné (H202) + acide chlorhydrique (HCL)

Le perchlorure de fer ( 2Fe3+ + Cu ) attaque la fine couche de cuivre qui n' est pas protégé par la résine par réaction chimique , ce sera beaucoup plus rapide si il est chaud et agité .Ce produit n' a qu' un inconvénient il tache, donc prendre des précautions en conséquence , vous pouvez toujours vous servir d' un détachant pour nettoyer vos bac , lavabo et vêtements .

Pour l' utiliser au mieux il vous faudra une graveuse dont voici deux modèles , vous pouvez voir la résistance chauffante et la pompe à air pour agité le perchlo .

Lorsque le circuit est fini au bout de 8 à 25 minutes , bien le rincer à l' eau et si vous n' avez pas d' autres circuits en vue , videz dans sa bouteille le perchlo pour la prochaine fois et rincer la graveuse .Avec 2 litres de perchlo vous pouvez graver des dizaines de circuits .

Ensuite il est possible de percer le circuit et de souder directement les composants mais il est préférable de retirer la résine des pistes avec de l' acétone ou du dissolvant .

Une fois nettoyé on peut percer et souder et ensuite passer une bombe de vernis pour protéger les pistes de l' oxydation ou si vous avez de l' étamage à froid nettoyez le circuit puis plongez le dans un bac avec de l' étamage pendant quelques minutes , il va se recouvrir d' une fine couche d' étain .Ensuite il ne reste qu' a percer .