Méthodes de fabrication de pcb
Une contribution de Michel Seminel
Notre souci principal lors de la réalisation de montages électronique a toujours été la fabrication des plaques imprimées ( souvent appelées PCB ) par nos amis anglo-saxons.
La méthode photographique donne de bons résultats mais oblige de posséder un appareillage spécifique ( boites d’insolation avec tubes UV spéciaux, bac de révélation, révélateur chimique agressif composé de soude ou de potasse caustique) calque ou film positif d’un noir très profond pour filtrer le rayonnement UV.
J’ajoute que cette méthode fonctionne bien pour des plaques de tailles raisonnables mais lors de réalisation de travaux de grande importance on constate des zones plus ou moins bien révélées à cause de la répartition de la lumière.
Pour toute ces raisons nous avons cherché une autre méthode simple, avec le minimum de produit chimiques.
Nous testons en ce moment deux méthodes :
1)Report direct sur le cuivre à partir d’un document scanné puis imprimé sur imprimante laser ou photocopié suivi d’un report à l’aide d’un fer à repasser.
2)Report direct du schéma sur le cuivre à partir d’un traceur à plat acheté d’occasion ( on en trouve en très bon état à moins de 1000 frs ), muni d’un stylo à encre qui résiste aux agents de gravure.
Description des méthodes
METHODE 1 :
Créer une copie, contrastée au maximum, du schéma à reproduire ( scan, photocopie, ou impression laser à partir de votre logiciel de dessin électronique ) sur du papier photo brillant pour imprimante jet d’encre ; nous utilisons pour notre part du papier Epson glossy 140 g / m2 référence SO41126. Nous recommandons de faire l’impression au dernier moment en effet une copie ‘fraiche‘ fonctionnera mieux dans les étapes qui vont suivre.
Découper une plaque d’époxy aux cotes du montage plus 2 à 3 mm , ébavurer correctement les bords.
Nettoyer très soigneusement la plaque par les procédés habituels : tampon Jex + eau savonneuse, rinçage abondant ( l’eau doit couler uniformément sur le cuivre ), séchage au sèche cheveux éventuellement.
A partir de cette étape interdiction de poser les doigts sur le cuivre …..
Fixer la plaque, cuivre vers le haut, sur un morceau de bois épais à l’aide d’un scotch double face.
Découper la photocopie aux dimensions exactes de la plaque.
Mettre en service le fer à repasser en position coton sans vapeur (utiliser de préférence un vieux fer mis au rebut) laisser quelques minutes le fer prendre sa température.
Poser délicatement la photocopie encre vers le cuivre à sa position définitive, la maintenir dans un coin à l’aide d’un doigt ; appliquer le fer délicatement par sa pointe dans l’angle opposé jusqu’à faire fondre le toner qui va coller au cuivre rapidement, balayer lentement le fer sur toute la surface sans appuyer trop.
Lorsque le toner commence à bien adhérer au cuivre, balayer de nouveau en appuyant fermement sur le fer avec des mouvements circulaires en insistant sur les bords. 3 à 5 mn suffisent en général ( procéder à des essais ).
Laisser refroidir la plaque une ou deux minutes.
Préparer une solution de dépouillage du papier composée d’un litre d’eau tiède dans laquelle on ajoute un verre de lessive en poudre, bien mélanger pour dissoudre complètement la lessive.
Tremper la plaque avec le papier dans cette solution pendant environ ½ h, après ce laps de temps on constate la séparation du support papier dans l’eau de lessive, enlever délicatement la couche la plus épaisse en trempant de temps à autre la plaque dans l’eau savonneuse.
Tremper de nouveau la plaque quelques minutes pour bien imbiber la dernière couche et la gélatine du papier.
Dépouiller les restes de papier à l’aide d’une brosse à dent usagée ( à ce stade le toner déposé sur la plaque est mécaniquement très résistant ).
Rincer abondamment et sécher ensuite.
Contrôler l’absence de barbillons de papier et la présence totale du tracé.
Graver par votre procédé habituel : eau oxygénée, perchlo, persulfate de sodium ou d’ammonium.
Enlever le toner avec de l’acétone .
Si votre dessin est écrasé ( pistes élargies trous de pastilles recouverts ), la température est trop forte.
Si des pistes manquent ou si le toner n’adhère pas suffisamment, augmenter la température.
Quelques essais sont nécessaires pour attraper le ‘coup de patte‘ mais ça vaut le coup d’insister car avec ce procédé on peut obtenir des tracés très fins ( 0,3mm).
Quelques conseils supplémentaires :
Eviter les circuits à grand plans de masse qui se transfèrent plus difficilement
Respecter les temps ci dessus pour démarrer il sera toujours possible d’ajuster ensuite
Utiliser des copies papier récentes ça fonctionne mieux ? ? ?.
Les avantages du système sont évidents :
Pas de manipulation de produits chimiques avant gravure
Outillage simple et disponible partout
Procédé sans danger facile à mettre en œuvre .
Bons essais et tenez nous au courant de vos réalisations
METHODE 2 :
Procédé de tracage direct à partir d’une table traçante d’occasion : En cours de tests sur HP7475 A
L’idée :
Imprimer directement sur cuivre à l’aide d’un traceur dont on a remplacé le stylo papier d’origine par un stylo modifié rempli d’encre résistante aux agents de gravure.
Détails :
Modifier un stylo vide pointe feutre 0,3mm dans lequel on aura remplacé la mèche d’origine par la même longueur de mèche issue d’un feutre à encre résistante aux agents de gravure : persulfate, perchlo ( faire des essais de résistance : stylos stabilo, staedtler, dalo ….)
Reboucher le haut du stylo.
Mettre le cuivre découpé à la cote exacte préalablement nettoyé (voir ci dessus).
Tracer sur un support papier épais le contour de la plaque couche 20 sur Eagle.
Fixer fermement la plaque sur la feuille de papier support par du scotch double face sur l’emplacement exact déjà tracé.
Mettre un stylo modifié de taille d’origine 0, 3mm dans le caroussel des plumes du traceur et lancer l’impression Attention : le logiciel d’impression doit être compatible hpgl (format reconnu par les traceurs).
L’idéal est de mettre au minimum la vitesse de traçage (1 dans le gestionnaire du driver windows) , mettre la plume 1 à 0,3 mm et tracer sur le logiciel à 0,4 mm de cette façon le traceur fait deux passes de traçage, on augmente ainsi la quantité d’encre déposée.
En fin de traçage graver suivant la méthode habituelle (éviter la gravure à l’eau oxygénée qui est très exothermique)
Cette méthode en cours de tests donne de très bons traçages ultra fins d’une grande précision on peut envisager de faire du double face ou de la sérigraphie des composants , sans problèmes en procédant de la même façon pour la couche du dessus .
Nous n’avons pas encore testé la gravure au perchlo ou au persulfate par contre avec l’eau oxygénée la réaction est très exothermique et certaines encres ne résistent pas ; pour le moment la seule qui passe le test est l’encre du stylo Dalo ( stylos testés : Dalo , Stabilo , stylos HP pour transparents ) A suivre …….
Merci de nous tenir au courant de vos essais ; c’est la seule manière de progresser ! ! ! ! ! !
73 de MICHEL F1DEY
N'hésitez pas à faire part de toute remarque à Michel, merci !