REALISATION DES CIRCUITS IMPRIMES



F6EHJ - Gérard LAGIER (F6EHJ@wanadoo.fr)


La méthode qui est décrite ci-après en vaut certainement bien d'autres.
C'est celle que j'utilise et elle est le fruit de nombreux échecs (ou retour
d'expérience)…!
Elle permet d'obtenir des circuits imprimés de bonne qualité, répondant à la
mise en œuvre de composants récents dont les boîtiers (SSOP en particulier),
sont de dimensions modestes avec une distance entre pattes des plus réduites.
L'utilisation de composants CMS (résistances et condensateurs) permet
également une plus grande souplesse dans le dessin du typon et réduit
l'encombrement final du circuit imprimé.
La méthode permet la réalisation des CI double face.
On suppose qu'un fichier bitmap ou spécifique PAO est disponible en entrée.

1- Impression du calque :

Le calque sera imprimé avec le plus grand soin sur une imprimante jet d'encre
de préférence.
J'utilise personnellement des calques "HP Premium Inkjet Transparent Film".
Ces calques présentent (comme la plupart) une face rugueuse sur laquelle
s'effectue l'impression et une face lisse.
Afin que la face imprimée du calque soit placée directement contre la plaque
d'époxy, la face côté cuivre du fichier sera vue "par transparence", c'est à dire
face côté composants.
Les paramètres de l'imprimante seront choisis du type "papier glacé qualité
photos", ou "film glacé qualité photo". Dans tous les cas, la résolution sera
"super fine" ou "optimale".
Le mode noir et blanc sera sélectionné, si un réglage de constraste est disponible
le positionner au maximum de contraste.



Attention :

L'utilisation de cartouches d'encre dites "compatibles", de marques différente
de celle de l'imprimante peut conduire à des déboires majeurs…!
J'ai en effet eu la surprise de constater que certaines cartouches noires de ce
type laissent passer les UV. On peut s'en sortir en imprimant le calque en rouge…

2- Vérification du calque :

La première chose à vérifier est que le calque qui vient d'être imprimé est bien
l'image du fichier initial. On prendra soin de contrôler que l'on n'a pas imprimé
une image "miroir" du dessin original, ce qui rendrait inutilisable le circuit..
Ceci m'est arrivé bien des fois et si pour un petit CI, on peut s'en sortir en
montant les composants côté cuivre, il n'en est pas de même d'un circuit plus
complexe et important…
Ne pas hésiter à présenter le calque sur l'époxy pour bien se rendre compte
du résultat à atteindre.

3- Séchage du calque :


Même si on est impatient d'insoler, laisser sécher le calque une bonne heure,
éventuellement près d'une source modérée de chaleur.
Le séchage a deux objectifs : permettre aux solvants de l'encre de s'évaporer,
mais surtout, permettre un durcissement de l'encre. Un calque insuffisamment sec
se détériore très rapidement, voire "colle" à l'époxy.
Tout ceci ne sont que des précautions de bon sens mais si elles ne sont pas mises
en œuvre garantissent un échec quasi certain du résultat.


4- Choix de l'époxy :

Ce choix est crucial. J'utilise pour ma part de l'époxy simple ou double face de
1.6mm cuivré à 35µ. C'est le plus répandu et on en trouve à peu près chez tous
les revendeurs.
Attention : certaines plaques semblent être des fins de série ou des extrémités
de plaques. Il en découlent une mauvaise répartition, voire des manques de
résine en certains endroits de la plaque. Généralement, la résine n'apparaît pas
homogène, des traces plus ou moins foncées sont visibles ; au pire, il peut y avoir
un manque total de résine en bout de plaque.

5- Taille de l'époxy :

L'époxy est toujours assez difficile à travailler (c'est de la fibre de verre et
de la résine) et réaliser une découpe parfaite n'est pas très aisé à moins de
disposer de cisailles ou massicot spécialement adaptés à ce travail.
Ceci se complique quand il s'agit de découper une plaque qui sera insérée dans
un boîtier métallique type "Schubert" et pour lequel, le plan de masse
périphérique de la plaque devra être soudée au boîtier.
Il va s'en dire que faux équerrage, dimensions incorrectes, non rectitude des
bords concourent ardemment à l'échec.
Dans ce cas précis, ne pas hésiter à se procurer des plaques prédécoupées
(160x100mm) qui permettent alors d'obtenir un résultat très propre.

6- Mise en place du calque pour l'insolation :

6.1 Simple face (piece of cake) :

C'est très facile. Il suffit de maintenir le calque par du ruban adhésif collé sur
la face composants.
Attention encore une fois à ce que la face imprimée du calque soit bien contre
la couche photosensible.

6.2 Double face (plus difficile) :

La première opération sera de découper un des deux calques à une de ses
extrémité pour en extraire une bande de 3cm de large qui sera inutilisée.

Cette opération va permettre de solidariser les deux calques.
Les deux calques seront alors positionnés l'un sur l'autre (les deux faces encrées
en contact) avec le plus grand soin.
Pour ce faire, on se repérera aux composants traversant les deux faces dont
les pins devront être parfaitement alignées.
Quand on pensera avoir atteint la perfection (!), on rendra solidaire les deux
calques par un morceau de ruban adhésif fixé au niveau de la découpe
réalisée initialement.
Revérifier l'alignement.
L'ensemble des deux calques sera alors fixé sur la plaque d'époxy. Ceci
suppose qu'une réserve suffisante en bordure de plaque (sans piste ni
composant) ait été prévue lors du dessin du circuit.

7. Insolation :

7.1. Equipement:

Il sera nécessaire pur insoler de disposer d'une machine à insoler qui n'est ni plus
ni moins qu'un châssis muni d'une plaque de verre placée au dessus d'une source
actinique.
J'utilise pour ma part un produit du commerce type "valise" contenant 4 tubes
UV actinique et une plaque de verre située à 3 cm environ de la source.
Tout autre système peut convenir, la seule contrainte étant de
pouvoir plaquer parfaitement le calque contre la face photosensible de l'époxy.

7.2. Durée de l'exposition :

Elle est variable en fonction du matériel utilisée, de la puissance de la source,
de sa nature et de la distance entre celle-ci et la plaque d'époxy.
On ne manquera pas de faire plusieurs essais avant de se lancer dans l'insolation
d'un circuit complet.
Les temps relevés sur différents systèmes varient de 1 à 5 mn, toutefois, on
utilisera la durée minimal possible afin de ne pas "brûler" la couche photosensible.
Ceci se traduirait par la suite en une attaque du cuivre sur la parties protégées.
Pour un circuit double-face, on insolera séquentiellement et également les deux
faces.

8. Développement:

Le développement s'effectuera avec le produits généralement livré avec l'époxy.
Il s'agit d'un sachet de poudre (souvent à base de soude) à diluer dans de l'eau
tiède (40°C).
En règle générale, le préchauffage du bain de développement est recommandé
à chaque développement (30 secondes au micro-onde).
Des gants de ménage éviteront de s'abîmer les doigts…
Une fois immergée dans le bain, la résine se dissout généralement partiellement.
C'est normal. On prendra alors un morceau de papier absorbant ou un chiffon
doux pour enlever le reste sans hésiter à frotter assez énergiquement.
Le dessin sur la plaque doit alors apparaître bien contrasté par rapport au
cuivre. Si ce n'est pas le cas, le perchlorure de fer risque d'attaquer des zones
utiles…
Après développement, rincer abondamment à l'eau.

9. Attaque au perchlorure de fer:

9.1. Perchlorure de fer

Bien que le produit soit très efficace pour dissoudre le cuivre, il est également
leader pour tacher tout ce qui se trouve à son contact.
On prendra donc bien soin de réaliser cette opération avec des gants, des
vêtements appropriés et dans un endroit ne craignant pas les taches.
Le perchlorure de fer se présente soit prêt à l'emploi, soit en granulés qu'il est
nécessaire de dissoudre dans l'eau tiède.
Les récipients utilisés seront exclusivement en plastique ou en verre (éviter
la bassine à confiture en cuivre…!).
Avant tout immersion, chauffer la solution 1mn au micro-onde afin d'accélérer
la réaction.

9.2. Attaque du cuivre:

Après bien des essais avec différentes machines, j'ai finalement opté pour le
plus simple : j'utilise une boîte en plastique de 200X150X50 mm munie d'un
couvercle étanche dans laquelle j'immerge l'époxy.
Couvercle en place, j'agite le récipient énergiquement pendant toute la durée
de l'opération en surveillant périodiquement l'attaque.
Moins il y a de cuivre à enlever, plus la réaction est courte…! Ceci étant dit,
on s'aperçoit que les zones de cuivre importantes se dissolvent moins
rapidement que les pistes les plus fines. C'est pendant le dessin du circuit
qu'il faudra veiller à ce point afin de réduire au maximum les zones de grande
taille.
On arrêtera la réaction…au bon moment, c'est à dire lorsque l'ensemble des
parties non protégées par la résine sembleront complètement dissoute.
Eviter à tout prix de laisser l'époxy plus longtemps que nécessaire dans le
bain : il en résulterait un début d'attaque généralisée.
Le résultat sera minutieusement contrôlé (se munir d'une paire de lunettes
loupe si nécessaire). Si des traces de cuivre subsistaient, on n'hésitera pas
à replonger quelques instants le circuit.
Rincer abondamment à grande eau, ranger le matériel.

10. Perçage :

Avant tout autre opération, je conseille le perçage avec la couche photo
sensible encore en place. Ceci a pour avantage de protéger le circuit
pendant cette opération.
Pour la perçage, on utilisera de préférence une mini perceuse sensitive autorisant
une vitesse de rotation élevée (14/18000 trs/mn) et surtout permettant le
montage de forêts au carbure de tungstène.
Ces forêts sont d'une fragilité extrême et d'un coût élevé; par contre, il ne s'usent
que très lentement et fournissent un travail impeccable.
On pourra toujours réaliser cette opération avec une mini perceuse à main et des
forêts en acier rapide, le résultat s'en ressentira malgré tout.
C'est lors du perçage que l'on pourra vérifier pour un circuit double faces si les
deux faces sont bien alignées…Pas de panique, c'est rarement parfait ! On pourra
tolérer quelques dixièmes de mm de décalage.
Les trous pour circuits intégrés seront percés à 0.6 ou 0.8mm, les autres, en
fonction des composants.

11. Nettoyage et finition :

11.1. Nettoyage :

Il est possible de conserver la couche photosensible sur le CI car celle-ci permet
le soudage des composants sans difficulté. C'est une solution qui évite le nettoyage
et l'étamage ou l'argenture du CI; cependant la couche est assez fragile et l'aspect
final du circuit peut s'en ressentir.

Pour les adeptes du nettoyage, la résine sera enlevé à l'acétone puis le cuivre
décapé à la laine d'acier. Se munir de gants permet de se protéger les mains et
de ne pas laisser de trace sur le cuivre.
On veillera à frotter dans un seul sens et de bien nettoyer les extrémités de la
plaque.
Un dégraissage au produit vaisselle terminera l'opération.

11.2. Finition:

La finition courante est l'étamage à froid.
Cette solution est conditionnée en bidon et d'un emploi très simple. Elle sera
préalablement tiédie au micro-onde (30s) avant emploi.
Il suffit d'immerger la plaque dans la solution pendant 2 à 3mn pour la voir se
recouvrir d'une pellicule argentée.
Il est possible que tout ne se passe pas nominalement et que des zones plus
foncées apparaissent…La cause provient généralement d'un mauvais nettoyage
du cuivre mais aussi d'un bain d'étamage périmé.
Veiller à conserver la solution au frigo.
Malgré tout, et même si l'opération d'étamage a été menée avec succès, le temps
a finalement raison de la belle surface brillante obtenue…
Seule des solutions hors de portée de l'amateur peuvent fournir un résultat durable.

Extrait de circuit imprimé pour DDS AD9850







 
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