Guide pratique pour la réalisation de circuits imprimés

Bonjour à tous, aujourd'hui je vais vous présenter une méthode parmi tant d'autres permettant de réaliser chez soi des circuits imprimés.

Sans plus attendre, la liste du matériel :

  • Logiciel de routage
  • Imprimante
  • Papier calque
  • Plaque de cuivre présensibilisée
  • Insoleuse
  • Révélateur
  • Perchlorure de fer

1. Le principe de la gravure UV

Je vais commencer par un petit rappel sur l'insolation et les étapes de gravure.

Au départ, vous avez votre plaque de cuivre présensibilisée qui est constituée de la sorte :

Constitution d'une plaque de cuivre présensibilisée

Le support est une plaque d'époxy sur laquelle se trouve une couche de cuivre, au dessus du cuivre vous avez une couche de résine photosensible (sensible aux UV) et enfin au dessus de ce verni, un film protecteur qu'il faudra enlever avant insolation.

L'insolation consiste à "imprimer" les pistes dans la résine photosensible. Pour ça on utilise un typon que l'on place sur la plaque présensibilisée et on bombarde le tout d'UV pendant quelques minutes.

Insolation

Lorsque l'on insole, la résine en dehors de pistes est exposée aux UV. Le dessin des pistes est alors "imprimé" dans la résine.

Plaque après insolation

Une fois l'insolation terminée, on place la plaque dans un bain de soude qui va "enlever" les parties brûlées de la couche de verni pour laisser apparaître le cuivre.

Révélation

On place ensuite la plaque dans un bain de perchlorure de fer qui va "enlever" le cuivre qui n'est pas protégé par le verni.

Gravure

Ensuite on passe un coup de chiffon imbibé d'acétone pour enlever les restes de résine.

Elimination

Et enfin, le cas échéant on étame les pistes pour faciliter la soudure et pour protéger le cuivre de l'oxydation. Pour se faire vous pouvez soit plonger votre circuit imprimé dans une solution d'étamage chimique, soit le faire à la main avec votre fil d?étain et votre fer à souder.

Etamage

Voici comment fonctionne la réalisation de circuits imprimés par "gravure".
Maintenant, place à la pratique !

2. Le routage

La première étape consiste à réaliser le routage de votre future carte à l'aide d'un logiciel spécialisé. Il en existe des gratuits tels que Kicad ou encore Eagle et des payant, par exemple la suite Proteus. Libre à vous de choisir celui qui vous convient le mieux, sachez qu'il existe de nombreux tutoriels sur internet pour apprendre à se servir de ces différents logiciels. Si vous vous sentez artiste, vous pouvez également dessiner à la main vos pistes avec un feutre noir, mais ça n'est pas forcément évident quand on doit router un bus de données !

Je vous conseille d'avoir vos composants à côté de vous quand vous routez afin d'être sûr d'avoir le bon empattement. Pensez également à imprimer un test sur papier blanc pour être sûr que tout est correct avant de passer à la suite.

Une fois que votre routage vous satisfait, vous n'avez plus qu'à l'imprimer sur papier calque, ce qui vous donne votre typon.

Routage réalisé sous ProteusTypon imprimé sur papier calque

3. L'insolation

Maintenant, il faut placer votre typon dans votre insoleuse face vers le cuivre (attention ne vous trompez pas de sens !) et laisser insoler quelques minutes, selon la puissance de votre insoleuse.
Si tout s'est bien passé, vous devriez voir vos pistes sur le verni.

Plaque insolée

4. La révélation

Comme je vous l'ai dit dans le rappel, la révélation consiste à enlever la couche de verni qui a été exposée aux rayons UV. Pour cela vous allez avoir besoin d'un révélateur.

Et où est-ce qu'on en trouve du révélateur ?

A moins d'en acheter dans un magasin d'électronique (assez cher), vous allez devoir le confectionner vous-même. Pour ça, vous allez avoir besoin de lessive de soude. Dans mon cas j'ai utilisé de la lessive de soude à 30,5%. Cependant, la soude n'est pas utilisable telle qu'elle, elle est beaucoup trop concentrée, il va donc falloir la diluer. La concentration exacte à obtenir est de 7g/L. Par exemple si vous utilisez de la lessive de soude à 36° soit 30.5% en masse, de densité 1.33, il faudra en mettre $\dfrac{7}{(0.305 \times 1.33)} = 17mL$ dans un récipient, puis compléter avec de l'eau pour obtenir 1L de solution.

Respectez bien les dosages, si votre solution est trop concentrée, tout le verni va dégager et vous n'aurez plus qu'à recommencer. A contrario, si la solution n'est pas assez concentrée, la réaction ne se fera pas.

Attention en manipulant la soude, utilisez des gants et des lunettes de protection car c'est un produit dangereux ! N'allez surtout pas mettre vos mains dedans !! Pour accélérer la réaction, je vous conseille de chauffer votre solution, utilisez par exemple un Bain-Marie.

Ici donc, rien de compliqué une fois que la solution est préparée : plongez votre carte insolée dans le révélateur, agitez quelques secondes et vous verrez vos pistes apparaitre clairement. Rincer à l'eau tout de suite après pour stopper la réaction.

Plaque après révélation

Si toutes vos pistes disparaissent lors de la révélation il y a fort à parier que votre typon n'était pas assez opaque. Réimprimez donc plusieurs fois sur le même calque votre circuit imprimés afin d'avoir des pistes bien noires qui ne laisseront pas passer la lumière.

5. La gravure

Pour cette étape, vous allez avoir besoin du perchlorure de fer. Cette fois-ci pas le choix, vous devrez en acheter. On en trouve en sachet à diluer dans l'eau ou alors en solution toute faite. De mémoire j'ai payé 7€ le bidon de 1L.

Bidon de perchlorure de fer Sachet de perchlorure de fer

Versez précautionneusement le perchlorure de fer dans un récipient qui pourra accueillir votre carte. Là aussi, il est conseillé de chauffer la solution afin d'accélérer la réaction, mais pas la peine de la faire entrer en ébullition !

Là encore, utilisez gants, masque et lunettes de protection, le perchlorure de fer est un produit corrosif !

Plongez votre carte dans la solution et après une dizaine de minutes, la gravure devrait être terminée et votre circuit imprimé aussi.

Plaque après gravure

Un coup de chiffon à l'acétone pour enlever le verni qui reste...

Plaque après nettoyage

Comme je l'ai dit en début de cet article, vous pouvez étamer vos pistes, soit au fer à souder soit en plongeant le circuit imprimé dans une solution d'étamage chimique.

6. Perçage & soudure

Voilà, il ne vous reste plus qu'à percer votre plaque et souder vos composants !

Circuit imprimé terminé 1 Circuit imprimé terminé 2

Sources: [1]

Vos réactions (12) :

Oussema

Salut,
Tout d'abord merci pour l'effort que tu fais pour partager ce que tu fais.
Ensuite je voulais te demander plus de détails sur le niveau de précision de pistes qu'on peut atteindre avec ce processus;
Par exemple, est-ce qu'on peut faire des pistes pour accueillir des SMD ?

Merci et Bonne continuation.

11/11/2013 à 10:46

lobodol

@Oussema : Salut, je ne suis pas sûr qu'avec cette technique tu puisse faire des circuits imprimés pour CMS. Le meilleur moyen de connaître la précision de gravure est de réaliser un typon avec différentes largeurs de pistes, de cette manière, tu peux voir jusqu'à quelle précision tu peux travailler.

12/11/2013 à 13:22

Gros Rem's

Bonjour

Si me permet d''intervenir pour apporter quelques précisions à la réponse qui vient d'être donnée.

En réalité on peut être d'une très grande précision avec cette technique (j'en connais pas d'autre à vrai dire). Cependant la précision dépend de plusieurs paramètres :
- Le contraste de l'imprimante
- La qualité du papier utilisé (au mieux il faut pouvoir utiliser du vrai papier transparent)
- La puissance de l'insoleuse (plus l'insolation est rapide moins ca bave)
- Homogénéité des UV (nombre de lampe, distances de celles-ci avec la vitre, et utilisation d'un filtre ou non (genre papier calque, qui réduit la luminosité mais la rend plus homogène))
- La pression entre le calque et le ci (au mieux une insoleuse sous vide)
- Et ensuite la maîtrise des temps d'insolation et des bains. Ça vaut le coup de faire de longs tests pour trouver les temps exactes.

J'avais lu il y a quelques temps, je ne sais plus ou sur le net, qu'il était possible de faire un bain de gravure moins chere et plus rapide (plus c'est rapide pus c'est précis, mais plus c'est dur à maitriser). Je n'ai jamais testé ...

Je me rappel pendant mes années de DUT que nous avions eu besoin d'un CI pour quelques composants CMS. Sachant pertinemment que les techniciens qui tiraient les CI n'y mettaient pas beaucoup de coeur nous avions demandé 10 fois le même tirage. Après étamage 2 ce sont avérés exploitables. Donc même à l’arrache on réussi 1 CI sur 5 en CMS =)

25/12/2013 à 22:19

lobodol

Je crois que tout est dit, merci pour cette précision Gros Rem's :)

29/12/2013 à 22:37

brume

bonjour je n'arrive pas à faire un bon circuit imprimé.
matériel utilisé : une insoleuse 4 tubes,une machine à graver avec chauffage et brassage du liquide par air
tous les produits achetés, plaque présensibilisé en
magasin.temps d'insolation 2m15
tous va très bien jusqu'au gravage
mais si de la résine reste encore sur la plaque le gravage ne marche pas et si comme préconisé
je passe un éponge humide , un coton tige ou le doigt pour enlever l'excédent de résine les pistes s'éffases également
merci de me répondre
cordialement

21/02/2014 à 05:32

lobodol

@brume : salut, c'est sans doute ton étape de révélation qui est trop courte. Tu utilise bien de la lessive de soude diluée comme indiquée dans le tuto ? Au lieu de passer un coup d'éponde, passe juste la plaque sous un filet d'eau, ça devrait éviter que les pistes s'effacent.

22/02/2014 à 14:21

Flop

merci pour vos conseils, j'ai réussi à insoler une plaque en double face au 3ème essai grâce à vous.

18/10/2014 à 01:24

lobodol

@Flop : content que ça vous ait été utile. Quelle est l'utilisation finale pour votre carte ?

19/10/2014 à 12:48

cnemo

salut et merci
il faut quand meme avoir un revelateur avec cuivre pre sensibilisé?*

16/07/2017 à 19:07

lobodol

Salut @cnemo, oui il faut utiliser un révélateur pour du cuivre présensibilisé

17/07/2017 à 11:29

JRMS

Bonjour, Bien qu'ayant de l'expérience dans la réalisation des
CIs , J'ai apprécié ton cours pratique qui correspond parfaitement à la réalité, mais ''on n'en sait jamais assez'' et ce dans tous les domaines ! et il est important que l'on ne réussi rarement du premier coup...Tout vient avec l'expérience et se rappeler que ''l'expérience est une lanterne qui n'éclaire que le cul''. . .
Bien sûr tu aurais pu ajouter que lors de la gravure au perchlo
il existe du matériel spécéfique qui doit bien aider l'opération mais ce matériel a un coût et n'est pas forcément nécessaire pour réaliser une carte de temps en temps, mais plutôt pour des petites séries.
Bien! quelqu'un peut il me dire si le perchlo est récupérable quand il est usagé? peut on le recycler pour une autre application, ect. . .
Merci et à plus.

08/03/2018 à 17:43

lobodol

Salut @JRMS et merci pour ton retour.
Effectivement, je me souviens de mes 1er essais et il était rare que ça fonctionne du 1er coup.
J'adore cette définition de l'expérience, je la ressortirai dans un article :P
Pour le recyclage du perchlo je n'en ai aucune idée mais ça m'intéresse !

12/03/2018 à 12:59

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