Making PCB

1. Comment graver son circuit
PAR BIGONOFF
Petit manuel rapide sans prétention pour réaliser un typon
sans matériel professionnel
Révision 1

2. 2

3. 1. GÉNÉRALITÉS................................................................................................................................................ 5
1.1 PRÉSENTATION............................................................................................................................................... 5
2. OBTENTION D’UN CIRCUIT PRÊT À ÊTRE GRAVÉ PAR MÉTHODE D’INSOLATION ............... 7
2.1 LES DIFFÉRENTES ÉTAPES .............................................................................................................................. 7
2.2 OBTENTION DU CIRCUIT SENSIBLE AUX UV ................................................................................................... 7
2.3 OBTENTION DU TYPON TRANSPARENT ............................................................................................................ 7
2.3.1 Avec une imprimante à jet d’encre......................................................................................................... 8
2.3.2 Avec une imprimante laser..................................................................................................................... 9
2.4 L’INSOLATION ................................................................................................................................................ 9
2.5 LA RÉVÉLATION ........................................................................................................................................... 10
3. OBTENTION D’UN CIRCUIT PRÊT À ÊTRE GRAVÉ PAR TRANSFERT DIRECT ........................ 13
3.1 LES DIFFÉRENTES ÉTAPES ............................................................................................................................ 13
3.2 PRÉPARATION DU CIRCUIT ........................................................................................................................... 13
3.3 OBTENTION DU TRANSFERT.......................................................................................................................... 13
3.4 TRANSFERT SUR LE CIRCUIT ......................................................................................................................... 14
4. LA GRAVURE................................................................................................................................................ 17
4.1 LE PRINCIPE ................................................................................................................................................. 17
4.2 LA MÉTHODE ................................................................................................................................................ 17
5. L’ÉTAMAGE .................................................................................................................................................. 19
5.1 LE PRINCIPE ................................................................................................................................................. 19
5.2 L’ÉTAMAGE AU FER À SOUDER ..................................................................................................................... 19
6. LA SOUDURE DE COMPOSANTS CMS ................................................................................................... 21
6.1 MÉTHODE .................................................................................................................................................... 21
7. UTILISATION DU PRESENT DOCUMENT ............................................................................................. 24
3

4. 4

5. 1. Généralités
1.1 Présentation
Je n’ai aucune prétention de détenir la vérité absolue ni la meilleure méthode pour la
réalisation d’un circuit imprimé par l’amateur. Je vous livre simplement ici le résultat des mes
années d’expériences et d’essais en la matière.
Je vais éviter les solutions extrêmes, que j’ai pourtant utilisées en milieu professionnel,
comme la gravure à l’acide nitrique, car ce sont des procédés dangereux et avec de fortes
nocivités, le stockage des produits étant de plus risqué.
Je vais me contenter de décrire de façon simple des procédés à la portée de tous, ne
nécessitant aucun matériel onéreux ou particulièrement dangereux, et aisément reproductibles.
Les méthodes décrites m’ont permis sans aucun problème de réaliser des circuits en
technologie CMS avec des composants en boîtier TQFP, voire plus petits, le tout sans le
moindre défaut (coupures ou courts-circuits).
Il existe plusieurs méthodes accessibles à l’amateur pour tirer son circuit. Les deux
principales sont :
- La réalisation d’un typon avec insolation aux UV
- La réalisation d’un typon destiné au transfert direct
Evidemment vous disposez aussi de la solution de faire tirer vos circuits par une firme
spécialisée, mais dans ce cas ce document ne vous sert pas à grand-chose. Je fais impasse
également sur la gravure par fraiseuse, la graveuse étant hors prix et ceux l’ayant réalisée
n’ont pas besoin de ce tutorial
Dans la suite de ce document, le terme « typon » représente le document sur lequel est
imprimé le futur tracé du circuit imprimé. Voici un exemple de typon (non à l’échelle 1/1) :
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6. Remarquez qu’il faut toujours écrire du texte sur un typon, ceci afin de permettre de
l’imprimer à l’endroit. Notez que le texte est en général à l’envers (en miroir) parce que le
côté imprimé se trouvera toujours plaqué sur le cuivre, ce qui provoquera le rétablissement du
texte dans le bon sens. Si le typon vous est fournit avec le texte à l’endroit il vous suffit de
sélectionner l’option « impression miroir » de votre imprimante.
Ce typon produira donc en réalité une impression inversée, donc, en regardant côté pistes,
il produira ceci :
J’ai choisi volontairement un typon avec des composants CMS, ceci afin de vous montrer
que c’est parfaitement réalisable. Un circuit avec composants classiques est évidemment plus
simple à faire. Dans la réalité, le composant carré du centre fait 11mm de côté, ceci pour vous
donner l’échelle.
Je vais décrire des opérations très simples mais nécessitant de respecter scrupuleusement
les recommandations pour obtenir un résultat de haute qualité. Plus vous prendrez des libertés
sur ce que vous jugerez « non indispensable », voire « non pertinent », plus le risque d’obtenir
un résultat médiocre sera important.
Sachez que si le résultat que vous obtenez n’est pas parfait, c’est qu’une des étapes
décrites dans ce manuel n’a pas été réalisée de façon correcte. Il est parfaitement possible de
réaliser des circuits sans aucune imperfection (à notre échelle).
Attention : Pour toutes les opérations décrites, portez les protections nécessaires
(gants, lunettes…) et aérez la pièce pour les opérations chimiques. Evacuez les produits
résiduels dans les filières officielles de façon écologique.
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7. 2. Obtention d’un circuit prêt à être gravé par méthode d’insolation
2.1 Les différentes étapes
Obtenir un circuit prêt à être gravé par méthode d’insolation nécessite plusieurs étapes :
- Obtenir un circuit recouvert d’une couche sensible aux ultraviolets
- Obtenir un typon sur support transparent
- Insoler le circuit
- Révéler le circuit.
2.2 Obtention du circuit sensible aux UV
Il vous faut un circuit recouvert d’un produit chimique présentant deux particularités :
- Ce produit doit être imperméable à l’élément de gravure que vous allez utiliser ainsi
qu’au révélateur
- Il doit pouvoir être chimiquement modifié par attaque à la lumière ultraviolette de
façon à le rendre sensible au révélateur
Vous pouvez obtenir ce circuit de 2 façons :
- Soit en l’achetant déjà préparé, sous la dénomination « circuit imprimé présensibilisé »
- Soit en achetant du circuit ordinaire et en le sensibilisant vous-mêmes à l’aide d’une
bombe vendue dans le commerce.
Mon conseil est très clairement d’acheter du circuit présensibilisé. En effet, le réaliser soi-
même de façon correcte est assez pénible (induction dans le noir, chauffage modéré dans le
noir, préparation minutieuse du support etc). Je ne suis jamais arrivé à obtenir le même
résultat en sensibilisant moi-même qu’en achetant du circuit tout préparé, et l’économie de
prix est assez faible.
Attention que si vous achetez, achetez de la bonne qualité, ne radinez pas.
Si vous décidez de sensibiliser vous-mêmes, il m’est inutile de détailler la procédure, elle
est indiquée sur la bombe en question.
2.3 Obtention du typon transparent
Vous devez réaliser un typon qui présente deux particularités :
- Le transparent doit être parfaitement transparent à la lumière ultraviolette
- La zone dessinée (noire) doit être parfaitement opaque à cette lumière UV.
Ces deux contraintes ne sont pas toujours évidentes à obtenir, d’autant qu’un typon peut
paraître correct à la lumière visible et désastreux en lumière UV.
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8. Comme matériel il ne vous faudra qu’une imprimante, qu’elle soit à jet d’encre ou à laser,
et un transparent. Une imprimante monochrome suffit, et si vous disposez d’une imprimante
couleur, réglez-là sur impression monochrome et avec les paramètres de qualité maximum.
Au fur et à mesure des années et de mes nombreux essais sur toutes sortes de matériel, j’ai
pu constater des sortes de « constantes » qui ne sont pas des vérités absolues ni des arguments
démontrables, mais qui se sont montrés suffisamment systématiques pour que je m’y fie
dorénavant. Ces constantes sont :
- Mieux vaut utiliser une encre et/ou une cartouche d’origine pour votre imprimante. Je
ne suis JAMAIS arrivé à obtenir un résultat de qualité similaire avec des encres ou
cartouches dites « compatibles », ni avec des encres de recharge. Même si l’encre
semble de qualité correcte en impression ordinaire, sa résistance aux UV est rarement
la même de même que sa capacité à se fixer sur du film transparent. Chaque tentative
de ma part (en laser ou en jet d’encre) avec des « compatibles » s’est toujours soldée
par un circuit incorrect. J’ai donc en permanence une cartouche d’origine destinée à
réaliser mes typons
- Mieux vaut utiliser un transparent prévu explicitement pour la marque et le type de
votre imprimante, surtout avec les imprimantes à jet d’encre. De nouveau, mes essais
avec des typons « standard » se sont révélés un échec niveau qualité.
Il vous faudra évidemment le dessin du typon à une échelle 1/1 rigoureuse. Soit en
utilisant un fichier dans un format standard respectant les échelles (pdf par exemple), soit en
utilisant un format propriétaire avec le logiciel adapté (Kicad par exemple).
Si le typon vous est donné avec le texte « à l’endroit », réglez votre imprimante sur
« impression miroir », de façon à obtenir un typon dont le côté imprimé pourra être placé
contre le circuit.
Il est en effet impératif de plaquer le dessin côté encre sur le circuit, sans quoi la lumière
pourrait passer entre l’encre et le circuit, du fait de l’épaisseur du transparent, et donc rendre
flous les contours des pistes, avec disparition pure et simple des pistes les plus fines.
2.3.1 Avec une imprimante à jet d’encre
Réglez votre imprimante sur la qualité maximale en impression monochrome.
Utilisez impérativement des transparents prévus : Les transparents HP, par exemple, sont
munis d’une couche accrocheuse très visible (et qu’on peut sentir) qui permet à l’encre de
s’accrocher sans baver ni se rétracter.
Imprimez et vérifiez le résultat à la lumière, qui doit être nickel, sans aucune bavure ni
trous dans les zones noires. Si le résultat n’est pas parfait, recommencez plutôt que de tenter
de poursuivre dans de mauvaises conditions. Si vous n’arrivez pas à un résultat parfait, alors
vérifiez si vous utilisez les encres et transparents corrects, ou tentez avec une autre
imprimante (chez un ami).
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9. 2.3.2 Avec une imprimante laser
L’imprimante laser nécessite également de travailler avec des encres originales. J’ai tenté
des cartouches adaptables et, de nouveau, le résultat a été mauvais. Je sais que je me répète,
mais 80% des échecs reportés sur le net sont dus à l’utilisation de matériel « compatible ».
Par contre, les imprimantes laser sont moins sensibles à la qualité du transparent, il doit
cependant être prévu pour imprimante laser sous peine de brûler dans l’imprimante.
L’impression laser sur transparent présente cependant un inconvénient : le transparent a
tendance à s’allonger dans un sens sous l’effet de la chaleur. Certains logiciels, comme Kicad,
permettent de prendre en compte ce phénomène. Dans tous les cas, faites une impression et
présentez vos composants sur le transparent pour voir si la déformation permet de les souder
correctement. Si ce n’était pas le cas, utilisez un autre transparent ou déformez l’image du
typon pour obtenir une impression à la bonne échelle.
2.4 L’insolation
Cette étape nécessite l’exposition du circuit par de la lumière ultraviolette. L’appareil
émettant cette lumière est appelé « insoleuse »
Première remarque : tous les UV n’ont pas la même fréquence, et le circuit
sensibilisé n’est sensible qu’à une longueur d’onde particulière. Utilisez donc soit une
insoleuse prévue pour cet usage, soit des tubes également prévus pour cet usage. Le coup
de la « lampe à bronzer » ou du tube « noir », laissez ça aux amateurs d’approximation.
Seconde remarque : la lumière émise par ces tubes attaque certains composants de
l’œil, évitez donc au maximum d’être exposé à la lumière émise, et prenez donc toutes
vos précautions.
Cette insoleuse, nécessaire, peut être soit construite soit achetée.
- Si vous l’achetez, évitez les modèles en kit disposant de 2 ou 4 tubes miniatures avec
un couvercle recouvert de moussse : ces tubes seront trop espacés pour un résultat
correct (lumière pas constante sur toute la surface du circuit, et avec un angle
lumineux incident variant selon l’endroit du circuit), sans compter leur puissance
lumineuse médiocre. Donc, si achat, alors achat d’une insoleuse de qualité, et elles
sont chères.
- Si vous la réalisez vous-mêmes, achetez 4 ou 6 tubes (explicitement prévus, chez
Farnell par exemple) de gros diamètre. Montez-les dans une boîte de façon jointive
(les tubes se touchent presque = lumière constante) et placez une vitre de 4mm
directement sur les tubes ou reposant sur les starters. En général on monte ces tubes
par 2 en série sur 1 ballast et un starter, le schéma est donné sur les ballasts. On peut
aussi utiliser un allumage électronique récupéré dans les ampoules économiques, il
suffit alors de brancher le tube à la place du tube « économique » (veillez à respecter
les puissances tube et tube économique dans ce cas).
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10. Bref, mon conseil est clairement de construire l’insoleuse, c’est une simple boîte avec des
tubes, et donc à la portée de n’importe qui désirant construire des circuits imprimés (donc
avec des connaissances électriques minimales). C’est la seule façon d’obtenir une insoleuse de
bonne qualité avec un prix raisonnable (+- le prix d’une insoleuse en kit dont vous seriez
déçu).
Voyons maintenant comment procéder :
- Travaillez avec le minimum de lumière ambiante. Quand je dis minimum je veux dire
évitez le plein soleil, mais pas de problème avec un éclairage domestique, le circuit
n’y est sensible qu’à très long terme (plusieurs dizaines de minutes, voire plusieurs
heures).
- Placez votre typon contre la vitre. Attention au sens, les textes doivent être visibles
« en miroir ». Si vous savez lire les textes c’est que votre typon est à l’envers. Si tout
est correct l’encre se trouve vers vous et le côté non imprimé contre la vitre
- Placez délicatement votre circuit, face sensible vers le bas, contre le typon et en
position correcte. Veillez à ce que votre circuit, si vous l’avez coupé, ne présente
strictement aucune bavure.
- Il faut maintenant opérer une pression conséquente sur le circuit, afin qu’il soit plaqué
contre le typon et afin d’éviter que la lumière ne s’infiltre entre les deux. Méfiez-vous
des couvercles d’insoleuses « en kit » avec du mousse, la pression n’est pas constante
et le résultat désastreux. Pour ma part, je préfère placer des poids sur le circuit, sous
forme de boîtes de conserves jointes ou de bouteilles d’eau de 0.5l pleines (il faut un
certain poids, et il faut qu’il soit réparti). Vous pouvez aussi vous construire un sac à
vide et aspirer l’air à l’intérieur pour obtenir une excellente pression, vous trouverez
des tutoriaux sur le net pour ce genre de réalisations.
- Allumez l’insoleuse sans regarder les tubes, la durée d’insolation avec une insoleuse
correcte et un bon circuit est de l’ordre de 1 min 30 à 1 min 45.
- Eteignez l’insoleuse et retirez le circuit, vous devez voir apparaître déjà ce qui sera le
tracé de votre circuit sous forme d’un changement de couleur du produit
photosensible.
Vous êtes prêts pour l’étape de révélation.
2.5 La révélation
Non, je n’ai pas viré mystique, il s’agit évidemment de révélation du dessin du circuit. A
ce stade le produit photosensible a subit une transformation qui rend toute partie exposée à la
lumière des tubes UV sensible aux attaques d’une base, comme la soude (NaOH).
Il vous faut donc préparer votre révélateur. De nouveau, vous disposez de deux méthodes :
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11. - Soit vous achetez de petits sachets tout préparés chez n’importe quel commerçant
d’électronique. Ces sachets ne coûtent que quelques cents et suffisent pour un litre de
produit préparé. En réalité, ce sont des sachets de soude pesés correctement.
- Soit vous pesez vous-mêmes 7 grammes de NaOH, qu’on peut trouver chez un
droguiste compétant. 7 grammes ne sont toutefois pas simples à peser, et vu le prix
d’un sachet tout préparé… Mais bon, à vous de voir.
Mettez votre sachet ou vos 7 grammes dans 1 litre d’eau à +- 25 à 35 °C. Contrairement à
ce qui se dit sur le net vous pouvez conserver votre révélateur après usage pour un nombre
conséquent de circuits, même sur plusieurs mois, à condition de le stocker dans un récipient
opaque à la lumière. ATTENTION : pensez à correctement l’étiqueter, c’est un produit
corrosif et mieux vaut éviter de le boire. Si donc vous récupérer un produit qui a déjà servi,
vous pouvez placer la bouteille dans votre évier rempli d’eau chaude pour le réchauffer s’il est
vraiment trop froid (notez que ça fonctionne même à froid, mais soit…)
Placez votre révélateur préparé dans un récipient pratique, l’idéal étant un bac destiné aux
photographes, ils ont juste la bonne taille.
Plongez votre circuit dans le bain, face imprimée vers le haut, et oscillez doucement le bac
de gauche à droite afin d’éliminer les résidus qui vont se former sur le circuit.
Si votre insolation est correcte, le circuit doit se révéler en quelques secondes (les pistes
sont nettes, les zones exposées deviennent couleur cuivre, et le révélateur change de couleur).
Si les pistes partent à la révélation, c’est soit :
- Que le révélateur est incorrect (si vous l’avez pesé vous-même)
- Que la plaque a été sur-exposée (temps trop long)
- Que le circuit a été incorrectement pressé contre le typon (surtout si c’est le bord des
pistes qui s’en va)
- Que le circuit n’est pas correctement sensibilisé (si vous l’avez fait vous-même) ou de
mauvaise qualité.
Si les zones exposées ne deviennent pas couleur cuivre (le produit photosensible ne part
pas intégralement), ou que la révélation est trop lente, c’est soit :
- Que le révélateur est incorrect, sous-dosé, ou hors d’usage
- Que le circuit n’a pas été exposé suffisamment longtemps
- Que l’insoleuse est de mauvaise qualité
Si les pistes sont cependant marquées, vous pouvez tenter de ré-insoler le tout (sans typon)
durant quelques secondes.
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12. Si vous avez par exemple un petit trou dans un plan de masse, vous pouvez utiliser un
feutre à l’alcool pour reboucher (l’alcool résistera à la gravure). Dans ce cas, procédez par
« tamponnage » et non en « dessinant », car l’alcool du feutre dissoudra le produit
photosensible et votre trou s’agrandira.
En cas d’un mini court-circuit il vous suffit de l’enlever avec un petit cutter ou une
aiguille (inutile d’enlever le cuivre, juste le produit photosensible).
Si tout s’est bien passé, rincez votre circuit à l’eau claire, et vous pouvez passer à l’étape
suivante : la gravure (chapitre 4).
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13. 3. Obtention d’un circuit prêt à être gravé par transfert direct
3.1 Les différentes étapes
ATTENTION : cette procédure ne fonctionne qu’avec les imprimantes laser et non
avec les imprimantes à jet d’encre
Obtenir un circuit prêt à être gravé par méthode de transfert direct nécessite plusieurs
étapes :
- Préparer le circuit
- Obtenir un transfert
- Transférer ce transfert sur le circuit
3.2 Préparation du circuit
C’est une opération cruciale dans la réussite de ce procédé. Tout d’abord il faut vous
munir d’un circuit imprimé non pré-sensibilisé. Ensuite, procédez comme suit :
- Mettez des gants en plastique pour éviter la moindre trace de doigts sur le circuit, sous
peine d’échec à cet endroit (graisse)
- Munissez-vous d’une « gomme à inox », sorte de pierre légèrement abrasive.
Effectuez des mouvements circulaires sur votre circuit jusqu’à ce qu’il soit
intégralement micro-rayé de façon uniforme et que le cuivre ait l’aspect du cuivre neuf
de façon intégrale. Veillez spécifiquement aux bords du circuit, plus difficile à
finaliser. Vous pouvez également utiliser du tampon métallique ou de la crème à
récurer pour plaques vitro-céramiques, mais l’idéal reste la gomme à inox.
- Une fois l’opération précédente terminée, nettoyez votre circuit avec de l’acétone ou
un produit équivalent. Séchez-le.
3.3 Obtention du transfert
Il y a deux façons d’obtenir le transfert :
- Soit en utilisant un film spécifique (bleu) vendu relativement cher dans le commerce
- Soit en utilisant du papier ordinaire
Je vous explique la méthode basée sur le papier ordinaire.
Utilisez un papier de 80g/m² de bonne qualité ou photo (pas du brouillon). Il est possible
que vous deviez tester plusieurs sortes de papier avant de trouver le bon résultat.
Un papier trop poreux rend le décollage impossible car l’encre reste en partie prisonnière
du papier. Certains ont reporté une utilisation parfaite à l’aide de papier de prospectus
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14. publicitaires, l’encre de la pub ne se transférant pas mais bien l’encre du typon. Je n’ai pas
testé ce genre de papier.
L’encre doit être de qualité parfaite. Mes essais avec une Sansung CLP-300 se sont
révélés positifs avec la cartouche d’origine mais désastreux avec une cartouche de
remplacement dite « compatible ». Utilisez donc de préférence une cartouche d’origine plutôt
qu’une compatible.
Cette méthode demande plus de doigté mais l’avantage est que si vous ratez vous le voyez
dès le départ et donc ça ne vous coûte qu’une feuille de papier pour faire un nouvel essai
(vous n’avez pas encore gravé le circuit, et vu qu’il n’a pas de revêtement photosensible il
suffit de le nettoyer pour recommencer).
Réglez votre imprimante laser sur impression monochrome de qualité maximale puis
imprimez le transfert sur le papier choisi (attention d’imprimer sur la bonne face, tous les
papiers de qualité ont une face imprimable indiquée par une flèche sur l’emballage).
Vu qu’il s’agit d’un transfert, vous vous retrouvez dans la même configuration que dans le
cas de l’insolation, et donc votre texte doit être imprimé en miroir à ce moment.
Vérifiez que la qualité d’impression soit parfaite. Vous ne pouvez pas retoucher à ce stade
mais uniquement éventuellement après le transfert.
3.4 Transfert sur le circuit
Nous allons maintenant transférer l’encre de la feuille de papier vers le circuit. Ceci se
réalise en chauffant l’encre et en pressant la feuille sur le circuit. L’encre va naturellement se
transférer vers le cuivre et vous récupérerez un cuivre imprimé et une feuille vierge.
Presser et chauffer sont le cahier des charges de deux appareils connus, que vous pouvez
donc utiliser :
- La plastifieuse
- Le fer à repasser
La plastifieuse nécessite d’être modifiée pour prendre en compte l’épaisseur du circuit
ainsi que pour ralentir la vitesse de défilement. Vous trouverez sur le net plusieurs réalisations
en ce sens. Si vous utilisez la plastifieuse, il vous suffit de faire passer ensemble le papier et le
circuit, l’encre du papier étant côté cuivre du circuit.
Si vous utilisez un fer à repasser, mettez-le (sans vapeur, ça va de soi) en position
maximale. Placez une planche en bois sur votre table et posez dessus le circuit face cuivre
vers le haut. Placez ensuite la feuille contre le cuivre, face imprimée vers le bas.
Maintenant, sans faire bouger la feuille, pressez le fer à repasser assez fortement. Vous
allez voir que la feuille va coller rapidement au circuit. Déplacez doucement le fer pour que
toutes les zones (surtout les bords) soit correctement chauffés. Le papier peut prendre une
teinte brunâtre c’est tout à fait normal.
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15. Quand vous êtes certain que toute la zone a été correctement chauffée (n’ayez pas peur
d’insister), enlevez le fer et attendez que ça refroidisse un peu (gaffe aux doigts, le cuivre
reste chaud assez longtemps).
Pour les deux méthodes, il faut maintenant décoller la feuille du cuivre, car les deux sont
maintenant fortement solidaires. Remplissez votre évier (ou un récipient) avec de l’eau
chaude (pas bouillante) et un détergent (produit vaisselle, poudre à lessiver…) et placez-y
votre circuit, papier vers le haut. Une fois le papier imbibé d’eau, le circuit va couler. Au
besoin, aidez-le.
Votre papier ma maintenant se gorger d’eau. Vous allez maintenant comprendre que vous
avez affaire à un compromis :
- Si votre papier est de très grande qualité (papier photo glacé), le transfert sera parfait
mais le papier fort difficile à décoller (ne prend pas l’eau sur toute son épaisseur)
- Si votre papier est moins bon, le décollage sera simple mais le résultat risque de ne pas
être impeccable.
C’est pourquoi plusieurs essais sont souvent nécessaires la toute première fois.
Laissez le tout mariner durant 30 minutes. Ensuite, vous pouvez tenter de décoller le
papier (qui reste encore difficile à décoller). Les bords sont les zones les plus délicates,
l’encre peut partir si vous avez mal chauffé et pressé les bords.
Pour ma part, j’utilise une brosse à dents pour frotter énergiquement le tout et faire partir
le papier. Vous verrez que, de façon assez spectaculaire, l’encre résiste parfaitement à la
brosse à dents, et le papier récupéré (ou les morceaux) est redevenu sans trace d’encre.
Une fois le circuit parfaitement nettoyé, vous vous retrouvez avec un dessin imprimé.
Vérifiez l’absence de défauts. Si vous constatez une micro-coupure ou un trou (dans les gros
plans de masse ça arrive), vous pouvez « reboucher » à l’aide d’un feutre pour CI ou même
d’un feutre ordinaire à l’alcool (résiste fort bien aux acides). Procédez par petits appuis plutôt
que de tirer un trait.
Vous pouvez maintenant passer à l’étape de la gravure.
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16. Notes :
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17. 4. La gravure
4.1 Le principe
Il s’agit de recourir à un produit corrosif susceptible de dissoudre le cuivre, mais incapable
d’attaquer l’encre ou le produit photosensible couvrant les pistes à conserver.
Le choix du produit est important, et il en existe de plusieurs types. Chacun a ses
préférences.
Au niveau des produits les plus efficaces, on trouve l’acide nitrique, que j’ai utilisé en
milieu professionnel. Je déconseille fortement ce genre de pratique à l’amateur car d’une part
les produits utilisés sont très très dangereux, et d’autre part les émanations produites sont
violentes et très toxiques, ce qui nécessite l’utilisation de hottes chimiques professionnelles.
Une gravure s’effectue dans ces conditions en moins de 15 secondes, ce qui montre la
violence des réactions.
Evitez également les conseils trouvés sur le net utilisant de l’eau oxygénée, surtout à forte
concentration. La manipulation de ces produits par des personnes non expérimentées en
chimie est un exercice très dangereux.
Au niveau des produits recommandés à l’amateur, je conseille le perchlorure de fer
(Fe2Cl3): il est aisé à utiliser, pas trop dangereux (attention, ne pas l’avaler ni le projeter dans
les yeux), se conserve bien, et permet d’obtenir des résultats probants très reproductibles et
sans requérir de temps critique.
Par contre, son inconvénient majeur est qu’il fait des tâches jaunes impossibles à faire
partir : évitez à tout prix d’en reverser ou d’éclabousser, et si vous en avez sur les doits, lavez-
les au plus vite. Je rappelle que vous devez porter gants et lunettes et aérer la pièce
correctement.
J’ai testé les produits « plus propres » vendus dans le commerce, mais je les ai trouvé
moins efficaces.
Le perchlorure de fer se trouve soit sous forme d’un liquide déjà préparé, soit sous forme
de grains jaunes à dissoudre. Les seconds sont plus efficaces (on peut doser sa concentration)
et moins chers.
4.2 La méthode
Si vous avez acheté le perchlorure en sachets, dissolvez le dans l’eau chaude (+- 40 à
45°C). Pour ma part, les sachets sont renseignés pour être dissous dans 1 litre d’eau, j’en
utilise 3 par litre et donc je triple la concentration (ça fonctionne mieux et plus longtemps).
A ce stade, vous avez deux façons de procéder :
- Soit vous avez acheté une graveuse de circuit il vous suffit de placer votre circuit
dedans, de mettre le perchorure, de brancher et d’attendre.
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18. - Soit vous n’en avez pas et il vous suffit d’utiliser un bac en plastique pour
photographe.
Dans ce second cas, placez le circuit dans le fond du bac, face cuivre vers le haut. Versez
dessus délicatement votre liquide chaud (+- 40 à 45°C) jusqu’à le recouvrir légèrement.
Ensuite, oscillez le bac doucement de gauche à droite pour faire un mouvement de vague sur
le circuit (attention aux éclaboussures), ce qui accélère la réaction et élimine les dépôts. Il faut
approximativement 20 minutes pour graver le circuit, n’hésitez pas à le retirer de temps en
temps et à le rincer pour voir l’état d’avancée, mais ATTENTION AUX TACHES (sur un
vêtement, c’est foutu) et utilisez une pince en plastique (toujours dans le matériel pour
photographes).
Une fois le circuit gravé, vous obtenez un circuit dont les pistes sont toujours recouvertes
de l’encre ou du produit photosensible, mais dont les autres zones sont devenues couleur du
circuit (plus de cuivre).
Rincez votre circuit à l’eau et séchez-le.
Tout comme pour le révélateur, votre perchlorure est bon pour une série de circuits,
changez-en lorsque vous constatez que la gravure d’un circuit s’est interrompue ou est trop
lente.
Il vous faut maintenant débarrasser votre circuit du produit ou encre recouvrant les pistes.
Ne faites ce nettoyage que si vous êtes prêts à passer à l’étape suivante : l’étamage, ceci afin
de laisser le moins de temps possible le cuivre à l’air (oxydation).
Pour nettoyer les pistes du produit photosensible (méthode insolation), utilisez de l’alcool
ou de l’acétone. Une autre astuce consiste à utiliser les propriétés du produit en opérant
comme suit :
- Replacez le circuit dans l’insoleuse
- Exposez durant 2 minutes
- Placez le circuit dans le révélateur.
Du coup, bien évidemment, le produit photosensible est maintenant parti.
Si vous avez utilisé la méthode de transfert direct, utilisez de l’acétone ou équivalent, et
un peu d’huile de coude.
Pour les deux méthodes, une fois le revêtement enlevé, finalisez le nettoyage à l’aide
d’une crème à récurer ménagère et une éponge abrasive, rincez à l’eau et séchez. Votre circuit
a maintenant ses pistes d’une belle couleur cuivre, les micro-rayures de l’éponge sont tout
bénéfice pour l’étape d’étamage.
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19. 5. L’étamage
5.1 Le principe
L’étamage consiste à recouvrir le circuit d’une couche de protection « soudable ». Le
cuivre a tendance à s’oxyder rapidement à l’air et donc il convient de le protéger. En outre,
l’étamage facilite grandement la soudure des composants, surtout pour les composants de
surface.
Notez qu’en principe l’étamage consiste à recouvrir d’une couche d’étain, mais dans la
pratique « électronique » ce terme peut couvrir des réalités différentes (argenture par
exemple).
Il existe différentes façons d’étamer (au sens large) un circuit :
- Utilisation d’un produit d’étamage à froid
- Utilisation d’un produit d’étamage à chaud
- Etamage manuel au fer à souder
- Utilisation de produit chargé en argent, dont les révélateurs photos usagés
J’ai déjà utilisé les produits d’étamage à froid (à base de sels d’argent). Ils donnent un
beau résultat, quoi que plus mat que l’étain, mais sont très chers et surtout extrêmement
toxiques, les vapeurs étant fortement cancérigènes même à petites doses. J’ai donc abandonné
cette méthode.
L’étamage à chaud utilise un produit pour plombier, destiné à étamer les corniches en zinc
avant soudure. Il suffit de badigeonner tout le circuit à l’aide du pinceau fourni, puis de
chauffer avec un décapeur thermique. Ensuite, ne reste qu’à laver le circuit. C’est très simple
mais le résultat n’est pas génial en terme de régularité et de finition.
Le révélateur usagé est une méthode qui était beaucoup citée à une époque, mais je ne suis
pour ma part jamais arrivé à la mettre en pratique de façon efficace.
Je vais donc parler de la méthode que j’utilise, qui semble « barbare » et qui pourtant est
simple et donne de très bons résultats : l’étamage au fer à souder.
5.2 L’étamage au fer à souder
Il vous faut donc un fer à souder avec une panne «large » (la soudure ne pouvant pas
déborder de la piste), chauffé à +- 350 à 400°C. La panne doit être de bonne qualité (pas
oxydée).
Ensuite, il vous faut un produit « magique », la pâte à décaper de plombier, souvent rouge
et vendue en tube. C’est en fait l’équivalent de ce qui se trouve à l’intérieur de votre soudure
« à âme décapante ». Le problème est qu’ici on a besoin d’un rapport de quantité pâte/soudure
plus important que pour une soudure classique, vu qu’en fait on va étamer tout le circuit avec
une seule goutte de soudure, on ne peut donc pas utiliser simplement notre soudure sans
complément.
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20. Ouvrez votre tube de pâte à décaper et mettez-en sur un pinceau. « Peignez » tout le
circuit avec cette pâte (pas besoin de suivre les pistes, mettez-en partout).
Une fois fait, déposez une goutte de soudure sur un plan de masse de votre circuit (ou sur
un vieux circuit inutilisé).
Trempez la panne de votre fer à souder dedans, comme un pinceau, puis tirez cette mini-
goutte sur chaque piste. Comme par magie la piste se recouvre d’une fine couche d’étain
parfaitement uniforme et très fine.
Pour y arriver, il faut évidemment que le circuit soit propre et non oxydé (ce qui est le cas
si vous avez respecté ce qui précède). Sinon, avant de mettre la pâte à décaper, brossez votre
circuit à la gomme à inox ou à la crème à récurer.
Une fois terminé, nettoyez correctement votre circuit à l’aide d’un solvant, ou à l’eau
savonneuse, à l’aide d’une brosse à dents, puis séchez-le.
Si vous respectez cette procédure toute simple, voici ce que vous obtenez :
Votre circuit est maintenant tiré, gravé, et étamé avec une excellente qualité, le tout
avec du matériel basique. Et n’oubliez pas que j’ai volontairement pris un exemple
« compliqué » puisque le composant carré au centre ne fait que 11mm de côté pour 44 pins.
A ce stade il ne craint plus les tâches de doigts (ne s’oxydera plus) et peut être entreposé
longtemps sans aucun risque.
Vous pouvez maintenant le percer, les trous sont restés libres sans aucun problème si vous
n’avez pas exagéré dans la quantité de soudure : Un circuit comme celui ci-dessus s’étame à
l’aide d’une seule goutte.
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21. 6. La soudure de composants CMS
6.1 Méthode
Le montage de composants CMS est un sujet souvent redouté par bon nombre d’amateurs.
Il n’y a cependant aucune difficulté particulière à partir du moment où le circuit a été réalisé
correctement.
Il existe plusieurs méthodes (hors machines de placement automatique) dont :
- La technique par four à refusion
- La soudure manuelle comme un composant classique
Les personnes intéressées par la réalisation d’un four à refusion trouveront toutes les
informations utiles sur le net. Une fois le four réalisé, il suffit de « coller » les composants à
leur place respective, de placer une goutte de soudure à l’aide de la seringue vendue à cet
effet, puis à lancer le four. Il n’y a donc rien de spécifique à dire.
Pour la soudure manuelle, pour celui qui ne désire pas investir, il suffit en fait de travailler
proprement et intelligemment.
Le problème des composants CMS c’est qu’ils sont trop petits pour être correctement
soudés comme des composants classique, tout simplement parce que si on utilise la soudure
électronique classique la goutte de soudure sera trop grosse par rapport au composant.
Bref, il faut trouver une astuce pour que le composant soit soudé sans débordement.
En fait, la solution est relativement simple : il faut apporter une toute petite quantité de
soudure, ce qui se fait en prenant les précautions suivantes :
- Utilisation d’une panne très fine, les fers Weller, par exemple, proposent des tas de
pannes en forme de pointes ou à bord plat étroits
- Utilisation d’une soudure d’un diamètre plus petit que l’habitude. Pour ma part,
j’utilise de la soudure de 0.5mm de diamètre.
Le problème c’est que dans ces bobines de soudure ultra-fines, il n’y a pas place pour la
résine décapante. Et si vous utilisez votre soudure normale, alors vous devrez mettre une
portion de goutte et, de nouveau, il y aura un manque de pâte à décaper.
Moralité, si vous utilisez tel quel, votre composant sera plus « collé » que soudé (brasé) et
donc les contacts électriques ne seront pas garantis.
L’astuce consiste donc à opérer comme pour l’étamage, et donc :
- Utilisez un circuit étamé et propre, ce qui va minimiser les problèmes d’adhérence de
la soudure
- Utilisez notre pâte à décaper en tube, tout comme pour l’étape d’étamage.
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22. - Commencez donc par enduire votre circuit de pâte à décaper fraîche à l’aide d’un
pinceau. N’exagérez pas sur les quantités, et vous pouvez vous contentez d’en mettre
uniquement à l’endroit des pins des composants
- Placez une goutte de soudure sur la panne de votre fer à souder : ça tiendra SI votre
panne est en bon état et non oxydée.
- Placez le composant en place à l’aide d’une pince de chirurgien coudée (pince dite
« De Bruxelles » ou « pince à épiler »)
- Placez votre fer avec sa goutte simultanément contre la pin du composant et la piste du
circuit. La soudure va directement s’étendre sur la piste et sur le composant, sans
déborder et en assurant un parfait contact, grâce à la pâte à décaper.
- Une fois le composant maintenu en place par une pin, vous pouvez souder les autres
pins de façon traditionnelle.
Il ne vous reste ensuite qu’à nettoyer votre circuit à l’aide d’une brosse à dents et d’un
solvant pour résine électronique (inoffensif pour les composants). Rincez à l’eau puis
séchez.
Vous pouvez sécher au sèche-cheveux, mais ça laisse un peu de résidus des sels
minéraux contenus dans l’eau. Pour ma part, je préfère de loin sécher à l’air comprimé.
Voici notre circuit d’exemple muni de ses composants, le tout réalisé exactement
comme dans ce tutorial (méthode d’insolation et étamage au fer) :
Vous constatez que malgré que ce circuit soit très petit, et donc en principe compliqué
pour l’amateur, il ne présente aucun défaut ni imperfection fonctionnelle, et le résultat est
propre.
J’ai utilisé un matériel basique mais de bonne qualité :
- Fer à souder Weller Temptronic (réglable en t°) : je conseille vivement d’investir dans
un fer de qualité, et, à titre d’information, j’ai ce même fer depuis plus de 30 ans.
- Insoleuse de réalisation maison, sur base de 4 tubes de 30cm de gros diamètre achetés
chez Farnell
- De simples bacs photo pour la révélation et la gravure
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23. Au boulot j’avais du matériel plus « pro », mais j’obtiens strictement le même résultat à la
maison avec du « bête » matériel (la preuve), c’est simplement un peu moins confortable.
Bonnes réalisations à tous.
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24. 7. Utilisation du présent document
Ce petit tutorial est utilisable par tous et libre de droits. Vous devez simplement conserver
le nom de l’auteur original et conserver cette page ainsi que les références au site de l’auteur.
L’auteur ne pourra être tenu pour responsable d’aucune conséquence directe ou indirecte
résultant de la lecture et de l’application de l’ouvrage.
Cet ouvrage est destiné à des techniciens et donc à des personnes aptes à prendre pour
elles-mêmes, pour les autres, et pour tout matériel, les mesures de sécurité qui s’imposent.
- Révision 1 : 11/08/2011 : Première version en ligne
Réalisation : Bigonoff
Site : www.bigonoff.org
Email : bigocours@hotmail.com
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