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3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 1 CHAPITRE 1 : Le Circuit Impr

3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 1 CHAPITRE 1 : Le Circuit Imprimé INTRODUCTION : Un circuit imprimé est un assemblage de bandes conductrices en cuivres supportées par un matériau isolant conçu dans le but raccorder entre eux les différents composants d’un circuit électronique. Dans un schéma de principe, la disposition des éléments est guidée par la clarté de lecture : entrée à gauche, sortie à droite et masse en bas. Par contre un circuit imprimé n’a pas besoin d’être clair, il doit être fonctionnel, accessible et sans trop de surface perdue afin qu’il soit le moins encombrant possible. 1. BUT DU CIRCUIT IMPRIME Utilisé pour la première fois en 1940, Il permet de remplacer, en électronique en particulier, une grande partie du câblage traditionnel (par fil de cuivre isolé ou non). Avantage du circuit imprimé : fiabilité, clarté du montage, répétitivité, fixation des petits composants. Inconvénients du circuit imprimé : conception du dessin, fabrication. 2. TECHNOLOGIE DU CIRCUIT IMPRIME Une plaque de circuit imprimé se présente généralement sous la forme d'une plaque isolante recouverte d'une couche de cuivre (35 µm ou 70 µm d'épaisseur et d'une pureté minimale de 99.5%) puis d'une couche photosensible (réagissant aux U.V.). L'isolant L'isolant a une épaisseur courante de 1,6 mm, mais cette épaisseur peut varier de 0,2 mm à 6 mm selon le matériau employé et son utilisation. Les différent matériaux sont : le verre époxy : - pas cher - bonnes propriétés mécaniques - très abrasif ( usure des outils) le Téflon : - excellentes propriétés mécaniques - excellente tenue aux agents extérieurs (température ..) - très cher ( emplois particuliers : H.F., ... ) le mylar (ou polyester) : utilisé en très faibles épaisseurs pour fabriquer des circuits souples Le cuivre C'est du cuivre pur, d'épaisseur 35um. La largeur de la piste dépend de l'intensité du courant à véhiculer et de l'élévation de température admise pour ce conducteur. La couche photosensible Elle permet, par un procédé photographique, de distinguer puis d'éliminer les parties cuivrées inutiles grâce à sa réaction aux ultraviolets. Elle peut être de type positif ou négatif. 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 2 3. REALISATION DE CIRCUITS IMPRIMES : Il existe plusieurs méthodes pour la fabrication des circuits imprimés, parmi elles, on cite :  Le transfert direct : s’obtient en dessinant directement sur le cuivre à l’aide d’une encre spéciale ou en utilisant des transferts plastiques autocollants représentant des trous ou des bandes conductrices. Cette étude consiste à enlever tout le cuivre inutile lors de la gravure, cependant, la réalisation du tracé reste difficile comparée à la méthode photographique.  Procédé photogravure : il consiste à réaliser un masque photographique à partir du dessin du tracé. Ensuite, il est placé au-dessus d’un CI dont le cuivre est recouvert d’une couche de résine photosensible. Par insolation (aux UV), la partie exposée de la résine sera éliminée dans le bain révélateur, alors que la partie non exposée reste intacte. Celle-ci protège le cuivre lors de l’attaque par l’acide (gravure).  Gravure mécanique : La méthode de gravure anglaise consiste à travailler une plaque recouverte de cuivre avec des outils mécaniques (machine à commande numérique (CNC) par exemple : fraiseuse numérique), afin d’y tracer un circuit électronique, sans utilisation de produits chimiques. La précision nécessaire pour réaliser un circuit "utile" neutralise toute utilisation d’outils à main. La machine va donc tracer les pistes et les pastilles (le cuivre est usiné uniquement par détourage autour des bandes et des pastilles), percer les trous et même découper le tour du circuit (DAO; CAO, FAO: Dessin / Conception / Fabrication Assisté par Ordinateur ). 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 3  Gravure par Laser : L'idée ici est d'utiliser la précision du laser pour réaliser un masque de gravure en ayant préalablement enduit la plaque de cuivre de peinture (le laser va vaporiser la peinture aux endroits adéquats), puis d'utiliser une solution de persulfate de sodium pour dissoudre le cuivre non masqué. Une imprimante laser dessine les pistes sur un papier spécial non absorbant. Le toner est transféré sur une plaque cuivrée par pressage à chaud. Un acide enlève les zones de cuivre non protégées par le toner. Avantages de la gravure laser par rapport à la gravure mécanique : Plus grand champ d'applications : Le faisceau laser est un outil universel pour de nombreux matériaux, comme le bois, le verre, le MDF, les tissus, le carton, le papier, les films, les métaux et bien plus encore. 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 4 Traitement du matériel sans contact : Dans la gravure mécanique, le matériau doit souvent être fixé fermement, parfois sous vide. Cela prend du temps et peut endommager le matériau. Avec le traitement laser, cela n'est plus nécessaire. Le traitement se fait sans contact, ce qui ne produit pas d'éclat et, en comparaison, très peu de poussière. Tout cela permet de gagner du temps et de l’argent. Pas d'usure des outils : Grâce au traitement du matériau sans contact du laser, il n'y a pas à faire de frais pour les fraiseuses et les perceuses. Une précision maximale et des détails très fins : La technologie laser permet de réaliser les motifs les plus fins, avec la plus grande précision. Tant que vous pouvez le dessiner, vous pouvez le graver et le marquer à l'aide d'un laser. Production économique : La production de pièces individuelles ou de petites séries ainsi que de grandes séries est rentable et économiquement réalisable. 4. DESSIN DU CIRCUIT IMPRIME Typon : Le typon est en fait le schéma de notre circuit, imprimé sur du papier transparent (le plus souvent avec une imprimante laser). Pour créer ce typon on peut soit dessiner notre circuit à main levée (à éviter) ou bien utiliser des logiciels spécialisés dans la création de PCB (= circuit imprimé, cela signifie Printed Circuit Board). On trouve divers logiciels destinés au dessin des CI, parmi eux on trouve le logiciel Eagle, Dessinci, CIAO, Autosketch, ... 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 5 Les normes d’implantation : L'étude du circuit se fait à l'aide d'une grille normalisée au pas de 2,54 mm, ceci pour obtenir une position standard des composants. La difficulté du dessin d'un circuit imprimé vient du fait que l'on ne peut pas croiser les bandes de cuivre comme les connexions du schéma théorique sous peine de court-circuit, donc le dessin du CI sera souvent très différent du schéma. Il sera composé essentiellement de bandes (pistes) et de pastilles de cuivres :  pastilles pour la soudure des composants ;  bandes (pistes) pour relier entre elles les pastilles conformément au schéma. Règles de réalisation de dessin de circuit imprimé implantation des composants : Cas des composant à sorti axiales : C'est le cas des résistances, diodes et de quelques condensateurs. Il est nécessaire de prévoir un parcours thermique suffisant pour ne pas détériorer le composant lors du soudage : Distance entre pastilles = Longueur + 2 pas toutes les pastilles seront placées à l'intersection de deux traits de la grille. 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 6 Cas de composants à sorties radiales : C'est le cas de la plupart des condensateurs, des potentiomètres ajustables. On ne doit pas déformer les pattes de sorties, donc la distance entre les pastilles sera exactement la distance entre les sorties. Distance qui est normalisée. Cas des transistors et des circuits intégrés :  Pour les transistors on fera en sorte d'écarter les pattes le moins possible.  Pour les circuits intégrés, les sorties étant rigides et normalisées au pas de 2,54mm. Les pastilles : pastilles rondes : généralement elles sont utilisées pour les composants discrets et les circuits intégrés de boîtier rond (To 5), Leur diamètre dépend de la dimension des pattes du composants. La valeur courante que nous utiliserons sera de 2 mm pour la majorité des composants spéciaux le diamètre des pastilles sera à la demande. Le trou central des pastilles de 2 mm sera de 0,8 à 1 mm. pastilles rectangulaires : ces pastilles sont destinées pour les circuits intégrés DIL. Les pistes : En général la largeur des bandes sera de 1 mm, mais pourra être différentes dans les cas suivants :  Plus minces : circuits miniatures, forts taux de remplissage, etc.  Plus larges : lignes de masses, lignes à forte densité de courant, etc. Les dimensions de la carte seront multiples du pas.  Toujours prévoir la fixation de la carte.  Les composants sont toujours parallèlement et perpendiculairement montés entre eux.  Du côté composant, toutes indications utiles au câblage doivent être notées. 3 Licence TLC : PFC : Chapitre 1& 2 Mme Guebgoub 7 Quelques conseils de dessin du CI : On essaye de raccorder les bandes sur les pastilles. Le chemin le plus cours est le meilleur. Eviter les angles aigus. Ne jamais uploads/s3/ chapitre1et2-projetfincycle.pdf